Интегрированный урок химии и биологии "Строение и свойство белка"

Цель урока: систематизировать и углубить знания учащихся по теме “Строение и свойства белка”.

Образовательные задачи:

• знать состав, строение, свойства белков;
• знать качественные реакции на белки;
• уметь устанавливать причинно-следственные связи при изучении строения и свойств белка;

Воспитательные задачи:

• продолжить формирование у школьников убеждённости в познаваемости мира на основе знаний о строении, составе и свойствах органических веществ.

Развивающие задачи:

• развитие умения сравнивать, обобщать, делать выводы;
• развитие логического мышления учащихся;
• развитие познавательного интереса учащихся, установление межпредметных связей;
• продолжить развитие навыков самообразования – работа с дополнительной литературой, работа в группе, в парах;
• развитие аккуратности, быстроты, точности;
• уметь проводить сравнения.

Педагогические технологии и приёмы: проблемное обучение, развивающее обучение, применение ИКТ, составление синквейна, исследовательская деятельность

В Библии сказано: "Вначале было Слово". Современная книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой "Вначале был белок.

Ученик на фоне слайда №3

“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” С.Я. Надсон

3. Изучение нового материала

Учитель биологии

Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, как проблема возникновения живых организмов. 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). Слайд №4

Какое ещё определение жизни вам знакомо?

“Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот”. М.В.Волькенштейн

Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами.

Учитель химии

Белки это высокомолекулярные природные полимеры. Что такое полимеры?. Что такое макромолекулы?

Белки – высокомолекулярные соединения, т.е. это вещества с высокой молекулярной массой от 5 тыс. до миллионов а.е.м. (6500 – инсулин; 32 млн. – белок вируса гриппа).

Мономером белка является аминокислота. Но всегда ли на планете существовали органические вещества. Конечно, нет. Существует теория абиогенного синтеза органических веществ, согласно которой органические вещества синтезировались из неорганических. Давайте осуществим превращения веществ, начиная от неорганических и заканчивая аминокислотами, теми кирпичиками жизни, из которых строятся белки. Сколько аминокислот входят в состав белка?

Учащимся предлагается осуществить ряд превращений по схеме:

Карбонат кальция – карбид кальция – этин – этаналь – этановая кислота – аминоуксусная кислота (аланин) – дипептид.

Слад №5, учащиеся работают в группах по 5-6 человек и составляют данный ряд превращений, с дальнейшей проверкой у доски. Из каждой группы приглашается 1 ученик, который записывает одно из уравнений реакции.

Учитель химии.

Аминокислоты – гетерофункциональные соединения, которые содержат две функциональные группы: аминогруппу и карбоксильную группу, связанные с углеводородным радикалом. Слайд №6

Аминокислоты проявляют амфотерные свойства. В чем проявляется амфотерность этих соединений? Наличие двух функциональных групп. Это обуславливает возможность соединения аминокислот друг с другом в длинные цепочки. Как называется данный тип реакций? Как называется связь, которая образуется между аминокислотами?

Демонстрация механизма образования пептидной связи из аминокислот, взятый из диска “Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Общая биология 10класс” урок №5, фрагмент урока №5 – пептидная связь.

Учитель химии.

Впервые о существовании пептидной связи сказал известный профессор Данилевский Н.Я. в 1888г. Слайд №7.

Давайте докажем опытным путем наличие пептидной связи в белках.

Учащиеся проводят качественную реакцию на пептидную связь. На столах учащихся лежат инструкции по выполнению практической работы и набор химических реактивов.

Биуретовая реакция

В пробирку налейте 2 – 3 мл раствора белка и 2–3 мл раствора гидроксида натрия, затем 1–2 мл раствора медного купороса. Появляется фиолетовое окрашивание, что доказывает наличие пептидной связи в молекуле белка.

Учитель биологии.

Давайте вспомним, какие виды белков существуют и в чем их роль в жизни природы?

Ученик. Слайды № 8,9,10,11,12

Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, это белок курного яйца альбумин – хорошо растворим в воде, при нагревании свертывается ( когда мы жарим яичницу), а при долгом хранении в тепле разрушается, яйцо протухает.Но белок спрятан не только под яичной скорлупой. Волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи – все они почти целиком состоят из другого белка, кератина. Кератин не растворяется в воде, не свертывается, не разрушается в земле: рога древних животных сохраняются в ней также хорошо, как и кости. А белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, способен разрушать другие белки, это процесс пищеварения. Белок интерферон применяется при лечении насмортка и гриппа, так как убивает вызывающие эти болезни вирусы. А белок змеиного яда способен убивать человека.

Учитель биологии.

Молекулы белка имеют очень сложное строение. Как устроен белок? Некоторое представление о сложности белков дают формулы белков, например, гемоглобина, пенициллина, белка молока. (слайд №13)

Давайте вспомним структуры белковой молекулы. Для этого вы должны заполнить таблицу. Работа по группам.

Характеристика структур белковых молекул. Слайд №14.

Давайте проверим заполнение таблицы. Продолжаем работать по слайду №14.

Характеристика структур белковых молекул.

Учитель химии.

