Урок в 10 классе « Белки, свойства и значение »

Тема урока: « Белки, свойства и значение »

Тип урока  комбинированный

Задачи:

1)                 образовательные

   - знать свойства белков и их значение;

   - знать цветные реакции на белки, на  обнаружение каких видов связи;

   - уметь доказывать амфотерные свойства белков;

   - уметь устанавливать причинно- следственные связи при изучении свойств и строения;

2)        воспитательные

   - формирование научного мировоззрения;

   - воспитание трудолюбия, настойчивости, сознательной дисциплины;

3)        развивающие

   - способствовать развитию логического мышления (умению сравнивать, выделять главное)

Оборудование и реактивы: таблицы, раствор белка, раствор спирта, HNO_3. CuSO_4. NaOH. ( CH₃ COO)₂ Pb. HCl спиртовка, держатель пробирки, спички

                                                                               « Единственный путь,   ведущий

                                                                                 к знанию – это деятельность»

                                                                                                                                     ( Б.Шоу.)

          Ход урока

I.                   Актуализация  знаний о строении, структуре белков.

          Вопросы для актуализация  знаний:

1)      Какие элементы входят в состав белка?

2)      В каких пределах изменяется молекулярная масса белков?

    ( от нескольких тысяч до нескольких миллионов Mr белка яйца = 36.000,   Mr белка мышц = 1.500.000)

3)      Кто из ученых предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка?

    (русский ученый А.Я. Данилевский, немецкий ученый Э.Г.Фишер)

4)      В чем суть этой теории?

    ( белки – это полимеры, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью HN- CO)

     Какое еще название белков из этого следует?       (пептиды)

5)      На какие группы делят белки по степени сложности?

( простые - протеины- состоящие только из остатков аминокислот, сложные- протеиды – имеющие еще и                       небелковый компонент: липопротеиды- кроме белкового компонента содержат липиды, фосфопротеины – содержат фосфорную кислоту).

6)      Какова структурная организация белков?

( различают первичную, вторичную, третичную, четвертичную, структуру белков)

7)      Что представляет первичная структура белка?

 (строго определенная последовательность аминокислотных остатков полипептидной цепи, все связи ковалентные)

9) Что представляет вторичная структура белка?

( белковая макромолекула, свёрнутая в спираль, между витками которой водородные связи)

10) Что такое третичная структура белка?

(спиралевидная пептидная цепь, уложенная в клубок-глобулу, за счёт водородных, гидрофобных, дисульфидных связей)

11) Какова четвертичная структура белка?  (сложный агрегатный комплекс из полипептидных цепей, в котором присутствуют все перечисленные типы связей)

II .  Изучение   нового  материала

А. Определение темы урока.

Мне хотелось бы продемонстрировать небольшой эксперимент. В 3 пробирках находятся: белок куриного яйца, кожа, волосы. Наливаем воду и пытаемся растворить вещества в воде. Какие вещества? (белки). А отношение веществ к воде называется……свойством, причём…..физическим. Сформулируем тему урока“ Свойства белков”. Вернёмся к нашему опыту. Белок куриного яйца растворился в воде, образовав коллоидный раствор, а белки кожи и волос в воде не растворились. Поэтому по отношения к воде белки делятся на растворимые и нерастворимые. Продолжим знакомство со свойствами белков в процессе исследования.   

 Б. Поисковый этап.

Ученики разбиты на творческие группы, каждая из которых получает задание и необходимые реактивы для проведения эксперимента. В процессе работы заполняют протокол исследования.

Взаимодействующие вещества	Условия	Наблюдения	Вывод

1 группа. Тема  “Гидролиз белка под действием ферментов”

Цель исследования: изучение гидролиза белков под действием желудочного сока

Реактивы: белок куриного яйца, натуральный желудочный сок, 0,5% раствор гидроксида натрия

Ход эксперимента:

Опыт 1. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и поместить пробирку на водяную баню при t +37 ⁰C

Белок      +        вода    --------   аминокислоты

Что наблюдаете?

