Методическая разработка урока по теме: «Белок - основа жизни»

Методическая разработка урока «Белок - основа жизни»

На этом уроке учащиеся изучают новый материал в группах с помощью мультимедийной презентации. Время проведения-80 минут.

Цели урока:

• систематизация и развитие знаний о белках, как о важнейших биоорганических соединениях,

• раскрытие значения белков в жизни человека.

Основные вопросы:

1. функции белков;

2. состав и строение белков;

3. структурные уровни организации;

4. свойства белков;

5. белковая пища, синтез белков.

Планируемые результаты:

 Систематизация и развитие знаний учащихся о биохимических функциях белков вv живых организмах.

 Формирование представлений школьников о структурной организации иv функциональном значении структур белков.

 Расширение знаний учащихся о физико-химических свойствах белков.v Зна-комство с факторами, оказывающими денатурирующее действие.

 Развитие логического мышления школьников при установлении причинно –v следственных связей.

 Развитие мотивации изучения предмета при раскрытии роли белков в жизниv организмов и объяснении практического значения белков. Воспитание гуманизма на примере решения одной из глобальных проблем человечества.

Оборудование и реактивы:

✔ презентация «Белок – основа жизни».

✔ таблицы «Природные α- аминокислоты».

✔ пробирки, держатели пробирок, спиртовки, спички.

✔ растворы: куриного белка, сульфата меди (II), гидроксида натрия; концен-трированный раствор азотной кислоты, хлорида натрия, спирт.

✔ путевая карта изучения материала,

✔ карточка самооценки работы на уроке.

Приёмы и средства обучения:

o мультимедийная презентация,

o сообщения учеников,

o химический эксперимент,

o постановка и решение межпредметных проблем,

o коллективный поиск ответов на вопросы и формулировка выводов.

Эпиграф на доске:

«Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен». (И.В.Гёте).

ХОД УРОКА

I. Ориентировочно – мотивационный этап.

- Я приглашаю вас в живой природы мир,

Где интерес – наш главный ориентир.

Узнаем мы, что всё здесь не случайно,

Найдём ответы, разгадаем тайны…

Порой, чтоб разрешились все сомненья,

Достаточно нам будет наблюденья.

Вопрос возник, иль снова сомневаемся –

Тогда к эксперименту обращаемся.

 Какую информацию о веществах, которые мы будем сегодня изучать, можетv получить из этих строк внимательный слушатель?

- То, что эти вещества содержатся в живых организмах. Причём они составляют основу всего живого, основу жизни.

 Конечно, это..?v

- Белки.

 По определению Ф. Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых тел…».v

- Итак, тема нашего урока: « Белок – основа жизни »!

Конечно, нельзя приписывать свойство жизни одному соединению, оно проявляется лишь в результате многообразных реакций, в которых участвуют различные соединения, но белки – это основа жизни. И, чтобы ответить на вопрос: «Что такое жизнь?», вы, прежде всего, должны раскрыть тайны веществ, лежащих в её основе, и ответить на вопрос: «Что такое белок?».

II. Операционно-исполнительский этап.

 Зачитываем эпиграф урока: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мирv бы не мог существовать, если бы был так просто устроен». (И.- В. Гёте).

- Белки – неотъемлемая часть пищи животных и человека. Если из рациона питания исключить белки, то будут наблюдаться патологические явления: остановка роста, изменение состава крови и т.д. С чем же связано огромное значение белков для живых организмов?

- Белки выполняют многообразные функции.

1 слайд презентации.

Функции белков.

• Учащиеся составляют конспект и отвечают на вопросы в процессе беседы:

- Какова роль ферментов в организме?

- Каковы функции каждой группы ферментов?

- Где образуются гормоны в организме?

- Могут ли они оказывать негативное влияние на организм?

- Какова роль гемоглобина?

- Где находятся сократительные белки? Рецепторные? Структурные?

- Какие белки выполняют защитную функцию?

- Является ли энергетическая функция главной для белков?

 - Итак, что вы можете сказать о значении белков для живых организмов?v

А, из этого исходя, какие выводы можно сделать об их составе и строении?

Общий вывод: так как значение белков настолько велико, значит, эти вещества имеют уникальный состав и особое строение.

2 слайд презентации.

Состав и строение белков.

• Сообщение учащегося « История изучения белков» .

• Задание: записать даты, фамилии учёных и основной результат их работы.

