Методическая разработка урока химии на тему «Белки – основа жизни»

Министерство образования Саратовской области
ГАПОУ СО «Базарнокарабулакский техникум агробизнеса»
Методическая разработка
урока химии
на тему «Белки – основа жизни»

Преподаватель химии
ГАПОУ СО «БТА»
Евдокова Наталья Алексеевна
Базарный Карабулак
2014 г.
Методическое обоснование темы урока:
Ступень общего образования: Ступень среднего общего образования.
Дисциплина: Химия
Курс: 1
Место в учебной теме: тематического блока «Органическая химия», 3-4 уроки по теме «Азотсодержащие органические соединения. Полимеры».
Связь с обязательным минимумом содержания образования: изучение химии ведется в соответствии с Программой учебной дисциплины, разработанной на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по подготовке специалистов среднего звена 35.02.07. «Механизация сельского хозяйства».
Авторы учебника: Габриелян О.С. И.Г. Остроумов. Химия: учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений. Москва, Издательский центр «Академия», 2009.
Формируемые общие компетенции:
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личного развития.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
План урока:
Тема урока: Белки – основа жизни.
Тип урока: Урок изучения нового учебного материала.
Цель методическая: Методика организации изучения теоретических знаний.
Цели: Образовательные: Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. Расширить знания о белках, показать роль белков в сфере человеческой деятельности.
Воспитательные: Воспитать познавательную активность обучающихся, ведущей к здоровому образу жизни, практическому умению безопасного обращении я с веществами на основании проведения демонстрационных экспериментов.
Развивающие: Формировать интеллектуальные умения – анализировать, сравнивать, делать выводы.
Материально – техническое обеспечение урока: ПК, мультимедийный проектор, презентация к уроку, единая коллекция цифровых образовательных ресурсов по химии 10 класс по теме «Белки», опорные конспекты, спиртовки, спички, пробирки, инструкции к выполнению опытов.
Реактивы: растворы куриного белка, CuSO4, NaOH.
Межпредметные связи: биология, экологические основы природопользования.
Литература для студентов:
1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 – 315.
2. Габриелян О.С. Химия – 10 класс. М., «Дрофа», 2007. § 17.
Электронные учебники:
1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10класс. М., «Просвещение», 2012 §38
2. Кузнецова Н. Е. Химия 10 класс. М., «Вентана - Граф», 2012. § 35.
Технологическая карта урока:
Этапы урока Деятельность преподавателя Деятельность обучающихсяМетодический комментарий
Актуализация темы (Вызов) Преподаватель: Эпиграфом нашего урока послужат слова:
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.
Эти строки из стихотворения Семена Яковлевича Надсона посвящены явлению жизни.
Преподаватель: Что такое жизнь? Когда она зародилась? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Люди в течение веков копили наблюдения, проводили исследования, создавали теории. Постепенно было накоплено достаточно материала, чтобы сформулировать определение жизни.
Фридриху Энгельсу, немецкому философу, принадлежат замечательные слова: «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».
Как вы думаете, о каких веществах пойдет речь на сегодняшнем уроке?
Преподаватель: С белками вы уже знакомились на уроках биологии. Вы знаете, какую роль белки играют в жизнедеятельности организмов.
Понятие «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Подумайте и ответьте на вопрос: Что нам надо знать о белке, чтобы понять жизнь? Я предлагаю составить кластер, что мы сегодня должны узнать о белках.
Обучающиеся отвечают
на вопросы.
Обучающиеся формулируют тему
урока.
Обучающиеся составляют кластер (проговаривают цели урока)
Через эмоциональную сферу мотивируем обучающихся на осознание себя в жизни.
Через постановку наводящих вопросов побуждаем обучающихся к формулированию темы урока.
Актуализация у обучающихся ранее накопленного опыта, используя межпредметные связи и их субъективные возможностиИзучение нового материала (Осмысление) Преподаватель: В первой половине XIX века благодаря работам голландского врача и химика Г. Мульдера выяснилось, что неотъемлемая часть всех без исключения живых веществ на Земле составляют белки. Ученный сделал вывод, что белок «…без сомнения, важнейшее из всех известных тел органического царства, и без него, кажется, не может быть жизни на нашей планете…». Белки стали уважительно именовать протеинами (от греческого protos - первый).
