Les enzymes peuvent être incroyablement difficiles à comprendre dans un manuel. Pour aider les élèves à comprendre le modèle enzymatique, utilisez des projets scientifiques pratiques qui permettent aux élèves de toucher et de manipuler des objets qui servent de représentations aux parties, aux actions et aux réactions des enzymes. Passez quelques périodes de classe à expliquer et à terminer ces projets, attribuez-les aux étudiants comme projets à emporter ou construisez-les pour une expo-sciences.
Modèle enzymatique-substrat
Ce projet se concentre sur le modèle enzyme-substrat et est adapté de Access Excellence. Pour un projet en classe avec un groupe de 30 élèves, vous aurez besoin de 500 sous, 10 balles de tennis, un chronomètre et du ruban adhésif. La première étape de ce projet est appelée référence. L'enseignant divisera les élèves en équipes égales et déposera 500 sous sur le sol. Chaque équipe choisira un membre pour aller dans la pile, ramasser autant de pièces que possible et les faire tourner les têtes. Les élèves le feront six fois, pour des incréments de dix secondes à chaque fois. Les autres membres de l'équipe enregistrent le nombre de pièces dépensées. Après six tours, redistribuez les pièces de monnaie à la pile de plancher. Un nouveau membre de l'équipe tentera de ramasser des sous et de les faire tourner la tête, mais cette fois, attachez ses quatre doigts, moins le pouce, ensemble. Cette difficulté accrue illustre la dénaturation partielle d'une enzyme, qui peut se produire à des températures élevées, au contact d'acides, de bases ou d'ions de métaux lourds.
La troisième phase illustrera le rôle d'une coenzyme. Un nouveau membre de l'équipe ramassera des sous, mais elle aura une aide pour les tourner vers le haut pour elle, représentant la coenzyme. L'élève aura désormais deux fois plus de temps, 20 secondes, pour ramasser des sous et les remettre au coenzyme. Pour illustrer le concept d'inhibiteurs, les élèves colleront des balles de tennis à la paume de leurs mains et tenteront à nouveau de ramasser des sous et de les faire tourner la tête. Les balles de tennis représenteront la compétition des inhibiteurs sur les enzymes.
Enzyme Art
Les projets artistiques sont parfaits pour comprendre les enzymes, parce que les parties d'une réaction (enzyme et substrat) s'emboîtent comme un puzzle ou une serrure et la clé. Tout d'abord, montrez aux élèves que les enzymes sont tridimensionnelles et qu'elles doivent créer leur propre enzyme tridimensionnelle unique à partir du matériau de leur choix. Demandez aux élèves de mettre un sillon quelque part sur l'enzyme et de l'étiqueter «site actif». Étiquetez la pièce que l'élève découpe pour faire de la rainure le «substrat». Ensuite, demandez aux élèves de fabriquer 20 à 30 autres substrats de tailles similaires, mais dont la forme n'est pas exactement la même que celle découpée dans la rainure de l'enzyme. Le lendemain, les élèves devraient apporter leurs enzymes et substrats en classe. Jumelez les élèves et demandez-leur d'échanger leurs enzymes et leurs substrats. Amenez chaque paire à l'avant de la classe une à la fois et faites-les courir pour connecter le bon substrat au site actif. Lorsque le premier élève place le bon substrat dans le site actif, la classe crie «Réaction!»
Action enzymatique
Une fois que les élèves ont compris la structure générale et la fonction des enzymes, cela les aidera à réfléchir aux enzymes en action. Le laboratoire suivant tente d'enseigner à l'étudiant comment l'oxygène et le pH affectent le brunissement à l'intérieur d'une pomme, une réaction enzymatique visible. Rassemblez une assiette de pommes, de citron et de papier pour chaque élève. Demandez à l'élève de mordre une extrémité de la pomme et de frotter immédiatement le jus de citron dessus. Demandez-leur de mordre un trou de l'autre côté de la pomme et de ne rien faire. Dans 15 à 30 minutes, la morsure avec le citron sera toujours blanche tandis que l'autre côté deviendra progressivement plus brun. Expliquez aux élèves que cela se produit à cause d'une enzyme présente dans les pommes appelée catécholase. Lorsque le catéchol et l'oxygène interagissent, la réaction enzymatique fait brunir la pomme. Le faible pH du citron, cependant, arrête cette réaction.
