Интегрированный урок (химия + биология) по теме «Белки».
учебно-методическое пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

«ЗИМИНСКИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Методическая разработка учебного занятия

по теме «Белки»

                      Учебная дисциплина: Химия. Биология.

                      Специальность: Машинист локомотива (электровоза)

                      1 курс

 Зима  2018

Рассмотрено

 на заседании методической комиссии

преподавателей общеобразовательных дисциплин

Протокол № 4 от 10.01.2019 г.

Председатель методической комиссии

___________ Т.С. Сивухина

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.

       В данной методической разработке  представлен интегрированный урок по химии, биологии для студентов, обучающихся по профессии Машинист локомотива. 

Методическая разработка направлена на активизацию познавательной деятельности и формирования общих компетенций студентов:

ОК.6 – Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами;

Урок «Белки» стоит в разделе «Азотсодержащие органические  соединения».

Концепцией урока является получить новую систему знаний по теме: «Белки». Систематизировать знания о сложности строения каждого живого организма на Земле, о его уникальности и неповторимости.

Изучение строения, свойств и функции белков проходит с использованием информационно-коммуникативной технологии, посредством презентации.

Применяю формы организации познавательной деятельности: индивидуальную и групповую. Используемые в ходе урока методы групповой работы способствуют так же активизации инициативы и творческого самовыражения обучающихся, повышению учебной и познавательной мотивации, снижению уровня тревожности, страха оказаться неуспешным, некомпетентным в решении каких-то задач, способствуют повышению обучаемости, эффективности усвоения и актуализации знаний.

Создание проблемной ситуации, организует поиск информации в учебной литературе, используя учебник «Химия», «Биология», раздаточный учебный материал с познавательными задачами. В ходе урока используется презентация как подтверждающий факт найденной информации, что позволяет повысить эффективность обучения, рационально использовать учебное время, сделать процесс обучения более интересным и наглядным.

В ходе урока обучающиеся отвечают на вопросы, выполняют тесты направленные как на проверку знаний, так и на закрепление полученных знаний. Вопросы для повторения различного типа и уровня сложностей, позволяют установить степень усвоения обучающимися нового материала, правильно данные ответы создают у обучающихся ситуацию успеха, стимулируют познавательный интерес, вовремя выявляют пробелы в знаниях и способствуют их ликвидации.

Перед обучающимися на уроке ставятся задачи не только по изучению нового материала, но развитию  умений и навыков индивидуальной и групповой работы, формированию интеллектуальных умений – анализировать, сравнивать, делать выводы; создаются условия для развития познавательного интереса к предмету; воспитываются коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, сотрудничать в группе.

Идея предоставления большей самостоятельности и стимулирования активности обучающихся в приобретении знаний не нова. Работа обучающихся в малых группах над одним заданием оказываются намного продуктивнее объяснитно-иллюстративного и репродуктивного методов.

Деятельность в условиях кооперации (работа в малых группах) обеспечивает:

1. Более высокий уровень результативности и продуктивности учебного процесса:

• Повышается уровень осмысления материала
• Растет число нестандартных решений
• Осуществляется перенос знаний и умений
• Формируется позитивное отношение к изучаемому материалу

2. Формирование более дружественной, доброжелательной обстановки в классе.
3. Повышение самооценки и коммуникационной компетентности студентов.

Основные принципы формирования групп.

Обычно используется четыре способа формирования групп: группы разнородные, случайные, по интересам и однородные. Желательно, чтобы  с точки зрения возможности для каждого студента занимать активную позицию в коммуникации состав групп был минимальным. В то же время количество групп в потоке должно быть небольшим из соображения управляемости. Оптимальной является группа из 4-6 человек.

Работа в группе требует нетрадиционного расположения рабочих мест в аудитории:

• Каждый студент хорошо видит всех членов своей группы;
• Члены группы находятся друг от друга в пределах досягаемости (для свободной передачи материалов, обсуждения заданий).

Принципы работы в группе:

1. Позитивная взаимосвязь и взаимозависимость.

2. Непосредственное взаимодействие всех членов группы

Использование метода кооперации при изучении темы «Белки» позволяет студентам использовать свой собственный жизненный опыт и опыт своих товарищей. Тем интереснее им, а материал проще запоминается, и повторяются предыдущие темы.

Интегрированный урок (химия + биология) по теме «Белки».

Эпиграф урока:         «Жизнь есть способ существования белковых тел...»

Ф. Энгельс

Цель урока:

Образовательная 

1. Расширить и обобщить   знания обучающихся о природных высокомолекулярных веществах – белках. Пропедевтика химических знаний.

2. Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. Познакомить обучающихся с основными химическими свойствами белков на основе проведения опытов и компьютерной презентации; рассмотреть этапы синтеза белка в клетке и обосновать их роль в живом организме.

Развивающая – Развитие мышления через формирование причинно- следственных  связей  между строением, свойствами и применением белков.  Воспитательная – формировать научное мировоззрение обучающихся на примере интеграции естественных наук, лежащих в основе строения и функционирования организма

Коммуникативная – умение общаться в группе, отстаивать свою точку зрения.

Задачи урока:

1. Обучающиеся должны обобщить химические свойства белков, этапы синтеза белка в клетке и роль белков в живом организме.
2. Уметь применять полученные знания при проведении качественных реакций на белок в лабораторных исследованиях,  и выполнении упражнений по данной теме.

Тип занятия: урок обобщения и усвоения новых знаний.

Форма проведения занятия: пресс – конференция с элементами лабораторного практикума.

Форма работы: Работа в группах.

Метапредметные связи: химия, биология

Продолжительность занятия – 90 мин.

Оборудование и материалы: таблицы «Строение белков», модель молекулы белка (бусы – первичная структура, спирально закрученный телефонный шнур – вторичная структура, бумажные модели первичной и вторичной структуры), таблица с названиями и формулами аминокислот,  персональный компьютер, медиа-проектор,

Химические реактивы и оборудование: растворы гидроксида натрия, сульфата меди, азотной кислоты, щелочи, соляной кислоты, раствор белка и растворы других веществ с номерами, растворы любых бульонных кубиков, творог, молоко. Химическая посуда, спиртовки, спички, держатели для пробирок, результаты опыта по гидролизу белков.

План урока:

1. Содержание белков в организме.  Функции белков.
2. Историческая справка о теории строения белковых молекул.
3.  Классификация белков. Строение и структура белка.
4. Свойства белков. Качественные реакции.
5. Превращение белков в организме.
6. Биосинтез белка.

Оформление доски: тема, эпиграф, таблицы.

Подготовка к уроку:  обучающимся даются вопросы для повторения, (заранее с группой обучающихся готовятся презентация или отдельные слайды в зависимости от уровня подготовки класса). Оговариваются примерные вопросы с ребятами из пресс-центра «Северный». Обучающимся класса не сообщается о присутствии на уроке школьных корреспондентов.

Ход урока:

Организационный.

Преподаватель химии:

Здравствуйте ребята!

С каким, настроение вы ко мне пришли? (рефлексия настроения).

Притча:  О бабочке 

В древности жил-был один мудрец, к которому люди приходили за советом. Всем он помогал, люди ему доверяли и очень уважали его возраст, жизненный опыт и мудрость. И вот однажды один завистливый человек решил опозорить мудреца в присутствии многих людей.

   Завистник и хитрец придумал целый план, как это сделать: «Я поймаю бабочку и в закрытых ладонях принесу мудрецу, потом спрошу его, как он думает, живая у меня в руках бабочка или мертвая. Если мудрец скажет, что живая, я сомкну плотно ладони, раздавлю бабочку и, раскрыв руки, скажу, что наш великий мудрец ошибся. Если мудрец скажет, что бабочка мертвая, я распахну ладони, бабочка вылетит живая и невредимая и скажу, что наш великий мудрец ошибся». Так и сделал завистник, поймал бабочку и пошел к мудрецу. Когда он спросил мудреца, какая у него в ладонях бабочка, мудрец ответил: «Все в твоих руках».

В наших руках сегодня создать такую атмосферу на уроке, при котором все будут чувствовать себя комфортно. Надеюсь, мы будем, как единое  целое двигаться к поставленной, намеченной цели.

Преподаватель биологии: На уроке мы обобщим знания о белках, которые вы получили на уроках биологии и химии, и пополним их новой информацией. На столах у вас находятся конверты с заданиями, оценочные листы, таблица аминокислот, необходимое химическое оборудование.

Преподаватель химии:

Сегодня  мы с вами  подводим итог изучения белков, веществ, которые являются высшей ступенью развития вещества, веществ, которым жизнь обязана своим появлением. Я думаю, что вы с удовольствием примите  участие в работе урока , постараетесь ответить на все, интересующие  вас вопросы.

Преподаватель биологии:

Начнём нашу работу. Сегодня вы  будите  в роли биологов, биохимиков, химиков - аналитиков, экспериментаторов, историков (обращение к обучающимся группы). Кому, какая роль отведена – вы узнаете, открыв конверт с надписью «Интегрированный урок».