Первый белок, очищенный от примеси соединений другой природы, был получен в 1728 году. Это был белок пшеничного зерна, называемый клейковиной.
Белками называют природные полимеры, состоящие из большого числа остатков α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями.
Белки - высокомолекулярные соединения, масса их колеблется от 5000 до 1000 000 и выше. Состоят из остатков 22 аминокислот. В природе существует только малая часть теоретически возможного количества белка.
Белки – основа жизни клетки. В теле нет участка, где бы не было белков. В крови и мышцах белки составляют 1/5 от их общей массы, в мозгу 1/12, 1/100 от общей массы эмали зубов – белки. В разных органах белки составляют 45-85% сухого вещества.
Классификация белков
По химическому составу белки делятся на две группы:
а) протеины (при гидролизе они распадаются только на аминокислоты); б) протеиды или сложные белки (при гидролизе распадаются на аминокислоты и вещества небелковой природы. Это могут быть углеводы, нуклеиновые кислоты, комплексно связанные металлы, липиды). Эффект неожиданности
Преподаватель: Ребята, попробуйте дотянуться языком до подбородка. А теперь до уха. Не получается? А хамелеон может. Почему?
Хамелеон обладает такими способностями, потому что это связано со строением. Так и белки имеют уникальный состав и особое строение, которое помогает выполнять данные функции.
Структура белков
Преподаватель: Ученые обнаружили, что в состав белков входят более 20 различных α-аминокислот. Это «кирпичики» белкового здания, соединяя их в разном порядке, можно выстроить неисчислимое множество белковых молекул с самыми разными свойствами. Химики пытаются расшифровать строение белковых молекул-великанов. Задача эта очень трудная, природа тщательно прячет «чертежи», по которым выстроены эти молекулы.
Перед вами молекулярная формула белка молока – казеина: С1894Н3021О576N468S21. Если мы рассчитаем молекулярную массу данного белка, то какая она будет?
Как по-латински много? Значит, эти вещества можно отнести к полимерам. Но т.к. они связаны с жизнью, то белки являются биополимерами.
Физические свойства белков
Преподаватель: Свойства определяются тем, к какому типу белки относятся. Молекулы фибриллярных белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле другой с образованием волокон. Это основной строительный материал тканей: сухожилий, мускульных и покровных тканей. Такие белки в воде не растворимы.
Прочность белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может соперничать со специальными видами стали. Например: пучок волос площадью 1 см2 выдерживает груз массой 5 т, а на женской косе в 200 тысяч волосинок можно поднять груженный КамАЗ массой 20 т.
Глобулярные белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд жизненных функций, требующих их подвижности и, следовательно, растворимости. Поэтому глобулярные белки растворимы в воде либо в растворах кислот и оснований. Из-за большого размера молекул образующиеся растворы являются коллоидными.
Синтез белков
Преподаватель: В живых организмах синтез белков осуществляется из отдельных аминокислот или пептидов под действием ферментов. Живая клетка представляет собой уникальную химическую фабрику, в которой на синтез белковой молекулы требуется всего несколько секунд.
С 1945 года английский биохимик Фредерик Сенгер приступил к изучению природного белка инсулина. Инсулин – это гормон поджелудочной железы регулирует в организме содержание глюкозы в крови. Нарушение синтеза инсулина приводит к сбою углеводного обмена и тяжелому заболеванию – сахарному диабету. Сенгеру удалось расшифровать строение молекулы инсулина. Филигранная работа потребовала долгих 9 лет, но была вознаграждена Нобелевской премией в области химии.
На основе открытия Ф. Сенгера в 1963 году был завершен первый синтез инсулина из отдельных аминокислот. Это был триумф в синтетической органической химии!
В настоящее время искусственное получение белков осуществляется не химическим, а микробиологическим путем с использованием микроорганизмов.

Химические свойства белков
Преподаватель: Каждая молекула имеет свою определенную структуру. Белок выполняет свою функцию только тогда, когда находится в определенной структуре. А что произойдет, если разрушить структуру? Под действием каких факторов может произойти разрушение?

