BIOCHIMICA:IMPOSTAZIONE SPERIMENTALE PER

COMPETENZE

MARILENA RIGHETTI11 dicembre 2015

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Struttura del webinar

Struttura del webinar

• La Riorma• Fasi dell’attività laboratoriale • Obiettivi • Conclusioni

La Riforma invita a un uso sistematico del Laboratorio nelle sue diverse forme

Cambio di prospettivadall’esperienza ai concetti dai concetti all’esperienza

Il laboratorio come stimolo per • fissare idee • punto di partenza per

approfondire conoscenze (teoria)• lancio di nuove domande

Il laboratorio come • banco di prova• momento di osservazione• lavoro di gruppo• culmine delle competenze

La Riforma

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > La Riforma

Quali problemi ci troviamo ad affrontare?

•Dare unitarietà al lavoro dei due bienni•Seguire percorsi ricorsivi – nuovo slancio•Colmare lacune accumulate lungo il percorso•Concordare le tappe con il dipartimento•Orizzonte Esame di Stato

Quinto anno

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Quinto anno

Una proposta di Laboratorio e i suoi vantaggi

•Si aggancia a più punti del programma•Si può proporre in diversi momenti dell’a.s.•Si può dividere in tappe•Permette diverse elaborazioni•Sviluppa molte competenze•Diventa occasione di valutazione e autovalutazione

Laboratorio come risorsa

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Laboratorio come risorsa

Contestonel programma

•Le 4 famiglie di biomolecole•La struttura delle proteine e la degradazione•L’apparato digerente e la digestione•Ambiente di reazione (pH e temperatura)

Azione Enzimatica

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Azione Enzimatica

Cos’è un enzima (proteina)Cosa fa un enzima (catalizzatore biologico)Cos’è l’amidoCosa sono glucosio e lattosio

Prerequisiti

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Prerequisiti

• Breve introduzione all’esperienza di laboratorio per contestualizzare il lavoro

• Ricordare per grandi titoli ciò che è necessario sapere o ripassare

Ciò che si può aggiungere:Le amilasi, enzimi appartenenti alla classe delle idrolasi, sono in grado di idrolizzare alcuni polisaccaridi come l'amido e il glicogeno in composti più semplici come i disaccaridi. I principali tipi di amilasi sono le β-amilasi presenti solo nei batteri e nel regno animale e le α-amilasi presenti sia nei vegetali sia negli animali. Le amilasi sono prodotte soprattutto dalle ghiandole salivari e dal pancreas esocrino. A livello salivare troviamo l'enzima comunemente detto ptialina, che inizia a degradare l'amido liberando maltosio e destrine. Per questo motivo alimenti ricchi di amido ma poveri di zucchero, come le patate, il riso o il pane, se masticati a lungo diventano leggermente dolci.

Prima di cominciare

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Prima di cominciare

Rappresenta il lavoro vero e proprio di allestimento della prova

MATERIALI E STRUMENTI-Soluzione di salda d'amido all'1% -soluzione di enzima: una capsula pestata in un mortaio in 15-20 mL di reattivo di LUGOL HCl concentrato-provette 12-6 becher da 250 mL -termometri -pipette da 10 mL-6 pipette Pasteur -cronometro-pennarello vetrografico-mattonella bianca-4 piastre riscaldanti

PROCEDIMENTOAllestisci i 6 becher con bagno di ghiaccio e diversi bagnomaria a temperature crescenti: 0°C, 20°C, 40°C, 50°C, 60°C, 0°C.Suddividi la mattonella con il pennarello vetrografico in vari scomparti secondo lo schema riportato in tabella.Numera due serie di 6 provette e inserisci nella prima serie 2 mL della soluzione di salda d'amido e nella seconda serie 1 mL di soluzione enzimatica.Poni in ciascun becher, corrispondente alle diverse temperature, una provetta con la salda d'amido e una provetta con l'enzima. Lascia stabilizzare la temperatura controllando con il termometro.Preleva da ciascuna provetta di salda d'amido 1 goccia di soluzione e falla cadere sulla mattonella bianca, aggiungi una goccia di LUGOL e verifica il colore annotandolo come tempo 0.Versa le provette con la soluzione enzimatica nelle corrispondenti provette contenenti salda d'amido e fai partire il cronometro. Dopo 3 minuti preleva 1 goccia da ciascuna soluzione e verifica il colore con aggiunta di LUGOL, ripeti tutto per 4-5 volte ogni 3 minuti. Fotografa la mattonella.

Esplora

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Esplora

Temperatura/tempo in minuti

0°C 20°C 40°C 50°C 60°C 80 °C

0

3

6

9

12

Si può schematizzare con un disegno su scheda di lavoro oppure alla lavagna.E' importante in ogni gruppo un'attenta suddivisione dei compiti che permette di registrare il tempo non appena si fa avvenire la reazione.

