Интегрированный урок по химии и биологии Белки, их строение, функции и биологическое значение

Козлова Алевтина Валентиновна
Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Основная общеобразовательная школа № 21»
Мурманская область, город Оленегорск
Интегрированный урок по химии – биологии
«Белки – их строение, свойства, биологические функции»
Оформление доски
Эпиграф урока:
«Жизнь есть способ существования белковых тел»
Ф.Энгельс
Формулы белков:
C16 H18 O4 N2 – пенициллин
C1864 Н3021 O576 N466 S21 – молоко
C3032 H4876 O872 N780 S6 Fe4 – гемоглобин
На откидной доске по вариантам правильные ответы на тест для взаимопроверки:
I вариант II вариант
Протеины
Аминогруппа, карбоксильная группа
Пептидная
Остатки аминокислот
Вторичная
Глобулы, фибриллы
Ферменты
Гидролиз
Денатурация
Ксантопротеиновая
Инсулин
Мясо, молоко, бобовые и др. Полимер
Мономер
Пептидная
20 незаменимых
Линейную
Гидролиз
Водородные связи
Инсулин
Гидролиз
БиуретиноваяКсантопротеиновая
Э.Фишер
Перед уроком класс делится на четыре группы. В каждой группе выбирается командир-консультант из числа учащихся в группе, который руководит группой, выставляет промежуточные оценки по этапам урока в оценочный лист каждому учащемуся в группе.
Оценочный лист группы №
Ф.И. 1 блок 2 блок 3 блок Доп.оценка за тест, выступление Итоговая оценка
План урока:
Строение и состав белков. Классификация белков по строению и по функциям.
Функции белков.
Физические и химические свойства белков.
Превращение белков пищи в организме.
Ход урока:
Сообщение тему урока учителем.
Постановка целей урока учащимся.
Вводное слово учителя:
Многообразие белков в природе огромное. Белки входят в состав клеток и тканей всех живых организмов.
А какова роль белков в жизни организмов?
Расскажи об истории исследования белков
(Ученик рассказывает подготовленное сообщение об истории исследования белков).
Работа учащихся по 1 блоку вопросов и 1 пункту плана урока.
Итак, белки – это природные полимеры, структурными единицами которых являются аминокислоты.
Пользуясь опорными конспектами, которые лежат на столах, учебниками «Химия» рассмотрите структуры белков:
1 группа: первичную структуру белка.
2 группа: вторичную структуру белка.
3 группа: третичную структуру белка.
4 группа: четвертичную структуру белка.
Через 3-5 минут представители групп рассказывают о структурах белков. Командиры групп в оценочный лист выставляют оценки за работу каждого члена группы и за выступление.
Учитель, используя контрольные вопросы подводит итого первому блоку вопросов и тем самым контролирует и уточняет усвоение учащимися этого блока.
(См. приложение №1)
Работа учащихся по 2 блоку и 2 пункту плана урока.
Учитель, пользуясь опорным конспектом на доске перечисляет учащимся функции белков:
ферментативную;
регуляторную;
транспортную;
защитную;
сократительную;
строительную;
энергетическую.
Предлагает классу работу по группам с учебником «Биология»
1 группа: «Ферментативная и регуляторная функции белков».
2 группа: «Транспортная и защитная функция белков».
3 группа: «Сократительная и строительная функции белков».
4 группа: «Белки – средства защиты организма».
Через 5-10 минут представители групп рассказывают классу о тех функциях белков, которые они изучали в группе.
(См. приложение №2)
Учитель подводит итог работы по 2 блоку, задавая контрольные вопросы всему классу. Командиры групп ставят оценки в оценочный лист.
Работа учащихся по 3 блоку: свойства белков.
Учитель рассказывает о том, что для белков, как и других веществ, характерны физические и химические свойства. Далее учащиеся работают по карточкам-заданиям, знакомятся с физическими и химическими свойствами белков.
1 группа: «Физические свойства белков».
2 группа: «Денатурация белков».
3 группа: «Цветные реакции на белки».
4 группа: «Токсическое действие никотина и солей тяжелых металлов на белки».
(См. приложение №3)
Через 5-10 минут представители групп демонстрируют проделанные опыты, объясняют их.
Учитель подводит итог работы по 3 блоку, задавая контрольные вопросы всему классу. Командиры групп ставят оценки в оценочный лист.
Превращение белков в организме – сообщение учащегося подготовленное к уроку заранее.
Итоговый тест. (См. приложение №4).
