Интегрированный урок по теме "Белки"
план-конспект урока по химии (10 класс) на тему

УЭ

Учебный элемент

Рекомендации к применению

УЭ- 0

Цель: в результате овладения содержанием модуля вы будете  знать особенности  строения белков, их свойства, функции, применение; на основе межпредметных связей органической химии и биологии изучите значение белков в строении и функционировании живой природы; продолжите формирование умений сравнивать, анализировать и делать выводы.

1.Организационный момент

Внимательно прочитайте цель урока

УЭ- 1

2.Актуализация знаний

I.Выполните задания.

1. Сколько химических элементов содержится в клетке?

а) 24  б) 80  в)  125

2. Какие химические элементы, содержащиеся в клетке, относят к макроэлементам?
к) S, Na, Ca, K;         у) O, H, C, N;            в) Ni, Cu, I, Br.

3. В каких клетках человека больше всего воды?
у) эпителиальных;   б) костных;     ф) нервных.

4. Каковы функции воды в клетке?
и) передача наследственной информации;
е) среда для химических реакций;
в) источник энергии.

5. Какие ионы входят в состав гемоглобина?
л) Mg2+;     р) Fe2+;         т) Zn2+.

6. На каком уровне организации наблюдаются различия между органическим и неорганическим миром?
с) атомарный;    г) молекулярный;        н) клеточный.

7. Больше всего воды содержится в клетках:
о) эмбриона;        б) молодого человека;          е) старика.

8. Вода – основа жизни, т.к. она:
ф) может находиться в трех состояниях ( жидком, твердом и газообразном);
с) является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из нее продуктов обмена;
в) охлаждает поверхность при испарении.

9. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются:
т) гидрофильными;    у) гидрофобными;        и) амфифильными.

10. Угол между валентными связями Н–О–Н в молекуле воды составляет:
а) 90°;         ь) 104,5°;         ю) 120°.

Ответы:

Записав буквы, соответствующие правильным ответам, вы получите ключевое слово - важное свойство организма, основанное на способности ионов поддерживать рН клеток  на  постоянном уровне.

II. Обсудите результаты выполнения заданий

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов - 10 баллов.

Работайте самостоятельно

(4 мин)

Вместе с классом.

Ваша оценка_

УЭ- 2

Цель:  получить представление о составе  и строении белков; изучить классификацию белков

1. Изучение нового материала

Учитель  биологии

-Какие особенности белков доказывают то, что белки – основа жизни?

Белковые вещества играют выдающуюся роль и в построении живой материи, и в осуществлении процессов жизнедеятельности.

Содержание белка колеблется от 50 -80%. 

Так, в мышцах человека – 80%, в коже -63%, печени – 57%, мозге – 45%, костях – 28%. 

Почему из органических веществ в клетке больше всего белков?

Ф.Энгельс определил жизнь так: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» Фридрих Энгельс

Спаведливо ли данное определение жизни?

В настоящее время наука расширила, углубила  и наполнила новым смыслом данное воззрение. Поэтому  наш урок охватывает проблемы химии и биологии одновременно.  

Изучению белков как форме существования жизни мы сегодня уделим особое внимание. Ни одно из веществ не выполняет столь специфических и разнообразных функций в организме и клетки как белок.

Учитель  химии: давайте вспомним, какие соединения называются белками.

Белки (протеины) – высокомолекулярные вещества, молекулы которых построены из   аминокислот, соединенных пептидной связью.

Белки относятся к азотсодержащим соединениям.

Мономером белков являются ᾳ- аминокислоты. В клетках живых организмов встречается 20 аминокислот, различное сочетание которых и образует огромное многообразие белков. 

Состав белков

Основу белков составляют четыре макроэлемента - С, Н, О, N.

Соответственно белки содержат в среднем 50-55% углерода, 21-23% кислорода, 15-17% азота, 6-7% водорода, 0,3-2,5% серы. В составе отдельных белков обнаружены также фосфор, йод, железо, медь и некоторые другие макро- и микроэлементы в различных количествах.

Содержание белков в клетке составляет____________

Основу белков составляют химические элементы______________

Белки - ________________________________________________

________________________________________________________

Мономером белков являются______________________________

В клетках живых организмов встречается _____аминокислот. 

Аминокисло́ты — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминогруппы.

