План.
1. Состав и строение белка.
2. Свойства белка (денатурация, ренатурация,
гидролиз, цветные реакции).
3. Функции белков. Установить связь между
строением и выполняемыми функциями.
4. Применение белков, значение их в
жизнедеятельности клетки и жизни человека.
Цели занятия:
- Образовательные: закрепить и обобщить знания о строении и свойствах белков, их значении для организма.
- Воспитательные: развивать химическое и биологическое мышление,осуществлять патриотическое воспитание.
Оснащение: компьютер, экран, проектор, химические препараты, демонстрационный столик, таблицы.
ХОД УРОКА
Учитель биологии. Сегодня мы проводим
интегрированный урок по химии и биологии для
учащихся 10-11-х классов.
Цель нашего занятия: повторить,
систематизировать и углубить наши знания по теме
«Белок».
По программе 10-го класса «Белки» изучается в
начале курса «Общей биологии» раздел
«Цитология». Тема «Химический состав клетки» и
«Аминокислоты» в курсе «Общей химии» 2-ой
четверти 11-го класса. План урока представлен на
доске (смотри выше).
Вопрос. Почему изучению белков мы уделяем такое внимание?
Предполагаемый ответ учащихся: Главной составной частью всего живого на Земле является белок.
– Докажите это!
Ответ: После удаления воды из клетки в сухом остатке на первом месте по количеству и значению стоят белки. Белок в клетке составляет 10-20% от сырого веса и 50-80% – от сухого.
Учитель биологии: Белки иначе называются протеинами. Предлагаю дополнить название «Белки» словом «Протеины», что в переводе с греческого – protos – первый, главный. Этим названием подчеркнем первостепенное значение белков для жизненного процесса. Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом. Кто может продолжить определение жизни? (Выступления учащихся).
Учитель биологии: Одна из самых замечательных особенностей жизни состоит в том, что все живые существа характеризуются общностью строения клеток и происходящих в них процессах. Однако они имеют много различий. Даже особи одного вида различаются по многим свойствам и признакам: морфологическим, физиологическим, биохимическим. Современная биология показала, что в своей основе сходства и различия определяются, в конечном счете, набором белков.
Учитель химии: Ни одно из веществ биологического происхождения не обладает столь специфическими и разнообразными функциями организма, как белки. Какие соединения называются белками?
Предполагаемый ответ учащихся: Природные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Учитель биологии: А как ещё называются
белки? {Ответ: биополимеры) Давайте вынесем
на доску биологические термины: мономеры и
биополимеры. Учитель химии:
Изучение какого процесса помогло установить
строение белка? (Ответ: гидролиз)
Какой процесс называется гидролизом? Какие соединения образуются при гидролизе белков? Какие соединения называются аминокислотами? Сколько аминокислот известно в природе?
Учитель химии: Наличие аминокислот в природе подтверждает единство природы.
Проекция формул аминокислот.
Учитель химии: Как построены белковые молекулы? Составьте уравнение реакции взаимодействия аминокислот глицина и аланина (ученик пишет на компьютере).
Учитель биологии: Откройте учебники 10-й класс – стр. 19, 11-й класс – стр.21 и ответьте на вопросы (размноженные тексты вопросов лежат на партах учащихся):
- Чем можно объяснить существующее в природе разнообразие белков?
- Назовите уровни организации белковой молекулы.
- Что понимают под первичной структурой белковой молекулы?
- Назовите тип связи, возникающей между аминокислотами в первичной структуре.
- Как еще называется эта связь?
- Дайте определение вторичной структуры белковой молекулы.
- Назовите тип связи, поддерживающей вторичную структуру белковой молекулы.
- Что понимают под третичной структурой белковой молекулы?
- Назовите тип связи, поддерживающей третичную структуру белковой молекулы.
- Дайте определение четвертичной структуры белковой молекулы.
- Назовите тип связи, поддерживающей четвертичную структуру белковой молекулы.
- Приведите пример известного вам белка, имеющего четвертичную организацию.
Учитель химии: (проекция уравнения
реакции взаимодействия аминокислот глицина и
аланина) Какая химическая связь образуется в
процессе реакции? Как она называется?