«В 1745 году итальянский учёный Беккари опубликовал отчёт об исследовании клейковины, выделенной из пшеничной муки. По своим свойствам она напоминала вещества, которые можно получить из животных продуктов. Например, яичный белок, поэтому этот класс веществ он назвал белками. Работа учёного положила начало изучению белка.

В XIX в. Голландский учёный – химик и врач – Мульдер, который изучал состав белков, предложил второй термин для обозначения этой группы веществ – «протеин» (греч. «про'тос» - «первый», «важнейший»), чем хотел подчеркнуть важность этого вещества для процессов жизнедеятельности. В 1888 году русский биохимик А.Я.Данилевский высказал мысль о том, что белки состоят из остатков аминокислот, соединённых амидной или пептидной связью. Это было подтверждено в 1902 году немецким учёным Фишером.

В 1907г. он синтезировал полипептид, содержащий 18 аминокислотных остатков.

Итак, было установлено, что белки – это сложные органические вещества с высокой молекулярной массой, но состоят они из остатков всего 20 различных

α - аминокислот. Однако, соединяясь друг с другом по-разному, они могут дать огромное число различных комбинаций. Вот почему так разнообразны и сложны по строению молекулы белков. Белки – это биополимеры, полипептиды, имеющие несколько уровней структурной организации.

3 слайд презентации.

Структурные уровни организации белковой молекулы.

• Учащиеся составляют конспект и отвечают на вопросы в процессе беседы:

- Остатки каких аминокислот входят в состав молекул белка?

- За счёт каких функциональных групп аминокислот происходит соединение их друг с другом?

- Что понимают под первичной структурой белка?

- Что представляет собой вторичная структура белка? Какие связи её удерживают?

- Для всех ли белков характерна четвертичная структура?

 Напишите уравнение реакции получения дипептида, используя формулы глицина иv аланина.

• Вопросы для обсуждения в группе и общего вывода:

- К какому классу органических веществ относят белки?

- В чём причина многообразия белков?

- Какой уровень организации определяет свойства белка?

- При наличии какого уровня белок становится функционально активным?

• Ученики обсуждают вопросы в группах и формулируют общий вывод:

белки – это биополимеры, полипептиды, имеющие 4 уровня структурной организации. Белки очень разнообразны, т.к. каждый характеризуется определённой последовательностью аминокислотных остатков. Свойства белка определяет первичная структура, но проявляют белки биологическую активность только при наличии третичной и даже четвертичной структур.

4 слайд презентации. Свойства белков.

 Определив значение белков, изучив их состав и строение, можно перейти кv изучению физико-химических свойств белков. Мы рассмотрим с вами денатурацию, качественные реакции на белки и гидролиз. Эта часть урока - экспериментальная. Вы будете проводить опыты, иллюстрирующие свойства. Итак, запишите: «Денатурация, её определение и классификация». Теперь проводим опыты согласно инструкции.

Опыт 1. Действие поваренной соли.

Налейте в пробирку 1 - 2 мл раствора белка и прибавьте до половины пробирки насыщенный раствор NaCl. Встряхните раствор, обратите внимание на помутнение. Отлейте немного мутной жидкости в другую пробирку и добавьте воды. Взболтайте, происходит исчезновение мути, хотя и неполное.

Опыт 2. Действие солей тяжёлых металлов.

Налейте в пробирку 1 – 2 мл раствора белка и добавьте немного раствора сульфата меди (II). Обратите внимание на образование хлопьевидного осадка белка. Отлейте немного в другую пробирку, добавьте воды.

Сделайте вывод о том, в каком случае произошла обратимая и в каком необратимая денатурация белка.

 Почему при отравлении людей солями тяжёлых металлов (Hg, Ag, Cu, Pb и др.)v в качестве противоядия используют яичный белок и молоко?

Теперь запишем: « Качественные цветные реакции ». Проводим опыты согласно инструкции.

Опыт 1. Биуретовая реакция

(распознавание в молекуле белка пептидных связей).

Налейте в пробирку 1–2 мл раствора белка, добавьте такой же объём 10% раствора гидроксида натрия и прилейте 2–3 капли раствора сульфата меди (II).Пробирку встряхните, наблюдайте изменение цвета. Это – биуретовая реакция (распознавание в молекуле белка пептидных связей).

Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция

(обнаружение бензольных ядер).

Налейте в пробирку 1- 2 мл раствора белка и добавьте по каплям 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до появления жёлтого осадка (греч. «ксантос», - «жёлтый»).

• Как с помощью ксантопротеиновой реакции можно отличить натуральные шерстяные нитки от искусственных?

• Запишите названия качественных реакций, названия реактивов и цвет осадков.

