Интегрированный урок по биологии "Белки" (10 класс)

Разработали преподаватели:

 биологии – Благодурова Екатерина Викторовна

Актуальность:

«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постепенный обмен веществ с окружающей их внешней природой; причем с прекращением этого обмена веществ, прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка».

Ф. Энгельс

Цели урока:

Ø Расширить знания о белках, о многообразии их функций во взаимосвязи со строением и свойствами; роли микробиологической промышленности в народном хозяйстве.

Ø Развитие умений и навыков самостоятельного учебного труда с информационными источниками, развитие умений анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, умение наблюдать, проводить эксперимент, делать выводы.

Ø На основе углубления межпредметных связей химии и биологии продолжить развитие интереса к этим предметам, формировать диалектическое мировоззрение учащихся. Воспитывать чувство ответственности за результаты своего учебного труда, бережное отношение к живому. Применять полученные знания в своей профессии.

Тип урока: обобщение изученного материала.

Вид урока: бинарный, интегрированный урок (биология + химия)

Методы обучения: словесный (беседа, рассказ), наглядный, объяснительно – иллюстративный, интерактивные (мозговой штурм «кульки», «домино», «незаконченное предложение», «верю – не верю», демонстрация, лекция с помощью учащихся, мини - исследования).

Оборудование: мультимедийный проектор, экран, презентация, видеоролик, мини – конспекты учащихся, инструкции к лабораторной работе, плакаты «Строение и функции белков». Лабораторное оборудование: спиртовка, пробирки, держатель для пробирок, спички, пипетка. Растворы: 2%-ный сульфат меди (II), 10%-ный ацетат свинца, 20%-ный гидроксид натрия, концентрированная азотная кислота, этиловый спирт, концентрированный раствор аммиака, раствор яичного белка.

Основные понятия: белки, пептидная связь, первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков, денатурация, ренатурация, протеины, протеиды.

План  урока

I.                   Организационный момент

-       Приветствие преподавателей и учащихся

-       Проверка готовности учащихся к уроку

II.                 Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

а) Обсуждение вопросов:

o        Что такое жизнь?

o        Главная молекула жизни?

б) Постановка цели и задачи урока.

III.           Обобщение, систематизация и контроль знаний, умений и навыков учащихся.

1.     Раунд. Блиц – опрос «Верю – не верю»

2.     Раунд. Разминка «Неоконченное предложение»

3.     Раунд. Демонстрация

4.     Раунд. Мини – исследование

5.     Раунд. Мозговой штурм

6.     Раунд. Игра «Домино»

IV. Подведение итогов урока

- д/з;

- оценивание.

V. Заключение  урока

 «Жить – это значит узнавать!

Жить – это значит мечтать широко и привольно!

Жить – это значит творить, трудясь без устали, с неисчерпаемым вдохновением!»

Ход урока

I.      Организационный момент

Преподаватель биологии. Добрый день учащиеся и преподаватели. Сегодня у нас бинарный урок по биологии и химии. Проводят преподаватель химии Оксана  Николаевна и преподаватель биологии Екатерина Викторовна.

II.   Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

Преподаватель химии. Тема урока: Главная молекула жизни – белок.

Я хочу начать урок следующими словами:

Меняя каждый миг

Свой образ прихотливый,

Капризна, как дитя, и призрачна как дым,

Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,

Великое смешав с ничтожным и смешным…

С.Я. Надсон.

Чему посвящены строки из стихотворения Надсона? (Жизнь) Что такое жизнь? (существование всего живого и развитие) Откуда она взялась на земле? (с молекул, микроорганизмы).

Преподаватель биологии. Этим вопросом задавались многие века и  многие ученые. Среди них Фридрих Энгельс определил:

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом 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».

§  Какие понятия здесь взаимосвязаны?

Ни одно из веществ не выполняет столько специфических и разнообразных функций в организме, как белок. Жизнь и белок – понятия взаимосвязанные. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь.

Преподаватель химии.   объявление цели.

