Интегрированный урок химии и биологии "Белки – основа жизни, их свойства и биологические функции". 10-й класс

Тип урока: Комбинированный урок.

Цели урока:

Образовательная

– познакомить учащихся с основными химическими свойствами белков на основе проведения опытов и компьютерной презентации;
– выявить взаимосвязь химии и биологии.

Развивающая

– развивать мышление учащихся и их умение прогнозировать свойства белков на основе самостоятельного проведения опытов, решения задач.

Воспитательная

– формировать научное мировоззрение учащихся на примере интеграции естественных наук, лежащих в основе строения организма;
– воспитывать самостоятельность, познавательный интерес, аккуратность и дисциплинированность;
– способствовать сотрудничеству учащихся друг с другом;
– способствовать сотрудничеству учителя с учащимися.

Задачи урока: (Слайд №2)

– раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки;
– объяснить строение молекул белка;
– изучить химические свойства 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, объяснять функции белков в организме.

Методы обучения:

По характеру познавательной деятельности: исследовательский.

По виду источников знаний: словесно-наглядно-практический.

По форме совместной деятельности учителя и учащихся : беседа.

По стимулированию контроля и самоконтроля за эффективностью учебно-познавательной деятельности:

– контроль за проведением практического эксперимента;
– фронтальный (устный) контроль;
– тестовый контроль.

Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель для пробирок, спички, инструкция к работе, пипетка, компьютер, видеопроектор, видео-презентация, карты-инструкции к выполнению лабораторных работ.

Реактивы: Хлорид натрия (раствор), соляная кислота (раствор), гидроксид натрия (20% раствор), этиловый спирт, дистиллированная вода, сульфат меди (II) (2%), азотная кислота (концентрированная), нитрат серебра, яичный белок.

План урока: (Слайд №3)

– Организационный момент;
– проверка домашнего задания;
– изучение нового материала;
– лабораторная работа №1;
– лабораторная работа №2;
– обобщение темы;
– рефлексия;
– домашнее задание;
– итоги урока.

Контрольные вопросы:

• Какие соединения называют амфотерными?
• Обладают ли амфотерными свойствами аминокислоты?
• Какие аминокислоты называются незаменимыми? Приведите примеры?
• Какие реакции называются реакциями поликонденсации? Характерны ли реакции поликонденсации для аминокислот?
• Какие соединения называют пептидами?
• Какая группа атомов называется пептидной?
• Напишите уравнения реакции позволяющие осуществить следующие превращения?

Этан —> А —>Уксусный альдегид —> Б —> В Аминоуксусная кислота

Назовите вещества: А, Б, В.

Изучение нового материала:

Вступительное слово учителя:

(Слайд №4)

Образовательные программы разделяют окружающие нас природные явления на отдельные предметы: физику, химию, биологию и другие. Природа представляет собой единое целое. На этом уроке мы установим на примере изучения свойств белков связь между различными предметами.

“С полным основанием можно считать, что белки – самые важные из всех веществ, входящие в состав организма животных и растений” (Л Полинг).

1. История открытия белков(Слайды №5,6)

1888 г. – русский ученый биохимик А.Я.Данилевский на основании своих опытов впервые высказал гипотезу о пептидной связи между остатками аминокислот в белковой молекуле.

1899 г. – немецкие химики Эмиль Фишер и Франц Гофмейстер высказали предположение: в белках аминокислоты связаны за счет аминогруппы одной кислоты и карбоксила другой. Эта гипотеза в 1907г. получила название “полипептидной теории”.

2. Состав белков(Слайды №7-10)

В состав белковых веществ входят элементы: C,H,O,N,P,S. Определить химический состав молекулы белка, помогло изучение продуктов гидролиза. Как установил Фишер, в результате гидролиза получается смесь различных аминокислот. Наиболее часто в составе белков встречаются 20 аминокислот, имеющих различное строение углеродного скелета. Например:

Учитель формулирует определение белков как природных полимеров, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью.

3. Физические свойства белков (Слайды №11,12)

Одни белки растворяются в воде с образованием коллоидных растворов (яичный белок), другие нерастворимы (белки покровных тканей – кератин, коллаген, эластин), отдельные белки растворимы в разбавленных растворах солей.