Schema da riportare sulla mattonella

Esplora

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Esplora

Come? Con un breve raccolta di quesiti direttamente in laboratorio (V/F o RM) per fare il punto su conoscenze di base e sulla capacità di osservazione. Esempi: L'amido è un polisaccaride Vle amilasi sono enzimi appartenenti al gruppo delle idrolasi VL'amido assume colore blu in presenza di reattivo di LUGOL VIl colore blu dell'amido con il reattivo di LUGOL è sempre uguale a qualsiasi concentrazione FGli enzimi sono proteine che provocano il cambiamento di colore dell'amido Fl'aumento di temperatura aumenta sempre la velocità di reazione enzimatica FGli enzimi si disattivano a 0 C FLa massima attività dell'enzima si verifica a temperature basse F

Raccogliamo le idee

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Raccogliamo le idee

In questa esperienza hai riscontrato in che modo la temperatura influenza l'attività di un enzima.Perchè le soluzioni verificate alla temperatura di 40°C appaiono più spesso di colore giallo?Perchè le soluzioni a 80 °C appaiono sempre blu?Ripetendo l'esperienza con l'utilizzo di HCl al posto dell'enzima prevedi lo stesso risultato? Che cosa potrai sicuramente osservare di diverso?Ripetendo l'esperienza con salda d'amido allo 0,1% l'andamento sarà lo stesso? Che cosa cambia?Perché le soluzioni a 80 °C appaiono sempre blu?

In questa fase, che può avvenire in classe subito dopo l’esperienza, i quesiti tendono a sviluppare la capacità di indagine (perché? Come si spiega?) e ad aprire nuove prospettive (…e se facessimo…cosa potremmo aspettarci?)

Proprio per la natura ipotetica, non ci si deve aspettare risposte univoche ma costrutti logici.

Ipotizza

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Ipotizza

A questo punto è necessario verificare le ipotesi chiedendo di impostare una nuova esperienza (materiali, strumenti, procedimento, ecc.). Tale impostazione può far parte della verifica successiva al laboratorio.

Realizza una nuova esperienza conducendola con 3-5 gocce di HCL conc. al posto dell'enzima e controlla il tuo risultato con la previsione fatta al punto 14.

Riprova l'esperienza con una soluzione di salda d'amido più diluita e verifica la previsione al punto 15. L'andamento è lo stesso?

Questa fase richiede tempo ulteriore (1 ora) e può essere verificata dal docente, oppure, può essere proposta a un gruppo di lavoro in parallelo all’esperienza iniziale.

Controlla

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Controlla

La velocità della reazione enzimatica aumenta per tutti i valori di temperatura FLa salda d'amido diventa blu in presenza di LUGOL quando ha reagito con l'enzima FL'attività dell'enzima è massima alla temperatura di 40°C VLa denaturazione delle proteine comporta la rottura della catena proteica FLa denaturazione delle proteine avviene a temperature > 50°C Vl'amido assume colori diversi con il LUGOL a seconda della concentrazione VSai spiega per quale ragione la velocità della reazione con l'acido cloridrico è massima alla temperatura più alta?L'acido cloridrico provoca l'idrolisi acida dell'amido in molecole più semplici come il maltosio e il glucosio. E’ una reazione chimica alla quale non partecipano reattivi termolabili per cui la velocità aumenta con l'aumentare della temperaturaLe amilasi presenti nel nostro organismo sono di due tipi: nella saliva (ptialina) e nel succo pancreatico, entrambe contribuiscono alla demolizione dell'amido. Lo stomaco non produce amilasi ma favorisce comunque la digestione dell'amido, sai spiegare perchè? Il pH fortemente acido dello stomaco provoca l'attacco e la successiva idrolisi dei granuli di amido.

È il momento della comprensione dei fenomeni osservati e alla generalizzazione dei concetti.Si intrecciano relazioni con altri argomenti

Concludi

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Concludi

Il panorama delle proposte è molto vario: si tratta di individuare collegamenti con temi già trattati o nuovi da approfondireSi possono elaborare nuovi percorsi di indagine.

Per esempio:•studiare altri enzimi

lattasi (temperatura ottimale, influenza del pH, studio delle intolleranze e a quello della diffusione del gene)

catalasi (contenuto nelle cellule, consente la reazione 2 H2O2 → O2+ 2 H2O; permette controlli attraverso l’analisi dell’ O2prodotto)

•studiare la digestione considerandola dal punto di vista enzimatico•avviare un nuovo percorso studiando la velocità di reazione in funzione della concentrazione di substrato o di enzima e le leggi correlate.•indagare sul vastissimo uso industriale degli enzimi, sui processi di fermentazione alcolica e lattica•collegare allo studio delle malattie genetiche•individuare le caratteristiche di alcuni farmaci

Proponi

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Proponi

Quali obiettivi si possono raggiungere con il laboratorio-risorsa?

• Educare al rigore e all’ordine mentale• Educare al lavoro di equipe• Considerare che lo studio dei fenomeni comporta metodiche standardizzate• Osservare che si studiano uno o pochi fattori per volta per analizzare le variazioni• Si procede con metodo problem-solving (porsi domande e individuare strategie)• Imparare a gestire i dati• allargare la rete di collegamenti possibili con branche diverse (fisiologia, ecc.)• Conoscenza reticolare e non consequenziale• Fare parallelismi con i processi industriali• Proporre indagini, anche statistiche, su problemi alimentari o su malattie correlate

Gli obiettivi

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Gli obiettivi

La complessità del metabolismo

Le vie metaboliche rappresentano in realtà una RETE complessa i cui flussi sono regolati dall’azione enzimatica

Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > La complessità del metabolismo

Il prossimo webinar

Il prossimo webinar è mercoledì prossimo

linkyou.formazione@mondadorieducation.itwww.mondadorieducation.it