Qualche volta è bello anche “vincere facile”

Ci sono volte in cui progettare attività di Explore sembra una missione impossibile e poi ci sono volte in cui è la cosa più semplice del mondo. Oggi è stata una di quelle volte.

Niente salti mortali nè effetti speciali ma una piccola e semplice investigazione sui fattori che influenzano l’attività degli enzimi.

La settimana scorsa, in quinta, ho cominciato a gettare le basi per quella che sarà un’unità sulla biochimica della cellula e così ho ripreso alcune informazioni di base sull’energia nelle reazioni biochimiche, sul ruolo dell’ATP e sono quindi arrivata agli enzimi. In classe ho ripreso e approfondito (queste cose le avevamo già affrontate in seconda anche se in modo più semplificato) cosa sono gli enzimi e i meccanismi della catalisi enzimatica.

Tutto molto “tradizionale” lo so, ma ecco un piccolo spiraglio di didattica IBSE che compare oll’orizzonte. Evito di spiegare almeno i fattori che influenzano l’attività enzimatica (temperatura e pH) e li porto direttamente in laboratorio in modo che possano esplorare la questione direttamente.

Qui mi limito a spiegare che studieremo l’enzima catalasi (una perossidasi) che agisce come catalizzatore nella trasformazione del perossido di idrogeno (H2O2), comunemente denominato acqua ossigenata, un potente e potenzialmente pericoloso ossidante, in acqua e ossigeno molecolare.

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La reazione della decomposizione dell’acqua ossigenata catalizzata dalla catalasi è la seguente:                                                       

L’acqua ossigenata è un prodotto secondario nocivo di molti normali processi metabolici, perciò deve essere convertito in altre sostanze meno pericolose prima che possa causare danni alle cellule, ai tessuti o agli organi. Gli animali usano la catalasi in tutti gli organi ma questo enzima è presente ad alta concentrazione specialmente nel fegato. Una discreta quantità di catalasi è presente anche nella patata e nel lievito di birra.

Spiego quindi che ciò che dovranno fare sarà investigare la seguente domanda: in che modo la temperatura influenza l’azione dell’enzima catalasi?

Divido i ragazzi in 4 gruppi (questa classe per fortuna è poco numerosa) e fornisco a ciascun gruppo i seguenti materiali:

Materiale occorrente: (per ciascun gruppo)

  • 7 provette
  • portaprovette
  • acqua ossigenata al 3% (circa 20 mL)
  • una patata cruda
  • un frammento di fegato di bovino o pollo
  • lievito di birra disidratato
  • mortaio con pestello
  • un coltello
  • una grattugia
  • un becher (per bagnomaria) riempito con acqua del rubinetto
  • un becher per sciogliere il lievito in acqua del rubinetto
  • piastra elettrica
  • pinza di legno
  • termometro
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Fornisco anche una scheda con il protocollo da seguire per l’investigazione.

Procedimento:

  1. Mettere un pezzettino di fegato nel mortaio e ridurlo in poltiglia. Sbucciare la patata e raschiare in un piattino una piccola quantità di polpa. Sciogliere il lievito secco in un becher con acqua del rubinetto.
  2. Siglare le provette con un pennarello con le lettere A, B, C, D, B’, C’, D’.
  3. Riempire per circa 1/3 la provetta A di acqua ossigenata. Mettere nelle provette B e B’ una piccola quantità di poltiglia di fegato e nelle provette C e C’ una piccola quantità di patata grattugiata e D e D’ del lievito sciolto in acqua (le quantità di fegato, patata e lievito devono essere all’incirca uguali).
  4. Portare ad ebollizione dell’acqua in un becher all’ebollizione e  poi spegnere la piastra. Misurare la temperatura dell’acqua, immergervi le provette B’, C’ e D’ e lasciarvele per 10 minuti.
  5. Scrivere sulla scheda cosa pensate che accadrà (previsione) quando verserete l’acqua ossigenata nelle provette B, C  e D che contengono rispettivamente il fegato, la patata e il lievito crudi.
  6. Scrivere nella prima colonna della tabella il contenuto di ciascuna provetta. Ad esempio: provetta A – acqua ossigenata.
  7. Mettere nelle provette B e C la stessa quantità di acqua ossigenata (riempire la provetta per circa 1/3). Osservare attentamente cosa accadrà e registrare le vostre osservazioni nella tabella.
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8. Con la pinza di legno, togliere le provette dal magnomaria (fare attenzione a non scottarsi!) e trasferirle nel portaprovette accanto alle provette B, C e D e lasciarle raffreddare.

9. Scrivere sulla scheda cosa pensate che accadrà (previsione) quando verserete l’acqua ossigenata nelle provette B’, C’ e D’ che contengono rispettivamente il fegato, la patata e il lievito cotti.

10. Mettere nelle provette B’, C’ e D’ la stessa quantità di acqua ossigenata (riempire la provetta per circa 1/3). Osservare attentamente cosa accadrà e registrare le osservazioni nella tabella.

ANALISI:
  1. In che modo la temperatura influenza l’azione dell’enzima catalasi? Supportare la risposta con le evidenze raccolte.
  2. La previsione iniziale riguardo le provette B, C e D concorda con le osservazioni? (motivare le proprie affermazioni)
  3. La previsione iniziale riguardo le provette B’, C’ a D’ concorda con le conclusioni? (motivare le proprie affermazioni)
  4. Qual è il ruolo svolto dalla provetta A?

Le cose hanno funzionato davvero bene e i ragazzi sono tornati in classe contenti. Prima della discussione in classe, però, per casa affronteranno un’altra attività di tipo sperimentale basata però sull’analisi di dati che provengono da un esperimento che testa la relazione tra pH e attività enzimatica.

La prossima lezione discuteremo quanto emerso e potremo proseguire il nostro viaggio verso il metabolismo del glucosio con uno studio di caso in cui utilizzeremo fonti primarie di informazione per scoprire come si è arrivati a comprendere i meccanismi della respirazione cellulare. Ma questa è un’altra storia e, se vi interessa, ve la racconterò la prossima volta. 🙂

 

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