"Свойства и функции белков". 10-й класс

Разделы: Биология

Класс: 10


Тип урока: изучение нового материала.

Цели:

  • расширить и углубить понятия о структуре белка;
  • познакомить учащихся с основными свойствами и функциями белка;
  • развивать умения работать с текстом, делать выводы,  применять полученные знания на практике, работать в группе;
  • воспитывать чувство товарищества, культуру речи, аккуратность.

ХОД УРОКА

1. Вступление. Оргмомент

Урок начинается со стихов Семёна Яковлевича Надсона:

 «Меняя каждый шаг свой образ прихотливый
Капризна как дитя и призрачна как дым,
Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,
великое смешав с ничтожным и смешным…»

Учитель: Эти строки позволяют задуматься над вопросом, который всегда волновал людей:  «Что такое жизнь?» В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, создавались теории. Они послужили основой новых исследований, другие – гибли ввиду несостоятельности.
Наука XIX в. ещё не могла видеть всей глубины изучаемого вопроса, но накопила 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…»

– Выделите ключевые слова в этой части определения.

(После того, как ученики выделят  ключевые слова, учитель проговаривает вторую часть определения).

«… Причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка».

Определение жизни данное Ф. Энгельсом в работе «Антидюринг» позволяет задуматься над вопросом «Как современная наука представляет процесс жизни?» Ответ следующий : «Жизнь – переплетение сложных химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами.
Сегодня мы предлагаем вам проследовать по стопам развивающейся науки и прежде всего раскрыть тайну веществ, лежащих в основе жизни, т.е. выяснить что такое белок?

2. Актуализация знаний

Цель: расширить и углубить знания о структуре и основных свойствах белка и познакомиться с составом и строением белков.

а) Первичная структура белка. (На рисунке изображена первичная структура белка).

– Какие функциональные группы входят в состав АК?
– Какие свойства они определяют ?
– Из дипептида получите трипептид, возьмите формулу цистеина или серина.

б) Вторичная структура белка.

– Какова пространственная конфигурация  вторичной структуры ?
– Благодаря чему молекула белка закручивает и удерживает данную структуру?
– Чем отличается данный уровень организации белка от первичного? В чём его необходимость?

в) Третичная структура белка.

– Какова пространственная конфигурация третичной структуры ?
– Благодаря чему молекула белка закручивается в клубок и удерживает данную структуру?
– Чем отличается данный уровень организации от первоначальных?
– В чём заключается его роль?

Учитель: таким образом, белки – это внешняя саморегулирующаяся форма развития веществ, в которой первичная структура опосредованно определяет его биологическую активность.

3. Изучение нового материала

3.1. Свойства белков

Учитель биологии: При изменении структуры молекулы белка меняются его физические свойства, а это имеет большое значение для биологических процессов (движения, сокращения, деления клеток). Например, мышечные белки (миозин и актин) обладают разными физико – химическими свойствами, но при сокращении мышцы эти белки образуют единый комплекс.

– Каковы же физико-химические свойства белков? (Учитель знакомит учащихся с основными свойствами белка)

а) растворимость в воде
б) образование осадка
в) цветные реакции

(Учащиеся по мере изучения нового материала проводят опыты)

3.2. Функции белков

Учитель: (даёт познавательную задачу)
Известно, что белки – неотъемлемая часть пищи животных и человека. Почему же при исключении из рациона белкового компонента, но при достаточной калорийности пищи у живых организмов наблюдаются патологические явления: остановка роста, изменение состава крови и т.д.? С чем это связано?
Чтобы ответить на этот вопрос вы должны познакомиться с функциями белков.

(Самостоятельная работа учащихся с текстом учебника и учебным текстом. По мере работы они заполняют в тетради таблицу «Функции белков».)

Вопросы для проверки знаний по данному вопросу (фронтальная беседа)

1 уровень:

  • Какие функции выполняют белки?
  • В чём заключается строительная функция белков?
  • В чём заключается каталитическая функция белков?
  • В чём заключается сигнальная функция белков?
  • В чём заключается двигательная функция белков?
  • В чём заключается транспортная функция белков?
  • В чём заключается защитная функция белков?
  • В чём заключается энергетическая функция белков?
  • Что общего в названии групп ферментов?

2 уровень:

  • Какие белки являются регуляторами физиологических процессов?
  • Какую болезнь вызывает недостаток инсулина у человека?
  • Могут ли гормоны оказать негативное влияние на организм?
  • Какую транспортную функцию выполняет сложный белок гемоглобин? Где он находится в организме?
  • Миллионы человеческих жизней были спасены от оспы, бешенства и других болезней.
  • Каким образом медицина предупреждает названные инфекционные болезни?

Учитель: Действительно, функции белков очень разнообразны, но одной из самых главных функций является ферментативная.
Все ферменты содержат в своём составе белки, поэтому биохимические реакции находятся под контролем белков.

Сообщение ученика: Академик И.П. Павлов назвал ферменты « возбудителями жизни и нервным актом жизненной деятельности». Учение о ферментах выделяют в самостоятельную науку – энзимологию. Известно, что все ферменты имеют белковую природу, но далеко не все белки обладают ферментативными свойствами. Термин « фермент» с латинского языка переводится как «закваска», «энзим» означает «в дрожжах».

