Цель урока: способствовать изучению строения белка.
Задачи урока:
а) обучающие
* Актуализировать знания, необходимые для изучения темы.
* Познакомить учащихся со строением белков.
* Подвести их к сознательному изучению материала по функциям белков.
б) развивающие
* Развитие обще-учебных умений и навыков;
* Развитие умения анализировать информацию, сравнивать предложенные объекты, классифицировать по различным признакам, обобщать; работать по аналогии.
* Развитие познавательного интереса и творческих способностей.
в) воспитывающие
* Воспитание сознательного отношения к здоровому образу жизни.
* Воспитание нравственного отношения к жизни как наивысшей ценности.
* Формирование навыков адаптации к условиям постоянно изменяющейся жизни с помощью приобретенных знаний, умений и навыков.
Урок начинает учитель биологии
I. Постановка цели урока.
В Библии сказано: "Вначале было Слово". Современная книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой "Вначале был белок".
"Жизнь, есть способ существования белковых тел" - знакомая фраза Ф. Энгельса. Вы понимаете, что речь пойдет о белках. Как вы считаете, какова цель нашего урока? (Ответы учащихся).
II. Виды белка.
Верно, первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, это белок куриного 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 так же хорошо, как и кости. А белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, способен разрушать другие белки, это процесс пищеварения. Белок инрерферон применяется при лечении насморка и гриппа, т.к. убивает вызывающие эти болезни вирусы. А белок змеиного яда способен убивать человека.
III. Содержание белка в организме.
Если из организма животного удалить всю воду, то больше половины его сухой массы составляют различные белки. (Учащиеся, используя диаграммы, сравнивают состав растительной и животной клеток).
Чем сложнее организм, тем больше белков он содержит. В организме бактерии примерно 3-4 тыс. разных белков, а у млекопитающих - уже около 50 тысяч.
IV. Строение белка.
Как устроен белок? Естественно очень сложно. Некоторое представление о сложности белков дает формула гемоглобина С3032Н4816О872N780Fe4 белка, придающего красный цвет крови и разносящий кислород по всему телу.
Для того, чтобы запомнить основные сведения о строении белков, вам надо понять значение всего трех ключевых терминов и уметь разъяснять их значение.
Итак: белки - это макромолекулы. (Учащиеся работают с таблицей молекулярных масс белков). Белки - это биополимеры (жизнь, много, часть). Мономером белков являются аминокислоты. Известно много аминокислот, но в качестве мономеров любых природных белков известно только 20 аминокислот. Они получили название "волшебных", их список представлен в таблице.
Урок продолжает учитель химии.
Обратите внимание на структурные формулы аминокислот. Какие функциональные группы они содержат? Предположите, как они могут повлиять на белок? Давайте попробуем доказать наличие в белке куриного яйца альбумине, аминокислоты, содержащей бензольные ядра. (Ученица поводит ксантопротеиновую реакцию).
Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот дуг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации, она идет последовательно, путем образования дипептидов, трипептидов и полипептидов. Соединение аминокислот происходит за счет пептидных связей. Давайте докажем наличие пептидных связей в белке куриного яйца. (Ученик проводит биуретовую реакцию).
Урок продолжает учитель биологии.
Если белки состоят только из аминокислот, они называются протеины - простые белки. Если кроме аминокислот в состав белковых молекул входит и небелковая часть - это сложные белки - протеиды.
Итак, белки - это макромолекулы, биополимеры, полипептиды. Белки - это самые сложные молекулы.
Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка 300 аминокислот. Если в состав этого белка входят 12 из 20 важнейших аминокислот, то число возможных изомеров для этого белка оказывается равным 10300.
Решите задачу: сколькими способами можно нанизать на нитку длиной в 100 бусин бусины 20 цветов? (Ученики решают задача, используя калькулятор компьютера). Да, получается число со 130 нулями, представить такое число невозможно.
V. Структуры белка.
Давайте рассмотрим на экране модели первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белка.