Взаимопроверка итогового теста в парах. Ответы на тест были написаны на откидной доске перед уроком. По итогам теста выставляются оценки в оценочный лист командирами команд.
Проблема создания синтетической пищи. Сообщение учащегося приготовленное дома. Если есть возможность, то для наглядной иллюстрации синтетической пищи можно предложить учащимся бутерброды с искусственной икрой.
Учитель подводит итог урока:
Белки – основной строительный материал живых организмов. Следовательно слова, которые служили эпиграфом нашему уроку – «Жизнь – есть способ существования белковых тел» - правильны!
Спасибо за урок!
Домашнее задание: Цели урока
Обучающие:дать понятие о белках и пептидах на основе межпредметных связей с биологией. Закрепить и углубить представление о природных полимерах на примере белков. Познакомить учащихся с составом, строением, свойствами и функциями белков. Расширить представление о гидролизе на примере белков, дать понятие о денатурации и условиях, вызывающие ее. Уметь приводить цветные реакции на белки. Иметь представление о химическом и биологическом синтезе белков, создании искусственной и синтетической пищи, познакомить с работами в области микробиологической промышленности. Выявить причинно-следственную зависимость между составом , строением, свойствами, функциями белков, показать единство в развитии живой и неживой природы.
Развивающие:продолжить развитие речевых навыков, развивать логическое мышление, наблюдательность, создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты лабораторных исследований, продолжить формирование практических умений работы с реактивами, оборудованием в соответствии с правилами безопасности.
Воспитательные:создать условия для воспитания активно учиться, с интересом без принуждения, формировать гражданскую позицию, чувство гордости за отечественную науку, воспитывать коллективизм, чувство ответственности за товарища. Через приемы ситуации успеха способствовать преодолению психологической инерции учащихся.
Реактивы и оборудование:растворы белков (белок молока, яичного белка, дрожжевого белка, белок пшеничной муки), шерсть, концентрированная азотная, серная кислоты, 20% раствор NaOH, 2% раствор медного купороса, хлорид натрия, этиловый спирт, ацетат свинца, папироса, растворы индикаторов, пероксид водорода, кусочки сырого и вареного картофеля, глицин, глутаминовая кислота, лизин, пробирки, пробка с газоотводной трубкой, пипетки, спички, пробиркодержатель, штатив, спиртовка.Раздаточный материал:карточки-задания к каждому блоку урока, опорный конспект на доске и на партах учащихся, контрольные вопросы, вопросы теста.
Приложение 2
Задания для второго блока вопросов:
1 группа
Ферментативная и регулярная функции белков
Прочитайте текст учебника
Выберите материал о ферментативно-регуляторной функции белков.
Подготовьте сообщение о роли белков-ферментов и гормонов в организме.
Проведите опыт подтверждающий ферментативные свойства белков.
Опыт
Изучение ферментативных свойств белков.
«Разложение пероксида водорода пероксидазой»
Налейте немного пероксида водорода в пробирку.
Отрежьте кусочек сырого картофеля и бросьте в пробирку с пероксидом водорода. Что вы наблюдаете? Внесите в пробирку тлеющую лучинку.
Запишите уравнение реакции.
Отрежьте кусочек вареного картофеля и бросьте в пробирку с H2O2. Идут ли химическая реакция? Почему?
Белки – ферменты
В каждой живой клетке непрерывно происходят сотни биохимических реакций, в ходе которых идут распад и окисление поступающих извне питательных веществ. Клетка использует энергию, полученную вследствие окисления данных веществ, продукты их расщепления служат для синтеза необходимых клетке органических соединений, Быстрое протекание таких биохимических реакций обеспечивают биокатализаторы – ферменты.
Белки – регуляторы физиологических процессов (гормоны)
Гормоны образуются в особых клетках гипоталломической части головного мозга, в гипофизе (например, гормон роста), в специальных клетках поджелудочной железы (например, инсулин и глюкагон). Но известно, что не все гормоны – белки!
Белковые и небелковые гормоны, как правило, влияют на организм, изменяя активность ферментов. Это важно для восстановления тканей при их повреждениях. Однако интенсивное деление клеток ведет к их злокачественному росту (злокачественные опухоли). Блокировать избыточный синтез факторов роста – значит привести к подавлению роста злокачественной опухоли.
2 группа
Транспортная, защитная и энергетическая функции белков
Прочитайте текст учебника
Выберите материал о транспортной, защитной и энергетической функциях белков.
Подготовьте сообщение об этой функции белков в организме.
