Урок по химии в 10 классе на тему: «Белки, их строение, свойства, биологические функции»
методическая разработка по химии (10 класс) по теме

Урок по химии в 10 классе на тему:

«Белки, их строение, свойства, биологические функции»

Цель: познакомить учащихся с белками как высокомолекулярными соединениями.

Задачи урока:

1) Воспитательные:

приобретение обучающимися опыта разнообразной деятельности, познания и самопознания; ключевых навыков (ключевых компетентностей), имеющих универсальное значение для различных видов деятельности: решения проблем, принятия решений, поиска, анализа и обработки информации, коммуникативных навыков, навыков измерений, сотрудничества, безопасного обращения с веществами в повседневной жизни;

2) Обучающие:

дать представления об уровнях организации белковых молекул, механизме образования первичной структуры белка, причинах образования вторичной и третичной структур; показать многообразие химических свойств полипептидов; принципиальные возможности искусственного синтеза белков;

3) Развивающие:

сформировать умение анализировать, умение применять метод научного исследования, состоящий в мысленном разложении целого на составные части, умение проводить аналогии – умение находить сходство в каком-либо отношении, умение выделять главное, умение выделять гипотезу, развитие умений выделять существенные признаки и свойства объектов. Развитие познавательного интереса к предмету. Развивать настойчивость, умение действовать самостоятельно, воспитание культуры умственного труда.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых ЗУН, СУД – теоретическое и лабораторное исследования.

Оборудование: таблицы «Структуры белков», «Уровни организации белковой молекулы»; печатные пособия, диск «Уроки органической химии Кирилла и Мефодия, 10 класс», мультимедийная презентация.

Реактивы для лабораторных опытов: растворы куриного белка, NaCl (насыщ.), CuSO4, NaOH, HNO3 (конц.), водный раствор аммиака, вода.

Ход урока:

I. Ориентировочно-мотивационный этап. Учитель сообщает тему (Слайд 1), совместно с учащимися определяет задачи урока, его план (Слайд 2) и перечисляет основные понятия, которые должны освоить учащиеся.

Учитель начинает урок стихами С.Я.Надсона:

Меняя каждый миг свой образ прихотливый,

Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,

Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой, великое смешав с ничтожным и смешным…

Учитель: Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, создавались теории. Одни служили основой новых исследований, другие гибли ввиду несостоятельности…

Постепенно было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы дать следующее определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка» (Ф.Энгельс) (Слайд 3).

Учитель проговаривает только первую часть определения, учащиеся должны выделить ключевые слова, а вторая часть является критерием верно выбранных слов.

Учащиеся в поиске ответа на вопрос вопросов «Что такое жизнь?» прежде всего раскроют тайну веществ, лежащих в ее основе, т.е. ответят на вопрос «Что такое белок?».

Для организации дальнейшей деятельности учащихся учитель знакомит их с особенностями групповой работы на уроке, структурой учебных текстов и схемой-конспектом.

Информацию о том, что тривиальные названия аминокислот связаны с источником их получения, учащиеся получают из таблицы 1 (Приложение 1):

Учащиеся будут работать в составе трех групп, каждая из которых последовательно рассматривает все схемы-конспекта. Для самостоятельной работы группам выданы так называемые учебные тексты. После каждого учебного текста приведены разноуровневые вопросы и задания к нему. Вопросы первого уровня составлены по тексту, готовят учащихся к осмыслению и воспроизведению его. Вопросы второго уровня ставят перед учащимися познавательные задачи и требуют применения заданий.

Алгоритм работы учащихся с учебными текстами

1. Прочитайте текст.

2. Соотнесите информацию текста с соответствующим текстом опорного конспекта.

3. Определите ее место в этом конспекте.

4. Ответьте на вопросы, обсудите ответы в группе.

5. Приготовьтесь к комментарию изученного материала по схеме-конспекту (выберите комментатора).

Схема-конспект содержит три блока информации, выделенных определенным цветом.

II. Решение частных задач - осмысление, конкретизация и отработка нового способа действия при решении конкретно-практических задач.

