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.