3 группа
Сократительная и строительная функции белков
Прочитайте текст учебника
Выберите материал о сократительной функции белков.
Подготовьте сообщение об этой функции белков.
4 группа
Белки – средства защиты организма
Прочитайте текст учебника
Выберите материал о защитной функции белков.
Подготовьте сообщение об этой функции белков.
Задания для первого блока вопросов:
1 группа
Прочитайте учебник.
Используйте таблицу с формулами аминокислот, запишите образование трипептида (на доске).
К какому типу относится эта реакция?
Подготовьте сообщение о первичной структуре белка.
2 группа
Прочитайте учебник.
Сформулируйте понятие «вторичная» структура белка.
За счет каких связей поддерживается вторичная конфигурация белка?
Подготовьте сообщение о вторичной структуре белка.
группа
Прочитайте учебник.
Какова пространственная конфигурация третичной структуры?
За счет каких связей образуется третичная структура белка?
Какие свойства белка обусловливает третичная структура белка?
Подготовьте сообщение о третичной структуре белка.
группа
Прочитайте учебник.
Что представляет собой четвертичная структура белка?
Для всех ли белков она характерна?
Подготовьте сообщение о четвертичной структуре белка.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1 БЛОК
Какие элементы входят в состав белков?
Какие функциональные группы входят в состав аминокислот?
Какой вид связи связывает остатки аминокислот в первичной структуре белка?
Какова пространственная конфигурация вторичной структуры?
Благодаря чему молекула белка закручивается и удерживается в виде спирали?
Какова пространственная конфигурация третичной структуры?
Благодаря чему молекула белка закручивается в клубок и удерживает данную структуру?
Что представляет собой четвертичная структура белка?
2 БЛОК
Какова роль биоферментов в организме?
Что такое гормоны? Где синтезируются гормоны в организме?
Могут ли гормоны оказать негативное влияние на организм?
Какова роль и место белков – транспортеров в организме?
Какую транспортную функцию выполняет белок – гемоглобин?
Являются ли белки основным источником энергии?
Какая из изученных функций является для белков главной?
3 БЛОК
На какие группы делятся белки по растворимости их в воде?
Что такое денатурация белка? Какие факторы влияют на денатурацию белка?
Наличие какого структурного фрагмента в молекуле необходимо для положительной биуретовой реакции?
Какой реакцией можно обнаружить в молекулах белков ароматические аминокислоты?
Наличие каких аминокислот в молекуле доказывает взаимодействие белка с гидроксидом натрия?
Как влияют на белки соли тяжелых металлов?
Что происходит при гидролизе белков? Под действием каких факторов белки подвергаются гидролизу?
Приложение 3
Задания для третьего блока вопросов:
1 группа
Физические свойства белков
Реактивы: Растворы белков: яичного, дрожжевого, мучного, универсальный индикатор шерсть.
Оборудование: чистые пробирки, штатив с пробирками, спиртовка, спички, держатель, пипетки.
Ход опыта №1:
В чистые пробирки налейте по 1 мл растворов каждого из белков.
Испытайте их растворы индикатором, запишите в тетради результаты испытаний.
Ход опыта №2:
Сожгите в пламени спиртовки белок шерсти волос.
Напишите уравнение реакции горения белка.
Вопросы:
Почему при сгорании белков получается запах жженых перьев?
Вы пришли на базар покупать себе товар. Тут вам шерсть, а тут вам лен. Покупатель не смущен: не купить б за шерсть нитрон? Голову ломает он: где тут шерсть, где лен, нитрон?
2 группа
Денатурация белков
Факторы способные вызвать денатурацию белка.
ФИЗИЧЕСКИЕ.
(высокая температура, давление, механическое воздействие, ионизирующее излучение).
ХИМИЧЕСКИЕ
(действие кислот щелочей, различных органических растворителей, ионов тяжелых металлов, моющих средств),
Реактивы: раствор яичного белка, хлорид натрия, этиловый спирт, вода, раствор молока, концентрированная серная кислота.
Оборудование: чистые пробирки, штатив с пробирками, держатель, спиртовка, спички.
Ход опыта №1:
В пробирку поместите 1 мл раствора яичного белка и нагрейте до кипения.
Содержимое пробирки охладите, и попытайтесь растворить в воде.
Вопросы:
Какие изменения происходят в структуре белков при нагревании? Меняется ли первичная структура белковой молекулы?
Как называется процесс свертывания белка?
Почему свернувшийся белок не растворяется в воде?