Поэтому мы сегодня на уроке расширим знания о белках, о многообразии их функций во взаимосвязи со строением и свойствами; выясним об успехах в изучении и синтезе белков, роли белка в жизни человека

Преподаватель биологии. Мы сегодня проведем урок в виде игры. Правила игры: вместо одной команды будет  3 команды, за каждый правильный ответ и допонения получают главную молекулу жизни  - как мы выяснили это белок, в виде золотого яйца. Независимые эксперты будут выделять  людей, которые дают более полный ответ, а в конце урока эти учащиеся получат более высокий балл. Команда которая набрала наибольшее количество яиц – получает 9 баллов, среднее количество – 8 баллов, а наименьшее – 7 баллов.

У каждого есть на столе мини – конспекты, по сегодняшней теме. Ваша задача заполнять по ходу урока.

III.                      Обобщение, систематизация и контроль знаний, умений и навыков учащихся.

Преподаватель химии.  

Раунд 1. Блиц – опрос «Верю - не верю»

Начнем наш урок с разминки, правильность утверждений которых  мы подтвердим во время урока

1. В состав белков входят аминокислоты, прочно связанные между собой водородными связями (Нет)

2. Пептидной называют связь между углеродом карбоксильной группы одной аминокислоты и азотом аминогруппы другой аминокислоты. (Да)

3. Белки составляют основную часть органических веществ клетки. (Да)

4.Белок – мономер. (Нет)

5. Продукт гидролиза пептидных связей – вода. (Нет)

6. Продукты гидролиза пептидных связей – аминокислоты. (Да)

7. Белок – макромолекула.  (Да)

8. Катализаторы клетки – это белки.  (Да)

9. Существуют белки, которые переносят кислород и углекислый газ.  (Да)

10. Иммунитет не связан с белками.  (Нет)

Преподаватель биологии.

Раунд 2 Разминка «Незаконченное предложение».

Для начало вспомним определение белок. Помогите мне сформулировать определение понятия «белок». Закончив предложение.

Белок – это 

 - низкомолекулярное соединение или высокомолекулярное? (высокомолекулярное)

- можем мы назвать ее биополимером? (да)

 - почему? (биополимеры – это крупные органические молекулы, состоящие из мономеров)

- что является мономером белковой молекулы? (аминокислоты)

 - сколько видов аминокислот может входить в состав белковой молекулы? (20)

- белок относится к гомополимерам или гетерополимерам? (к гетерополимера). Почему? (т.к. в состав белков входят различные аминокислоты).

Белок - это  высокомолекулярное органическое соединение, представляющее собой биополимер, состоящий из мономеров,  которыми являются аминокислоты соединенные пептидной связью (записывают определение в тетрадь).

Преподаватель химии. По составу белки можно классифицировать: (записывают определение в тетрадь).

§  протеины, состоящие только из аминокислот,

§   протеиды – содержащие небелковую часть,

§   простые белки – состоят из аминокислот,

§  сложные – могут включать углеводы (гликопротеиды), жиры (липопротеиды), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды)

§   полноценные – содержат весь набор аминокислот

§   неполноценные – какие–то аминокислоты в их составе отсутствуют

Преподаватель химии. Что вы знаете об истории открытия белков.

Учащийся. Ни одно вещество химики не изучали так долго, как белки, прежде чем удалось разгадать тайну их строения. В 1728 году итальянский ученый Я. Беккари получил первый очищенный белок - клейковину пшеницы. Через 100 лет А. Браконно выделил основное звено строения белков - аминокислоту.

Учащийся. С 1836 года к исследованию белков подключился известный голландский врач и химик Г. Мульдер, который обнаружил белковые молекулы во всех исследованных живых организмах и установил сходство состава белков различного происхождения.

Учащийся. В 1899 году выдающийся немецкий химик - органик Эмиль Фишер высказал пептидную теорию строения белков и был третьим ученым в мире, дважды удостоенным Нобелевской премии.

Преподаватель биологии.

Раунд 3. Демонстрация структуры белка

Выделяют 4 уровня структурной организации белков: первичная, вторичная, третичная, четвертичная. (подписывают структуры в мини - конспекте определение в тетрадь).

Вам предлагается определить структуры с помощью оборудования, которые вы используете в вашей профессии и показать наглядно структуры белка и их строение.

Учащийся Первичная структура. 

Последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка называется первичной структурой. (учащийся демонстрирует бусы). В бусах мы видим, что каждая бусинка – это аминокислота и они неразрывно связаны между собой, также в первичной структуре все связи прочные, ковалентные.

Если принять аминокислоту за бусинку, то даже из небольшого числа бусинок можно составить несколько разных сочетаний. (Демонстрируются  бусы, собранные из одинаковых бусинок трех цветов.) Так и в молекуле белки образуют большое число изомеров.   

Учащийся Вторичная структура

Вторичная структура – возникает за счет скручивания первичной структуры в спираль или в гармошку за счет водородных связей между соседними витками или звеньями как этот шнур

После растяжения шнура, он вернулся в исходное состояние – структура в виде спирали.

Учащийся Третичная структура

Третичная структура имеет вид полипептидных цепей свернутых особым образом в «клубок» - компактную «глобулу». Эта структура поддерживается за счет гидрофобных взаимодействий, а также водородных, бисульфидных, ионных и других связей. (Демонстрируется клубок из свернутой спирали)

Учащийся. Четвертичная структура.

Четвертичная структура характерна не для всех белков. Четвертичная структура – представляет собой объединение нескольких глобул третичной структурой в единый конгломерат

Преподаватель химии.

Раунд 4. Мини - исследование

Химические свойства белков

«Чтобы постичь бесконечное, надо сначала разъединить, потом соединить».

  Гете.                                                                                

·                    Растворимость (Раствор куриного белка)

·                   Гидролиз

·                   При гидролизе белков образуются аминокислоты.

·                   Денатурация

-Дайте определение денатурации.

Процесс утраты белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией (записывают определение в тетрадь).

-Какие условия влияют на образование денатурации?

Денатурация может быть вызвана изменением температуры, обезвоживанием, облучением рентгеновскими лучами и кислотами, щелочами.

-Дайте определение ренатурация.

Процесс восстановления структуры белка называется ренатурацией.

(записывают определение в тетрадь).

Ребята, сейчас мы проведем  мини- исследование, в результате  которого  вы расширите знания о свойствах белков.

Мы продемонстрируем опыты: свертывание белков, осаждение белка, ксантопротеиновая реакция, биуретовая реакция.

Вспомним правила техники безопасности во время выполнения лабораторной работы.

Правила техники безопасности при выполнении

лабораторной работы:

1.                 Запрещается брать вещества руками

2.                 Не оставляйте открытыми склянки с жидкостями.

3.                 Работать только в перчатках, т.к. используем кислоты и щелочи.

4.                 Гасите спиртовку, только накрывая пламя колпачком или крышкой.

5.                 Пробирку надо закреплять в пробиркодержателе у отверстия, а не на середине. Нагревайте осторожно сначала всю пробирку, затем, не вынимая её из пламени, ту часть, где находится вещество.

Проследим действие денатурации и ренатурации

   Учащийся показывает опыт.

 Опыт 1. Свертывание белков при кипячении.

В пробирку поместите 5 капель раствора яичного белка и нагрейте до кипения. Содержимое пробирки охладите и попытайтесь растворить в воде.

Ответьте на вопросы:

- какие изменения происходят в структуре белка при нагревании? Меняется ли первичная структура?

Опыт 2. Осаждение белка. (видео)

Преподаватель биологии.  Как обнаружить присутствие белка в растворе? (Для этого существуют несколько цветных реакций.)

Учащийся показывает опыт. 

Опыт 3. Ксантопротеиновая реакция. В пробирку поместите 10 капель раствора яичного белка и 2 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до появления жёлтого осадка и охладите. Добавьте по каплям концентрированный раствор аммиака до появления оранжевой окраски.

Ответьте на вопросы:

- какие аминокислоты можно обнаружить с помощью данной реакции?

- можно ли считать данную реакцию качественной на белок?

Учащийся показывает опыт.

Опыт 4. Биуретовая реакция. В пробирку поместите 5 капель раствора яичного белка и столько же 20%-ного раствора гидроксида натрия. Добавьте 1-2 капли раствора сульфата меди (II), появится красно-фиолетовая окраска.

Ответьте на вопросы:

- можно ли считать эту реакцию качественной на белок?

