docentenhandleiding Module: Enzymen maken het leven makkelijker De leerlingen maken kennis met het beroep van biotechnoloog en doen onderzoek naar het gebruik van enzymen in de bereiding van voedingsmiddelen. Inhoud 1. opzet module 2. voorbereidingen practicum 3. meetresultaten 4. theorie Bijlagen A. achtergrondinformatie opleiding en beroep B. antwoorden op de opdrachten
1. Opzet module
Benodigdheden w voldoende kopieën van de werkbladen voor opdrachten en practicum (werkbladen voor het practicum en de opdrachten zijn los te downloaden van www.proef.info/docent) w practicummaterialen en -stoffen (zie verder) Aantal leerlingen: practicum in viertallen (afhankelijk van het aantal leerlingen, en het aantal beschikbare waterbaden voor de bekerglazen) Niveau: havo 3 Na deze module kunnen leerlingen: de werking en eigenschappen van enzymen beschrijven w verschillende richtingen binnen het vakgebied biotechnologie benoemen w filtreren w
Mogelijke lesindeling
tijd (min.)
onderwerpen
begeleider
leerlingen
vooraf
opdracht 1: enzymen maken het leven makkelijker
uitdelen introtekst en bijbehorende opdrachten
- lezen interview - maken opdrachten
0-5 introductie 5-45 practicum: enzymen in appelsap
uitdelen en uitleggen practicumopdracht
luisteren
45-50
afronding
nabespreken practicum
huiswerk
opdracht 2: werken als als biotechnoloog
- uitdelen practicumvoorschrift uitvoeren practicum - begeleiden practicum luisteren maken opdracht
Enzymen maken het leven makkelijker
Tijdsduur: 50 minuten en huiswerk ter voorbereiding en afsluiting
2. Voorbereidingen practicum De leerlingen werken in groepjes van vier en splitsen zich binnen die groep op in twee tweetallen. Eén groep bereidt appelsap met pectinase, de andere groep bereidt appelsap met water (blanco). In de wachttijd kunnen de leerlingen eventueel aan de slag met opdracht 2. Benodigdheden stoffen
verkrijgbaar bij
appels (een halve appel per groepje van vier leerlingen), neem een niet al te harde appel, dit vereenvoudigt het ‘prakken’ van de appel
supermarkt
pectinase
Van der Kooy (online bestellen, € 2,- voor 100 mL. Levertijd ongeveer twee werkdagen) www.vanderkooyjubbega.nl/pectinase-100-mL.html
Enzymen maken het leven makkelijker
water school
materialen per groepje
verkrijgbaar bij
2 pipetten
school
2 bekerglazen (250 mL)
school
2 maatcilinders (10 mL), roerstaven en trechters
school
waterbad
school
filtreerpapier (2)
school
2 lepels, 2 schilmesjes, snijplank
school
2 stopwatches
school
1 watervaste stift
school
Veiligheid Dit appelsap is NIET drinkbaar. De hoeveelheid enzym is veel groter dan in appelsap dat in de handel is. Voorzichtigheid met messen is geboden. Als er enzym wordt gemorst, moet dit onmiddellijk opgeveegd worden. Was of spoel het oppervlak met ruim water. Dit omdat het enzym pectinase een afbrekende werking heeft op celwanden. Dat maakt de stof irriterend voor de huid, maar ook slecht voor de houten practicumtafel. Let op: mensen met een appelallergie moeten voorzichtig zijn bij het snijden en prakken van de appel. Voorbereiding door TOA/docent Twee reageerbuizen klaar zetten per viertal: w 10 mL water w geschilde appels in kwarten w 10 mL pectinaseoplossing: 1 mL pectinase met 9 mL water Zet ook een reservesetje reageerbuizen klaar.
3. Meetresultaten Pectinase toevoegen aan een halve appel levert na 15 minuten ongeveer 7 mL appelsap op. Zonder pectinase levert de proef beduidend minder sap (ongeveer 3 mL) op.
4. Theorie
Enzymen maken het leven makkelijker
Pectine is een polymeer in vruchten. De lange strengen van pectine zorgen ervoor dat er veel water kan worden vast gehouden. Pectinase breekt pectine af. Bij deze afbraak raakt de appel zijn vermogen om water vast te houden kwijt, en verliest dus meer sap. Meer informatie over de werking van pectinase op: enzymes.co.uk/answer24_pectinase.htm
bij l a ge A Achtergrondinformatie opleiding en beroep Hieronder vind je meer informatie over de opleiding biotechnologie. Je kunt deze informatie gebruiken bij de inleiding van de module. Hbo-opleiding Biotechnologie Micro-organismen worden gebruikt om grote hoeveelheden commercieel interessante stoffen te produceren. Ze worden ook gekweekt voor onderzoek naar erfelijke ziektes. Een biotechnoloog weet veel over de processen in (micro)biologische systemen en hoe je die kunt beïnvloeden en toepassen. De opleiding In het eerste jaar van de opleiding maakt de student onder meer in het laboratorium kennis met het vakgebied van de biotechnologie. Op het rooster staan vakken als biologie en biochemie, scheikunde, natuurkunde, procestechnologie en informatica, maar ook communicatie, management, Engels en ethiek. Je werkt vaak met andere studenten samen aan projecten. In de hoofdfase van de opleiding verdiepen studenten zich verder in de lesstof. Ze lopen enkele stages en kiezen in het derde jaar voor een verdiepende of een verbredende minor. De opleiding wordt afgerond met een afstudeer onderzoek, bijvoorbeeld bij een laboratorium van een universitair medisch centrum of een farmaceutisch bedrijf. Na de studie mag je de titel Bachelor of Applied Science (bas) voeren.