 Если  при ответе на вопросы вы испытаете  затруднения, то мы, учителя, возьмем  на себя функцию и ведущих, и главных экспертов, в этом вам поможем. Разделим группу на 7 подгрупп,  каждая группа выберет себе координатора. На урока присутствует группа корреспонтентов.

Содержание конверта «Интегрированный урок»:

- биологи – функции белков,

- историки – теория строения белка,

- биохимики – состав и строение белков,

- химики – свойства белков, качественные реакции,

- биологи – экспериментаторы – превращение белков в организме,

- микробиологи – биосинтез белка,

- химики – аналитики – это вы все, ребята!

Удачи в работе!

Преподаватель химии:

Напоминаем координаторам групп: не забывайте координировать работу в группе и отмечать в оценочных листах ответы. И так, уважаемые корреспонтенты, задавайте ваши вопросы, что вас интересует в первую очередь?

Корреспонденты;

1. Бытует мнение, что недостаток белковой пищи приводит к общему ослаблению организма, у детей – к замедлению умственного и физического развития. Так ли это?

2. Почему это происходит? Поэтому, прежде всего мы хотели бы узнать о роли белков в живых организмах.

Преподаватель биологии:

Вступительное слово о содержании белков в организме с использованием плаката или слайда.

Содержание белков в организме

(в % к сухой массе)

О функции белков в организме вам расскажут биологи групп. Они же и сделают соответствующие выводы о значении белкового питания.

Функции белков: (Рассказ обучающихся  – биологов каждой группы, Преподаватель приостанавливает выступление обучающихся одной группы и предлагает продолжить ответ обучающимся других групп).

1. Ферментативная или каталитическая функция. Ферменты - биологические катализаторы химических реакций организма. Более 2000 ферментов, обладающих уникальной активностью и селективностью (каталаза, амилаза).
2. Транспортная функция. Перенос молекул или ионов по тканям и органам. Например, гемоглобин крови, который обеспечивает перенос кислорода и углекислого газа.
3. Структурная функция. Белки - строительный материал почти всех тканей: мышечных, опорных, покровных.  Белки — элементы плазматической мембраны, хрящей, костей, перьев, ногтей, волос, всех тканей и органов (коллаген, фибрин).
4. Сократительная функция. Актин и миозин — белки, входящие в состав мышечных волокон и обеспечивающие их сокращение вследствие способности молекул этих белков к денатурации.              
5.  Двигательная функция. Передвижение ряда одноклеточных организмов, а также сперматозоидов при помощи ресничек и жгутиков, в состав которых входят белки.
6.  Защитная функция. Белки – антитела.  (Своеобразные «наручники» для проникающих в клетку «преступников» - бактерий, т.к. эти белки склеивают бактерии). И антитоксины (белки, нейтрализующие яды, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерии). Антитела, фибриноген, тромбин — белки, участвующие в выработке иммунитета и свертывании крови (иммуноглобулины, интерферон).

7. Сигнальная функция. Белки – рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступающие из соседних клеток или окружающей среды. Например, действие света на сетчатку глаза воспринимается фоторецептором родопсином.
8. Запасающая или энергетическая функция. Белки семян бобовых растений и яйцеклеток животных организмов. Эти особые белки служат строительным материалам и обеспечивают энергией развитие новых организмов. Энергетическая ценность других белков невелика и уступает жирам и углеводам (альбумин).
9. Регуляторная функция. Гормоны — вещества, обеспечивающие наряду с нервной системой гуморальную регуляцию функций организма. Например, роль гормона инсулина в регуляции содержания сахара в крови.
       Преподаватель химии: 

И так делаем выводы о значении белкового питания.

Выводы обучающихся:

1 Физиологическая роль белков велика, поэтому они являются необходимой составной частью пищи.                                                                                                              

2 Недостаток белка в пище вызывает тяжёлые заболевания. Результат несбалансированного питания – плохое самочувствие, истощение, быстрая утомляемость.

3 Белки могут превращаться в жиры и углеводы, но те в свою очередь не могут. Поэтому белковое голодание особенно опасно для живого организма.

Преподаватель биологии:

Следует помнить, что продукты питания имеют разную химическую и биологическую ценность: (анализ содержания таблицы учителем биологии)

Корреспонденты:

1. Если функции белков так разнообразны, то наверно велико и многообразие белковых молекул, которые их выполняют?