Преподаватель биологии.

Раунд 5 «Мозговой штурм»

Давайте вместе с вами вспомним функции белка и заполним схему на доске.

(«метод шариков» - учащиеся называют, характеризуют и записывают функции белков на доске) (записывают определение в тетрадь).

Пластическая	Именно эти белки обеспечивают прочность и упругость кожи. Белки участвуют в построении мембран клеток и внутриклеточных образований.
Транспортная	При участии белков происходит связывание и доставка (транспорт) различных веществ от одного органа к другому. Например, гемоглобин (перенос О2 и СО2)
Защитная	Белки обеспечивают связывание и обезвреживание веществ, поступающих в организм или появляющихся в результате жизнедеятельности бактерий и вирусов.
Энергетическая	Снабжают организм энергией. При расщеплении 1 г белка освобождается 17,6 кДж энергии
Каталитическая	Ускоряет протекание химических реакций в организме. Ферменты катализируют (ускоряют) реакции: - расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм); - фермент пепсин, расщепляют белки в процессе пищеварения.
Сократительная	Сокращение и расслабление сердца, движение других внутренних органов. Сокращение мышц (сгибание, разгибание конечностей). Движение ресничек и жгутиков.
Регуляторная	Регулируют обменные процессы. Гормоны, например, инсулин (обмен глюкозы), который регулирует концентрацию глюкозы в крови и фактор некроза опухолей, и передаёт сигналы воспаления между клетками организма.

Главные функции белков показываем на доске

Преподаватель биологии.

И так мы выяснили, что белки являются основой всего живого на Земле и выпол­няют в организмах многообразные функции.    

Восемь аминокислот, необходимых человеку, могут поступать только с пищей. Они называются незаменимыми. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, продукты переработки зерна, хлеб, рыба, овощи. Потребность в белке зависит от возраста, пола, вида деятельности. Недостаток белка в пище вызывает тяжелые заболевания. Результат несбалансированного питания - плохое самочувствие, истощение.

Суточная потребность взрослого человека в белке разного вида 1-1,5 г на 1 кг массы тела, т.е. приблизительно 85-100 г.

Преподаватель химии.

Раунд 6 игра «Домино».

Закрепим наши знания с помощью игры «Домино». По два представителя с команды играют в игру, остальные подсчитывают свои баллы. (Метод «Домино»)

IV. Подведение итогов урока

Преподаватель химии.

 Домашнее задание:

Задание №1 известно, что взрослому человеку необходимо 1,5 г белка на 1 кг массы тела в день. Зная свою массу, определите суточную потребность белка для своего организма.

Задание № 2 сейчас много говорят о различных биодобавках для наращивания мышечной массы спортсменам, «кормовые белки» - ферментов для быстрого роста животных (кур, свиней). Насколько это полезно для организма? Какие белки лучше употреблять: натуральные или биодобавки? Что произойдет, если заменить в белковой молекуле одну из аминокислот на другую?

Задание № 3 Определите, зная свой возраст, сколько произошло обновление белка в вашем организме, если известно, что при продолжительности жизни 70 лет, обновление белка в организме происходит в среднем 200 раз.

Преподаватель биологии

- оценивание;

V. Заключение  урока

Преподаватель химии.

Подведем итого нашего урока.

Какая тема нашего сегодняшнего урока?

Какие функции в организме выполняет белок?

Какие последствия в организме вызывает недостаток белка?

Т.е. необходим для нормального существования живых организмов.

Преподаватель биологии. Человеку всегда хотелось чуда. Одним из чудес остается возникновение жизни, превращение неживой материи в живой организм. Данное занятие дало нам возможность еще раз «приоткрыть дверь» научного познания жизни и понять, что жизнь и белки неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос, что такое жизнь, надо ответить, что такое белки. Насколько многообразен белок, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь. Подтверждение этого высказывание Гёте о том, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен.

Преподаватель химии. Наш урок мы начали со слов «жизнь». Закончить урок нам хочется этим же понятием 

«Жить – это значит узнавать!

Жить – это значит мечтать широко и привольно!

Жить – это значит творить, трудясь без устали, с неисчерпаемым вдохновением!