Молекулы жизни. Аминокислоты.
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему

Цель урока:

1. Сформировать понятие об аминокислотах как органических амфотерных соединениях;
2. Рассмотреть их строение, изомерию и номенклатуру;
3. Актуализировать умение составлять уравнения реакций с участием органических веществ.
4. Разобрать основные способы получения аминокислот;

Задачи:

1. Предметные: знать строение, классификацию, значение аминокислот; уметь составлять изомеры аминокислот и давать им названия по систематической номенклатуре; объяснять амфотерный характер аминокислот, уметь записывать уравнения реакций, характеризующий способы получения и химические свойства аминокислот;

2. Личностные: уметь отражать личное видение вопроса.

3. Регулятивные: уметь вставить  правильный ответ во время беседы.

4. Коммуникативные: уметь общаться с учителем во время беседы.

5. Познавательные: уметь применить во время беседы известные факты.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: интерактивная доска, компьютер, мультимедийный проектор, презентация, поднос с необходимыми  реактивами, плакаты.

Ход урока:

I. Организационный момент.

- Добрый день, ребята и гости нашего занятия, которое проходит в рамках конкурса-фестиваля: «Открытый урок». Вести наше мероприятие сегодня будем мы: Колошинская Олеся Ильгамовна (учитель биологии) и Соломатина Олеся Юрьевна (учитель химии).

Учитель биологии:

- Мы состоим из них, они для нас необходимы! Они участвуют в синтезе мышечного белка, а также оказывают воздействие на различные процессы. Они представляет особенную ценность для активно тренирующихся спортсменов, но также могут быть полезны и всем, кто ведёт активный образ жизни и постоянно выдерживает интенсивные силовые нагрузки. Они очень полезны во время диет с ограничениями в питании. О чём мы с вами сейчас будем говорить? (СЛАЙД 2)

   (В этот момент начинает звучать песня Джигана «Надо подкачаться», и в класс входит ученик 11 класса, исполняющий роль атлета).

• О, знакомые лица! Вот иду с тренировки и решил заглянуть и спросить: «Я качаюсь, качаюсь. Результат есть, но хотелось бы побыстрей и побольше». Подскажите, дайте пару советов, чтобы стать еще сильнее и красивее...(в руках держит гантели и произнося свои слова, тренирует руки, поднимая вверх гантели)
• Тебе бы немного аминокислот (СЛАЙД 3) (произнося эту фразу, вешается ему на грудь табличка « НУЖНЫ АМИНОКИСЛОТЫ»). Они тебе не только для мускулатуры пригодятся, но еще и ума прибавят. Иди сходи к врачу за более подробной консультацией по этому вопросу (атлет уходит).
•  В 1820 г. французский химик Анри Браконно проводил опыты с веществами животного происхождения. В результате длительного нагревания кожи, хрящей и сухожилий с раствором серной кислоты он получил некоторое количество белых кристаллов сладкого вкуса. Это вещество получило название гликокол, оно долгое время считалось «родственником» углеводов, пока в 1838г. голландский химик Г. Мульдер не обнаружил в его составе азот. Спустя ещё 6 лет Э. Хорсфорд установил формулу вещества – C2H5O2N – глицин.
•  Наш организм — очень сложная система, которая работает даже в состоянии покоя. Для нормальной жизнедеятельности человека необходима 20 аминокислота. Организм способен самостоятельно синтезировать 12 кислот, а 8 — не синтезируется. Что же представляют собой эти вещества?

По происхождению (СЛАЙД 4) аминокислоты делят на природные и синтетические. Природные (около150)  были обнаружены в живых организмах. Синтетические получают искусственным путем.

Молекула белка:

В этот момент в класс входит ученица 11 класса, в руках которой находятся шары с названиями аминокислот, входящих в состав белков: в одной руки (12 штук) — заменимые, а в другой — (8 штук) — незаменимые. Она читает стих:

Атлет:

• Уххх... Еле успел. Врач  сказал, что мне нужен глютамин и лейцин для мышечного белка и немного глицина для ума (показывает на грудь, на которой висит табличка «Глютамин. Лейцин. Глицин»). А у вас они как раз в наличии (отрезает шарики с этими названиями аминокислот и уходит).

Молекула белка:

• Подождите, может я еще чем вам помогу. Возьмите меня с собой!.. (догоняет атлета).