Преподаватель: Рассмотрим первое химическое свойство белков. При нагревании, под действием сильных кислот или оснований, солей тяжелых металлов и некоторых других реагентов происходит необратимое осаждение (свертывание) белков, называемое денатурацией.
Предлагаю подтвердить наши суждения экспериментально.
(Проведение эксперимента)
Практическая часть.
Лабораторный опыт № 1: «Денатурация белка при нагревании».В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка, нагрели. (Наблюдение: при нагревании яичный белок осаждается)Лабораторный опыт № 2: «Денатурация белка под действием солей тяжелых металлов». В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка и добавили 1 каплю раствора сульфата меди (2). (Наблюдение: в пробирке помутнение раствора. Белок «сворачивается») Преподаватель: объясните, почему при отравлении солями тяжелых металлов, кислотами, другими ядовитыми соединениями пострадавшему предлагают выпить сырое яйцо? (белок взаимодействует с данными соединениями, осаждая их. Тем самым способствует нейтрализации и выводу из организма)Преподаватель: Где человек в повседневной жизни может столкнуться с негативными последствиями денатурации белка?
(нарушение обмена веществ; воспаление слизистой оболочки ряда органов пищеварения; сахарный диабет; загар; употребление алкоголя; процесс старения – это медленная денатурация).
Преподаватель: А может ли денатурация играть положительную роль?
В организме лучше усваиваются белки, подвергнутые тепловой обработке. При этом белок теряет свои свойства, но зато это облегчает доступ к молекуле ферментов желудочно-кишечного тракта.
Вспомните сваренные вкрутую яйца (свертывание белка). Похожим образом сворачивается белок молока – казеин, так получают богатый белком пищевой продукт – творог.
Большинство белков свертываются при температуре до 100 С0. Именно поэтому все живое гибнет в огне, практически все – при кипячении в воде. В привычной для нас форме невозможна жизнь на «горячих» планетах Солнечной системы – Меркурии и Венере.
Второе химическое свойство белков – гидролиз. Гидролиз – основа процесса пищеварения. В организм человека ежесуточно должно поступать с пищей 60-80 г белка. В желудке под действием ферментов и соляной кислоты белковые молекулы разрушаются по кирпичикам-аминокислотам. Попадая в кровь, они разносятся по всем клеткам организма, где участвуют в строительстве собственных белковых молекул, свойственных только данному виду.
Цветные качественные реакции белков:
1. Биуретовая реакция (на обнаружение группы –CONH–). Если к небольшому количеству раствора белка прилить немного NaOH и по каплям добавлять раствор СuSO4, то появляется красно-фиолетовая окраска. 
2. Ксантопротеиновая реакция (на бензольные кольца, содержащиеся в некоторых аминокослотах). Под действием концентрированной HNO3 белки окрашиваются в желтый цвет. 
Какова же ценность белков для организма человека? 
Биологическое значение белков
Вернемся к высказыванию Фридриха Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых тел…». Давайте вспомним из курса биологии, какую роль белки играют в жизнедеятельности организмов? На ваших столах есть опорные конспекты «Основные функции белков». Вам нужно ответить на следующие вопросы:
Какая из перечисленных функций, по вашему мнению, является наиболее важной?
Что произойдет, если одна из функций отсутствует?
Ферментативная функция. Большинство химических реакций в организме протекают в присутствии биологических катализаторов – ферментов, имеющих белковую природу.
Транспортная функция. Белковые молекулы осуществляют перенос других молекул или ионов по тканям и органам. Например: белок крови – гемоглобин, переносит молекулы кислорода в каждую клетку живого организма.
Структурная функция. Фибриллярные белки – это строительный материал многих тканей: мышечных, опорных, покровных.
Защитная функция. Белки играют важную роль в иммунной системе организма. Существуют белки особого типа – антитела, способные распознавать и уничтожать чужеродные объекты: вирусы, бактерии, клетки.
Сигнальная функция. Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступающие от соседних клеток или окружающей среды. Например: действие света на сетчатку глаза воспринимается фоторецептором родопсином, имеющим белковую природу.
