План-конспект урока по химии в 10 классе на тему Белки

ООО Учебный центр «ПРОФЕССИОНАЛ»

План-конспект урока

по химии в 10 классе

Муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения

 средней общеобразовательной школы №1

г. Задонска Липецкой области

на тему: «Белки»

Разработала: Родионова Дарья Олеговна

слушатель курсов профессиональной переподготовки «Химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»

Проверила: Писарева Ирина Михайловна

Задонск, 2017

Тема урока: «Белки».

Дата проведения: 18 мая 2017 г.

Тип урока: урок освоения новых знаний.

Технология урока: компьютерная технология.

Цель урока: углубить знания о важнейшем классе биологически значи­мых органических соединений – белках.

Задачи:

Обучающие:

1.     сформировать представление у учащихся о белках как о непериодических линейных биополимерах, состоящих из различных аминокислотных остатков;

2.     охарактеризовать состав и химическое строение полипептид­ных молекул, а также первичную, вторичную, третичную и четвертич­ную структуру белка;

3.     ознакомить учащихся с важнейшими функциями белков;

4.     способствовать формированию знаний у учащихся о качественных реакциях на молекулы белка.

Развивающие:

1.     способствовать развитию познавательного интереса у учащихся, умения устанавливать межпредметные связи;

2.     совершенствовать способность учащихся анализировать, сравнивать, устанавливать взаимосвязь между строением и свойствами веществ.

Воспитательные:

1.        показать материальное единство органического мира;

2.        способствовать формированию научного мировоззрения.

Планируемые образовательные результаты: учащиеся должны усвоить понятие «белки», «пептидные связи»; уметь охарактеризовать существующие уровни структурной организации белков; знать основные функции и свойства белков; уметь классифицировать белковые вещества по разным признакам; знать качественные реакции, позволяющие определить белковые молекулы.

Основные термины, понятия: белки, природные полимеры, амидная (пептидная) связь, полипептидная цепь, дисульфидные мостики, глобулярные и фибриллярные белки, гидрофильность, студни, денатурация белка, пенообразование, ксантопротеиновая и биуретовая реакции.

Оборудование: компьютер, видеопроектор, экран, демонстрационная презентация к уроку, учебник, раздаточный материал – таблицы «Строение белковых молекул».

План урока:

№ п/п	Этап урока	Время, мин
1.	Организационный момент.	1
2.	Мотивация учебной деятельности.	3
3.	Повторение и актуализация опорных знаний.	4
4.	Изложение нового материала: 4.1 Состав и строение белков. 4.2 Функции белков. 4.3 Химические свойства белков.	28
5.	Первичное закрепление изученного материала. Рефлексия деятельности.	5
6.	Подведение итогов урока.	2
7.	Информация о домашнем задании.	2

Ход урока:

1.     Организационный момент (1 мин).

Деятельность учителя	Деятельность учащихся
Приветствует учащихся. Отмечает отсутствующих (слайд 1).	Приветствуют учителя.

2.     Мотивация учебной деятельности (3 мин).

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Учитель произносит вступительное слово: «Органические соединения составляют в среднем 20-30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – углеводы, нуклеиновые кислоты, белки и жиры. На этом уроке мы расширим ваши знания о строении и функциях молекул белка, их химических свойствах, а также познакомимся с качественными реакциями на белки» Эпиграфом урока будут слова Фридриха Энгельса «Жизнь – это способ существования белковых тел» (слайд 2).

Учащиеся слушают вступительное слово учителя. Записывают дату и тему урока в тетради.

3.     Повторение и актуализация опорных знаний (4 мин).

