Методическая разработка урока по биологии "Белки - природные высокомолекулярные вещества"
план-конспект урока (биология) по теме

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СПЕЦИАЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛЕНИНСК - КУЗНЕЦКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

Методическая разработка урока по биологии

«Белки – природные высокомолекулярные вещества»

Комбинированный урок

подготовила                                                                                                    

                                                                                       Капишина Е.Н.,  

                                                                                       преподаватель  

                                                                                       биологии и химии                                                                                  

г. Ленинск-Кузнецкий

2012

Тема: "Белки – природные высокомолекулярные вещества"

Предмет: биология

ФИО автора: Капишина Елена Николаевна

Группа: 4.11 (2 курс)

Цели урока

Обучающие:

1. Раскрыть специфические особенности строения органических веществ;

2. Сформировать знания об уникальных особенностях строения молекул белков;

3. Углубить и расширить знания о важнейшей роли белков в жизнедеятельности живых организмов на основе изучения свойств и функций белков;

4. Осуществить межпредметные связи химии с биологией для развития познавательного интереса обучающихся.

Развивающие:

1. Развивать  умения чётко формулировать и высказывать свои мысли;

2.  Развивать умения работать в группе, самостоятельность мышления в учебной деятельности;

Воспитывающие:

1. Воспитание эстетического отношения к природе.

2. Воспитание природоохранного отношения к живым организмам.

Основные понятия: полипептид, структура белков (первичная, вторичная, третичная, четвертичная), состав белков (протеины, протеиды), денатурация, ренатурация, гидролиз белков. Цветные реакции на белки.

Планируемые результаты обучения: Обучающиеся должны знать понятие и состав белков, их структуру. Уметь проводить реакции на белки, делать выводы, составлять химические реакции на белки. Знать понятия: денатурация, ренатурация.

Тип урока: Комбинированный урок: изучение новых знаний путём использования технологии “Развитие критического мышления”, работа в группах, парах, фронтальная работа.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран,  раствор куриного белка, HNO3(конц.), NaOH, CuSO4, шерстяные нитки, спиртовка, спички, стеклянная палочка, пробирки, этиловый спирт, сырое мясо.

План урока:

1. Определение и состав белков.

2. История открытия белков.

3. Классификация белков: а) состав белков; б) функции белков;

4. Структуры белков.

5. Свойства белков: а) физические св-ва;  б) химические св-ва;

Ход урока

1. Организационный момент.

(Здравствуйте, есть ли в группе отсутствующие? Для урока нам понадобятся  – рабочие конспекты, ручки, линейки. У вас все готово, и мы начинаем урок)

Но прежде чем мы перейдем к теме урока, я попрошу ответить вас на несколько вопросов.

Вам необходимо назвать 5 биологических дисциплин, а затем из тех букв, которые находятся в выделенных ячейках составить слово. Это слово и будет темой нашего урока. (слайд 1)

«Биологические дисциплины»

1. Как называется наука о живой природе? (биология)
2. Как называется наука, изучающая животных? (зоология)
3. Как называется наука, изучающая клетку? (цитология)
4. Как называется наука о растениях? (ботаника)
5. Как называется наука, изучающая бактерии? (бактериология) (слайд 2) (слайд 3)

2. Изучение нового материала.

Эпиграф урока:

“Жизнь – есть способ  существования белковых тел”  Ф. Энгельс.

Тема нашего урока: «Белки». «Жизнь – это способ существования белковых тел» - Фридрих Энгельс. Если из организма человека убрать воду, то в основном останется белок. Поэтому главной целью нашего урока будет ознакомиться с одними из важнейших компонентов нашей жизни - с белками: узнать состав и строение белков, их аминокислотный состав, основные  функции белков. (слайд 4)

1. Определение и состав белков.

Среди органических компонентов клетки самыми важными являются белки, они еще называются протеинами, что означает первый, главный.

