План-конспект открытого интегрированного урока по химии в 9 классе "Белки. Их строение и биологическая роль"

План-конспект урока

Тема: Белки, их строение и биологическая роль

Разработан: учителем химии МБУ школы №87 Андреевой С.Ф,

учителем биологии МБУ школы № 87 Скоковой О.В.

Класс: 9 А

Тип урока: Урок - изучение  нового материала (интегрированный)

Дата проведения:21 10 2013

Присутствовало:26

Программа:  ’’Курса химии для 8-9 классов общеобразовательных учреждений ’’ Дрофа, Москва, 2012 год

Автор: Габриелян О.С.

Учебник: Химия. 9 класс. Дрофа, Москва, 2012 год

Автор: Габриелян О.С.

Программа основного общего образования по биологии. 6-9 класс

Издательство: Дрофа, Москва, 2011 год

Авторы: В.В. Пасечник, В.В Латюшин, В.М Пакулова.

Учебник: Введение в общую биологию

Издательство: Дрофа, Москва, 2011 год

Авторы: А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник.

Издательство: Дрофа, Москва, 2011 год

                                                              г.о. Тольятти

Белки, их строение и биологическая роль.

Цель: познакомить учащихся с основными компонентами живых клеток – белками, их строением, функциями и ролью в природе.

Задачи:

1) Развивать знания о белках

2) Формировать у обучающихся естественно-научное мировоззрение на базе  богатейшего материала нанотехнологических достижений

3) Заинтересовать выпускников в выборе профессии значимых для  научно-технического прогресса

4) Воспитывать на конкретных примерах потребность и желание  принимать участие в проектах  по естествознанию

Оборудование и реактивы.

Растворы NaOH, CuSO₄, лимонной кислоты, яичного белка, конц. HNO₃. Демонстрационные образцы: яйцо, бульонный кубик «Галина Бланка», шерстяная нитка, карточки (Кулинарный «ликбез»), мультимедийный проектор, коллекция «Волокна», штатив для пробирок, таблицы, химическая посуда, держатели, спиртовка.

Ход урока

 

Учитель: Сегодня на уроке мы с вами познакомимся со строением белков, их свойствами и функциями.

Прежде, чем мы узнаем о том, что такое белки давайте вспомним о строении аминокислот. Именно они и подскажут нам ответ на вопрос, что же такое белки.

Что такое аминокислоты?

Ответ ученика: аминокислоты – это органические соединения, в молекулу которых входит аминогруппа – NH₂ и карбоксильная группа – COOH.

Учитель: Какими химическими свойствами обладает аминогруппа и карбоксильная группа.

Ответ ученика: Аминогруппа обладает основными свойствами, а карбоксильная кислотными.

Учитель: Значит аминокислоты, несущие эти группы будут иметь  амфотерные свойства, то есть могут реагировать как с щелочами  так и с кислотами. Следовательно, они  способны вступать в реакцию между собой. Но внутри одной молекулы такое взаимодействие затруднено в силу пространственной удаленности. Так же проблематично укусить свой собственный локоть. Зато две молекулы  аминокислот без труда образуют ’’двойную’’ молекулу за счет отщепления  молекулы воды. Получающееся при этом вещество называется - дипептид

 

Если в реакцию вступило 3 аминокислоты, значит образуется трипептид. Природные полимеры, состоящие из большого числа остатков аминокислот, называются полипептидами или белками.

Что же означает слово белок?

Учащиеся подготовили материал об открытие белков и о том, что означает это слово.

Ученик: В известной английской детской песенке поется:

Шалатай-Болтай сидел на стене

Шалтай-Болтай свалился во сне

Вся королевская конница, вся королевкая рать

Не может Шалтая

Не может Болтая

Шалтая-Болтая

Болтая-Шалтая,

Шалтая-Болтая собрать!