Enzymen maken het leven makkelijker
De opleiding Biotechnologie wordt op meerdere plekken in Nederland op hbo-niveau aangeboden. Kijk op www.proef.info voor een actueel overzicht. Beroepsbeeld In de biotechnologie gaat het om biologische systemen en micro-organismen, eiwitstructuren, DNA en bacteriën. Onderzoek en ontwikkeling vormen de kern van het werk van de biotechnoloog. Onderzoek naar de verbetering van producten – levensmiddelen, diervoeders, medicijnen, bestrijdingsmiddelen –, ontwikkeling van nieuwe producten, verbetering van milieuzaken, ziekteresistentie, nieuwe behandelingsmethoden, nieuwe medicijnen. Alles afhankelijk van de specialisatie die je kiest. Als biotechnoloog kun je werken in de levensmiddelen- en farmaceutische industrie en bij bedrijven, academische centra en laboratoria. Je kunt je bezighouden met milieutechnologie, dierlijke productie, plantenveredeling, milieutechnologie of bodemonderzoek. Belangrijke eigenschappen/competenties Allereerst moeten chemie/scheikunde en biologie je in hoge mate interesseren. Een biotechnoloog moet in staat zijn zelfstandig een experiment op te zetten, en dat nauwkeurig en resultaatgericht uit kunnen voeren. Analytisch vermogen is noodzakelijk, evenals een goede rekenvaardigheid. Een goede beheersing van het Engels is aan te bevelen, omdat de meeste wetenschappelijke artikelen over onderzoek geschreven worden in het Engels. Je moet accuraat kunnen werken, doorzettingsvermogen hebben, goed zijn in precies en delicaat handwerk en goed kunnen samenwerken. Op bepaalde terreinen is ethiek een belangrijk punt in dit vakgebied.
bij l a ge B Antwoorden op de opdrachten ‘ Opdracht 1: Enzymen in wasmiddelen Vraag A. De verbinding die omgezet moet worden, heeft een zodanige structuur dat hij precies past op het enzym. Vraag B. Bij deze temperaturen werken de enzymen niet of nauwelijks. Vraag C. Zie onderstaande tabel. enzym 1
enzym 2
actief bij lage pH (pH<6) x x actief bij pH 6 tot 9 x actief bij pH >9 x meest actief bij lage temperatuur meest actief bij 40 °C x zet vuil snel om als er weinig vuil is, maar langzaam als er veel vuil is x zet vuil snel om, of er nu veel of weinig vuil is hoe meer vuil er is, hoe meer er wordt omgezet x
enzym 3 x x x x x
Vraag D. Enzym 2 is het meest geschikt voor de omschreven omstandigheden. Het is het meest actief voor de neutrale pH en de temperaturen tussen 30-40 °C. Ook is de reactiesnelheid voor de omzetting van vuil het gunstigst. Antwoorden practicum Vraag A. Pectinase breekt de celwand van appels af, waardoor het sap beter vrij kan komen. Vraag B. Het enzym werkt het beste bij een temperatuur tussen 37 en 42 °C. Vraag C. Door de appel in kleine stukjes te snijden, vergroot je het oppervlak. Hierdoor is er een groter gebied waarop de enzymen in kunnen werken.
Enzymen maken het leven makkelijker
‘ Opdracht 2. Argumententabel (meerdere antwoorden mogelijk) specialisatie bedrijf (product)
argumenten voor de toepassing
genetisch gemodificeerde milieu- of planten- - resistente zaden zijn zaden van Monsanto biotechnologie ongevoelig voor insecten- plagen, dus grotere oogst
argumenten tegen de toepassing - risico’s gemodificeerde zaden niet bekend - onnatuurlijk - gehele zadenproductie in handen van één bedrijf
Enzymen maken het leven makkelijker
DNA-thuistest medische biotechnologie - thuis testen is handig, van Consanguinitas goedkoop, snel - biedt zekerheid over iets belangrijks als vaderschap
- hoe juridisch waterdicht is een thuistest? - toekomstperspectief: voor alles een DNA-testje in huis? Wat zijn de ethische aspecten die daarmee gepaard gaan?
Yakult met toegevoegde levensmiddelen- - helpt je darmen met bacteriën technologie spijsvertering
- vanuit natuurlijk oogpunt zorgen je darmen zelf wel voor het evenwicht
