Интегрированный урок (биология, химия).
Задачи урока: дать понятие о белках – природных полимерах. Объяснить строение макромолекул белка. Углубить знания учащихся о связи строения молекул вещества и их функции на примере белков.
Предполагаемые результаты обучения:
учащиеся должны знать: состав белков, уровни организации белковой молекулы, свойства и функции белков.
учащиеся должны уметь: проводить реакции, подтверждающие свойства белков, качественные реакции на белки; уметь составлять уравнения химических реакций синтеза полипептидной цепи (составлять модели); объяснять функции белков в организме.
Оборудование: таблицы “Строение белков”, “Состав белков”, “Функции белков”, “Расщепление белков в организме”, “Аминокислоты”, фрагмент в/фильма “Структуры белка”, образцы белков (яйцо, мясо), реактивы (H2O2, C2H5OH, CuSO4, NaOH, HNO3, NaCl). Спиртовки, образцы шерсти.
Новые понятия: “протеины”, “протеиды”, “денатурация”, “ренатурация”, “полипептиды”.
Урок начинается 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 химии
: Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, какая всегда сопровождала проблема живого. А причина этой борьбы – в самом объекте познания, его уникальности, неповторимости и сложности. 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)Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами.
Что же такое белок? Учащиеся должны раскрыть тайну веществ, лежащих в основе понятия “жизнь”, т.е. должны ответить на вопрос “Что такое белок?”. (Для организации дальнейшей деятельности учащихся учитель знакомит их с особенностью работы в группах). Учащиеся работают в составе 6 групп с учетом психофизиологических особенностей.
Для самостоятельной работы группам выданы инструкции, пластилин, проволока, бусы. Устанавливается регламент работы (10 минут).
- Прочитайте текст учебника химии на стр.18–20;
- Ответьте на вопросы и обсудите в группе:
- Каков атомарный состав белков? Какие функциональные группы входят в состав белков?
- Каким образом происходит соединение аминокислот в белковую молекулу? (Покажите на примере 2-х аминокислот. Пластилин. Цветная бумага).
- Каким образом образуется первичная, вторичная, третичная структура белка? (Покажите с помощью бус).
- Почему белки называют природными полимерами? (Отличие от крахмала, целлюлозы).
- Составьте схему превращения белков в организме.
По окончанию работы в группах демонстрируется видеофильм “Структуры белка”. Проводится обсуждение вопросов. Выступает один учащийся от группы, остальные имеют право дополнять, исправлять, задавать вопросы. Предлагается рейтинговая система оценки знаний, умений.
Полный ответ – 3 балла. Ответ с уточнениями, дополнениями – 2 балла, дополнение – 1 балл.
По окончанию обсуждения вопросов ученики формируют общий вывод по I этапу работы:
Белки очень разнообразны, т.к. каждый из них характеризуется последовательностью аминокислотных звеньев: белки – это высшая, самоорганизующаяся форма развития вещества, в которой первичная структура определяет его биологическую активность; белки полифункциональны, это биополимеры, полипептиды. Белки различаются по составу аминокислот, числу аминокислотных остатков по порядку их последовательности в белковой цепи. Белки всех организмов построены из одних и тех же аминокислот – это доказательство единства живого мира на Земле.
Учитель биологии: 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?
С сообщением “Функции белков в организме” выступают учащиеся:
- каталитическая функция,
- защитная функция,
- строительная функция,
- сигнальная функция,
- энергетическая,
- транспортная,
- двигательная.
Вывод: приоритетная роль белков в клетке объясняется многообразием их функций. Поэтому они являются основой жизни.
Учащиеся составляют краткий конспект по выступлениям.
Каталитическая функция белков. Лабораторная работа. (Проводит учитель биологии).
- Прилейте по 2 мл. Н2О2 в пробирке с кусочками мяса, картофелем (сырой, вареный).
- Запишите наблюдаемые вами явления в таблицу.
- Дайте объяснения вашим наблюдениям.
Что брали? |
Что делали? |
Что наблюдали? |
Объяснения |
|
Вывод: При варке картофеля, мяса произошла денатурация белка фермента каталазы, разрушилась 3-ая структура белка и это привело в разрушению активного центра фермента. Выделение кислорода при действии Н2О2 на сырой картофель и мясо свидетельствует о проявлении каталитической функции белка – фермента каталазы.
2Н2О2 = 2Н2О + О2
Химические свойства белков (учитель химии).
1. Цветные реакции на белок
Опыт 1: Биуретовая реакция (распознавание пептидных связей).
К 2 мл раствора белка добавьте 2 мл 10% раствора NaOH, а затем 2–3 капли CuSO4. Наблюдайте изменение цвета.
Опыт 2: Ксантопротеиновая реакция (обнаружение бензольных ядер в аминокислотных остатках). К 2 мл раствора белка добавьте 0,5 мл конц. HNO3 и нагрейте. Наблюдайте за реакцией.
2. Гидролиз белков – разрушение первичной структуры. В лаборатории этот процесс проводится в присутствии кислот и щелочей при нагревании. В организме он проходит под действием ферментов. См. Рисунок1.jpg
3. Денатурация белков. Необратимая - полное разрушение пространственной структуры белка. Денатурация происходит под действием солей тяжелых металлов, высокой температуры, излучения.
Обратимая денатурация - частичное разрушение пространственной структуры белка. Обратный процесс называется ренатурация.
Опыт 1. К раствору белка добавьте раствор хлорида натрия. Пронаблюдайте и проанализируйте изменения.
Опыт 2. К раствору белка добавьте концентрированный раствор сульфата меди. Пронаблюдайте и объясните изменения.
Опыт 3. К раствору белка добавьте 96% раствор этанола. Объясните произошедшие изменения.
4. Горение белков. Учащиеся поджигают шерстяную нитку и делают вывод.
Учитель химии: Денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда и к полному блокированию ряда иммунологических реакций, к инактивации ферментов и нарушению обмена веществ. Ученые предполагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией. Реакция гидролиза белков приводит к образованию аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма.
Для закрепления новых понятий проводится логический брифинг. Каждая группа получает одинаковое число вопросов. Другие группы могут исправлять (1 балл). Правильный ответ – 2 балла.
Логический брифинг:
- Другие названия белка.
- Мономеры белка.
- Группы атомов, обуславливающие амфотерные свойства белков.
- Связь, поддерживающая I структуру белков.
- Структура белка, представляющая спираль.
- Полное разрушение пространственных структур белков.
- Реакция, лежащая в основе получения белков.
- Гормон поджелудочной железы.
- Биологические катализаторы.
- Болезнь, вызываемая недостатком инсулина в организме.
- Связи, поддерживающие вторичную структуру белка?
- Структура белка, определяющая биологическую активность белка.
- Процесс взаимодействия белков с водой.
- Структура белка, которая разрушается при нагревании белка с водой.
- Структура белка, которая поддерживается эфирными и дисульфидными мостиками.
Вывод: Итак, понятие “жизнь” и “белок” неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос “что такое жизнь?”, надо знать, что такое белок. Чем больше о белках мы узнаем, тем глубже проникаем в понятие “жизнь”. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением служат слова Гете: “Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен”.
Домашнее задание: стр. 18-21 (химия), §38, 39 (биология)
Осуществить переход: пропанa пропенa пропанолa пропановая кислотаa аминопропановая кислотаa дипептид.