Преподаватель химии. Что же представляют  собой белки в химическом смысле? Настала пора подробнее поговорить об их строении, но сначала краткая историческая справка.

Историк: Еще к началу XIX века было установлено, что все белковые молекулы имеют большую молекулярную массу и состоят из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, и серы. Несмотря на различие в строении и функциях белковых веществ, их элементарный состав примерно одинаков (таблица)

Состав белков (% на сухую массу)

  Основоположником исследований строения белка является немецкий химик Эмиль Фишер, применивший для этого реакцию гидролиза. Он выдвинул полипептидную теорию, согласно которой молекулы белка представляют собой длинные цепи. При их гидролизе образуется смесь, состоящая из 20 различных α -аминокислот (таблица аминокислот).

* Звездочками обозначены названия незаменимых аминокислот.

Остатки аминокислот соединены в белковых молекулах пептидными или амидными связями. На слайде приведены их тривиальные названия и показано химическое строение некоторых из них.

В начале XX века Э. Фишеру удалось синтезировать соединение, в которое входило 18 остатков различных аминокислот, соединённых пептидными связями. Эти полипептиды напоминали белки.

Отечественный основоположник теории строения белковых молекул - Александр Яковлевич Данилевский. В1888г. он указал на наличие пептидных групп в белковых молекулах. Экспериментально доказал, что под воздействием сока поджелудочной железы белки подвергаются гидролизу.

Преподаватель химии:

Для того чтобы ответить на вопрос о строении белков, вспомним состав и строение белковых молекул. Начнём с блиц – опроса.

(Поочерёдно группам задаётся вопрос. Ответившему обучающимуся,  координатор группы ставит балл в лист активности).

Блиц - опрос:

1. Химическая природа белков.
2. Мономеры белковых молекул.
3. Макромолекула.
4. Количество аминокислот, образующих белки.
5. Название связей, соединяющих остатки аминокислот в молекуле белка.
6. Химические элементы, входящие в состав белка.
7. Группы атомов в составе белков.
8. Реакция, лежащая в основе синтеза белка.
9. Пептиды.
10.  Белки.
11.  Протеины.
12.  Протеиды.
13.  Нуклеопротеиды.
14.  Липопротеиды.
15.  Фосфопротеиды.
16.  Металлопротеиды.
17.  Гликопротеиды.
18.  Хромопротеиды.

Блиц – опрос подтвердил, насколько разнообразен мир белковых  молекул. Сложность состава и высочайшую молекулярную массу белков можно подтвердить даже этой малой информацией:

Формулы белков

 Преподаватель химии: 

 А сейчас биохимики групп расскажут нам о тайнах химического строения белков.

Рассказ биохимиков о строении белка (с использованием таблицы, самодельных рисунков или слайдов):

1 обучающийся. В белковой молекуле можно выделить первичную, вторичную, третичную и даже четвертичную структуры.
Первичная структура – порядок чередования остатков аминокислот в полипептидной цепи, определяемой генотипом (демонстрация схемы) 

 Остатки  α - аминокислот связаны пептидными связями в линейной макромолекуле белка:

    R1, R2, R3 ... – одинаковые или разные радикалы.

Последовательность чередования аминокислот очень строгая и замена хотя бы одной аминокислоты приводит к изменению свойств белка, а в некоторых случаях происходит потеря их биологических свойств. Поэтому, искусственно синтезированные полипептидные цепочки зачастую не обладают природными биологическими свойствами.
Например, такое заболевание как серповидноклеточная анемия (демонстрация рисунка)

 связано с изменением формы эритроцита и невозможностью нормального транспорта кислорода. Причина же – одна единственная ошибка, когда из 146 аминокислотных фрагментов этого белка один – глутаминовая кислота заменяется на другой – валин.

Многообразие белков можно объяснить практически безграничными возможностями перестановок остатков аминокислот относительно друг друга. (Демонстрация бумажной модели и нитки бус, состоящей из разных бусинок).

Преподаватель химии:

В конверте №1 дано задание синтеза фрагмента первичной структуры белка. Используя таблицу аминокислот, запишите уравнения реакций последовательного синтеза трипептида, название которого дано в задании. Кто желает выполнить подобное задание на доске? Необходимо в одном уравнении написать синтез трипептида, название которого указано в карточке. В конверта и для отвечающего у доски дана таблица:

Аминокислоты, входящие в состав белка.

Задание группам.  Пример: Составьте формулы всех возможных трипептидов, используя таблицу аминокислот.

 (Задания даны в конверте №1. Один из обучающихся, по желанию, выполняет задание у доски).