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Учитель проводит фронтальный опрос учащихся с целью актуализации имеющихся знаний по теме «Аминокислоты». За правильный ответ ученик получает один балл и получает фишку. В конце урока учащиеся, имеющие 5 фишек – получают отметку «отлично», 4 – «хорошо», 3 – «удовлетворительно» в журнал (слайд 3) 1.        Что называется аминокислотой? 2.        Какая функциональная группировка придает аминокислоте – кислотные, а какая – щелочные свойства?  3.        Каким особым свойством обладают аминокислоты? 4.        В результате какой реакции образуется пептидная связь? 5.        Как называют соединение, образованное при взаимодействии трех аминокислот? 6.        Сколько видов аминокислот входит в состав белков?

Учащиеся отвечают на вопросы учителя с места. Дают предположительные верные ответы: 1.        Органические соединения, содержащие в молекулах одновременно амино- и карбоксильные группы. 2.        Карбоксильная группа придает кислотные свойства, а аминогруппы – щелочные свойства. 3.        Вступают в реакцию друг с другом. 4.        В результате реакции поликонденсации. 5.        Называется трипептидом. 6.        20 аминокислот.

4.     Изложение нового материала (28 мин).

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

4.1 Состав и строение белков. Учитель знакомит учащихся с понятием «белки». Дает подробную характеристику структур белковых молекул. «Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. Белки – это высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью. В организме человека встречается 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Такое разнообразие обеспечивается сочетанием всего лишь 20 разных аминокислот, составляющих несколько сотен, а иногда и тысяч комбинаций. Порядок их чередования может быть самым разнообразным; благодаря этому возможно существование огромного числа молекул белка, отличающихся друг от друга. Напри­мер, из 20 остатков аминокислот теоретически можно составить около 2 • 1018 вариантов белковых молекул, различающихся порядком чере­дования аминокислот, а значит, и формой, и свойствами. Элементарный состав белковых веществ колеблется незначительно (в % на сухую массу): углерод – 51-53; кислород – 21,5-23,5; азот – 16,8-18,4; водород – 6,5-7,3; сера – 0,3-2,5. Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до нескольких со­тен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка - около 300 аминокислот (слайд 4). Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название пер­вичной структуры белка.  Углерод карбонильной группы, азот и связанные с ними четыре атома лежат в одной плоскости.  Валентные углы при sp2-гибридном атоме углерода близки к 1200, при sp3-гибридном атоме углерода - 1100. Группа атомов –СО – NH -, с помощью которой связаны две α-аминокислоты, называется пептидной связью (слайд 5). В пространстве полипептид­ная цепь белка может располагаться двумя способами. Она может быть закручена в спираль, на каждом витке которой располагается 3,6 звена аминокислот с обращенными наружу радикалами. Отдельные витки скреплены между собой водо­родными связями между группами NH и СО различных участ­ков цепи.  Такая структура белка называется α-спираль и наблюдается, к примеру, у α-кератина (шерсть, волосы, ногти). Если боковые группы аминокислотных остатков не очень велики (глицин, аланин, серии), две полипептидных цепи мо­гут быть расположены параллельно и скрепляться между со­бой водородными связями. При этом полоса получается не плоской, а складчатой. Это β-структура белка, характерная, например, для фиброина шелка. Таким образом, вторичная структура - это спираль, которая образуется в результате скручивания поли­пептидной цепи за счет водородных связей между группами СО и NH (слайд 6 и 7). Полипептидные цепочки с опреде­ленной вторичной структурой могут быть по-разному располо­жены в пространстве. Это   пространственное расположение α-спирали или β-структуры в пространстве получило   название третичной структуры. Третичная структура - пространственная конфигурация спирали в пространстве. Эта структура поддерживается за счет гидрофобных взаимодействий, водородных, дисульфидных, ионных связей. По характеру «упаковки» белко­вой молекулы различают глобуляр­ные, или шаровидные, и фибрил­лярные, или нитевидные, белки (слайд 8). В ряде случаев отдельные субъединицы белка с помощью водородных связей, электростатического и других взаимодействий образуют более сложные структуры. Четвертичная структура - способ совместной укладки нескольких глобул. Есть не у всех белков» (слайд 9). 4.2 Функции белков Учитель знакомит учащихся с основными функциями белковых молекул (слайд 10). «Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны: 1.      Одна из важнейших — строительная (структурная) функция: белки участ­вуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур. 2.      Исключительно важное значение имеет каталитическая (ферментативная) роль белков. Все ферменты — вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз. 3.      Двигательная функция живых организмов обеспечивается спе­циальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы. 4.      Транспортная функция белков заключается в присоединении хи­мических элементов (например, кислорода) или биологически актив­ных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела. 5.      Защитная функция. При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах — лейкоци­тах — образуются особые белки — антитела. Они связывают и обез­вреживают несвойственные организму вещества (антигены). 6.      Гормональная функция. Обмен веществ в организме регулируется разнообразными механизмами. В этой регуляции важное место занимают гормоны, вырабатываемые в железах внутренней секреции. 7.      Белки служат и одним из источников энергии в клетке, т. е. вы­полняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г бел­ка выделяется 17,6 кДж энергии.» 4.3 Химические свойства белков. Учитель знакомит учащихся с основными химическими свойствами белков, а также с качественными реакциями на белковые молекулы. С помощью презентации учитель показывает учащимся опыты, для наглядной демонстрации химических свойств белков (слайд 11). «Белки обладают следующими химическими свойствами: 1.     Гидратация белков. В процессе гидратации молекулы белка связывают молекулы воды, проявляя гидрофильные свойства. Набухают, масса и объем белков увеличиваются. При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы – студни. 2.     Гидролиз белков. В кислой среде белки расщепляются до составляющих аминокислот (уравнение реакции представлено на слайде 12). 3.     Горение белков. Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев. 4.     Пенообразование. Это способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость-газ», называемые пенами. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, зефир, суфле). 5.     Денатурация белков. Это сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия кислот, щелочей, ультразвука и др.) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, т. е. нативной (естественной) пространственной структуры. Первичная структура, а, следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость. Способность к гидратации, теряется биологическая активность (слайд 13). Качественные (цветные) реакции на белки (слайд 14): 1.     Биуретовая реакция. Слабощелочные растворы белков реагируют с раствором сульфата меди (II) и образуются комплексные соединения, имеющие сине-фиолетовую окраску. 2.     Ксантопротеиновая реакция. Реакция между ароматическими и гетероатомными циклами молекул белка и концентрированной азотной кислотой приводит к появлению желтой окраски.