4. Строение белков (Слайд №13)

5. Функции белков(Слайды №14-19)

Значение белков для жизни очень велико и функции их разнообразны.

Строительная – клеточные мембраны, покровные ткани, шерсть, перья, рога, хрящи, волосы.
Транспортная – накопление и транспортировка по организму важнейших веществ.
Энергетическая – запас аминокислот для развития организма.
Двигательная – сократительные белки – основа мышечных тканей.
Защитная – белки-антитела и антитоксины распознают и уничтожают бактерии и “чужеродные” вещества.
Каталитическая – белки– природные катализаторы (ферменты).

“Каталитическая активность ферментов в живых тканях”.

Цели: ознакомить с ролью ферментов в клетках, закрепить умение работать с микроскопом, проводить опыты и научить объяснять результаты работы.

Оборудование и реактивы: предметные и покровные стекла, пинцеты, лупы, микроскопы, стеклянные палочки, стаканы с водой, свежеприготовленный 3%-й раствор пероксида водорода, кусочки сырого и вареного картофеля, листья элодеи.

Ход работы

На предметное стекло положите кусочек сырого и вареного картофеля и капните раствор пероксида водорода. Рассмотрите с помощью лупы и сравните активность фермента в живой и мертвой тканях картофеля.

Приготовьте препарат элодеи, рассмотрите его под микроскопом – зарисуйте несколько клеток листа. Капните на препарат элодеи раствор пероксида водорода и снова наблюдайте за состоянием клеток.

Результаты исследований занесите в таблицу (Слайд №21)

Ответьте на вопросы: (Слайд №22)

Какой газ выделяется из клеток листа?
Почему происходит его выделение?
Как проявляется активность фермента в живой и мертвой тканях растений?

Как вы считаете: все ли живые организмы содержат фермент каталазу, обеспечивающий разложение пероксида водорода?

6. Основные химические свойства белков

Задача учащимся: Исходя из строения белков, как многофункциональных веществ, предположите их химические свойства. Известные нам белки обладают различными свойствами. Некоторые из них, например, белки, содержащиеся в волосах, ногтях, перьях птиц, нерастворимы в воде, тогда как другие растворяются. Гидролиз – разрушение первичной структуры белка. В лабораторных условиях этот процесс проводится в присутствии кислот и щелочей. В организме он происходит под действием ферментов, что приводит к образованию аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма. (Слайд №23)

Исследуем свойства белков: (Слайд №24)

Опыт №1 Высаливание. Под действием раствора хлорида натрия яичный белок высаливается. Данный процесс обратимый, так как при попадании в чистую воду белок снова растворяется.

Опыт №2 Свертывание белков. В каждую из четырех пробирок приливаем по 2 мл яичного белка. Затем добавляем в первую пробирку – соляную кислоту, во вторую – гидроксид натрия, в третью – этиловый спирт, а четвертую пробирку нагреем на огне. Затем добавляем дистиллированную воду и встряхнем пробирки.

Опыт №3 Наличие белка в различных продуктах определяют с помощью реакции идентификации. Одна из них горение.

Вопросы к проведенным опытам: (Слайд №25)

– какие изменения происходят в структуре белка?

– меняется ли первичная структура?

– почему свернувшийся белок не растворяется в воде?

Вывод:

Белки коагулируют под действием всех этих веществ. При этом структура белка необратимо разрушается. Произошла денатурация. Ученные полагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией, так как денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда к полному блокированию ряда иммунологических реакций, нарушению обмена веществ.

Лабораторная работа №2 (Слайд №26)

Ксантопротеиновая реакция (обнаружение бензольных ядер в аминокислотных остатках). В пробирку поместите 10 капель раствора яичного белка и 2 капли концентрированной 1:3 азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до появления желтого осадка и охладите. Добавьте по каплям концентрированный раствор аммиака до появления оранжевой окраски.

Белок + HNO3(Конц.) —> желтое окрашивание.

Вопросы: (Слайд №27)

Какие аминокислоты можно обнаружить с помощью данной реакции?
Можно ли считать данную реакцию – качественной на белок?

Биуретовая реакция (распознавание пептидных связей). (Слайд №28)

Белок + NaOH + CuSO4 —> фиолетовое окрашивание.