2.Строение и свойства аминокислот

Запишите общую формулу аминокислот, заполнив пропуски

Наличие в молекуле аминокислоты и основной и кислотной групп обусловили их амфотерность, т.е. способность реагировать и с кислотами и с основаниям. В составе радикала могут быть открытые цепи, циклы, различные функциональные группы. Молекулы данных аминокислот содержат в радикале группы атомов –SH, –NH2, некоторые – даже бензольное кольцо (тирозин). Аминокислоты: заменимые и незаменимые (8) ( валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треони́н, триптофан и фенилалани́н)

Важным для жизнедеятельности живых организмов является буферное свойство белков, т.е. способность связывать как кислоты, так и основания, и поддерживать постоянное значение рН различных систем живого организма.

Учитель биологии

3. Классификация белков

Заполните схем классификации белков

                                             Белки (по составу)

 состоят   из аминокислот           состоят из аминокислот и небелковой части

По строению белки делятся на два класса:

глобулярные белки – растворяются в воде или образуют коллоидные растворы;

фибриллярные белки – в воде нерастворимы.

                                           Белки (по строению)

        Примеры                                         Примеры

Гемоглобин, хлорофилл                  Коллаген, фибрин

II. Обсудите результаты выполнения заданий.

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов - 12 баллов.

Работайте с учебником в группе.

(3 мин)

Вместе с классом.

Ваша оценка_

УЭ- 3

Учитель химии

Цель: рассмотреть механизм образования пептидной связи и образование полипептидов

Как же аминокислоты образуют белковую молекулу (полипептиды)? Еще в 80-х годах прошлого века русский ученый-биохимик А.Я. Данилевский на основании своих опытов впервые высказал гипотезу о пептидной связи между остатками аминокислот в белковой молекуле. В 1899 году исследованиями белков занялись немецкие химики-органики Эмиль Фишер и Франц Гофмейстер. Они высказали предположение, что в белках аминокислоты связаны за счет аминогруппы одной кислоты и карбоксила другой. При образовании такой связи выделяется молекула воды. Эта гипотеза была блестяще подтверждена экспериментально в 1907 году и получила название “полипептидной теории”.

Фишеру удалось синтетически получить полипептиды, в молекулы которых входили различные аминокислотные остатки, соединенные пептидными связями.

Схема синтеза дипептида можно представить так:

Связь между остатками аминокислот, а именно: между группами С = О одной кислоты и N-H другой кислоты – называется пептидной (амидной), группа атомов – СО─NH ─ называется пептидной.

Реакция, в ходе которой аминокислоты соединяются, образуя полипептид называется поликонденсация.

Химическая связь, возникающая между остатками аминогруппы NH2  и карбоксильной группы СООН,  называется _пептидной.

Простые пептиды, состоящие из двух, трех или четырех аминокислотных остатков, называются _ди, три, тетра пептиды.

Цепи, образованные большим числом аминокислотных остатков называются _полипептиды.

Белки – очень длинные молекулы, которые состоят из звеньев аминокислот, сцепленных пептидными связями. Это – природные полимеры, молекулярная масса белков колеблется от нескольких тысяч до нескольких десятков миллионов. Например, альбумин молока имеет молекулярную массу 17400, фибриноген крови – 400.000, белки вирусов – 50.000.000. Каждый пептид и белок обладают строго определенным составом и последовательностью аминокислотных остатков в цепи, это и определяет их уникальную биологическую специфичность.

Вывод: белок – полимер, мономерами которого являются аминокислоты, соединенные между собой пептидными связями.

II .Обсудите результаты выполнения заданий

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов - 5 баллов.

Слушайте рассказ учителя и заполните пропуски и схему(5 мин)

Вместе с классом.

Ваша оценка_

УЭ- 4

Цель: изучить уровни организации белковой молекулы, значение белков для жизнедеятельности организма.

Каждый живой организм содержит большое число различных, только ему присущих белков. Каждый индивидуальный белок имеет свою строгую последовательность аминокислотных звеньев. Подобно тому, как из определенного числа букв алфавита составляются разнообразные слова, так из набора двадцати аминокислот может быть образовано практически безграничное количество белков.

Какие существуют уровни организации белковой молекулы, и с помощью каких связей поддерживается тот или иной уровень организации? Можно выделить четыре уровня организации в строении полипептидной цепи (все структуры можно показать на спирали от электроплитки).

Первичная структура белка – это конкретная последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Пептидная цепь имеет линейную структуру только у небольшого числа белков.