Учащиеся записывают определения понятий «белки», «пептидная связь», «первичная структура», «вторичная структура» и «третичная структура» в рабочую тетрадь. Вклеивают раздаточный материал – таблицу «Строение белковых молекул». Конспектируют в тетрадь основные моменты, отраженные на слайдах презентации. Учащиеся кратко конспектируют в рабочую тетрадь основные функции белков. Учащиеся записывают в тетрадь основные химические свойства белков. Наблюдают за демонстрационными опытами презентации.

5.     Первичное закрепление изученного материала. Рефлексия деятельности (5 мин).

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Учитель предлагает учащимся пройти мини-тест по теме «Белки», который представлен на слайде 15. Время, которое отводится для ответов на вопросы теста, составляет 5 мин. По окончанию времени ученики меняются своими листочками и оценивают работу соседа. Варианты правильных ответов учитель открывает на слайде 16. 1. Первичная структура белка удерживается: а) водородными связями; б) пептидными связями; в) гидрофобными связями; г) дисульфидными связями. 2. Вторичную структуру белковой молекулы поддерживают в основном … связи. а) водородные; б) ионные; в) пептидные; г) гликозидные. 3. Молекулы белков отличаются друг от друга: а) последовательностью чередования аминокислот; б) количеством аминокислот в молекуле; в) формой третичной структуры; г) всеми указанными особенностями. 4. Как поступают в клетки животных незаменимые аминокислоты? а) синтезируются в самих клетках; б) поступают вместе с пищей; в) поступают вместе с витаминами; г) поступают всеми указанными путями. 5. Полипептидная цепь, свернутая в клубок, – это … структура белка. а) первичная; б) вторичная; в) третичная; г) четвертичная.