1) Блок 1. Функции белков

Учитель: Белки – основная структурная часть любого живого организма, а также неотъемлемая часть пищи животных и человека. 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. С чем же связано огромное значение белков для живых организмов (вопрос для вывода)?

После комментария учителя учащиеся начинают работу над учебными текстами «Функции белков» (Приложение 1).

После изучения текстов учащиеся приступают к выполнению разноуровневых заданий.

1. Разноуровневые вопросы и задания «Ферментативная функция белков»

Первый уровень

Какова роль ферментов в организме?

Как образованы названия групп ферментов?

Второй уровень

Предположите, каковы функции каждой группы ферментов.

Приведите примеры известных вам ферментов, назовите их функции.

2. Разноуровневые вопросы «Регуляторная функция белков»

Первый уровень

Что лежит в основе деятельности гормонов?

Где образуются гормоны в организме?

Второй уровень

Какую болезнь вызывает недостаток инсулина у человека?

Могут ли гормоны оказать негативное влияние на организм?

2) Представление результатов самостоятельной работы.

      После того как учащиеся в группах закончили работу над учебными текстами, учитель предоставляет слово комментаторам от каждой группы для сообщения своей порции информации. Ученики самостоятельно формулируют вывод по тексту: если значение белков настолько велико, то именно эти вещества должны обладать совершенно особенными свойствами, обусловленными уникальным составом и особым строением.

3) Блок 2. Состав и строение белков

Сообщение учащегося: Вещества белковой природы известны с древних времен. Начало их изучения положено в середине XVIII в. Итальянцем Я.Беккари, но только через 100 лет ученым удалось систематизировать свойства изученных белков, определить их состав и сделать вывод, что белки – это главный компонент живых организмов. Затем из белковых гидролизаторов были получены продукты расщепления и возникли гипотезы о строении белков из аминокислот. Немецкий химик Эмиль Фишер первым выяснил, как построены молекулы белков, и заложил основы их химического синтеза. В начале XX в. Фишер доказал пептидную теорию строения белков, синтезировав полипептиды, состоящие из 3-18 аминокислотных остатков.

Вопросы для вывода

В чем причина многообразия белков?

К какому классу органических веществ можно отнести белки?

Какой уровень организации белка определяет его биологическую активность?

Затем группы начинают работать с учебными текстами (Изображения различных структур белка (Слайд 4).

После комментария учителя учащиеся начинают работу над учебными текстами «Состав и строение белков» (Приложение 2).

После изучения текстов учащиеся приступают к выполнению разноуровневых заданий.

1. Разноуровневые вопросы и задания «Первичная структура белка»

Первый уровень

Какие функциональные группы входят в состав аминокислот, какие свойства они определяют?

Как из аминокислот образуются молекулы белка?

Что такое первичная структура белка?

Второй уровень

По аналогии с примером, приведенным в тексте, напишите уравнение реакции получения трипептида из дипептида (используйте формулу цистеина или серина), назовите полученный трипептид.

Могут ли измениться свойства белка при нарушении последовательности аминокислотных звеньев в линейной полимерной цепи?

2. Разноуровневые вопросы «Вторичная структура белка»

Первый уровень

Что представляет собой вторичная структура белка?

За счет чего молекула белка удерживается в данной структуре?

Внимательно прослушав сообщение первой группы о первичной структуре белка, ответьте на вопросы второго уровня.

Чем отличается вторичная структура белка от первичной?

Какими структурными формулами можно выразить строение белка, если радикалы обозначить знаком R:

3. Разноуровневые вопросы «Третичная структура белка»

Первый уровень

Что такое третичная структура белка?

За счет чего молекулы некоторых белков могут закручиваться в клубок и удерживаться в этом виде?

Второй уровень

Чем отличается третичная структура белка от первичной и вторичной?

4) Представление результатов самостоятельной работы.