Вторичная структура белка – это полипептидная цепь, закрученная в спираль за счет образования водородных связей между группами N-Н и С-О на соседних участках спирали. При закручивании полипептидной цепи в спираль радикалы аминокислотных звеньев оказываются направленными наружу. Это имеет большое значение для образования третичной структуры.

Третичная структура – дальнейшая укладка цепи в клубок в результате взаимодействия между функциональными группами радикалов полипептидной цепи. Например, при сближении карбоксильной и аминогруппы может образоваться солевой мостик, карбоксильная группа с гидроксильной дает сложно-эфирный мостик, атомы серы образуют дисульфидные мостики –S-S– и т.д.

Третичная структура в виде определенной конфигурации с выступами и впадинами, с обращенными наружу функциональными группами и обусловливает специфическую биологическую активность белковой молекулы. Третичная структура – высшая форма пространственной организации белков.

Однако некоторые белки (гемоглобин) имеют четвертичную структуру, которая образуется за счет взаимодействия между разными полипептидными цепями. При этом два, три, четыре клубка объединяются за счет физико-химических взаимодействий в единую структуру. В этой структуре каждый клубок называется субъединицей. Чем выше форма структурной организации, чем сложнее белок, – тем разнообразнее его свойства.

Таблица «Уровни организации белковой молекулы»

Денатурация - это_нарушение природной структуры белка.

Ренатурация – это процесс обратный денатурации.

При нагревании, изменении кислотности среды происходит разрушение вторичной и третичной структуры белка с сохранением первичной. Это явление называют денатурацией. Пример денатурации – свертывание яичных белков при варке яиц. Денатурация бывает обратимой и необратимой. Необратимая денатурация (ренатурация) может быть вызвана радиацией, при отравлении организма солями тяжелых металлов, спиртами и рядом других веществ. (Обращается особое внимание на денатурацию белковой молекулы, происходящую под действием спирта, учащиеся должны сами осознать, насколько вредно употребление алкоголя).

Гидролиз белков – это необратимое разрушение первичной структуры в кислом или щелочном растворе до аминокислот. Анализируя продукты гидролиза, можно установить количественный состав белков.

Вывод:

II .Обсудите результаты выполнения заданий

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов - 9 баллов.

Слушайте рассказ учителя.

Работайте в группах.

Заполните пропуски в таблице (7 мин)

Запишите вывод в технологической карте

(3 мин)

Вместе с классом.

Ваша оценка_

УЭ- 5

Цель: рассмотреть  биологические функции и химические свойства белков

Функции белков.

Химические реакции в живой клетке протекают при умеренной температуре, нормальном давлении и нейтральной среде. В таких условиях реакции синтеза или распада веществ протекали бы очень медленно, если бы не подвергались воздействию ферментов. Ферменты ускоряют реакцию без изменения ее общего результата за счет снижения энергии активации. Это означает, что в их присутствии требуется значительно меньше энергии для придания реакционной способности молекулам, которые вступают в реакцию. Ферменты отличаются от химических катализаторов высокой степенью специфичности, т. е. фермент катализирует только одну реакцию или действует только на один тип связи. 

1.Каталитическая (ферментативная) – белки ускоряют все биохимические процессы, идущие в клетке: расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте, участвуют в реакциях матричного синтеза. Ферменты (энзимы) – это специфические белки, являющиеся биологическими катализаторами и присутствующие во всех живых организмах Каждый фермент ускоряет одну и только одну реакцию (как в прямом, так и в обратном направлении). Скорость ферментативных реакций зависит от температуры среды, уровня ее рН, а также от концентраций реагирующих веществ и концентрации фермента.
   2. Транспортная – белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембраны, транспорт кислорода и углекислого газа, транспорт жирных кислот.
    3.Защитная – антитела обеспечивают иммунную защиту организма; фибриноген и фибрин защищают организм от кровопотерь.
    4.Структурная – одна из основных функций белков. Белки входят в состав клеточных мембран; белок кератин образует волосы и ногти; белки коллаген и эластин – хрящи и сухожилия.
    5.Сократительная – обеспечивается сократительными белками – актином и миозином.
    6.Сигнальная – белковые молекулы могут принимать сигналы и служить их переносчиками в организме (гормонами). Следует помнить, что не все гормоны являются белками.
    7.Энергетическая – при длительном голодании белки могут использоваться в качестве дополнительного источника энергии после того, как израсходованы углеводы и жиры.