Вопросы: (Слайд №29)

Наличие какого структурного фрагмента в молекуле необходимо для положительной биуретовой реакции?

Можно ли считать эту реакцию качественной на белок?

Осаждение белка солями тяжелых металлов. (Слайд №30)

В две пробирки поместите по 10 капель раствора яичного белка. В одну пробирку добавьте каплю 2%-ого раствора сульфата меди (II), в другую – раствор нитрата серебра

В обеих пробирках выпадает осадок.

Данное свойство белка связывать тяжелые металлы используется в медицине. Например, при отравлениях принимают внутрь сырой яичный белок.

Вопрос: (Слайд №31)

Наличие каких функциональных групп обуславливают взаимодействие белка с солями тяжелых металлов?

Выводы: (Слайд №32)

– белки могут быть как растворимы, так и не растворимы в воде, это зависит от их состава и структуры;
– при обработке хлоридом натрия белки высаливаются из раствора – это обратимый процесс;
– кислоты, щелочи, высокая температура разрушают структуру белков что приводит к денатурации – это необратимый процесс;
– распознать белки можно при помощи цветных реакций: при обработке концентрированной HNO3 белки подвергаются денатурации и желтеют, а при обработке раствором NaOH и насыщенным раствором сульфата меди (II) белок становится фиолетовым.

Обобщение темы. (Слайд №33)

Итак, чтобы ответить на вопрос “Что такое жизнь?”, нужно знать что такое белок. Чем больше мы узнаем о белках, тем глубже проникаем в понятие “жизнь”. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь.

Проверь себя. (Слайд №34)

1. Для всех белков характерны свойства:
а) Растворимость и свертывание; б) Амфотерность и денатурация;  в) Гидролиз и растворимость в солях; г) Летучесть и горение.

2. При гидролизе белков образуются:
а) Углеводороды; б) Углеводы; в) Жирные кислоты; г) Аминокислоты.

3. Денатурация белков:
а) Осуществляется при действии ферментов или путем нагревания; б) Приводит к нарушению вторичной структуры белка; в) Приводит к нарушению третичной структуры белка; г) Используется для получения углеводов.

4. При действии концентрированной азотной кислоты на белки появляется окрашивание:
а) Фиолетовое; б) Желтое; в) Зеленое; г) Синее

5. Белки являются продуктом поликонденсации:
а) Углеводородов; б) Жирных кислот; в) Аминокислот; г) Сахаров

Ответы. (Слайд №35)

1.Б) 2.Г) 3.А) 4.Б) 5.В)

Рефлексия. (Слайд №36)

Допишите предложения:

Самым интересным на уроке для меня было…
Самым сложным на уроке для меня было…
Сегодня на уроке я узнал…

Итог урока.

Учитель объявляет оценки, комментирует полученные результаты и задает домашнее задание.

Домашнее задание:

§17, Упр. № 8-10. (Слайд №37)

1. Габриелян О.С. Химия 10 класс: учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М. Дрофа 2009г.
2. Новошинский И.И. Новошинская Н.С. Органическая химия 11 класс. Базовый уровень. Учебник для общеобразовательных учреждений. – М. ООО ТИД “Русское слово” 2008г.
3. Новошинский И.И. Новошинская Н.С. Органическая химия. Пособие для старшеклассников и абитуриентов. – М. “Оникс 21 век” “Мир и Образование” 2006г.
4. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Настольная книга учителя химии 10 класс: учебное пособие для учителей и студентов старших курсов педагогических вузов. – М. “Блик и КО” 2005г.
5. Журин А.А. Лабораторные опыты и практические работы по химии. Учебное пособие. – М. “Аквариум” 2002г.
6. Зимняя И.А. Педагогическая психология. Ростов-на-Дону. “Феникс” 1998г.
7. Егоров А.С. Пособие – репетитор для поступающих в вузы. Ростов-на-Дону. “Феникс” 2008г.
8. Смирнов С.А. Педагогика. Педагогические теории, системы, технологии. – М ACADEMA. 1999г.
9. Якунин В.А. Педагогическая психология. Санкт-Петербург. “Полиус” 1998г.
10. Барковский Е.В. Тесты по химии для школьников и абитуриентов. Минск. ООО “Юнипресс” 2002г.
11. Образовательный интернет-ресурс: http//school-collection.edu.ru/collection/