5 слайд презентации. Белковая пища. Синтез белка.

• Сообщение ученика «Белковая пища».

«Белки в процессе пищеварения подвергаются гидролизу до составляющих их аминокислот. Аминокислоты разносятся по клеткам организма, где из них синтезируются новые белки. Человеческий организм может самостоятельно синтезировать лишь 12 аминокислот из 20. Остальные 8 называют незаменимыми, и они должны обязательно содержаться в белках, поступающих с пищей. Почти все эти аминокислоты имеются в животной пище: мясе, молоке, яйцах, рыбе. Большинство растительных белков беднее незаменимыми аминокислотами. Поэтому при питании только растительной пищей может возникнуть их недостаток, отражающийся на здоровье человека. Суточная потребность взрослого человека в белке составляет примерно 80 г . Доля животных белков должна составлять 55 % от общего количества в рационе. Она может меняться с возрастом, при больших нагрузках, заболеваниях. Наибольшую биологическую ценность имеют белок материнского молока и белок куриного яйца. Наша белковая пища должна быть разнообразной.

В странах, где не хватает животных белков, в рацион вводят продукты из соевых бобов. Из соевого белка изготавливают искусственные мясные продукты, окрашенные как говядина, свинина или курятина, и имеющие их вкус.

Богаты белком орехи. Особенно кокосовые и арахисовые. В странах, где они выращиваются, за их счёт может покрываться значительная часть суточной потребности в белке».

• Сообщение ученика «Синтез белка» .

«Есть два пути синтеза белков. Первый – выяснить структуру белка и затем синтезировать его в лабораторных условиях. Так, в 1954 году было расшифровано строение инсулина, для этого понадобилось 10 лет. За расшифровку строения белков, в том числе и инсулина, в 1958 году английский учёный Ф. Сенчер был удостоен Нобелевской премии. Затем инсулин синтезировали, пришлось провести для этого 227 реакций, себестоимость такого инсулина очень велика. Сейчас проблемы биосинтеза белка решают с помощью микробиологии. Микроорганизмы – бактерии, водоросли – способны размножаться с огромной скоростью; питаются они углеводородами нефти, при этом вырабатывают белок. Полученные белки с успехом идут на корм животным. Для использования в пищу такого белка человеком ему необходимо придать вкус, запах, очистить от избытка нуклеиновых кислот. Большой вклад в развитие микробиологической промышленности по производству искусственных пищевых продуктов принадлежит известному русскому учёному А.Н. Несмеянову.

Под его руководством была «синтезирована» искусственная чёрная икра, отведав которую, дегустаторы не смогли отличить её от натуральной. Синтетические продукты питания будут входить в нашу жизнь постепенно.

• Задание: составление конспекта слайда презентации.

• Вопросы для обсуждения в группе и для формулировки общего вывода:

- Почему наше питание должно быть разнообразным?

- Какие пути синтеза белков существуют в настоящее время?

- Можно ли с помощью химии решить проблему дефицита белковой пищи?

Общий вывод: дальнейшее развитие науки, разработка новых методов синтеза белков позволит создать искусственно все со-ставные части пищи. Для этого хватит химических запасов, ко-торые хранятся в земной коре, атмосфере и океане.

III. Рефлексивно – оценочный этап (закрепление).

• Разгадывание кроссворда.

п е п т и д н а я

в т о р и ч н а я

в о д о р о д н ы е

б и у р е т о в а я

д е н а т у р а ц и я

г и д р о л и з

и н с у л и н

1. Связь между остатками аминокислот в белках (пептидная).

2. Структура белка, представляющего собой спираль (вторичная).

3. Связи, поддерживающие вторичную структуру белка (водородные).

4. Цветная реакция на пептидные связи (биуретовая).

5. Процесс необратимого разрушения пространственной структуры белка (денатурация).

6. Разрушение первичной структуры белка (гидролиз).

7. Первый белок, у которого была расшифрована первичная структура (инсулин).

 Ключевое слово – другое название белка (протеин).ü

 С целью определения реального уровня полученных знаний проводитсяv

тест, заканчивающийся взаимопроверкой.

I вариант.

1. Укажите название белка, выполняющего защитную функцию:

а) гемоглобин, б) оксидаза, в) антитела.

2. Белки – это..:

а) полисахариды, б) полипептиды, в) полинуклеотиды.

3. Первичная структура белка поддерживается за счёт связей:

а) ионных, б) пептидных, в) водородных.

4. Гидролиз белка используется для:

а) получения аминокислот, б) качественного обнаружения белка, в) разрушения третичной структуры.