Учитель: А сейчас каждая группа проведёт лабораторный эксперимент,  доказывающий каталитическую активность ферментов в живых тканях и потом доложат о результатах своего исследования.

1 группа: на кусочек вареного и сырого мяса капнуть пероксид водорода. Описать наблюдаемое явление.

Сделать вывод : как проявляется активность ферментов в  живых и мертвых тканях?

2 группа: взять один целый кусочек сырого картофеля, а второй измельчённый , капнуть пероксид водорода. Что наблюдается ?

Сделать вывод : как проявляется активность ферментов  в измельчённых тканях?

3 группа: на лист элодея капнуть пероксид водорода. Описать наблюдаемое явление.
Капните пероксид водорода на чистое стекло.

Сделать вывод: почему на листе элодея выделяются пузырьки газа, а на чистом стекле нет?

Учитель: На основании всего выше изложенного  можно сделать вывод о том, что белки – обязательный компонент всех клеточных структур. Белки – совершенно исключительные вещества, без которых не может обойтись ни одно живое существо планеты. Их сложность и многообразие форм позволяет создавать все существующие разнообразия форм жизни, неповторимость организмов как в прошлом, так и в будущем.

4. Закрепление материала

Учитель: С целью коррекции и отработки понятийного аппарата проводится логический брифинг. Каждая команда получает карточки, на которых записаны ответы на вопросы, после зачитывания вопроса команды поднимают карточку с правильным ответом и получает за правильный ответ жетон.

4.1. Задачи для логического брифинга:

  • Научное название белков. (Протеины)
  • Группы атомов, обслуживающие амфотерные свойства АК. (Амино- и карбоксильная группа)
  • Связь, соединяющая аминокислотные остатки и полимерную цепь. (Пептидная и амидная связь)
  • Мономеры, составляющие основу первичной структуры белка. (Аминокислоты)
  • Структура белка, свёрнутая в спираль. (Вторичная)
  • Конфигурация третичной структуры белка. (Глобула, фибрилла)
  • Группа атомов, обусловливающая биологическую активность усложнённых белковых структур. (Радикал)
  • Разрушение первичной структуры белка. (Гидролиз)
  • Процесс, обратный ренатурации. (Денатурация)
  • Реакции, определяющие наличие белка. (Биуретовая  и ксантопротеиновая)
  • Гормон поджелудочной железы. (Инсулин)
  • Пищевые продукты с высоким содержанием белка. (Яйца, молоко, рыба, мясо)

(Для определения реального уровня полученных знаний проводится тест с самопроверкой)

4.2. Тест

1 уровень:

В-1

1. Выберите схему, соответствующую первичной структуре белка.

2. Определи термин, не подходящий по смыслу «полимер»

  • Нуклеотид
  • Мономер
  • Дипептид

3. Процесс утраты белковой молекулой своей структурной организации:

  • Гидролиз
  • Коагуляция
  • Ренатурация

В-2

1. Каких составных частей не достаёт в формуле АК?

  • – NH2
  • – R
  •  – OH

2. В данной цепочке функциональных групп есть одна лишняя, определяющая иные свойства. Найди её.

  • – NH2
  • – R
  • – СОOH

3. Процесс восстановления структурной организации белков молекулы:

  • гидролиз
  • денатурация
  • ренатурация

2 уровень:

В-1

1. Какие структуры реализуют биологическую активность белка?

  • Радикалы
  • Полипептид
  • Химические связи

2. В образовании какой структуры принимает участие дисульфидные мостики?

  • Вторичной
  • Первичной
  • Третичной

3. Пользуясь таблицей незаменимых аминокислот составьте дипептид из глицина и аланина.

В-2

1. Какой уровень организации опосредованно определяет биологическую активность белка?

  • Третичная
  • Первичная
  • Вторичная

2. При денатурации происходит разрушение структуры:

  • Вторичной
  • Первичной
  • Третичной

3. Пользуясь таблицей незаменимых аминокислот составьте дипептид цитезина и серина и назовите его.

(Подводится итог и подсчёт красных и оранжевых жетонов).

5. Заключение

Учитель: Человеку всегда хотелось чуда. Одним из чудес остаётся возникновение жизни, превращение неживой материи в живой организм. Данное учебное занятие даёт возможность «приоткрыть дверь» научного познания и понять, что жизнь и белки неразрывно связаны.

Учитель химии: Чтобы ответить на вопрос, что такое жизнь, надо ответить , что такое белки? Насколько многообразен белок, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь. Подтверждение этому высказывание Гете о том, что мир не мог существовать, если бы так просто устроен.

Стих С. Я. Надсона (читает ученик)

Вот жизнь, что сфинкс! Закон ее – мгновенье,
И нет среди людей такого мудреца,
Кто мог сказать толпе, куда ее движенье,
Кто мог бы уловить черты ее лица,
То вся она – печаль, то вся она приманка,
То все в ней блеск и свет, то все позор и тьма,
Жизнь – это Серафим и пьяная Вакханка,
Жизнь – это океан и тесная тюрьма.