Обучающиеся записывают в тетрадях основные понятия
Ответы обучающихсяОбучающиеся делают записи
Ответы обучающихсяОбучающиеся делают записи
Обучающиеся делают записи

Обучающиеся отвечают на вопросы Два подготовленных обучающихся проводят эксперимент
Обучающиеся отвечают на вопросыОтветы обучающихсяОбучающиеся делают записи в тетрадях
Обучающиеся отвечают на вопросыОбучающиеся изучают опорный конспект и отвечают на вопросыЗдоровьесберегающий момент
Эмоциональная разгрузка обучающихся через эффект неожиданности служит переходом к следующему этапу урока
Предлагая обучающимся формулу белка молока – казеина, подводим их к мысли, что белки являются биополимерами
Открытие новых знаний
Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся.
Открытие новых знаний
Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся.
Здоровьесберегающий момент
Через самостоятельное изучение материала по опорным конспектам просим обучающихся дать краткую характеристику основных функций белков
Первичное закрепление материала Вопросы для самоконтроля и интерактивный тест – ЦОР (карточка ресурса № 125493)
1. Что такое белки? 2. Перечислить виды пространственной конфигурации белков? 3. Какую роль играют водородные связи в строении белковых молекул? 4. Охарактеризуйте физические свойства белков. 5. Какие реакции характерны для белков? 6. Что такое денатурация белков? 7. Какие функции выполняют белки в организме? Ответы обучающихсяАктуализация и обогащение субъектного опыта обучающихсяРефлексивно-оценочный этап Тестирование (карточки – задания) Обучающиеся проводят проверку, для которой на экран мультимедийного проектора выводится таблица с правильными ответами Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихсяПодведение итогов Преподаватель: Давайте обратимся к нашему кластеру и проанализируем: Выполнили ли мы все поставленные задачи? Какой материал поняли полностью или частично? Насколько активно работали?
Обучающиеся анализируют выполнение поставленных задач, делятся своими впечатлениями Через практическую направленность учебного материала формируем эмоционально-волевую сферу, ценностные отношения и творческие способности обучающихсяПостановка домашнего задания (дифференцированно) Изучить материал по учебнику и записям в тетради;
Габриелян О.С. Химия: учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений. Москва. Издательский центр «Академия», 2009г. с.311 – 314.
Подготовить презентацию по темам:
Роль ученых в изучении белков;
Биологические функции белков;
Уровни организации белковой молекулы.
Подготовить синквейн по теме.
Обучающиеся задают по домашнему заданию вопросы по мере необходимости. Развитие творческих способностей у обучающихся
Преподаватель: Мы познакомились сегодня со значением белков для клетки, организма человека в целом, поговорили о химических свойствах и биологических функциях белков. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Гете принадлежат замечательные слова: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог существовать, если бы был так просто устроен».
Благодарю всех за работу на уроке. Дидактический материал к уроку:
Тест № 1: Белки  Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.  1. Денатурация это - а) свойство белка изменять свою структуру под действием температуры и других факторов. 
б) расщепление белка до аминокислот.
2. Денатурация может быть: а) обратимой,  б) необратимой.
З. Все ферменты по своему химическому составу являются: а) белками,  б) жирами,  в) углеводами.
4. Фермент, расщепляющий перекись водорода называется: а) гемоглобин,  б) фибриноген,  в) каталаза.
5. Транспортная функция белка возможна благодаря свойству: а) присоединения веществ,  б) сократимости, в) денатурации.
6. Каталаза присутствует в а) растительных клетках,  б) животных клетках.
7. Двигательная функция белка проявляется при: а) сокращении мышц,  б) разрушении перекиси водорода, в) движении листьев у растений.
Тест № 2: Белки  Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.
1.Укажите полимеры, образованные разными мономерами:а) крахмал; б) белок; в) ДНК; г) полиэтилен; д) целлюлоза; е) РНК. 2. Укажите элементарный состав белков:а) С, Н; б) С, Н, О, N, S, P;   в) C, H, N, O;
г) вся таблица Менделеева.
 3. Укажите функциональные группы мономеров белков:а) СООН, ОН; б) С=О, СООН;  
в) CООН, NH2; г) OH, C=O.
