ИНТЕГРИРОВАННЫЙ УРОК '' Строение и свойства белковых молекул '' по биологии и химии в профильной группе 10 класса.
рабочая программа по биологии (10 класс)

ИНТЕГРИРОВАННЫЙ УРОК  '' Строение и свойства белковых молекул ''

по биологии и химии в профильной группе 10 класса.

Тема проекта: " Строение и свойства белковых молекул ".

Адресация проекта: для учащихся профильного уровня.

Руководитель проекта: учитель биологии, учитель химии.

Участники проекта:  1) активные участники – учитель координирует и направляет       деятельность учащихся, осуществляет взаимодействие между участниками проекта;

                                       2) активные участники – обучающиеся активно участвуют творческой исследовательской деятельности на уроке.

Возраст обучающихся: учащиеся 10 классов.

Особенности проекта: 

1. характер создаваемого продукта – опорные таблицы, написание синквейна;
2. по количеству участников – групповой;
3. по продолжительности – кратковременный;
4.  по содержанию – информационный;
5. по профилю знаний – углубленный;
6. по характеру координации – открытая со стороны учителя.

 Цель проекта: 

1. Предметные и межпредметные:

• формирование умений и навыков самостоятельной работы с использованием материалов учебника и дополнительных источников информации;
• сформировать целостность понятий биологических свойств белковых молекул на основе их химического строения, используя межпредметные связи.
• развитие умения анализировать информацию, сравнивать предложенные объекты, классифицировать по различным признакам, обобщать; работать по аналогии;
• углубить и расширить знания о важнейшей роли белков в жизнедеятельности живых организмов;
• связать знания учащихся о белках с жизнью.

2. Метапредметные:

• коммуникативные – умение согласовано  работать в группе, умение представлять и отстаивать свою точку зрения;
• социальные – формирование навыков адаптации к условиям постоянно изменяющейся жизни с помощью приобретенных знаний, умений и навыков.

3. Личностные:

• развитие ответственности, самостоятельности, универсального мышления;
• развитие познавательного интереса и творческих способностей;
• воспитание нравственного отношения к жизни как наивысшей ценности.

Задачи проекта:

1. воспитание у учащихся ценностного отношения к разнообразному проявлению жизни;
2. формирование предметных знаний;
3. формирование коммуникативных и социальных навыков.

Ресурсы проекта:

1. информационные  (учебная и справочная литература, интернет-ресурсы);
2. материальные  (компьютер, приборы для исследования);
3. методические (консультации методиста, педагогов-коллег).

Ход урока-проекта:

Урок начинает учитель биологии.

"Жизнь, есть способ существования белковых тел" - знакомая фраза Ф. Энгельса. Вы понимаете, что речь пойдет о белках. Как вы считаете, какова цель нашего урока? (Ответы учащихся).

Постановка проблемного вопроса:

1. На каком уровне организации живой материи изучают строение и функции белковых молекул?
2. Как устроен белок?

Итак: белки - это макромолекулы. (Учащиеся работают с таблицей молекулярных масс белков). Белки - это биополимеры (жизнь, много, часть). Мономером белков являются аминокислоты. Известно около 150 аминокислот, но в качестве мономеров любых природных белков известно только 20 аминокислот, их список представлен. Из них есть заменимые и незаменимые.

Учащиеся работают с презентацией, сделанной в среде " Microsoft Power Point".

Урок продолжает учитель химии.

Обратите внимание на структурные формулы аминокислот. Какие функциональные группы они содержат? Предположите, как они могут повлиять на белок? Давайте попробуем доказать наличие в белке куриного яйца альбумине, аминокислоты, содержащей бензольные ядра. (Учащийся проводит ксантопротеиновую реакцию).

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот друг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации, она идет последовательно, путем образования дипептидов, трипептидов и полипептидов. Соединение аминокислот происходит за счет пептидных связей. Давайте докажем наличие пептидных связей в белке куриного яйца. (Учащийся проводит биуретовую реакцию).

Давайте рассмотрим на экране модели первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белка.

Первичная - прямая цепочка из аминокислот. Благодаря взаимодействию аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой образуется пептидная связь. Реакция, идущая с выделением воды, называется реакцией конденсации, а возникающая ковалентная  азот - углеродная связь – пептидной связью. Вторичная - скрученная в спираль первичная цепочка, удерживается водородными связями. Третичная - многократно скрученная спираль, глобула, удерживается слабыми дисульфидными связями. Некоторые белки имеют четвертичную структуру – это объединение нескольких глобул.

Самостоятельная работа. Моделирование структур белка.

Ученики моделируют первичную, вторичную и третичную структуры белка, используя проволоку и набор бусин разных цветов.

Урок продолжает учитель биологии.

Здесь хотелось бы сделать акцент на том, как влияет пространственная структура на свойства белка.  Вторичную структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, белок кожи, фибриноген, белок крови, миозин, белок мышц). Это белки – полипептидные нитевидные цепи, которых плохо растворимы в воде. Третичную структуру имеют глобулярные белки (альбумины, глобулины) – полипептидные цепи, сложенные в форму шара, которые водорастворимы. Есть белки, свойства которых проявляются только в состоянии четвертичной структуры (гемоглобин, хлорофилл).

Урок продолжает учитель химии.