По окончании групповой работы с учебными текстами представители групп комментируют второй блок информации, учитель проводит обсуждение ответов на вопросы, ученики самостоятельно формулируют общий вывод по блоку II: белки очень разнообразны, так как каждый из них характеризуется специфической последовательностью аминокислотных звеньев; белки – это высшая, самоорганизующаяся форма развития вещества, в которой первичная структура определяет его биологическую активность; белки полифункциональны; это биологические полимеры, полипептиды.

Определив значимость белков, изучив их состав и строение, можно перейти к изучению наиболее общих физико-химических свойств белков и практическому использованию полученных знаний.

5) Блок  III. Свойства белков

Алгоритм работы учащихся по блоку III. несколько отличается от приведенного выше. Учащиеся первой и второй групп должны разделиться на две подгруппы для проведения опытов 1 и 2, 3 и 4. (Результаты каждого опыта обязательно обсуждаются в группе.)

Учебные тексты и инструкции к проведению опытов по теме «Свойства белков» предложены в приложении 3.

1. Разноуровневые задания «Общие свойства белков»

Первый уровень

Задача. В одной из белков содержится 0,32 % серы. Определите относительную молекулярную массу данного белка, если предположить (упрощенно), что в молекуле содержится один атом серы.

Второй уровень

Определите по тексту значения понятий «высаливание», «денатурация», «коагуляция»; сравните результаты опытов, сделайте вывод о токсичности солей различных металлов.

Можно ли использовать белки как противоядие при отравлениях?

2.  Разноуровневые вопросы «Качественные (цветные) реакции на белок»

Первый уровень

Каково значение качественных реакций на белки? Почему их называют цветными?

Второй уровень

В каких случаях и с какой целью можно было бы применить эти реакции в жизни?

3. Разноуровневые вопросы и задания «Превращение белков в организме»

Первый уровень

Задача 1. Известно, что для взрослого человека необходимо 1,5 г белка на 1 кг массы тела в день. Зная свою массу, определите суточную норму потребления белка для своего организма.

Задача 2. Известно, что при продолжительности жизни 70 лет обновление белков в организме происходит в среднем 200 раз. Предположите, сколько раз произошло обновление белков в вашем организме.

Второй уровень

В чем заключается сущность гидролиза?

Предположите, можно ли пищевые белки заменить другими компонентами рациона (например, жирами и углеводами), чтобы обеспечить важнейшие процессы в организме.

6) Представление результатов самостоятельной работы

По окончании работы с учебными текстами и выступлений учащихся учитель дополняет их сообщения сведениями о физиологическом значении денатурации. Денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда и полному блокированию ряда иммунологических реакций, к инактивации ферментов и нарушению обмена веществ. Обратимая денатурация протекает в естественных условиях как взаимное превращение неактивных и активных форм ферментов и гормонов. Ученые предполагают, что процессы строения связаны с медленно протекающей денатурацией. Может быть, именно в преодолении этого процесса – ключ продления жизни.

7) Затем учитель предлагает ученикам восстановить обратную последовательность изученных вопросов и представить их в виде логической цепочку, для того чтобы убедиться, найден ли ответ на вопрос урока «Что такое белки?».

В качестве домашнего задания учитель предлагает учащимся подготовиться к практикуму по определению качества продуктов питания (Слайд 5).

IV. Обобщение и систематизация знаний. Комплексное применение ЗУН и СУД.

1) Для закрепления новых понятий проводится логический брифинг. Каждая группа получает одинаковое число формулировок, во время ответа участники других групп могут исправлять ошибки. (Предполагаемые вопросы к брифингу в приложении 3).

2) С целью определения реального уровня полученных знаний учитель проводит по вариантам разноуровневый тест (Приложение 4), заканчивающийся взаимопроверкой в парах или самопроверкой. Уровень заданий выбирают учащиеся.

3) Подводя итог урока, учитель повторяет, что понятия «жизнь» и «белок» неразрывно связаны, напоминает: чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», надо знать, что такое белки. Насколько многообразны белки, насколько сложна, загадочна и многолика сама жизнь. Подтверждением этого может стать высказывание Гете: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен» (Слайд 6).