Поскольку герой этих строк – обычное яйцо, всякий, пожалуй, согласиться со сказанным. В самом деле даже если мелкие осколки скорлупы удастся разыскать, то жидкое содержимое, особенное его прозрачную часть, ни за что не ’’собрать’’ в прежнюю форму. Если сварить яйца всмятку или вкрутую, то прозрачная жидкость внутри них быстро побелеет и затвердеет. Это яичный белок. Шалтай-Болтай, наверное, возгордился бы, если бы узнал, что его внутренности дали  название огромному классу химических соединений, играющих одну из главных во всех организмах. Хотя большинства этих соединений в яйцах нет, да и цвет их чаще  всего не белый, они с Шалтаем-Болтаем ’’родственники’’ и носят ’’общую фамилию’’– белки. Правда, есть у них и другое наименование – протеины ( от греческого ’’протос’’ – ’’первый’’,’’важнейший’’)

Ученик: Ни одно вещество химики не изучали так долго, как  белки, прежде чем удалось разгадать тайну их строения

 

В 1728 г. Итальянский ученый Я. Беккари получил первый очищенный белок – клейковину пшеницы.

 

Через 100 лет А. Браконно выделил основное звено строения белков – аминокислоту.

 

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

 

Фишер высказал пептидную теорию строения белков и был третьим ученым в мире, дважды удостоенным Нобелевской премии (1907 г.)

 

В 1949 г. Сенгер получил аминокислотную последовательность гормона инсулина и тем самым доказал, что белки – это линейные полимеры аминокислот.

Учитель: Итак,  белок это последовательность аминокислот. В природе их существует около 150, но для построения животного белка необходимо всего 20 аминокислот.

Последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка называется его первичной структурой. 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.

Вторичная структура - форма полипептидной цепи в пространстве. Белковая цепь закручена в спираль (за счет множества водородных связей). Строго линейная полипептидная цепь встречается у ограниченного числа белков. Такую структуру имеет фиброин шелка-белок, синтезируемый гусеницами шелкопряда. В силу особых условий формирования шелкового волокна в мускульном прессе гусеницы нитевидные молекулы фибрина, почти лишенные обрамляющих главную полипептидную цепь радикалов, ориентируются вдоль шелкоотделительного протока и плотно упаковываются по ходу шелкового волокна. Однако даже в волокнистых фибриллярных белках очень редко удается обнаружить полностью растянутые полипептидные цепи. Рентгеновские снимки указывают на наличие в белках каким-то образом сложенных или скрученных полипептидных цепей. Некоторые участки полипептидной цепи в молекулах белков свернуты в виде - спирали. Спираль характеризуется плотной упаковкой скрученной полипептидной цепи, так что все пространство внутри «цилиндра», в пределах которого идет закручивание, заполнено. Элементарно закручивание можно представить следующим образом: накручиваем кусочек проволоки на карандаш, получая тем самым спираль.

Как мы видим, упаковка действительно очень плотная, но насколько близко располагаются относительно друг друга витки спирали? Очевидно, что витки можно сблизить или растянуть. (Демонстрирует сжатие и растяжение спирали на примере проволки.)

Третичная структура - реальная трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль, у некоторых белков - S-S-связи (бисульфидные связи). Выявление чередования аминокислотных остатков в полипептидной цепи и наличия в белковой молекуле спиральных и неспиральных участков не дает представления ни об объеме и форме молекулы в целом, ни о взаимном расположении участков полипептидной цепи по отношению друг к другу. Под третичной структурой белковой молекулы понимают общее расположение ее одной или нескольких полипептидных цепей, соединенных ковалентными связями. Естественно, что полипептидная цепь имеет определенную конфигурацию, представленную, как правило, сочетанием спиральных и линейных участков. (Демонстрируется клубок из свернутой спирали).

Считают, что третичная структура белковой молекулы определяется первичной структурой, т.к. решающая роль в поддержании характерного расположения полипептидной цепи принадлежит взаимодействию радикалов аминокислот. Особую роль в поддержании третичной структуры белка играют дисульфидные мостики, именно они прочно фиксируют расположение участков полипептидной цепи. Таким образом, положение в молекуле белка остатков цистеина предопределяет характер межрадикальных связей и, следовательно, третичную структуру.