Белки очень разнообразны и по строению, и по функциям. Содержание белков в различных клетках может колебаться от 50 до 80%.

Содержание белков в различных тканях человека неодинаково. Так, мышцы содержат до 80% белка, селезенка, кровь, легкие – 72%, кожа – 63%, печень – 57%, мозг – 15%, жировая ткань, костная и ткань зубов – 14–28%. (слайд 5)

Белки представляют собой высокомолекулярные органические соединения (молекулярная масса до 1,5 млн углеродных единиц: Mr белка яйца = 36 000, Mr белка мышц = 1 500 000).

Кроме С, О, Н, N, в состав белков могут входить S, Р, Fe.

Формула гемоглобина – С3032H4816О872N780S8Fe4. (слайд 6)

Белки – это полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В клетках разных живых организмов встречается свыше 170 различных аминокислот, но бесконечное разнообразие белков создается за счет различного сочетания всего 20 аминокислот, их называют «волшебными».

 ( слайд 7)

Из них может быть образовано 2 432 902 008 176 640 000 комбинаций, т.е. различных белков, которые будут обладать совершенно одинаковым составом, но различным строением. Но и это огромное число не предел – белок может состоять и из большего числа аминокислотных остатков, и, кроме того, каждая аминокислота может встречаться в белке несколько раз. (слайд 8)

Вопрос: Что является мономерами белка? (аминокислоты).

Молекула аминокислоты состоит из двух одинаковых для всех аминокислот частей, одна из которых является аминогруппой (- NH2) с основными свойствами, другая – карбоксильной группой (- СООН) с кислотными свойствами. Часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение. (слайд 9)

- Гормон поджелудочной железы – инсулин, содержит 30 аминокислотных остатков;

- Миоглобин  - белок, связывающий кислород в мышечной ткани, состоит из 153 аминокислот.

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот дуг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации.

А теперь ответьте на вопросы:

1. Какие группы атомов обуславливают амфотерные свойства белков (кислоты и основания).

2. Какая реакция, лежит в основе получения белков (реакция поликонденсации).

Таким образом, белки – это природные полимеры, состоящие из большого числа остатков аминокислот, связанные между собой пептидными связями (СО – NH). (слайд 10)

2. История открытия белков.(слайд 11)

В 1888 году русский биохимик А.Я. Данилевский указал на наличие пептидных групп в белковой молекуле.

В начале XX века в 1903 году немецкий учёный Э.Г. Фишер предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка.

Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью NH-CO.

3. Классификация белков.

А) Степень сложности: (слайд 12)

- простые (протеины) – состоят только из аминокислот;

- сложные (протеиды) – это соединения белковых веществ с небелковыми (гемоглобин).

Б)  Выполняемая функция: (слайд 13)

- Строительная        (Коллаген, склеротин, эластин) -- белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы, покровные ткани, хрящи;

- Транспортная         (Гемоглобин, гемоциатин) --         Накопление и транспорт по организму важных веществ. Например, белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям;

- Энергетическая          (Казеин, альбумин) --        Один из источников энергии в клетке. Например, 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж;

- Двигательная        (Миозин, актин) --Сократительные белки  вызывают всякое движение;

- Защитная  (Антитела, фибриноген) -- Предохраняет организм от вторжения чужеродных белков и микроорганизмов и от повреждения, т.е. выработка иммунитета; 

Белок интерферон применяется при лечении насморка и гриппа, т.к.он убивает вирусы. вызывающие эти болезни.

- Сигнальная         (Рецепторы) -- Приём сигналов из внешней среды и передача информации в клетку;

- Регуляторная        (Инсулин, глюкагон) -- Поддерживают постоянную концентрацию веществ в крови и клетках;

- Каталитическая         (Триплен, полимеразы, рибонуклеазы) --         Ускоряют биохимические реакции в клетках организма.

4. Структуры белков.

Белки имеют сложное строение. Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белковой молекулы.

Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в белковой молекуле (линейное расположение). (слайд 14)

Вторичная структура – закручивание первичной структуры белка в спираль. (слайд 15)

Третичная структура – упаковка закрученной спирали в конфигурацию в виде клубка. (слайд 16)

Четвертичная структура – несколько третичных структур (клубков), объединенных в одно целое. (слайд 17)

Вопрос: Как называется связь, поддерживающая первую структуру белков (пептидные связи).

Чем выше уровень структуры белковой молекулы, тем она менее прочна.

По форме макромолекулы белка различают белки глобулярные и фибриллярные (нитевидные). Большинство белков животных, растений и микроорганизмов относится к глобулярным белкам (гемоглобин, инсулин и другие). Примером фибриллярных белков служат белки мускульной ткани и кератин (волосы, ногти). Очень прочны – человеческий волос, площадью 1 квадратный см выдерживает вес 5 тонн, а на женской косе в 200 тысяч волосинок можно поднять КАМАЗ – весом 20 тонн.

Физические свойства белков очень отличаются: глобулярные белки растворяются в воде и солевых растворах, фибриллярные белки, как правило, в воде не растворимы. Есть белки твердые (кератин), есть жидкие (белок куриного яйца). (слайд 18)

Способность белков зерна и муки растворятся в воде играет большую роль при их хранении и переработке, в хлебопечении. Тесто, приготовленное из муки, представляет собой набухший в воде белок (клейковина), содержащий зерна крахмала.

5. Свойства белков:

Химические свойства:

1. Денатурация – свертывание белка. (слайд 19)

Например, сваренные яйца; сворачивается белок молока – казеин, получается творог.

Причинами денатурации могут быть: действие температуры, механическое воздействие (например, взбивание белка), облучение рентгеновскими лучами, химическое воздействие (действие кислот, щелочей, спирта и др.). Все эти приемы широко используют в пищевой промышленности. Денатурация облегчает усвоение белковой пищи.

 (слайд 20)

А как влияет алкоголь на структуру белков? Для этого я проведу опыт.

Демонстрационный опыт: “Изменение структуры и свойств белков при воздействии на них алкоголя”.

В стакан налили спирт, в него опустили в него кусочек сырого мяса.

– что наблюдаете? (Через несколько минут он приобретает вид варёного мяса)

Почему?  Происходит денатурация белка.

2. Гидролиз – полный распад белковой молекулы на отдельные аминокислоты (происходит под действием ферментов – биологических катализаторов). (слайд 21)

Гидролиз – это основа процесса пищеварения. В организм человека ежедневно должно поступать с пищей 60-80% белка. В желудке под действием ферментов белковые молекулы распадаются на аминокислоты. Попадая в кровь, они разносятся по всем клеткам организма, где участвуют в построении собственных белковых молекул, свойственных только данному виду.

А какие вы знаете продукты питания, где содержатся белки?

А теперь давайте посмотрим на таблицу «Содержание белка, гр. на 100 гр. продукта» (слайд 22)

Таблица «Содержание незаменимых аминокислот в продуктах питания» (слайд 23)

Потребность человека в белке зависит от его возраста, пола, характера трудовой деятельности.  В организме здорового взрослого человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами их распада.

При исключении из рациона белкового компонента, несмотря на достаточную калорийность пищи, у живых организмов наблюдаются патологические явления: остановка роста, изменение состава крови и т.д.

(слайд 24)

3) Горение.  Опыт: Поджечь шерстяную нитку. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев. (Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых продуктов неполного распада).

У вас имеются на партах инструктивные карты и необходимое оборудование и реактивы. Читая внимательно инструкцию, выполните опыты, соблюдая правила техники охраны труда (они то же есть в инструкции).

Техника охраны труда (слайд 25)

1. Запрещается брать вещества руками.

2. Запрещается оставлять открытыми склянки с реактивами.

3. Едкое вещество – щелочь. Разрушает и раздражает кожу, слизистые оболочки.

