Интегрированный урок (химия + биология) на тему «Строение, химические свойства и биологические функции белков»

Цель:

• формирование понятий о белках на основе межпредметных связей (химия + биология); формирование представлений о белках, как о важнейших составных частей пищи;
• развитие навыков групповой формы работы;
• продолжить формирование у обучающихся представлений о биологической и химической картине мира.

• учебно-образовательный аспект: формирование умений составлять уравнений реакций в молекулярном и ионном видах, самостоятельно проверять правильность выполнения упражнений; продолжить формирование устойчивого интереса к изучаемой теме;
• развивающий аспект: закрепление умений составлять формулы веществ и называть вещества; развитие глазомера, ориентировки в пространстве, и во времени, точности и тонкости различения цвета; овладение моторикой мелких мышц, умением управлять своими двигательными действиями, развивать двигательную сноровку, соразмеримость движений и т.п.; формирование общеучебных познавательных умений (логического мышления, сравнения, анализирования, обобщения, аргументации), коммуникативных и организационных умений.
• воспитывающий аспект: воспитание понимания роли труда и научных знаний в жизни общества, активность, настойчивость, самостоятельность в изучении предметов, познавательную потребность, увлеченность предметами, творческий подход к решению задач и выбору профессии.

Тип урока: урок “открытия” нового знания

Методы: практический (исследовательско-творческий); наглядные (демонстрация опытов в виртуальной лаборатории, мультимедийная презентация к практической работе); познавательные; логические выводы; словесные (беседа).

Формы работы учащихся: фронтальная, индивидуальная, групповая, работа в парах.

Учебно-методическое обеспечение:

• учебное оборудование: учебник Химия. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / О.С. Габриелян; учебник Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений / А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник
• техническое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация, таблица “Строение и уровни организации белков”, инструктивные карты.

• метапредметные: развивать умение логически мыслить, сопоставлять, анализировать, делать выводы и умозаключения; продолжить развитие у обучающихся навыков работы с различными источниками информации.
• предметные: знать особенности химического состава живых организмов: органические вещества и их роль в организме; проводить лабораторные опыты, подтверждающие химические свойства органических веществ.

• личностные: устойчивый познавательный интерес и становление смыслообразующей функции познавательного мотива; самоконтроль и самооценка
• регулятивные: постановка цели и анализирования условий достижения цели, прогнозирование результата и оценивание уровня достижения результата.
• познавательные: проводить наблюдение и эксперимент под руководством учителя; объяснять явления, процессы, связи и отношения, выявляемые в ходе исследования; умение выделять существенные характеристики объектов; умение устанавливать причинно-следственные связи.
• коммуникативные: уметь работать в группе – устанавливать рабочие отношения, эффективно сотрудничать и способствовать продуктивной кооперации; уметь участвовать в коллективном обсуждении проблемы, аргументировать свою позицию

I. Организационный момент

Девиз урока: “Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным методом 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, книга “Анти-Дюринг”) /написан на доске/ /слайд № 2/

После приветствия учитель мотивирует учащихся на изучение новой темы. Сообщает цели урока и план изучения темы /слайды № 3 и 4/.

Цели урока:

• формирование понятия о белках на основе межпредметных связей химии и биологии;
• познакомиться с характеристикой белков как важнейших составных частях пищи

План урока:

1. Понятие о белках
2. Состав и строение белков
3. Классификация белков
4. Физические свойства белков
5. Химические свойства белков
6. Функции белков
7. Роль белков

Просит освободить рабочее место от посторонних предметов, оставив на столе тетрадь, учебник с инструктивной картой, линейку, простой карандаш, ручку.

II. Актуализация знаний

Биолог: Давайте вспомним, что вы помните из курса биологии 9 класса о белках. Для этого мы раздадим вам карточки-задания. /На карточках для 3-х вариантов написаны высказывания о белке. Карточки разрезаны, нужно на скорость собрать свое высказывание/

Проверяем /слайд № 5/

Химик: Вот какие вы у нас молодцы. Все справились с заданием. Так давайте все-таки выясним, что такое белки и запишем в тетрадь определение.

III. Изучение нового материала

Биолог: /дает определение белков/

Белки наряду с углеводами и жирами являются основной составной частью нашей пищи. С белками связаны все жизненные процессы. Белки входят в состав клеток и тканей всех живых организмов /слайд № 6/

Белки – это азотсодержащие высокомолекулярные вещества со сложным составом и строением молекул /определение, которое учащиеся записывают в тетрадь с инструктивной карточки или со слайда 7/

На долю белков приходится 50 – 80% сухой массы клетки.

Химик: /дает состав и строение белков/

Белками, или белковыми веществами, называют высокомолекулярные (молекулярная масса варьирует от 5-10 тыс. до 1 млн. и более) природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью. Белки также называют протеинами (от греч. “протос” – первый, важный /слайд №8/

Аминокислоты в белках связаны пептидными связями /слайд №9/

Белки – это полимеры, в состав которых входят углерод – 51-53%, водород – 6,5-7,3 %, кислород – 21,5-23,5 % и азот – 16,8-18,4%, сера – 0,3-2,5%. Некоторые белки содержат в небольшом количествах фосфор, селен и другие элементы. Молекулярная масса белков очень большая. Сравните: молекулярная масса спирта – 46, уксусной кислоты – 60, бензола – 78, а альбумина (одного из белков яйца) – 36000, гемоглобина (белка из красных кровяных клеток) – 152000, миозина (одного из белков мышц) – 500000. Ясно, что по сравнению с молекулами спирта, уксусной кислоты, бензола и другими молекулы белков великаны. В их построении участвуют тысячи атомов /слайды №10 - 11/