Пример задания у доски: Запишите уравнение синтеза трипептида:

 гли – цис – вал.

Образец ответа у доки: 

(Обучающиеся заканчивают работу, вкладывают листок с ответом в конверт, обучающийся, работающий у доски, кратко поясняет ответ).

2 обучающийся. В действительности же строго линейная структура характерна лишь для ограниченного числа белков (например, фиброин – белок натурального шелка). Подавляющее число белковых молекул свернуты в виде правильной винтовой спирали. Такая пространственная структура полипептидной цепи называется вторичной структурой белка (слайд, демонстрация телефонного провода и бумажной модели).

Белковая спираль сохраняет свою форму благодаря образованию большого числа  водородных связей между группами NH и CO, находящихся на соседних витках спирали.α – спираль

3 обучающийся. Вторичная структура белка так же не сохраняет в пространстве линейную форму, поскольку радикалы аминокислотных остатков содержат различные полярные функциональные группы: –NH2, –ОН и – СООН. Взаимодействие между этими группами приводит к скручиванию белковой спирали в глобулы и данная пространственная конфигурация называется третичной структурой белка (демонстрация слайда). Третичную структуру белка определяют следующие типы связи:

– водородные связи;
– ионное связывание;
– дисульфидные мостики –S-S–

Третичная структура белка.

Преподаватель биологии:

 Ребята! У каждого из вас свой тип волос: у кого-то прямые, у кого-то вьющиеся. В чем же причина? Оказывается, виной всему являются дисульфидные мостики. На разрушении и образовании новых дисульфидных мостиков основана химическая завивка. Исходные дисульфидные мостики разрушаются при помощи пероксида водорода. Вот почему частое обесцвечивание волос и химическая завивка меняют структуру волос.

4 обучающийся:

 Некоторые белки образуют четвертичную структуру, осуществляемую за счет все тех же водородных связей и сил электростатического притяжения. Она определяется соединением нескольких белковых молекул в сложный комплекс, часто с комплексообразователем. Например, 4 молекулы белка с катионом железа (II) образуют всем известный гемоглобин (демонстрация слайда). В растительном мире яркий пример – хлорофилл.

   Четвертичная структура белка гемоглобина.

Белки «работают»  правильно только в третичной или четвертичной структурах (если таковая имеется).

Преподаватель биологии:

Как видите ребята, белки – высшая форма развития органических веществ, в них объединяются признаки разных классов органических соединений, что в своём сочетании даёт совершенно новые качества, выполняющие большую роль в жизненных процессах организма.

Корреспонденты:

1. Да, строение белков очень сложное.
2. Если эти вещества ТАКИЕ уникальные по своей природе, то возможно и их свойства будут какие - то особенные?
3. А можно ли определить наличие белка в растворах или пище?

Преподаватель химии:

Послушаем что расскажут нам по этому вопросу химики групп.

1 обучаюшийся. Физические свойства белков. Растворимость белков в воде зависит от:

-  относительной молекулярной массы: чем легче белок, тем лучше он растворяется;

- наличия гидрофильных и гидрофобных групп атомов в радикалах: гидрофильные способствуют растворению, гидрофобные – нет.

- от функций белка: молекулы фибриллярных белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле другой с образованием волокон. Это основной строительный материал для тканей: сухожилий, мускульных и покровных. Такие белки в воде не растворимы. Прочность белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может соперничать со специальными видами стали. Пучок волос площадью 1 см2 выдерживает вес в 5 тонн, а на женской косе в 200 тыс. волосинок можно поднять груженый КамАз весом 20 тонн.

Глобулярные белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд биологических функций, требующих их подвижности, т.е. растворимости. Поэтому глобулярные белки растворимы в воде либо в растворах солей, кислот или оснований. Из-за большого размера молекул образуются растворы, называемые коллоидными.

Демонстрация растворения альбумина в воде.

2обучаюшийся.

Выпадение осадков:

а) растворимых - под воздействием солей лёгких металлов, например, поваренной соли. Эту реакцию ещё называют высаливанием. Под действием хлорида натрия яичный белок высаливается. Этот процесс обратимый, поскольку при попадании в чистую воду белок растворяется снова

  б) нерастворимых - под воздействием солей тяжелых металлов, сильных кислот и оснований, алкоголя; нагревании; длительном механическом воздействии. Выпадение нерастворимых осадков или свёртывание белка, связано с разрушением вторичной, третичной и четвертичной структуры белка.  Этот процесс называется денатурацией белка.

