Білки, ферменти та шкідливі звички: де межа міцності?

Станція №12: «ДНК» (Генетична лабораторія)

(Фокус: Структура білків, їхні функції та руйнівна дія токсинів і шкідливих звичок на організм)

Завдання для учнів:

• Проаналізувавши властивості білкових молекул і процес їх денатурації, дайте відповідь на запитання: «Чому вживання алкоголю, нікотину та токсичних речовин (наприклад, важких металів) критично руйнує роботу ферментів і білкових структур у тілі людини?»

  • А) Вони прискорюють подвоєння молекул ДНК і перетворюють білки на вуглеводи.

  • Б) Вони спричиняють денатурацію білків — руйнують їхню просторову (третинну чи четвертинну) структуру та активний центр ферментів, через що обмін речовин зупиняється.

  • В) Вони перетворюють усі білки на нерозчинні жири, які виводяться з організму.

Станція №1: «Стіл» (Лабораторія біохімії клітини)

• Запитання: Молекули білків є справжніми «велетнями» та біополімерами нашого організму, які виконують найрізноманітніші функції. А що є безпосередніми мономерами (будівельними «цеглиночками»), із яких побудовані всі білкові молекули?

• Варіанти відповідей:

  • А) Нуклеотиди

  • Б) Моносахариди (глюкоза)

  • В) Амінокислоти

  • Г) Жирні кислоти та гліцерол

Станція №2: «Крісло» (Лабораторія ферментативних процесів)

Запитання: Молекули білків виконують безліч найрізноманітніших функцій в організмі. Зокрема, каталітичну (прискорення біохімічних реакцій) виконують спеціальні білки — ферменти, або ензими. Яка особливість будови та властивостей ферментів є вирішальною для їхньої роботи?

• Варіанти відповідей:

  • А) Вони складаються виключно з вуглеводів і жирів

  • Б) Мають лінійну первинну структуру без просторових утворень

  • В) Мають активний центр, який специфічно взаємодіє із субстратом за принципом «ключ — замок»

  • Г) Зберігають свою активність за будь-яких температур і високого рівня радіації

Станція №3: «Дошка» (Лабораторія біохімічних перетворень та безпеки)

• Запитання: Під час вивчення властивостей білків учні провели дослід з нагріванням білка курячого яйця, унаслідок чого він втратив прозорість і згорнувся. Як називається процес руйнування просторової структури білка під дією високої температури або токсичних речовин (наприклад, алкоголю та нікотину) і чим небезпечний такий вплив на організм?

• Варіанти відповідей:

  • А) Ренатурація; процес є повністю зворотним і корисним для клітин

  • Б) Деструкція пептидних зв'язків; утворюються нові корисні амінокислоти

  • В) Денатурація; порушується просторова структура білка й втрачається його здатність виконувати життєво важливі функції

  • Г) Удвоєння (реплікація); прискорюється синтез нових ферментів

Станція №4: Мікроскоп»

(Фокус: Молекулярний рівень організації, будова білків та амінокислот, денатурація)

Завдання для учнів:

• Учасники розглядають схему утворення пептидного зв’язку або модель молекули білка та відповідають на запитання: «Який зв’язок міцно з'єднує сусідні амінокислоти в первинній структурі білка і чому під час сильного нагрівання або дії алкоголю білок втрачає свої властивості?»

  • А) Водневий зв’язок; ренатурація.

  • Б) Пептидний зв’язок; денатурація — руйнування просторової структури під дією токсинів чи температури.

  • В) Глікозидний зв’язок; перетворення білка на вуглевод.

Станція №5: «Плакат» (Ферментативна лабораторія)

(Фокус: Ферменти — біологічні каталізатори, вплив умов середовища та шкідливих речовин)

Завдання для учнів:

• Виберіть правильне твердження щодо роботи ферментів: «Чому важкі метали (ртуть, свинець) та етанол є сильними отрутами для живих організмів з погляду ензимології?»

  • А) Вони перетворюють ферменти на вуглеводи та дають додаткову енергію.

  • Б) Вони блокують активний центр ферментів або викликають їх денатурацію, повністю зупиняючи життєво важливі біохімічні реакції.

  • В) Вони прискорюють роботу ферментів у сттиль разів, викликаючи прискорений ріст клітин.

Станція №6: «Зуб» (Лабораторія біохімічної міцності та структурних білків)

Запитання: На демонстраційному макеті зуба ми бачимо тверді тканини, які забезпечують його міцність. Основу органічного матриксу епідермісу, волосся, нігтів, а також міцних захисних структур у тварин становлять фібрилярні білки. Зокрема, найстійкішим до розкладання в природі та нерозчинним у воді структурним білком є кератин. Який тип просторової конформації (структури) характерний для цього та інших подібних фібрилярних білків?