4. Едкое вещество – кислота. Разрушает и раздражает кожу, слизистые оболочки.

5. Попавшие на кожу капли раствора щелочи немедленно смойте сильной струёй холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность

2%-м раствором уксусной кислоты.

6. Попавшие на кожу капли раствора кислоты немедленно смойте сильной струёй холодной воды, а затем обработайте поврежденную поверхность 2%-м раствором питьевой соды.

7. Пробирку закрепляйте в пробиркодержателе у отверстия.

8. Перемешивание растворов в пробирке проводите быстрым энергичным встряхиванием или постукиванием.

4) Цветные реакции (качественные реакции на белки).

Они являются частичным случаем денатурации (химическое воздействие).

а) ксантопротеиновая реакция: с концентрированной азотной кислотой;

Опыт 1. В пробирку налить 2-3 мл раствора яичного белка и прибавите  несколько капель концентрированной азотной кислоты (осторожно!). Нагреть содержимое пробирки.

б) биуретовая реакция с гидроксидом меди.

Опыт 2. В пробирку налить 2-3 мл раствора раствора яичного белка и 1-3 мл раствора гидроксида натрия, затем 1-2 мл сульфата меди.

Результаты наблюдений занесите в таблицу (слайд 26)

Химические свойства: (слайд 27)

А). Взаимодействие с щелочами:

Н2N-CH-COOH = NaOH ® H2O + H2N-CH-COONa

         R                                                    R

                                                                   альбуминат

Белок выступает в форме аниона, соединяется с катионом щёлочи.

Б) Взаимодействие с кислотами:

Н2N-CH-COOH  + HCI ® [H3N+-CH-COO]CI-                                                     

         R                                            R

Белок становится катионом, образуя синтонин

3. Закрепление изученного материала.

А сейчас проверим насколько хорошо вы усвоили материал урока:

Работа в парах, вы должны ответить на вопросы, и через 3 минуты мы их обсудим. (слайд 28)

Логический брифинг:

1. Как по другому можно назвать белки (протеины).

2. Что является мономерами белка (аминокислоты).

3. Какие группы атомов обуславливают амфотерные свойства белков (кислоты и основания).

4. Связь, поддерживающая первую структуру белков (пептидные связи).

5. Структура белка представляющая спираль (вторичная структура).

6. Полное разрушение пространственных структур белков (денатурация).

7. Реакция, лежащая в основе получения белков (реакция поликонденсации).

8. Связи, поддерживающие вторичную структуру белка (водородные связи).

9. Болезнь, вызываемая недостатком инсулина в организме (сахарный диабет)

10. Гормон поджелудочной железы (инсулин).

4. Домашнее задание. 

Учебник  Сивоглазова В.И, п.2.5, стр. 43-47

5. Оценка и контроль знаний.

6. Рефлексия: (слайд 29)

Было ли вам интересно на уроке? Что заинтересовало вас сегодня более всего?

Усвоили ли вы новый материал?

Какие вопросы сегодня на уроке вызвали у вас трудности? Удалось ли их преодолеть?

Пригодятся ли вам в жизни знания, полученные сегодня на уроке?

Список использованной литературы

1) Габриелян, О.С. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник [Текст]  ∕ О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2012. – 256 с., цв. ил.

2) Каменский, А.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учеб. заведений [Текст] /  А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В.Пасечник. – 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. – 304 с.: ил.

 3) Константинов, В.М. Биология: учебник для образовательных учреждений начального  и среднего образования [Текст]  / В.М. Константинов, А.Г. Резаков, Е.О. Фадеева. – 5-е изд., стереотип. – М.: Академия, 2012. – 320 с.

4) Сивоглазов, В.И. Биология. Общая биология. Базовый уровень: учеб. для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений [Текст] / В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. – М.: Дрофа, 2007. – 368 с.: ил.

5) Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» [Электронный ресурс].- Режим доступа:http://festival.1september.ru