Ещё раз напомним - большинство белков при денатурации утрачивают биологическую активность, т.к. белки проявляют свои специфические свойства только в высших структурах, т.е. третичной и четвертичной.

Денатурация белка

Преподаватель биологии:

Ученые полагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией, т.к. денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда к полному блокированию ряда иммунологических реакций, к инактивации ферментов и нарушению обмена веществ.

Преподаватель химии:

Влияние на организм тяжелых металлов – актуальная экологическая проблема. Наиболее сильному воздействию подвержены жители мегаполисов в связи с повышенным антропогенным загрязнением этими металлами. Типичный пример: – тетраэтилсвинец, который добавляется в бензин для повышения его октанового числа.
Кроме того, есть ряд других факторов, вызывающих денатурацию белков, это различные виды излучения, в том числе радиоактивное и ультрафиолетовое.

 Пагубное воздействие этилового спирта также связано именно с денатурацией важнейших для организма белков.

 3 обучаюшийся.  Цветные реакции белка. Данные реакции являются качественными на белки. Они нам помогают определить наличие белков в растворе и в пище.

а) Биуретовая реакция – при взаимодействии со свежеприготовленным гидроксидом меди возникает фиолетовое окрашивание. Качественная реакция на пептидные связи.

б) Ксантопротеиновая реакция – при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуется белый осадок, который при нагревании желтеет. При добавлении водного раствора аммиака становится оранжевым. Качественная реакция на бензельное кольцо.

4 обучаюшийся. Горение – белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ, Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

 Гидролиз – разрушение первичной структуры белка. В лаборатории этот процесс проводится в присутствии кислот и щелочей. В организме он происходит под действием ферментов. Реакция гидролиза белков приводит к образованию аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма.

Преподаватель химии: Мы повторили с вами основные свойства белков и сейчас…

А сейчас ребята возьмите конверт с заданием №2. Используя имеющие реактивы, проведите опыты по решению экспериментальных задач. Побудьте в роли химиков – аналитиков. И для решения экспериментальных задач у доски приглашаю 2 человек из разных групп.

Задание для групп:

1группа: Определите с помощью ксантопротеиновой реакции, в какой пробирке с номерами находится белок. № пробирки укажите в вашем опросном листке в соответствующей графе.

2 группа: Определите с помощью биуретовой реакции, в какой пробирке с номерами находится белок. № пробирки укажите в вашем опросном листке в соответствующей графе.

3группа: Определите с помощью реакции денатурации, в какой пробирке с номерами находится белок. № Пробирки укажите в вашем опросном листке в соответствующей графе.

4 группа: Определите с помощью биуретовой реакции, содержится ли в растворе бульонных кубиков белок. Полученные результаты занесите в лист опроса в соответствующую графу.

Работа у доски:

1 обучающийся: Определите с помощью ксантопротеиновой реакции, содержится ли белок в твороге.

2 обучающийся: Определите с помощью биуретовой реакции, содержится ли белок в молоке.

Обучающиеся проводят опыты. Работавшие у доски, демонстрируют результаты и делают выводы.

Преподаватель химии:

Молоко и молочные продукты сдержат белки. А есть ли белки в широко рекламируемых бульонных кубиках. Эксперты 4 группы доложите результаты эксперимента.

Эксперты демонстрируют результаты опыта:

Ни в одном исследованном нами образце белки не обнаружены.

Преподаватель химии:

Действительно, в бульонных кубиках белков нет, а аромат бульону придают пищевые добавки: глутаминовая кислота (Е620) и глутамат натрия (Е621, часто его называют глютамат натрия).

Надеемся, что мы достаточно полно и интересно ответили на ваш вопрос, наши школьные корреспонденты?

Корреспонденты:

Спасибо, вам особенно за красочные опыты. А еще бы мы хотели узнать про гидролиз. Эту реакцию вы нам не продемонстрировали.

Преподаватель биологии:

Этот процесс ребята связан с превращением белков в организме. Как это происходит, и каково значение данного процесса расскажут нам ребята, биологи – экспериментаторы, которые заложили для нас опыт перед уроком.

Превращение белков в организме (выступление обучающихся, которые проводили опыт, по одному от группы):

1 обучающийся. Гидролиз происходит в нашем организме каждый раз, когда в него поступает белковая пища! При гидролизе белка происходит разрушение первичной структуры.

2 обучающийся. Какие вещества будут образовываться при гидролизе? (Вопрос группе)

 Ответ: α- аминокислоты.

Мы  попытались доказать это при помощи опыта.