Четвертичная структура - соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс. Структура, характеризующаяся наличием в белковой молекуле определенного числа полипептидных цепей или субъединиц, занимающих строго фиксированное положение, вследствие чего белок обладает той или иной биологической активностью, называется четвертичной. С этой точки зрения детально изучено строение некоторых белков.

Молекулы гемоглобина (Мг = 68 000) построены из четырех субъединиц с молярной массой 17 000 каждая. Первичная, вторичная и третичная структуры субъединиц молекулы гемоглобина полностью выяснены. Установлено, что при соединении с кислородом молекула гемоглобина изменяет свою четвертичную структуру, захватывая кислород и запирая его внутри молекулы. Причина этого - изменение третичной структуры субъединиц. Таким образом, структура и функции молекулы гемоглобина тонко «пригнаны» друг к другу.( Демонстрируются несколько клубков из разного цвета проволки в одном клубке)

Свойства белков

а.)                        Растворимость в H₂O

 

глобулярные                                                 фибриллярные  (растворимые) белки;                                                  (нерастворимые) белки;

плотные коллоидные  стук-                                  белки шерсти, покровных

туры определяют форму тела.                                         ногтей, перьев.

б) Денатурация белка – изменение вторичной, третичной и четвертичной структур.

tº                                                   встряхивание                    радиация

                         кислота (лимонная

                       к-та + белок; образование

                       молочной кислоты при

                       скисании молока)

 

в) Качественные реакции на белок:

биуретовая (опыт-наличие белка в мясном бульоне молоке и яйце);

ксантопротеинованная (опыт - очищенное от скорлупы яйцо сваренное вкрутую + к. HNO₃)-

г) При горении белки издают характерный запах «жженого рога». В этом легко убедиться, если поджечь шерстяную нитку или пучок шерсти.

Учитель биологии: ставит перед учащимися проблемный вопрос: откуда в живой клетке берутся аминокислоты, необходимые для синтеза белка?

В небольшом количестве организм сам может синтезировать аминокислоты, но далеко не все.  20 аминокислот, необходимых человеку, могут поступать только с пищей. Они называются незаменимыми. В пищеварительном тракте под воздействием ферментов они

расщепляются на отдельные аминокислоты, из которых организм сам конструирует новую, необходимую ему, белковую молекулу.

Таким образом, белки - важнейший компонент продуктов питания, необходимый для восполнения энергетических затрат, построения и возобновления тканей организма. Недостаток белка в пище вызывает тяжелые заболевания. Результат несбалансированного питания - плохое самочувствие, истощение.

Учитель: Свойства белков необходимо знать и учитывать при приготовлении пищи. Небольшая информация будущим хозяйкам и главам их семейств. (Кулинарный «ликбез»)

Кулинарный «ликбез»

При погружении мяса или рыбы в холодную воду в раствор переходит больше белков и экстрактивных веществ, бульон будет концентрированнее. Правда, часть белка при этом сворачивается и в виде серой пены поднимается на поверхность. Её необходимо удалить, чтобы она не портила внешний вид и вкус бульона.

     

Если необходимо сварить для второго блюда, его опускают в кипяток. При соприкосновении с горячей водой мясо моментально становится серым, зато хлопьев образуется совсем мало. Тот белок, что находился на поверхности, под действием высокой температуры сразу свернулся и закупорил многочисленные поры, пронизывающие мясо. Экстрактивные вещества, в том числе белки, уже не могут перейти в раствор. Они остаются внутри мяса, придавая ему вкус и аромат. А бульон, разумеется, получается несколько хуже.

 

Эти же правила нужно соблюдать и при жарке мяса: кусочки, положенные на раскаленную сковороду, теряют меньше мясного сока и получаются более сочными. При жарке теряются меньше питательных веществ, чем при варке. На биологическую ценность белка влияет также продолжительность тепловой обработки. Например, сваренное вкрутую яйцо усваивается организмом труднее, чем сваренное всмятку. Пережаренное мясо жестко, невкусно и плохо усваивается.