Как получить четвертичную структуру? Ученики объединяются в группы, моделируя молекулы гемоглобина и хлорофилла. Вы сейчас разошлись на свои места. Что случилось с вашей белковой молекулой? (Распалась). Верно, это момент начала процесса денатурации, во время которого происходит разрушение структур белка. Ученики по группам моделируют процесс денатурации: 1 группа - разрушает третичную структуру, 2 группа - разрушает вторичную структуру. Наблюдали ли вы в жизни процессы денатурации белков?

Денатурация белка может происходить под влиянием различных факторов: температуры, кислоты, щелочи, солей и т.д.

Давайте выясним влияние соляной кислоты и солей тяжелых металлов на белок куриного яйца. Ученики демонстрируют опыты:

а) денатурация белка соляной кислотой;

б) осаждение белка сульфатом меди.

При денатурации происходит как полное разрушение структур белка, так и частичное. Если первичная структура не разрушена, то может произойти восстановление остальных структур - этот процесс называется ренатурация.

Урок продолжает учитель биологии.

 Вопрос:  А где можно использовать знания о свойствах денатурации белка?  

 1.Химическая завивка.

Белок волос состоит из полипептидных цепей, между которыми имеются дисульфидные мостики.  Если волосы обработать каким - либо восстановителем, то сульфидные мостики  разрушаются. Волосы становятся мягкими, могут завиваться и их можно растянуть более чем в два раза. После завивки волосы обрабатывают окислителем. Дисульфидные мостики возникают вновь, закрепляя новую форму волос.

2.Обесцвечивание волос.

для обесцвечивания берут разбавленную перекись водорода, которая окисляет молекулы пигмента волос.  Побочный эффект обесцвечивания заключается в образовании дополнительных дисульфидных мостиков. А это повышает хрупкость и ломкость волос.

3. Шерсть (белок кератин).

Если шерстяное изделие поместить в горячую воду, происходит разрыв дисульфидных связей, начинается свертывание полипептидных цепей в клубок. Говорят  шерстяное изделие «садится».

4. Гемоглобин разрушается при температуре 400.

5. Свертывание крови.

Растворимый белок фибриноген превращается в нерастворимый белок фибрин.

6.Ренгеновские лучи, облучение, радиация, фенол в воде…

Вызывают различные заболевания: лейкопения, раковую опухоль и др.

Рассмотрев основные химические свойства белковых молекул, переходим на изучение биологических функций белка.

По количеству аминокислот в цепи:

• олигопепетиды (от 2 до 10 аминокислот);
• полипептиды (от 10 до …..);

• собственно полипептиды (от 10 до 100 аминокислот) – гормоны;
• белки (протеины) – от 100 до нескольких миллионов.

По составу:

Если белки состоят только из аминокислот, они называются протеины - простые белки. Если кроме аминокислот в состав белковых молекул входит и небелковая часть - это сложные белки - протеиды.

•  гликопротеиды – аминокислоты + углеводы
•  липопротеиды – аминокислоты + жиры
•  нуклеопротеиды – аминокислоты + нуклеиновая кислота
•  металлопротеиды – аминокислоты + металлы (гемоглобин)

Итак: белки это - макромолекулы, биополимеры, полипептиды. Белки - это самые сложные молекулы.

По структуре:

• фибриллярные;
• глобулярные.

Содержание белка в организме.

Если из организма животного удалить всю воду, то больше половины его сухой массы составляют различные белки. (Учащиеся, используя таблицы, сравнивают состав растительной и животной клеток).

Чем сложнее организм, тем больше белков он содержит. В организме бактерии примерно 3-4 тыс. разных белков, а у млекопитающих - уже около 50 тысяч.

Вопрос:  Какие функции выполняют белки в живой клетке? (Учащиеся перечисляют и дают определение).

1. Строительная (структурная) – входят в состав всех мембранных структур.
2. Ферментативная (каталитическая) – ферменты организма.
3. Сократительная (двигательная) – движение ресничек, сокращение мышц…
4. Гормональная (регуляторная) – гормоны (инсулин).
5. Энергетическая – при сжигании 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.
6. Транспортная – гемоглобин.
7. Защитная (иммунологическая) – антитела, интерферон, иммуноглобулин.
8. Запасающая – яичный альбумин, казеин молока, эндосперм семян.
9. Рецепторная – родопсин глаза.
10. Токсическая – яд змей, пауков, насекомых.

Вопрос:  Какие свойства характерны ферментам?

1. Высокая специфичность, т.е. фермент и субстрат по строению соответствуют друг другу.
2. Действие в строго определенной последовательности.
3. Ускорение определенных реакций.
4. Увеличение скорости клеточных реакций в миллионы раз.

Подведение итогов:

Учащиеся делятся на две группы для дальнейшей работы.

1.                    Составить опорные таблицы по теме (возможные варианты):

• Структуры белковых молекул.
• Функции белков в живой клетке.
• Растворимость белков.
• Строение белков.  И т. д.

Закрепление материала по составленным таблицам.

Эпилог :

Составить синквейн по теме на заданные слова (белок, фермент, гормон….)

Слово синквейн происходит от французского " пять". Это стихотворение из пяти строк, которое строится по правилам.

В первой строке тема называется одним словом (обычно существительным).

Вторая строка-это описание темы в двух словах (двумя прилагательными).

Третья строка-это описание действия в рамках этой темы тремя словами.

Четвертая строка-это фраза, показывающая отношение к теме.

Последняя строка-это синоним из одного слова, который повторяет суть темы.