Учитель химии:

•  Аминокислоты — это производные карбоновых кислот, содержащие в своем составе одну или несколько аминогрупп (СЛАЙД 3).
•  Посмотрите, на ваших столах справочные данные об аминокислотах. Все они имеют тривиальные названия (СЛАЙД 5). А как же называют кислоты по систематической номенклатуре?
• По систематической номенклатуре названия аминокислот образуются  из названий соответствующих кислот путем прибавления приставки амино- и указания расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе (СЛАЙД 6, 7).
• Как Вы думаете, какие виды изомерии характерны для аминокислот? (ОТВЕТЫ УЧАЩИХСЯ) (СЛАЙД 8).
• Давайте рассмотрим более их подробно (последовательно рассматриваю): 1. изомерию углеродного скелета (СЛАЙД 9);

2. изомерия положения функциональной группы (СЛАЙД 10);

Самостоятельная работа:

Учащимся раздается индивидуальная самостоятельная работа, состоящая из нескольких заданий. Задание №1: назвать данную аминокислоту, составить структурные формулы двух ее возможных изомеров и дать им названия.

3. оптическая изомерия (СЛАЙД 11).

• Данный вид изомерии нам с Вами встречается впервые. В чем его суть. Рассмотрим на примере 2-аминопропановой кислоты. Данная кислота содержит атом углерода с четырьмя различными заместителями. Такой атом углерода называется ассиметрическим и обозначается звездочкой. Если посмотреть на эту молекулу в зеркало, то увидим ее зеркальное отображение и такие молекулы называются оптическими изомерами. Физические и химические свойства этих молекул практически идентичны, за исключением одного — способности вращать плоскость поляризованного света в противоположные стороны. Эти вещества могут также существенно отличаться по своей биологической активности, совместимости с другими природными соединениями, и даже по вкусу и запаху.
• Каковы же свойства аминокислот? (СЛАЙД 12) 

1. бесцветные;
2. кристаллические;
3. хорошо растворимы в воде, но нерастворимы в эфире;
4. в зависимости от R могут быть сладкими, горькими или безвкусными;
5. обладают оптической активностью;
6. плавятся с разложением при температуре выше 200º.

• Особенности строения аминокислот обуславливают их химические свойства (СЛАЙД 13). наличие амино- и карбоксильной группы определяет двойственность химических свойств аминокислот.
• Вещества с двойственными функциями нам уже встречались в курсе неорганической химии. Эти вещества называются амфотерными.

Амфотерность (от греч. amphуteros – «и тот и другой») – способность некоторых веществ в зависимости от условий проявлять либо кислотные, либо основные свойства; амфотерные вещества иногда называют амфолитами.

• Предлагаю вам проверить химические свойства аминокислот экспериментально, выполняя лабораторную работу. На ваших столах стоят подносы со всем необходимым для экспериментальной работы и руководство по ее выполнению. Выполнение работы и результаты фиксируем в таблице (материал по ходу выполнения лабораторной работы объясняет учитель; учащиеся  оформляют ее в тетради).

Лабораторная работа:

«Химические свойства аминокислот»

Опыт №1. Взаимодействие аминоуксусной кислоты с неорганическими кислотами.

        В пробирку  наливаем 1-1,5 мл соляной кислоты и добавляем метилоранж до изменения окраски. Затем добавляем по каплям раствор глицина до изменения цвета реакционной смеси.

         Учащиеся пишут уравнение реакции и делают вывод: аминокислота реагирует как основание, реакция идет по аминогруппе.

Опыт №2. Взаимодействие аминоуксусной кислоты со щелочами.

     В пробирку  наливаем 1-1,5 мл гидроксида натрия и добавляем фенолфталеин до изменения окраски. Затем добавляем по каплям раствор глицина до изменения окраски реакционной смеси.

Учащиеся пишут уравнение реакции, читают его и делают вывод: аминокислота реагирует как кислота, реакция идет по карбоксильной группе.

Опыт №3. Испытание раствора аминокислоты индикатором.        

      В пробирку  наливаем 1-1,5 мл раствора глицина и добавляем метилоранж до изменения окраски.

(по окончанию проведения лабораторной работы, учащиеся убирают подносы с учебных столов).