Покажите её в образовавшемся дипептиде. Как
называется полученная структура? К какому классу
соединений можно отнести белки? Какие химические
свойства можно ожидать у белков?
Учитель биологии: Какой процесс называется денатурацией? Какие факторы вызывают денатурацию белка? На доску вынесем еще один термин – денатурация.
Учитель химии: Почему нельзя загрязнять окружающую среду солями тяжёлых металлов? Демонстрация денатурации белка под действием высокой температуры (видеоопыт).
Учитель биологии:
Задача № 1: Почему из сваренных яиц наседка никогда не выведет цыплёнка?
Учитель химии: В результате денатурации происходит разрушение водородных и ковалентных связей, которые создают вторую и третью структуры белка. Теряя пространственную структуру, присущую данному белку, он лишается своего биологического действия. Как реакции являются качественными на белок (демонстрация опытов).
Учитель биологии: С особенностями
строения связаны функции белков. Назовите
известные вам функции белка (1. Строительная:
белок входит в состав клеточных мембран. Из белка
кератина состоят волосы, ногти, когти. Коллаген
является основой сухожилий и связок. 2.
Ферментативная или каталитическая.)
Предлагаю учащимся дать определение ферментам.
Об использовании ферментов нам расскажет....
Итак, две функции мы повторили. Назовите и
охарактеризуйте еще известные вам функции
белков {двигательная, транспортная, защитная,
энергетическая). Далее учитель предлагает решить
ряд проблемных задач.
Задача №2:
Объясните с биологической точки зрения, с чем
связана рекомендация врачей «сбивать»
температуру у больного, если она превышает 38° С {связь
с анатомией и здоровьем людей).
Учитель химии проводит опыт со спиртом
(губительное воздействие на белок).
Учитель биологии называет факторы риска (связь
с экологией). Образ жизни
Можно сказать о сбалансированном рациональном
питании. Назвать науку валеологию. Привести
слова древнегреческого философа Фалеса «Счастлив
тот, кто здоров телом, восприимчив душой,
податлив на воспитание»).
Задача № 3:
Почему происходит уменьшение массы рыбы и мяса после их тепловой обработки?
Задача № 4:
О чем свидетельствует образование «хлопьев» во
время варки мяса или рыбы?
Итак, белки в организме имеют большое значение.
Но необходимо помнить, что белковые молекулы
разрушаются, поэтому в организме идет постоянное
обновление белков, то есть биосинтез.
1. Назовите место синтеза белка в клетке
2. Назовите клеточный органоид, принимающий
участие биосинтеза белка в клетке {показать по
таблице «строение клетки»)
3. Назовите клеточный органоид, хранящий
информацию о первичной структуре белка
4. Назовите ядерные структуры, хранящие
информацию о белке (Ответ: у всех людей
биосинтез протекает одинаково. Появление
человека – огромный скачок в развитии живой
природы. Поэтому тело человека, человеческий
организм область изучения биологических наук.
Человек одновременно и биологическое и
социальное существо. В современном мире выделяют
3 расы: европеоидная, монголоидная, негроидная.
Это – большие группы людей, отличающиеся
некоторыми физическими признаками, например,
чертами лица, цветов кожи, глаз и волос, формой
волос и т. д. Для каждой расы характерно единство
происхождения и формирова)ше на определенной
территории.)
Учитель биологии: К какой расе относимся мы? (к европеоидной расе, славянская группа. Славяне характеризуются узким лицом, сильно выступающим носом, мягкими волосами, высокими скулами, цвет кожи – светлый.)
Характеристика признаков строения людей разных национальностей проецируется на экран.
Хочется отметить тот факт, что славяне всегда,
как и другие народы, проявляли мужество,
стойкость, силу, выносливость, как в мирное время,
так и в минуты испытаний. Примеров того очень
много. Обусловлено это генетически. Надо
подчеркнуть, что у всех представителей
славянских народов есть национальное блюдо. С
ними можно познакомиться на стенде «Белок –
основа жизни». Процесс биосинтеза белка идет в
организме в течение всей жизни. Наиболее
интенсивно биосинтез идет в детстве. В некоторых
случаях можно регулировать интенсивность
синтеза белков. И, я уверена, вам это приходилось
делать, когда во время болезни вы принимали
антибиотики.