Белки отличаются друг от друга числом, составом и последовательностью мономеров. Мономерами белков являются аминокислоты, их всего 20 /слайды №12 – 13/

Давайте обратимся к инструктивной карте и посмотрим таблицу №1, где представлены 20 аминокислот, входящих в состав белков. Каждый организм на Земле имеет свой собственный неповторимый набор белков. Почему 20 аминокислот образуют бесчисленное белковое разнообразие? Чтобы понять, как это происходит, вспомните, что 33 буквы русского алфавита образуют огромное число слов. Еще более красноречив пример азбуки Морзе: там только 2 знака – точка и тире, и, тем не менее, с их помощью можно передавать все многообразие словарного запаса.

Биолог: /дает структуру белка/

Для того чтобы понять структуру белковой молекулы и их свойства, давайте заполним таблицу “Структура белковых молекул” (работа с инструктивной картой, таблица №2).

Первичная структура белка – это последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи. Она уникальна для любого белка и определяет его свойства, форму и функции (работа с моделью атомов для составления молекул аминокислот) /слайд № 14/

Заполнение таблицы.

Вторична структура белка - закручивание первичной структуры белка в спираль, благодаря водородным связям между группами – CO – и – NH –/ /слайд № 15/

Заполнение таблицы.

Третичная структура белка – глобула – это закрученная в пространстве в разных направлениях спираль полипептидной цепи. Она поддерживается в результате взаимодействия различных функциональных групп /слайд № 16/

Заполнение таблицы.

Четвертичная структура белка – характерна не для всех белков. Она возникает в результате соединения нескольких глобул в сложный комплекс, например гемоглобин человека из 4-х субъединиц /слайд № 17/

Заполнение таблицы.

Вывод по таблице: Белок – высшая форма развития органических веществ. В нем объединяются признаки разных классов органических соединений, и в своем сочетании они дают совершенно новые качества, играющие большую роль в жизненных процессах организма /слайд № 18/

Химик: /рассказывает о физических и химических свойствах белков с демонстрацией опытов/

Существует несколько классификаций белков. В их основе лежат разные признаки: /слайды № 9 – 21/

• по степени сложности: простые и сложные;
• форме молекул: глобулярные и фибриллярные;
• растворимость в отдельных растворителях: водорастворимые, растворимые в разбавленных солевых растворах, спирторастворимые, растворимые в разбавленных щелочах и кислотах;
• выполняемая функция.

Химические свойства: /слайд № 22/

1. Для белков характерны реакции, в результате которых выпадает осадок (демонстрация растворения яичного белка в воде). В одних случаях полученный осадок при избытке воды вновь растворяется, а в других – происходит необратимое свертывание белков – денатурация.

Биолог: /работа с презентацией/

Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания и химических реагентов:

а) высокая или низкая температура;

б) механическое воздействие;

в) облучение;

г) яды;

д) действие спирта;

е) действие солей тяжелых металлов (Pb, Hg и др.)

Химик: (демонстрация опытов) /слайд № 23/

2. Цветные качественные реакции белков

а) биуретовая реакция (к раствору белка приливаем раствор гидроксида натрия NaOH и по каплям добавляем раствор сульфата меди Cu(OH)_2, появляется красно-фиолетовая окраска);

б) ксантопротеиновая реакция (при действии на белки концентрированной азотной кислотой HNO₃ конц. они окрашиваются в желтый цвет);

в) взаимодействие белка с ацетатом свинца при нагревании (выпадает черный осадок сульфида свинца II, это доказывает, что в молекуле белков содержится сера);

3. Горение белка – при горении белки издают характерный запах жженого рога (поджигаем шерстяную нить).

Биолог: /работа со схемой/ /слайд № 24/

Химик:

Используя текст учебников, биологии на стр. 43-46 и учебника химии на стр. 131-132, выпишите основные функции белков. Проверка по слайду /слайд № 25/

1. Структурная, строительная (или пластическая)- белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки, тканей (коллаген входит в состав тканей, участвует в образовании рубца);

2. Ферментативная, или каталитическая – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента).

3. Транспортная – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.

4. Защитная – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ (интерферон усиленно синтезируется в организме при вирусной инфекции).

5. Регуляторная – присуща белкам-гормонам (примеры: инсулин, тироксин).

6. Энергетическая – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

7. Двигательная – сократительные белки вызывают всякое движение (миозин участвует в сокращении мышц).

IV. Заключение.

Биолог:

Роль белков в жизни клетки огромна. Они выполняют многочисленные функции. Белки – основа жизни. Белки – важнейшая составная часть пищи человека и животных, поставщик необходимых аминокислот.

Значение белков в организме /слайд № 26/

Отдельные белки находят применение в народном хозяйстве, например белки шерсти, шелка, кожи и рогов животных.

Выяснение структуры белков, их многообразных функций в организме позволяет понять механизм наследственности, что в свою очередь, имеет большое значение для выведения высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

Изучение белков важно и для выяснения природы заболеваний, наблюдаемых у человека и животных

V. Подведение итогов урока.

Выставление оценок за урок.

VI. Домашнее задание /слайд № 27/

• По биологии - параграф 11, подготовиться к лабораторной работе.
• По химии - параграф 17, (стр. 127-134)

/слайд № 28/ Благодарим за внимание!