Ход опыта №2:
В пробирку налейте 2 мл концентрированной серной кислоты. Затем наклонив пробирку осторожно, по стенке прилейте в нее 2-3 капли исследуемого раствора белка, чтобы он не смешивался с кислотой. В месте соприкосновения двух жидкостей появится белый аморфный осадок.
Вопросы:
Чем обусловлено выпадение осадка?
Обратимым ли процессом является денатурация белков кислотами?
Ход опыта №3:
В пробирку налейте 2 мл раствора альбумина и добавьте на кончике шпателя хлорид натрия. Прилейте 2-3 мл этилового спирта.
Вопрос:
Чем на ваш взгляд обусловлено выпадение осадка?
Добавьте в пробирку с осадком воду.
Вопрос:
Что вызвало у вас интерес, вопрос, проблему? Постарайтесь на нее ответить.
3 группа
Цветные реакции на белки
Реактивы: раствор альбумина, гидроксида натрия 20%, CuSO4, концентрированная азотная кислота, раствор NaOH 30%.
Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, спиртовка, спички, пипетка, держатель.
Ход опыта №1:
В чистую пробирку поместите 5 капель яичного белка и столько же 20% раствора гидроксида натрия. Добавьте 1-2 капли раствора 2% сульфата меди (II).
Вопросы:
Наличие какого структурного фрагмента в молекуле необходимо для положительной биуретовой реакции?
Можно ли считать эту реакцию качественной на белок?
Почему эта реакция получила название биуретовая?
Ход опыта №2:
В пробирку налейте 2 мл раствора альбумина.
Добавьте 6-8 капель концентрированной азотной кислоты до появления белого осадка или мути.
Смесь осторожно нагрейте до появления желтого осадка («ксантос» – желтый), затем охладить ее и осторожно добавьте по каплям раствор гидроксида натрия 30% до появления оранжевой окраски.
Вопросы:
Чем вызвано появление желтой окраски при добавлении азотной кислоты к раствору белка?
На примере соответствующей аминокислоты напишите реакцию ее взаимодействия с азотной кислотой.
Можно ли считать эту реакцию качественной на белок?
4 группа
Токсическое действие на белки солей тяжелых металлов и никотина
Реактивы: раствор яичного белка, ацетат свинца 10%, папироса.
Оборудование: пробирки, штатив для пробирок, пробка с газоотводной трубкой, спиртовка, спички, держатель.
Ход опыта №1:
Папиросу положить в пробирку. Отверстие пробирки закрыть пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустить в пробирку с раствором яичного белка.
Нагреть пробирку с папиросой до выделения табачного дыма, Наблюдать выпадение осадка в растворе яичного белка.
Вопросы:
Правильно ли высказывание «Капля никотина убивает лошадь»? Если да, то почему?
Где бы ты мог использовать результаты этого опыта?
Ход опыта №2
В пробирку налейте 2 мл исследуемого раствора белка. Медленно по капле при встряхивании добавьте раствор ацетата свинца Pb(CH3COO)2
Вопросы:
Чем обусловлено выпадение белого хлопьевидного осадка?
Наличие каких функциональных групп обуславливает взаимодействие белка с тяжелыми металлами и их солями?
Приложение 4
ТЕСТ
Вариант 1
Химическое соединение, состоящее из повторяющихся звеньев.
Структурное звено белковой молекулы.
Связь между остатками аминокислот в белке.
Сколько аминокислот участвует в биосинтезе белка.
Какую форму имеет белок с первичной структурой организации молекулы.
Процесс необратимого разрушения белка.
Химические связи, поддерживающие вторичную структуру белка.
Первый белок, первичную структуру которого удалось расшифровать.
Химическая реакция белка с водой в присутствии кислоты или щелочи.
Цветная реакция на белок, сопровождающаяся красно-фиолетовым окрашиванием.
Цветная реакция на белок при действии на него концентрированной азотной кислоты.
Ученый, экспериментально доказавший, что аминокислоты связываются образуя пептиды.
ТЕСТ
Вариант 2
Научное название белков.
Группы атомов, обусловливающие амфотерные свойства аминокислот.
Связь, соединяющая аминокислотные остатки в полимерную цепь.
Мономеры, составляющие основу первичной структуры белка.
Структуры белка, свернутая в спираль.
Конфигурации третичной структуры белка.
Группа атомов, обусловливающих биологическую активность усложненных белковых структур.
Разрушение первичной структуры белка.
Процесс, обратный ренатурации.
Реакции, определяющие наличие белка.
Гормоны поджелудочной железы.
Пищевые продукты с высоким содержанием белка.