5. Аминокислоты, необходимые для построения белков, попадают в организм:

а) с водой, б) с пищей, в) с воздухом.

Ответы: 1 - в, 2 - б, 3 - б, 4 - а, 5 - б.

II вариант.

1. Укажите название белка, выполняющего ферментативную функцию:

а) гемоглобин, б) оксидаза, в) антитела.

2. Биологические свойства белка определяет структура:

а) третичная, б) вторичная, в) первичная.

3. Вторичная структура белка поддерживается за счёт связей:

а) ионных, б) пептидных, в) водородных.

4. Белки подвергаются реакциям:

а) денатурации, б) полимеризации, в) поликонденсации.

5. Какой из процессов наиболее сложен:

а) микробиологический синтез, б) органический синтез, в) переработка растительного белка.

Ответы: 1 – б, 2 – в, 3 – в. 4 – а, 5 – б.

Самооценка работы на уроке:

Подсчитав общее количество баллов, ученики сами выставляют себе отмет-ки:

7 – 10 баллов – «5», 5 – 6 баллов – «4», 4 балла – «3».

После этого выражают своё эмоциональное отношение к уроку: положи-тельное, нейтральное или отрицательное.

Подводя итог урока, ещё раз повторяем, что понятия «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», нужно знать, что такое белки. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь. Слова Гёте – тому подтверждение: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен».

Задание на дом: 1. Повторить материал по конспекту.

2. Составить кроссворд или тест по теме «Белки».

Литература:

1. Жульпин Г.Б. Эта увлекательная химия. - М.: Химия, 1984.

2. Артеменко А.И. Удивительный мир органической химии. - М.: Дрофа, 2004.

3. Малышкина В.П. Занимательная химия. – СПб.: Тригон, 2001.

4. Кузнецова Н.Е., Шаталов М.А. Обучение химии на основе межпредметной интеграции. – М.: Вентана – Графа, 2006.

5. Габриелян О.С. Органическая химия в тестах, задачах. – М.: Дрофа. 2005.

6. Журналы «Химия в школе».

Приложение № 1

Путевая карта изучения материала «Белок – основа жизни».

Внимание: в течение урока проводится выставление баллов в карточке самооценки работы.

I этап. Функции белков.

• Составить конспект.

• Обсудить в группах и ответить устно на вопросы:

- Какова роль ферментов в организме?

- Предположите функции каждой группы ферментов в организме?

- Где образуются гормоны в организме?

- Какова роль гемоглобина?

- Где находятся сократительные белки? Рецепторные? Структурные?

- Какие белки выполняют защитную функцию?

- Является ли энергетическая функция главной для белков?

Итак: что можно сказать о значении белков для живых организмов?

Исходя из этого, какие предположения можно сделать о их со-ставе и свойствах?

II этап. Состав и строение белков.

• Сообщения учащихся.

• Записать даты, фамилии учёных, основной результат их работы и сведения о составе белков.

III этап. Структурные уровни организации белковой молекулы.

• Составить конспект и ответить в процессе беседы на вопросы:

- Остатки каких аминокислот входят в состав молекул белка?

- За счёт каких функциональных групп аминокислот происходит соединение их друг с другом?

- Что понимают под «первичной» структурой белка?

- Что представляет собой «вторичная» структура белка? Какие связи её удерживают?

- Что такое «третичная» структура? За счёт каких связей она образуется?

 Напишите уравнение реакции получения дипептида, используя формулы глицина иv аланина.

• Вопросы для обсуждения в группе и для формулировки общего вывода:

- К какому классу органических веществ относят белки?

- В чём причина многообразия белков?

- Какой уровень организации определяет свойства белка?

- При наличии какого уровня белок становится функционально активным?

IV этап. Экспериментальный

Свойства белков. Инструкция.

I. Денатурация.

• Запишите определение денатурации.

• Проведите опыты, следуя инструкции.

Опыт 1. Действие поваренной соли.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора белка и прибавьте до половины пробирки насыщенный раствор NaCl. Встряхните раствор, обратите внимание на помутнение. Отлейте немного мутной жидкости в другую пробирку и добавьте воды, Взболтайте, происходит исчезновение мути, хотя и неполное.

Опыт 2. Действие солей тяжёлых металлов.

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора белка и добавьте немного раствора сульфата меди (II). Обратите внимание на образование хлопьевидного осадка белка. Отлейте немного осадка в другую пробирку, добавьте воды.

• Запишите в тетрадях вывод о том, в каком случае произошла обратимая и в каком необратимая денатурация белка.