• Мы с вами убедились в амфотерности аминокислот. Однако, у этих веществ есть и особые химические свойства, характерные только для них. Это:

1. образование биполярного иона (СЛАЙД 15)
2. Образование молекул белков. Подводим учащихся к предположению о возможности взаимодействия аминокислот друг с другом. Общий вывод: аминокислоты - амфотерные соединения, следовательно они могут взаимодействуют друг с другом, образуя полипептиды, в молекулах которых остатки различных аминокислот соединены друг с другом пептидными связями.  (СЛАЙД 16).

Самостоятельная работа:

Учащиеся, из предложенной им ранее самостоятельной работы, выполняют задание №2: взаимодействие предложенных аминокислот друг с другом с образованием дипептида

Учитель биологии.

- Хочу вам напомнить немного про структуру белков, которые мы изучали с вами в курсе биологии.

Учитель химии.

• Каковы же способы получения аминокислот:

1. Замещение галогена на аминогруппу в соответствующих галогензамещенных кислотах (СЛАЙД 18);

2. Присоединение аммиака к α, β-непредельным кислотам с образованием β-аминокислот (СЛАЙД 19);

3. гидролиз белков - биологически важные (природные) α-аминокислоты получают гидролизом белков. Учащиеся делают вывод: из аминокислот образованы белки.(СЛАЙД 19).

Напишите уравнения реакций в соответствии со схемой:

уксусная кислота →хлоруксусная кислота → аминоуксусная кислота.

На слайде схема превращений. Учащиеся выполняют задание в тетрадях, проверяют его.

Атлет: 

- Решил вернуться к Вам снова, но уже не один, а с группой поддержки. Мне рассказали столько интересного. Не зря на медика столько учатся (в класс входят атлет и медработник школы).

Медработник:

• Ребята, хочу Вам немного рассказать об аминокислотах с точки зрения медицины.
• Здравствуйте, ребята.

Практически все профессиональные культуристы принимают свободные аминокислоты в капсулах или в виде порошка. Сравните, если они съедят отличный кусок говядины, то аминокислоты поступят в кровь не раньше, чем через 1,5-2 часа. А вот если употребят аминокислоты в свободной форме, то они примут прямое участие в обмене веществ уже через 14-16 минут! Основная ценность свободных аминокислот состоит в том, что организму не надо их переваривать. Благодаря этому аминокислоты быстро попадают из желудка в тонкий кишечник и сразу же поступают в кровь.

• До свидания.

Учитель биологии: 

- Глицин оказывает укрепляющее действие на организм и стимулирует работу мозга: уменьшает напряжение, конфликтность, улучшает настроение, повышает умственную работоспособность. Таурин – серосодержащая аминокислота, способствует нормализации функций клеточных мембран, стимулирует процессы при заболеваниях тканей глаза, применяют при травмах роговицы. Она входит в состав глазных БАДов. Метионин – незаменимая аминокислота, применяется при лечении печени, для профилактики её токсического поражения. Глутаминовая кислота – заменимая аминокислота, применяется при лечении эпилепсии, депрессии, истощении, задержке психического развития.

• Фенилкетонури́я (фенилпировиноградная олигофрения) – наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма аминокислот. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития.
• Уже давно замечено, что добавление приправы из сушёных водорослей усиливает вкус и аромат пищи. Японский учёный К. Икеда в 1909 году выяснил, что причина такого воздействия приправы – в содержании глутаминовой кислоты и её солей. В качестве пищевой добавки  используют глутаминовую кислоту (Е629). Кроме этого используют  глутаминат натрия (Е621, его часто называют глютаматом натрия) и глутаминаты других металлов (Е622-625). Для этих же целей используют глицин (Е640) и лейцин (Е641).

Учитель химии:

• Теперь Вы понимаете, почему мы так назвали наш сегодня с Вами урок: «Молекулы жизни. Аминокислоты». Эти полезные вещества являются частью нашего с Вами ежедневного рациона; прием дополнительных доз может оказывать более выраженное воздействие.

Учитель химии:

• Давайте подведем с Вами итоги нашего урока. Для этого предлагаю Вам ответить на следующие вопросы:

1. С каким новым классом органических веществ мы познакомились на сегодняшнем уроке?
2. Какие вещества называются аминокислотами?
3. Почему аминокислоты относят к амфотерным соединениям?
4. Какую роль аминокислоты играют в природе?
5. Могут ли полученные знания смогут пригодиться в повседневной жизни.

Благодарим учащихся за активное участие в проведении урока, раздаем  домашнее задание: параграф 32; упр. 1-3