Демонстрация результатов опыта, заложенного перед уроком.

 3 обучающийся. В две пробирки мы налили раствор куриного белка. В одну из них добавили насыщенного раствора фестала (таблетку предварительно освободили от оболочки). Фестал представляет собой ферментативный препарат, облегчающий пищеварение. В его состав входят ферменты липаза (расщепляет жиры), амилаза (расщепляет углеводы), протеаза (гидролизует белки). Другая пробирка – контрольная.

4 обучающийся. Обе пробирки мы поместили в водяную баню при температуре человеческого тела 37 – 40oС. В течение 30 минут продолжался процесс “переваривания” белка. По окончанию нагревания в обе пробирки мы добавили насыщенный раствор сульфата аммония (можно взять любой другой реагент, вызывающий денатурацию белка). В первой (контрольной) пробирке, как вы видите, образовался обильный белый осадок.

 Почему? – вопрос группе.

Ответ: Белок денатурирует.

1 обучающийся. Во второй пробирке, в которую мы добавляли фестал, таких явлений не наблюдается.

 Почему? – вопрос классу.

Ответ: Белок гидролизовался, а аминокислоты и пептиды с небольшой молекулярной массой не свертываются. 

2 обучающийся. А сейчас закончите фразу, которая дана вам в конверте №3,☹ обучающиеся заканчивают фразу:

Гидролиз – это разрушение… структуры белка под действием …, а так же водных растворов кислот или щелочей.

3 обучающийся. Подумайте, какое значение для нашего организма имеет гидролиз белков и где он происходит? – вопрос классу.

 Ответ: Получение аминокислот для нужд организма в результате процессов пищеварения, начинается в желудке, заканчивается в двенадцатиперстной кишке.

4 обучающийся: Уточним этапы гидролиза белков в организме.

1. Под действием белков – ферментов в желудке происходит расщепление белковых молекул до полипептидов с меньшей молекулярной массой.

2.  В кишечнике они гидролизуются до отдельных аминокислот. Смесь аминокислот всасывается слизистой оболочкой тонкого кишечника.

3.  Через систему воронковидной вены смесь аминокислот попадает в печень. Затем разносится кровью по всем органам и тканям.

4 . Аминокислоты расходуются на синтез белка (увеличение белковой массы, рост, обновление) и нуклеиновых кислот, а также распадаются в процессе жизнедеятельности.

Преподаватель биологии:

Надеемся, вы получили ответы на все вопросы и сами сможете подтвердить, что жизнь – это действительно, форма существования белковых тел.

Корреспонденты:

1. Да, мы многое сегодня узнали. И пусть нам не всё понятно, ведь мы ещё не изучаем органическую химию. Однако думаем, что со временем, мы тоже будем много знать о веществах нашего организма, как вы 11 класс.

2. И в заключении мы бы хотели узнать, как происходит синтез белков в организме и можно ли получить искусственные белки?

Преподаватель биологии: Попросим ответить на данный вопрос микробиологов, эта тема является частью их работы. Они же кратко познакомят с историей этого научного открытия.

1 обучающийся. Процесс образования белков из аминокислот в клетках живых организмов, называется биосинтезом. Выяснение механизма этого процесса – важнейшее достижение XX века. Первый белок, у которого удалось расшифровать первичную структуру, был инсулин. На это ушло почти 10 лет. Оказалось, что молекула инсулина состоит из 2 полипептидных цепочек, одна из которых содержит 21 аминокислотный остаток, а другая – 30. Цепочки соединены между собой дисульфидными мостиками. В настоящее время расшифрована первичная структура многих более сложных белков.

2 обучающийся. В живых клетках синтез белка происходит быстро, в некоторых случаях мгновенно. Выяснено, что это происходит в организме при помощи других высокомолекулярных веществ нуклеиновых кислот. Возможно в будущем искуственное получение белков будет осуществляться столь же быстро, но пока это не так.

3 обучающийся.Синтез белков был впервые осуществлён на примере гормонов гипофиза (вазопрессина и окситоцина). Большим научным открытием считантся синтез инсулина и рибонуклеазы. О сложности таких синтезов свидетельствует тот факт, что для получения, например, одной полипептидной цепочки инсулина потребовалось осуществить 89 реакций, а для получения другой -138.