• Варіанти відповідей:

  • А) Первинна лінійна структура без утворення додаткових спіралей

  • Б) Вторинна структура у вигляді альфа-спіралі або бета-складчастої структури, стабілізована водневими зв'язками

  • В) Четвертинна глобулярна структура, що обов'язково містить атоми Феруму

  • Г) Непостійна структура вільних амінокислот без будь-яких хімічних зв'язків між ними

Станція №7: «Вікно» (Лабораторія екологічної безпеки та впливу середовища)

Запитання: Через лабораторне вікно на стіл потрапляють чинники навколишнього середовища. У біохімії добре відокремлено процеси зміни стану білків. Як називається процес порушення просторової (вторинної, третинної чи четвертинної) структури макромолекул білків унаслідок нагрівання, зміни pH, дії кислот, лугів або токсичних речовин (зокрема алкоголю й нікотину), в результаті якого вони втрачають здатність виконувати свої функції?

• Варіанти відповідей:

  • А) Ренатурація

  • Б) Реплікація

  • В) Денатурація

  • Г) Транскрипція

Станція №9: «Плакат»

(Фокус: Функції білків, різноманіття та значення в організмі)

• Завдання для учнів:

  Проаналізувавши плакат із різними типами білків (колаген, кератин, гемоглобін, імуноглобуліни), дайте відповідь: «Яку функцію виконують імуноглобуліни (антитіла) та чому шкідливі звички (наприклад, куріння чи вживання алкоголю) послаблюють імунну систему?»

  • А) Транспортну; вони переносять кисень замість гемоглобіну.

  • Б) Захисну; специфічно зв'язують антигени, а токсини руйнують їхню структуру, залишаючи організм беззахисним.

  • В) Каталітичну; вони прискорюють розщеплення жирів у шлунку.

Станція №10: «Рослина» (Лабораторія біохімії та стійкості клітин)

Запитання:

У процесі життєдіяльності клітин рослин і тварин білки виконують безліч найважливіших функцій, проте під дією несприятливих факторів чи токсичних речовин їхня структура може руйнуватися. Як називається процес відновлення природної просторової структури білка після того, як дія руйнівного фактора припинилася?

• Варіанти відповідей:

  • А) Ренатурація

  • Б) Денатурація

  • В) Деструкція

  • Г) Реплікація

Станція № 9: «Шафка»

(Фокус: Будова білків, пептидні зв'язки та вплив алкоголю й токсинів на їхню міцність)

• Завдання для учнів: Учасники розглядають схему утворення пептидного зв’язку та відповідають на запитання: «Який зв’язок міцно з'єднує амінокислоти в первинній структурі білка і чому вживання алкоголю або куріння руйнує «межу міцності» організму на молекулярному рівні?»

  • А) Водневий зв’язок; він робить білки занадто еластичними для роботи.

  • Б) Пептидний зв’язок; а етанол і токсини спричиняють денатурацію білків, руйнуючи їхню просторову структуру та паралізуючи роботу клітин.

  • В) Глікозидний зв’язок; він перетворює білкові молекули на звичайні жири.

Станція № 10: «Шафка 2»

(Фокус: Захисна функція білків (імуноглобуліни) та руйнівна дія шкідливих звичок на імунітет)

Завдання для учнів:

• Проаналізувавши плакат із різними типами білків, дайте відповідь: «Яку функцію виконують імуноглобуліни (антитіла) в організмі людини і чому шкідливі звички (зокрема куріння) роблять організм беззахисним перед інфекціями?»

  • А) Транспортну — переносять кисень замість гемоглобіну по всьому тілу.

  • Б) Захисну — специфічно зв'язують чужорідні антигени, а токсичні речовини тютюнового диму викликають їхню денатурацію, підриваючи імунітет.

  • В) Каталітичну — прискорюють розщеплення шкідливих речовин на безпечні вітаміни.

Станція № 11: «Шафка 3»

(Фокус: Ферменти як біологічні каталізатори, вплив температури, етанолу та важких металів на обмін речовин)

• Завдання для учнів:

  Виберіть правильне твердження щодо роботи ферментів та здорового способу життя: «Чому етанол, важкі метали та токсичні речовини є смертельно небезпечними отрутами для ферментативних процесів у тілі людини?»

  • А) Вони прискорюють роботу ферментів у тисячі разів, викликаючи надлишок енергії.

  • Б) Вони блокують активний центр ферментів або викликають їхню денатурацію, повністю зупиняючи життєво важливі біохімічні реакції та обмін речовин.

  • В) Вони перетворюють ферменти на корисні вуглеводи для підживлення м'язів.