Лечебное действие антибиотиков основано на
подавлении синтеза белка у возбудителей
болезней. Известно, что препарат тетрациклин
препятствует связыванию т-РНК с рибосомами.
А сейчас я предлагаю заслушать несколько
сообщений о белковых препаратах, используемых в
современной медицине.
Сообщение №1
Антигистаминные препараты
Современный напряженный ритм жизни
сопровождается увеличением числа заболеваний,
таких как инфаркт, гипертония, ожирение,
всевозможные виды аллергий.
Аллергия – чрезмерная чувствительность
организма к специфическим внешним
раздражителям. Для этих болезней характерно
повышенное содержание в крови гистамина.
Гистамины – вещества, образующиеся при
декарбоксилировании аминокислоты гистицида.
Сообщение №2
Интерферон
В процессе эволюции живой материи у некоторых
клеток в борьбе с вирусами возник защитный белок
интерферон. Этот белок выделяется клеткой при
вирусных инфекциях. Интерферон обладает большей
активностью, чем антибиотики (пенициллин,
стрептомицин и др.). Программа образования
интерферона закодирована в клеточном ядре и
начинает действовать после заражения клеток
вирусом. Охлаждение, нервное потрясение,
отсутствие витаминов в пище приводит к утрате
возможности клеткой вырабатывать интерферон.
Интерферон (препарат) готовят из лейкоцитов
донорской крови или с помощью генной инженерии.
Интерферон используют для предупреждения и
лечения гриппа, герпеса, при злокачественных
новообразованиях, при опоясывающем лишае.
Сообщение №3
Инсулин
Инсулин – белок, состоящий из 51 аминокислоты.
Он выделяется в ответ на повышение уровня
глюкозы в крови. Инсулин усиливает обменные
процессы во всех органах и тканях тела и вызывает
следующие эффекты: 1) увеличение скорости
превращения глюкозы в гликоген; 2) ускорение
переноса глюкозы через клеточные мембраны в
мышцах и жировой ткани; 3) усиливает синтез белка
и липидов; 4.повышает скорость синтеза АТФ, ДНК,
РНК.
Инсулин необходим для жизни, т.к. это
единственный гормон, снижающий концентрацию
глюкозы в крови. Недостаточная секреция инсулина
приводит к нарушению метаболизма, известного под
названием сахарный диабет. Препараты инсулина
получают из поджелудочной железы крупного
рогатого скота.
Учитель химии: Инсулин в нашей стране был первым белком, у которого удалось расшифровать первичную структуру (1954г.). На установление порядка чередования аминокислот в инсулине было затрачено почти десять лет. В настоящее время расшифрована первичная структура уже значительного количества белков, в том числе и более сложного строения. Синтез веществ белковой природы был впервые осуществлен на примере двух гормонов гипофиза (вазопрессина и окситоцина).
Выяснение строения и синтеза белков – вопросы исключительной трудности. В изучении строения и свойств белков выдающаяся роль принадлежит нашим соотечественникам А. Я. Данилевскому, академику Зелинскому, Садикову, Гаврилову и зарубежным ученым Фишеру, Бергману, Сенджеру. В 1964году американский химик Брюс Меррофилд синтезировал гормон брадикинин, используя метод твердофазного синтеза пептида. За разработку этого метода Меррофилд в 1984 году получил Нобелевскую премию
Далее учитель химии обращает внимание учащихся на то, что план сегодняшнего занятия исчерпан и предлагает вопросы домашнего задания.
- Что общего между рогом и человеческим волосом?
- Чем объяснить опасность загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов?
- Чем объяснить, что при долгом стоянии молоко скисает? В чем суть процесса скисания?
- Как связаны между собой шелк и белок?
- Почему белковую пищу нельзя заменить жирами и углеводами?
Далее подводят итог урока и объявляют оценки учащимся по химии и биологии.