4 обучающийся. В настоящее время искусственноеполучение белков осуществляется посредством микробиологического синтеза. Оказалось, что размножаясь на питательной среде, некоторые микроорганизмы могут создавать обильную белковую массу.На отходах гидролизного производства спирта из древесины выращивают кормовые дрожжи для животноводства. Развит микробиологический синтез белков нв основе использования парафинов нефти. При помощи микроорганизмов производятся витамины и аминокислоты. Использование продуктов микробиологического синтеза в животноводстве значительно повышает его продуктивность.

Преподаватель биологии: Вот он сложный мир белков предстал пред вами в образе различном. И думаем, что нет у вас сейчас сомненья в том, что жинь вся наша в белках заключенаи сложностью белков она предопределена.

Закрепление.

Тест

1.) Первичная структура белка поддерживается за счет связей:

а) сложноэфирных;                                         в) пептидных;

б) ионных;                                                        г) водородных.

2.) Аминокислоты – мономеры:

а) углеводов;                                                    в) аминов;

б) жиров;                                                          г) белков.

3.) Белки подвергаются реакции:

а) денатурации;                                               в) гидрирования;

б) полимеризации;                                          г) поликонденсации.

4.) Процесс восстановления структуры белковой молекулы называют:

а) гидролизом;                                                 в) ренатурацией;

б) денатурацией;                                             г) полимеризацией.

5.) Биологическую активность белка определяют:

а) радикалы                                                       в) химические связи;

б) полипептид;                                                  г) полимер.

6.) При денатурации не происходит разрушение структуры:

а) первичной;                                                   в) третичной;

б) вторичной;                                                   г) четвертичной.

7.) Какие вещества выполняют в живых организмах энергетическую функцию:

а) вода;                                                             в) кислоты;

б) белки;                                                           г) соли.

8.) За 70 лет жизни белков происходит около 2000 раз. Определить сколько раз произойдёт обновление за 14 лет.

а) 20;                                                                в) 50;

б) 60;                                                                г) 40.

9.) Где применяют белки?

а) в медицине;                                                  в) в строительстве;

б) для отделки тканей;                                   г) в химической промышленности.

10.) Среди указанных групп атомов не является функциональной:

а) (-NH2);                                                         в) (-COOH);

б) (-R);                                                              г) (-OH).

Преподаватель биологии:

Наш урок закончен. Мы благодарим всех за работу. Каждый из вас после проверки заданий получит оценку.

Преподаватель химии:

В заключении я хочу прочесть стихотворение, которая написано было выпускницей школы. Оно и подведёт итог нашего урока:

Уважаемые корреспонденты! На память о нашей сегодняшней встрече мы дарим вам это стихотворение, вы можете использовать его  в выпуске газеты. А также вопросы.  Возможно, побывав на уроке, вы тоже сможете ответить на них.

О белках.

Я так живу, я размножаюсь, себе подобных создаю;

Всё в организме исправляю, переношу, передаю.

Я защищаю от напасти, а если надо – накажу.

Я в холоде согреть сумею, и от жары тебя спасу.

С азотной кислотой желтею, лиловый биурет даю.

Я, умирая - возрождаюсь, денатурируя - скорблю.

А как водички я напьюсь, то на пептиды распадусь.

Подведя итог урока, учитель повторяет, что понятие «Жизнь» и   «Белок» неразрывно связаны, напоминает: чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», надо знать, что такое белки. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением этого может стать высказывание Гёте: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог существовать, если бы был так просто устроен».

Рефлексия.

Составим синквейн на тему: « Белок»

1строка- имя существительное

2 строка- два прилагательных

3 строка – три глагола

4 строка - предложение из четырех слов

5 строка- обобщающее понятие

Использованная литература:

1. http://www.kirensky.ru/books/book/Biochemistry/chapter_02.htm
2. http://www.krugosvet.ru/articles/118/1011840/print.htm
3. http://www.ximicat.com/info.php?id=8
4. http://rrc.dgu.ru/res/1september/22-10.htm
5. http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem6/hm63.htm
6. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и свойства органических веществ. Пособие для обучающихся 10 кл. - М.: Просвещение, 1980.
7. Иванова Р.Г., Осокина Г.Н. Изучение химии в 9-10 классах. Книга для учителя. - М.: Просвещение, 1983.
8. Денисов В.Г. Химия. 10 класс. Поурочные планы. - Волгоград: Учитель, 2004.
9. Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н.. Пономарев С.Ю., Теренин В.И. Химия. 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений.- 3-е изд., стереотипн. - М.:Дрофа, 2002. - 304с.: ил.
10. Н.Л.Глинка «Общая химия»
11. . В.М. Корсунская «Уроки общей биологии»
12. А.О. Рувинский «Общая биология»