Первичная - прямая цепочка из аминокислот, удерживается водородными связями. Вторичная - скрученная в спираль первичная цепочка, удерживается водородными связями. Такую структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, белок кожи; фибриноген, белок крови; миозин, белок мышц)). Третичная - многократно скрученная спираль, глобула, удерживается слабыми дисульфидными связями. Такую структуру имеют глобулярные белки (альбумины, глобулины). Некоторые белки имеют четвертичную структуру - объединение нескольких глобул. Четыре глобулы связаны атомом железа имеет белок гемоглобин.
Самостоятельная работа. Моделирование структур белка.
Ученики моделируют первичную, вторичную и третичную структуры белка, используя проволоку и набор бусин разных цветов.
Что необходимо сделать, чтобы получить четвертичную структуру? Ученики объединяются в группы, моделируя молекулы гемоглобина и хлорофилла. Вы сейчас разошлись на свои места. Что случилось с вашей белковой молекулой? (Распалась). Верно, это момент начала процесса денатурации, во время которого происходит разрушение структур белка. Ученики по группам моделируют процесс денатурации: 1 группа - разрушает третичную структуру, 2 группа - разрушает вторичную структуру. Наблюдали ли вы в жизни процессы денатурации белков?
Урок продолжает учитель химии.
Денатурация белка может происходить под влиянием различных факторов: температуры, кислоты, щелочи, солей и т.д.
Давайте выясним влияние соляной кислоты и солей тяжелых металлов на белок куриного яйца. Ученики демонстрируют опыты:
а) денатурация белка соляной кислотой;
б) осаждение белка сульфатом меди.
Обсудите результаты, сделайте вывод. Почему опасно отравление тяжелыми металлами?
При денатурации происходит как полное разрушение структур белка, так и частичное. Если первичная структура не разрушена, то может произойти восстановление остальных структур - этот процесс называется ренатурация.
Урок продолжает учитель биологии.
Вы смоделировали процесс денатурации. У какой группы возможна ренатурация? У тех, кто не успел разобрать модель до отдельных бусинок.
Урок продолжает учитель химии.
Процесс денатурации легче пронаблюдать у белков, растворимых в воде. Ученики демонстритуют отношение к воде белка альбумина и белка коллагена. Важно ли это? Где ежедневно вы с этим явлением встречаетесь? (мытье рук, головы, действие пепсина желудочного сока, прием препаратов, содержащих ферменты).
Урок продолжает учитель биологии.
Мы сегодня с вами говорим о самых сложных молекулах, входящих в состав живых организмов. А ведь мы с ними знакомы уже давно. Давайте назовем их:
* альбумин - яичный белок
* кератин - рога, шерсть
* коллаген - кожа
* гемоглобин - кровь
* фибрин, фибриноген - кровь
* пепсин - желудочный сок
* трипсин - поджелудочный сок
* миозин - мышцы
* глобулин - вакцина
* родопсин - зрительный пурпур
* птиолин - слюна
* инсулин - поджелудочная железа
VI. Работа в парах.
Попробуйте разделить их на группы, классифицировать по любым признакам.
Обсуждение результатов.
Какие признаки вы берете за основу классификации? Проверьте результат своей работы.
VII. Домашнее задание.
- Зарисовать четыре структуры белка.
- Знать, что такое макромолекула, биополимер, полипептид.
- Предположите, какие функции могут выполнять белки.
VIII. Итог урока.
Литература.
- Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Химия. 10 класс. Настольная книга учителя., - М.: Дрофа, 2004.
- Денисова В.Г. Химия. 10 класс. Поурочные планы по учебнику О.С.Габриеляна и др.,.Волгоград: Учитель, 2008
- Заяц Р.Г., Бутлиновский В.Э. Биология в таблицах, схемах и рисунках.- изд. 8-е. – Ростов н/Д, 2014.
- Красновидова С.С. и др. дидактические материалы по общей биологии 10-11 кл. М.: Просвещение, 2000.
Интернет-ресурсы.