4. Белки, обусловливающие способность организма к росту и размножению, называются:а) гормоны; б) ферменты; в) нуклеопротеиды; г) токсины.
 5. Какой вид химической связи поддерживает первичную структуру белковой молекулы?а) Водородная; б) пептидная; в) ионная; г) сложноэфирная.
6. α -аминопропионовая кислота по-другому называется:а) глицин; б) аланин; в) валин; г) лейцин.
 7. Наличие в белках пептидной связи обнаружил ученый:а) М.В.Ломоносов;   б) В.В.Марковников;
в) А.Я.Данилевский;   г) Э.Г.Фишер.
 Тест № 3: Белки  Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.  
 1.Какие виды химической связи поддерживают третичную структуру белковой молекулы?а) Водородная; б) пептидная; в) сложноэфирная;
г) металлическая; д) мостики –S–S–; е) силы Ван-дер-Ваальса.
2. Сколько мономеров участвует в образовании белка?а) 4; б) 20; в) 15; г) 30.
3. Какую функцию выполняют белки в организме? а) Источник энергии;   б) запасающая;
в) строительный материал; г) теплоизоляторы.
4. Мономерами белков являются:а) аминокислоты; б)  α-аминокислоты;  
в) жирные кислоты;   г) углеводы.
5. Состав белков – природных полимеров – был доказан при помощи реакции:а) гидролиза;   б) электролиза; в) гидратации; г) гидрирования.
6. Укажите пептидную группу:
7. Какое заболевание является примером, доказывающим определяющую роль первичной структуры белковой молекулы?а) острое респираторное заболевание (ОРЗ); б) серповидная анемия;
в) атеросклероз; г) сахарный диабет.
 Тест №4: Белки  Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.  
1. Укажите вещества, имеющие белковую природу:а) ферменты б) гормоны; в) липиды;
г) углеводы; д) пигменты; е) аминокислоты.
2. Сколько уровней организации различают в белковой молекуле?а) 4; б) 3; в) 2; г) 1.
3. Некоторые белки вырабатывают антитела. Тем самым они выполняют функцию:а) каталитическую; б) сократительную;
в) иммунную; г) пластическую.
4. Какой вид химической связи поддерживает вторичную структуру белковой молекулы?а) водородная; б) ионная; в) пептидная; г) гидрофобная.
5. Имитацией третичной структуры белковой молекулы является:а) клубок ниток;  
б) произвольно свернутая в клубок электроспираль;в) собранная телевизионная антенна;
г) выпрямленный телефонный шнур.
6. Как называется белок, у которого первым удалось расшифровать первичную структуру?а) Рибонуклеаза; б) инсулин; в) глобин; г) миоглобин.
7. Дисульфидные связи –S–S– возникают при формировании третичной структуры белка:а) всегда;
б) если имеются остатки цистеина;
в) если в белке есть остатки глицина;г) если белок включает остатки аланина.
Список литературы (источников) для обучающихся:
1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 – 315.
2. Габриелян О.С. Химия – 10 класс. М., «Дрофа», 2007. § 17.
3. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10класс. М., «Просвещение», 2012 §38
4. Кузнецова Н. Е. Химия 10 класс. М., «Вентана - Граф», 2012. § 35.
Список литературы для педагогов:
1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 – 315.
2. Рубинов П.Д. Химия: полный курс. 8-11 классы. Мультимедийный репетитор. Питер, 2012. с. 323 – 326.
3. Макареня А.А. Повторим химию. М.: Высшая школа, 1989. Пособие по химии. Органическая химия для подготовки в учебные заведения медико-биологического профиля. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1995. 4. Колтун М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988; Книга для чтения по органической химии. Сост. П.Ф.Буцкус. М.: Просвещение, 1985. 5. Чертков И.Н. Эксперимент по полимерам в средней школе. М.: Просвещение, 1971. 6. Кузовая Т.В., Калякина Е.А. Белки. «Химия» (Издательский дом «Первое сентября»), 2003, № 3, с. 14.7. Беляев Д.К., Воронцов Н.Н., Дымишц Г.М. и др. Общая биология. М.: Просвещение, 1999. 8. Материалы сайтов:  wikipedia. ru.,  http://tana.ucoz.ru