 

 

Учитель: Часто в домашних условиях используют бульонные кубики « Галина Бланка», которые белка не содержат, они только ароматизаторы и вкусоимитаторы, а не полноценный пищевой продукт. (Демонстрация опыта)

Все больше в наш быт входят продукты питания, изготовленные с добавлением растительного белка (соевый) вместо более привычного животного. Растительный белок легко усваивается, кроме того, растительные клетки содержат некоторые ферменты, очень близкие к соответствующим биокатализаторам человеческого организма.

Функции белков в организме

Функции белков
Строительная Клеточные мембраны, покровные ткани, шерсть, перья, волосы, ногти, рога	Каталитическая Белки – природные катализаторы (ферменты)	Защитная Белки-антитела и антитоксины распознают и уничтожают бактерии и «чужие вещества»
Транспортная Накапливают и транспортируют по организму важнейшие вещества	Энергетическая Запас аминокислот для развития организма. При расщепление 1 г белков образуется 17,6  кДж	Двигательная Сократительные белки – основа мышечных и мускульных тканей

                                          Белки в природе

Учитель: Белки - это вещества жизни. Каждый живой организм содержит большое количество различных белковых молекул, при этом каждому виду присущи  особые, свойственные только ему белки. Молекула гемоглобина лошади отличается от соответствующего белка человека в 26 местах, свинья в 10 местах, а гориллы лишь в одном.

 

Закрепление нового материала (тест).

1.Какая структура белка является простейшей:
А) первичная,

Б) третичная,

В) четвертичная,

Г) вторичная.

2.Что выполняет энергетическая функция белков в организме:
А) накапливает важнейшие вещества,

Б) запасает аминокислоты,

В) распознает чужеродные вещества,

Г) ускоряет химические реакции.

З.Ксантопротеиновой называют качественную реакцию на белки:
А) с гидроксидом меди(II),
Б) с азотной кислотой,

В) с гидроксидом натрия,
Г) с серной кислотой.

4.Кислоты из которых состоят белки называют:

А) нуклеиновыми,

Б) неорганическими,

В) минеральными,

В) аминокислотами

5.Биуретовой называют качественную реакцию на белки:

А) с ионами Си²⁺ в щелочной среде,

Б) с азотной кислотой,

В) с гидроксидом натрия,

Г) с серной кислотой

ВЫВОДЫ ПО УРОКУ (подводят ученики с помощью учителя):

Белки - это высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, состоящие из мономеров аминокислот.

Аминокислоты соединяются в полипептидную цепочку за счёт пептидной связи. Аминокислоты бывают заменимые и незаменимые. Белки могут быть простыми и сложными.

Существует четыре структуры белка (первичная, вторичная, третичная и четвертичная). Денатурация - это утрата белковой молекулой своей структурной организации, обеспечивающей функциональные свойства белка.

 Ренатурация - процесс восстановления структуры белка.

Домашнее задание

Составить проект: ’’Почему американские и китайские спортсмены на чемпионате мира по плаванию в Барселоне  завоевали большое количество медалей ’’

$1.4, 1,5

Источники

1.        Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Настольная книга учителя. Химия. 9 класс. – М.: Дрофа, 2002 г.

2.        Капуцкий Ф. Н., Тикавый В. Ф. Пособие по химии для поступающих в вузы. – Минск: Высшая школа, 2003 г.

3.        Агатов А. И., Аввакумова Н. П., Шапалаев И. Ф. Ткаченко М. Л. Пособие по химии для поступающих в СГМУ. – Самара, 2000 г.

4.        Органическая химия ( весь школьный курс в таблицах) Минск ’’Букмастер и Кузьма’’ 2012 год

5.        Н.А. Копылова ’’Химия и биология ’’ Ростов-на-Дону ’’Феникс’’ 2012 год

6.        Энциклопедия для  детей. Биология том 2  2006 год ’’ Авантаж’’

7.        www.rusedu.ru