• Почему при отравлении людей солями тяжёлых металлов (Hg, Ag, Cu, Pb и др.) в качестве противоядия используют яичный белок или молоко?

II. Качественные цветные реакции.

Опыт 1. Биуретовая реакция

(распознавание в молекуле белка пептидных связей).

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора белка, добавьте такой же объём 10% раствора гидроксида натрия и прилейте 2-3 капли раствора сульфата меди (II). Пробирку встряхните, наблюдайте изменение цвета. Это – биуретовая реакция (распознавание в молекуле белка пептидных связей).

Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция

(обнаружение бензольных ядер).

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора белка и добавьте по каплям 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до появления жёлтого

осадка (греч. «ксантос» - «жёлтый»).

• Как с помощью ксантопротеиновой реакции можно отличить натуральные шерстяные нитки от искусственных?

• Запишите названия качественных реакций, названия реактивов и цвет осадков.

V этап. Белковая пища. Синтез белка.

Сообщения учеников:

• «Белковая пища»,

• «Синтез белков».

Задания:

• Составить конспект слайда.

• Обсудить в группах и ответить устно на вопросы:

- Почему наше питание должно быть разнообразным?

- Какие пути синтеза белков существуют в настоящее время?

- Можно ли с помощью химии решить проблему дефицита белковой пищи?

Приложение № 2.

Закрепление и проверка усвоения материала. Кроссворд.

1. Связь между остатками аминокислот в белках.

2. Структура белка, представляющего собой спираль.

3. Связи, поддерживающие вторичную структуру белка.

4. Цветная реакция на пептидные связи.

5. Процесс необратимого разрушения пространственной структуры белка.

6. Разрушение первичной структуры белка.

7. Первый белок, у которого была расшифрована первичная структура.

 Ключевое слово – другое название белка.ü

I вариант.

1. Укажите название белка, выполняющего защитную функцию:

а) гемоглобин, б) оксидаза, в) антитела.

2. Белки – это..:

а) полисахариды, б) полипептиды, в) полинуклеотиды.

3. Первичная структура белка поддерживается за счёт связей:

а) ионных, б) пептидных, в) водородных.

4. Гидролиз белка используется для:

а) получения аминокислот, б) качественного обнаружения белка, в) разрушения третичной структуры.

5. Аминокислоты, необходимые для построения белков, попадают в организм:

а) с водой, б) с пищей, в) с воздухом.

II вариант.

1. Укажите название белка, выполняющего ферментативную функ-цию:

а) гемоглобин, б) оксидаза, в) антитела.

2. Биологические свойства белка определяет структура:

а) третичная, б) вторичная, в) первичная.

3. Вторичная структура белка поддерживается за счёт связей:

а) ионных, б) пептидных, в) водородных.

4. Белки подвергаются реакциям:

а) денатурации, б) полимеризации, в) поликонденсации.

5. Какой из процессов наиболее сложен:

а) микробиологический синтез, б) органический синтез, в) перера-ботка растительного белка.

Самооценка работы на уроке:

• подсчитайте общее количество баллов в карточке самооценки,

• самостоятельно оцените свою работу на уроке по указанным крите-риям:

7 – 10 баллов – «5» , 5 – 6 баллов – «4», 4 балла – «3» .

Приложение №2

Карточка самооценки работы на уроке:

Критерии:

 правильный ответ на вопрос – 1 балл,v

 сообщение – 2 балла,v

 правильный ответ на вопрос теста – 1 балл.v

Фамилия, имя Баллы

✔ ответы на вопросы

✔ сообщение

✔ ответы на вопросы теста:

Краткое описание документа:

Цели урока:

• систематизация и развитие знаний о белках, как о важнейших биоорганических соединениях,

• раскрытие значения белков в жизни человека.

Основные вопросы:

1. функции белков;

2. состав и строение белков;

3. структурные уровни организации;

4. свойства белков;

5. белковая пища, синтез белков.

Планируемые результаты:

Систематизация и развитие знаний учащихся о биохимических функциях белков вv живых организмах.

Формирование представлений школьников о структурной организации иv функциональном значении структур белков.

Расширение знаний учащихся о физико-химических свойствах белков.v Зна-комство с факторами, оказывающими денатурирующее действие.

Развитие логического мышления школьников при установлении причинно –v следственных связей.

Развитие мотивации изучения предмета при раскрытии роли белков в жизниv организмов и объяснении практического значения белков. Воспитание гуманизма на примере решения одной из глобальных проблем человечества.