Что из себя представляют водородные связи? Если они не прочные, тогда почему вторичная структура белка очень устойчива. Чтобы ответить на вопрос, послушайте отрывок из произведения Дж. Свифта “Путешествия Гулливера”

“Когда Гулливер проснулся, было уже светло. Он лежал на спине, и солнце светило ему прямо в лицо. Он хотел было протереть глаза. Но не мог поднять руку; хотел сесть, но не мог пошевелиться. Тонкие веревочки опутывали всё его тело от подмышек до колен; руки и ноги были крепко стянуты веревочной сеткой; веревочки обвивали каждый палец. Даже длинные густые волосы Гулливера были туго намотаны на маленькие колышки, вбитые в землю, и переплетены веревочками. Он собрал силы и попытался оторвать от земли левую руку. Наконец это ему удалось. Он выдернул колышки, вокруг которых были обмотаны сотни тонких веревочек и поднял руку”

Так почему Гулливер, оказавшись в стране лилипутов , не смог сразу подняться?

Почему вторичная структура белка устойчива?

Учитель биологии.

ПОЛИНГ (Pauling) Лайнус Карл (родился 28 февраля 1901, Портленд, штат Орегон, США — 19 августа 1994, Биг Сур, штат Калифорния), выдающийся американский химик и физик, общественный деятель.

Заложил основы структурного анализа белковых молекул, разработал представления о полипептидной цепи в молекулах белков,в 1954 г. впервые высказал мысль о спиральном строении молекулы белка и дал описание альфа-спирали Слайд №15.

Учитель биологии

А теперь давайте проведем работу по моделированию структур белковых молекул. Каждая группа, используя проволоку и набор бусин разных цветов, должна построить первичную структуру белка. (Учащиеся строят структуру из одинакового набора бусин).

Давайте посмотрим ваши модели первичной структуры. Одинакова ли последовательность бусин во всех ваших моделях? О чем это говорит? Слайд №16.

О многообразии белковых молекул. В природе существует около 100 аминокислот, в организме встречается 20, из них может быть образовано 2 432 902 008 176 640 000 комбинаций, Поэтому на планете нет двух организмов с одинаковым набором белка. Слайд №17

Постройте вторичную и третичную структуру белка. Слайд №18,19

А какой белок вы построили: простой или сложный? Почему? Как они называются? ( протеины)

А что такое сложный белок? Как он называется?(протеид). А как можно построить протеид, например, гемоглобин? Слайд №20.

Какую он имеет структуру? Что необходимо сделать для построения четвертичной структуры? Необходимо объединить несколько глобул вокруг небелкового компонента – гема.

(Учитель держит в руках кусочек пластилина, а дети прикрепляют к нему построенные ими глобулы)

А сейчас возьмите каждый свои глобулы и садитесь на свои места . Что случилось с нашей белковой молекулой? Она распалась. Как называется этот процесс? ( Денатурация). Смоделируйте процесс дальнейшей денатурации белка. Встречались ли вы с процессом денатурации в своей жизни?

Учитель химии

Учитель химии показывает раствор яичного белка и вареный яичный белок. Сравните эти состояния белка. Почему появились эти отличия? Под действием высокой температуры произошла денатурация. Можно ли вернуть белок в исходное состояние? Какие ещё факторы могут вызвать денатурацию белка?

Давайте проведем опыты.

Учащиеся работают в группах по инструкциям

1. К раствору белка прилить раствор сульфата меди. Что наблюдаете?
2. К раствору белка прилить раствор нитрата свинца. Что наблюдаете?
3. К раствору белка прилить раствор нитрата серебра. Что наблюдаете?
4. Нагреть раствор белка. Что наблюдаете?

Что вы наблюдаете? Обсуждение результатов работ по группам.

Учитель биологии

Вы брали реактивы – соли тяжелых металлов. Если они попадают в организм человека, то они могут вызвать тяжелое отравление. Почему на химических производствах, особенно связанных с тяжелыми металлами, людям дают молоко?

Для нейтрализации ионов тяжелых металлов – происходит свертывание белка молока.

4.Стадия рефлексии

А) Составление синквейна. Слайд №21.

Задание по группам: составить синквейн с дальнейшим обсуждением.

1. Белок.
2. Глобулярный, фибриллярный.
3. Разрушается, сокращается, восстанавливается.
4. Белок – основа жизни.
5. Полимер.

Б) Выполнить задания: Слайды №23,24,25.

Задание №1.

Соотнесите словам из левого столбца слова из правого столбца

Задание №2

Соотнесите словам из левого столбца слова из правого столбца.

Задание №3.

Найти ошибку.

В) Самостоятельная работа учащихся.

Задание: Завершите предложения.

1. Мономерами белковых молекул являются ………
2. Часть молекулы аминокислоты, определяющая её уникальные свойства , -………
3. Аминокислоты, не синтезируемые в животном организме и получаемые только в готовом виде с пищей, называются …….
4. Соединения, образующиеся в реакции конденсации из двух аминокислот,-…….
5. Число и последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи -…..
6. Соседние аминокислотные остатки в полипептидной цепи соединены друг с другом при помощи …….
7. Аминокислотные остатки в смежных витках спирали полипептидной цепи соединены вместе при помощи…..
8. Свойственная каждому белку особая геометрическая форма называется…..
9. Процесс утраты белковой молекулой своей природной структуры под воздействием различных факторов называется…..
10. роцесс спонтанного восстановления природной структуры у денатурированного белка называется…..

Подведение итогов урока. Слайд № 26.

Используемая литература:

1. “Общая биология” 10 класс, В.Б.Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин.
2. “Общая биология” 10 класс, В.К.Шумно, Г.М.Дымшиц, А.О.Рувинского.
3. “Химия.10 класс”, О.С.Габриелян, Ф.Н.Маскаев.
4. Интернет-ресурсы.