1. Лабораторная работа: «Каталитическая активность ферментов в живых тканях»

Цель: доказать наличие ферментов в тканях живых организмов (каталитическое разложение перекиси водорода)

Ход работы:

Добавьте в каждую пробирку 2 мл пероксида водорода. Что наблюдаете?

1 пробирка - кусочек сырого картофеля + Н2 О2                   

2 пробирка  - кусочек отварного картофеля + Н2 О2

3  пробирка - кусочек сырого мяса курицы+ Н2 О2

4 пробирка  - кусочек отварного мяса курицы+ Н2 О2

                                   2Н2 О2                    2Н2 О  +   О2

Вывод:

2. Лабораторная работа: «Химические свойства белков»

Цель: изучить свойства белков, провести цветные реакции на белки

Ход работы:

Вывод: Белки – основа жизни, так как для белков характерно многообразие биологических функций (наиболее значительная ферментативная), пространственных структур, физических и химических свойств.

II .Обсудите результаты выполнения заданий

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов - 15 баллов.

Работайте в парах.

Заполните схему (7 мин)

Работайте в группах.

Заполните пропуски в таблице (3 мин)

Вместе с классом (2 мин)

Ваша оценка_

УЭ- 6

Цель: закрепить знания об особенностях  строения белков, их свойства, функциях, применении.

1. Выполните проверочный тест

II .Обсудите результаты выполнения заданий

III.Оцените свою работу.

Каждое правильно выполненное задание- 1балл.

Максимальное количество баллов – 9 баллов.

Сообщение учащегося: « Роль белков в жизнедеятельности организма»

Белок – важный компонент пищи человека.

Основные источники белка – мясо, молоко, продукты переработки зерна, хлеб, овощи, рыба. Без белков или их составных частей аминокислот – не может быть обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей, а также образование ряда важнейших веществ, как например , ферментов и гормонов.

 Ученые утверждают, что взрослый человек должен ежедневно потреблять не менее 100 грамм белка в день при трате энергии 1500 ккал. Эта норма соответствует умственному или физическому труду полностью механизированному. При физической нагрузке с тратой энергией 400 ккал требуется 130-150 грамм белка в сутки. Потребность в белке определяется  возрастом, полом, видом деятельности. Аминокислотный состав белков яиц был принят за идеальный, поскольку их усвоение организмом человека приближается  к 100%. Многие растительные продукты, особенно злаковые, содержат белки пониженной биологической активности: в кукурузе, например, обнаружен недостаток лизина и триптофана, в пшенице – лизина и треонина.

Довольно длительное исключение белков из рациона питания приводит к серьезным нарушениям, а продолжительное безбелковое питание кончается смертью.  

Недостаток белков в питании вызывает у детей замедление роста и развития, а у взрослых глубокие изменения в печени, нарушении желез внутренней секреции, изменение гормонального фона, проблемы сердечнососудистой системы, ухудшение памяти и работоспособности.

Работа-те индиви-дуально.

 (5 мин)

Вместе с классом (2 мин)

Ваша оценка_

УЭ- 7

Подведение итогов:

1. Прочитайте цель урока
2. Все ли вам удалось выполнить?
3. Оцените свою работу на уроке:

«отлично» -   60 баллов,

 «хорошо» -    42 – 59 балла,

 «плохо» - менее 41 баллов.

4. Выберите домашнее задание в зависимости от такого, как успешно вы работали на уроке:

1. Выполнили все УЭ с максимальным количеством баллов - можете выполнить творческое задание.
2. Допускали некоторые ошибки – повторите учебный материал по записям модуля и  учебнику (параграф 11).
3. Испытывали трудности и часто ошибались – проработайте материал модуля еще раз.

Творческие задания:

1. Рассчитайте калорийность вашего  суточного рациона ( основываясь на таблицах калорийности продуктов)

2) Составьте кроссворд по теме: «Белки» (ответы запишите на отдельном листе)

3) Написать сообщения на темы: « Пищевая ценность белков. Потребность в белках», «Содержание белка в продуктах питания»

Задание: пользуясь формулами и названиями аминокислот, приведенными в таблице, запишите реакцию поликонденсации трипептида ГЛИЦИЛСЕРИЛЦИСТЕИНА, укажите в нем пептидные связи, N– и С-концы. Правильность выполнения задания проверяется с помощью мультимедийного проектора.

За помощью обращайтесь к учителю. По желанию (можно выбрать одно или два задания; на их выполнение отводится 10-14 дней; работа проверяется и оценивается учителем).