Учащиеся на листочках выполняют задания теста, предложенного учителем. Затем обмениваются с соседом по парте листами и проверяют правильность данных ответов. Правильные ответы: 1. б. 2. а. 3. г. 4. б. 5. в.

6.     Подведение итогов урока (2 мин).

Деятельность учителя	Деятельность учащихся
Учитель совместно с учащимися оценивает урок и принимает их предложения и пожелания. Учитель выставляет отметки в журнал.	Осознание учащимися своей учебной деятельности, самооценка результатов своей деятельности и всего класса. Учащиеся считают количество полученных фишек за правильные ответы.

7.     Информация о домашнем задании (3 мин) – слайд 17.

1.     § 27 (с. 227-241) прочесть, ответить на вопросы 1-5 на стр. 241-242.

2.     Задание 10 на стр. 242 выполнить письменно.

3.     Решить предложенные задачи (по желанию, на оценку):

·       Вычислите массу соли, которую можно получить при взаимодействии 150 г 5%-ного раствора аминоуксусной кислоты с необходимым количеством гидроксида натрия. Сколько граммов 12%-ного раствора щелочи потребуется для реакции?

·       Навеску аминоуксусной кислоты разделили на две порции в соотношении 1:2. Меньшую порцию нейтрализовали избытком раствора гидроксида натрия. При этом образовалось 29,1 г соли. Какую массу сложного эфира можно получить из большей порции аминоуксусной кислоты, если массовая доля выхода эфира составляет 73%? Для реакции этерификации использовали этанол.

4.     Долгосрочное индивидуальное задание.

Выполнить на выбор творческую работу:

·       Составить кроссворд на тему «Органические соединения»

·       Создать презентацию по

теме «Превращения белков в организме»

Список использованной литературы (слайд 18):

1.            Габриелян О. С. Органическая химия, 10 класс: методическое пособие: книга для учителя / О. С. Габриелян, Т. П. Попкова, А. А. Карцева. - М.: Просвещение, 2006. -159 с.

2.     Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразовательных учреждений / О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскалев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин - М.: Дрофа, 2008. – 318 с.

3.     Левина Э.М. Химия в схемах и таблицах для 8-11 классов общеобразовательных школ / Э.М. Левина, В.В.  Кириллов. – СПб: Тригон, 2008. – 176 с.

4.     Органическая химия. 10-11 класс. - М.: Лаборатория систем мультимедиа. - МарГТУ, 2002. - (Образовательная коллекция).

5.     Щербатых Ю.В. Биология в схемах и таблицах: учебное пособие. – М.: Эксмо, 2007. – 384 с.

6.     http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/5bc7baa2-0ff5-7ba3-5838-35fb7120ea4e/00148919052680926.htm

7.     http://him.1september.ru/

8.     http://school-sector.relarn.ru/nsm/chemistry/Rus/chemy.html

9.     http://www.himhelp.ru/section25/section27kilur/section141/

Приложение 1.

Раздаточный материал.

Таблица - «Строение белковых молекул»

Структура белковой молекулы	Характеристика структуры и тип связи	Графическое изображение
Первичная - линейная	Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи – линейная структура. Пептидная связь: -NH-CO-
Вторичная -спиралевидная	Закручивание полипептидной линейной цепи в спираль – спиралевидная структура. Внутримолекулярные водородные связи (CO…HN  CO…HN).
Третичная – глобулярная	Упаковка вторичной спирали в клубок – клубочковидная структура. Дисульфидные и ионный связи.
Четвертичная структура	Совместная упаковка и укладка нескольких полипептидных цепей сложных белков за счет водородных связей, электростатических и гидрофобных взаимодействий приводит к образованию четвертичной структуры.