BIOCHIMICA:
IMPOSTAZIONE SPERIMENTALE PER
COMPETENZE
MARILENA RIGHETTI
11 dicembre 2015
Struttura del webinar
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La Riorma
Fasi dell’attività laboratoriale
Obiettivi
Conclusioni
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Struttura del webinar
La Riforma
La Riforma invita a un uso sistematico del
Laboratorio nelle sue diverse forme
Cambio di prospettiva
dall’esperienza ai concetti
dai concetti all’esperienza
Il laboratorio come
• banco di prova
• momento di osservazione
• lavoro di gruppo
• culmine delle competenze
Il laboratorio come stimolo per
• fissare idee
• punto di partenza per
approfondire conoscenze (teoria)
• lancio di nuove domande
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > La Riforma
Quinto anno
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
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Quinto anno
Laboratorio come risorsa
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
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Laboratorio come risorsa
Azione Enzimatica
Contesto
nel 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)
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Azione Enzimatica
Prerequisiti
Cos’è un enzima (proteina)
Cosa fa un enzima (catalizzatore biologico)
Cos’è l’amido
Cosa sono glucosio e lattosio
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Prerequisiti
Prima di cominciare
• 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.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Prima di cominciare
Esplora
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
PROCEDIMENTO
Allestisci 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.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Esplora
Esplora
Schema da riportare sulla mattonella
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.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Esplora
Raccogliamo le idee
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 V
le amilasi sono enzimi appartenenti al gruppo delle idrolasi V
L'amido assume colore blu in presenza di reattivo di LUGOL V
Il colore blu dell'amido con il reattivo di LUGOL è sempre
uguale a qualsiasi concentrazione F
Gli enzimi sono proteine che provocano il cambiamento di
colore dell'amido F
l'aumento di temperatura aumenta sempre la velocità di
reazione enzimatica F
Gli enzimi si disattivano a 0 C F
La massima attività dell'enzima si verifica a temperature
basse F
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Raccogliamo le idee
Ipotizza
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?)
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?
Proprio per la natura ipotetica, non ci si deve aspettare
risposte univoche ma costrutti logici.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Ipotizza
Controlla
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.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Controlla
Concludi
È il momento della comprensione dei fenomeni osservati e
alla generalizzazione dei concetti.
Si intrecciano relazioni con altri argomenti
La velocità della reazione enzimatica aumenta per tutti i valori di temperatura F
La salda d'amido diventa blu in presenza di LUGOL quando ha reagito con l'enzima F
L'attività dell'enzima è massima alla temperatura di 40°C V
La denaturazione delle proteine comporta la rottura della catena proteica F
La denaturazione delle proteine avviene a temperature > 50°C V
l'amido assume colori diversi con il LUGOL a seconda della concentrazione V
Sai 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 temperatura
Le 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.
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Concludi
Proponi
Il panorama delle proposte è molto vario: si tratta di individuare collegamenti con temi già
trattati o nuovi da approfondire
Si 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’ O2
prodotto)
•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
Biochimica – Impostazione sperimentale per competenze > Proponi
Gli obiettivi
Quali obiettivi si possono raggiungere con il laboratorio-risorsa?
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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
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 è mercoledì prossimo
Il prossimo webinar
[email protected]
www.mondadorieducation.it