Опыт 2. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и поместить пробирку в стакан со льдом.     Белок    +    вода     ---------

Что наблюдаете?

Опыт 3. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и 3 капли 0,5% раствора гидроксида натрия. Поместить пробирку на водяную баню при t +37 ⁰C

Белок     +     вода +    NaOH   ---------

Что наблюдаете?

Объясните результат эксперимента и сделайте вывод о процессе гидролиза и условиях его протекания.

(Гидролиз белка- важнейшее свойство белков. В результате гидролиза происходит разрушение первичной структуры белка и образование аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма. При выполнении опытов, изменение наблюдались только в 1 случае, где белок и желудочный сок  находились при t +37⁰C. Из этого следует, что ферменты действуют на белки  только в кислой среде и при t тела. Опыты необходимо заложить заранее, т. к для их протекания  необходимо 20-30 минут).

2 группа. Тема “Денатурация белков”

Цель исследования: изучение денатурации белка под действием различных факторов.

Реактивы: раствор белка куриного яйца, раствор этанола, раствор уксусной кислоты.

Ход эксперимента:

 Опыт 1.К раствору белка куриного яйца прилейте раствор этанола.

Белок   +   этанол -------  денатурация

Что наблюдаете?  Добавьте воды. Что наблюдаете?

 Опыт2.К раствору белка куриного яйца прилейте раствор уксусной кислоты.

Белок    +    CH₃COOH -------  денатурация

Что наблюдаете? Добавьте воды. Что наблюдаете?

 Опыт 3. Пробирку с раствором белка куриного яйца нагрейте на пламени спиртовки.

Белок   +    нагревание  ------- денатурация

Что наблюдаете? Охладите и добавьте воды. Что наблюдаете?

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод о денатурации и её причинах.

(Во все 3 опытах наблюдали выпадение осадка, что свидетельствует о процессе денатурации белка.Денатурация – это изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белка. Денатурацию вызывают различные факторы: в 1 и 2 опытах – химические вещества ( этанол и CH₃COOH), в 3 опыте - изменение температуры. После добавления воды, осадок не растворился. Значит, данный процесс является необратимым).

3 группа. Тема  “Качественные реакции на белки”

Цель исследования: изучение качественных реакций на белки.

Реактивы: раствор белка куриного яйца, HNO₃(конц.), NaOH, раствор медного купороса.

Ход эксперимента:

 Опыт 1.Биуретовая реакция.

К раствору белка куриного яйца  прилить 2 мл. раствора гидроксида натрия, затем – 2мл. раствора медного купороса

Белок    +    NaOH    +  CuSO₄     -------- фиолетовое окрашивание

Что наблюдаете? Наличие каких связей подтверждает данная реакция? (пептидных)

Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция.

К раствору белка куриного яйца добавить несколько капель концентрированной азотной кислоты.Осторожно нагрейте.  Белок   +     HNO₃(конц.)  ---------- жёлтое окрашивание

Что наблюдаете? Наличие каких групп подтверждает данная реакция? (ароматических ядер)

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод  о качественных реакциях на белки.

( Качественные реакции – это реакции, позволяющие определить наличие каких- либо ионов

или веществ, в данном случае белков. В обоих опытах происходило изменение окраски, поэтому качественные реакции на белки называют еще цветными реакциями белков.

    При взаимодействии белка с раствором NaOH и медного купороса, появившееся фиолетовое окрашивание свидетельствовало о наличии белка и пептидных связей в нем.)

4 группа Тема « Химические свойства белков. Горение белков»

Цель исследования: изучение горения белков растительного и животного происхождения.

Оборудование: шерстяная и хлопчатобумажная нити, спички.

Ход эксперимента:

 Опыт 1.Возьмите одну из имеющихся нитей и подожгите ее. Что наблюдаете?

 Опыт 2.Возьмите вторую нить и подожгите ее. Что наблюдаете?

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод о процессе горения белков растительного и животного происхождения.

( Белки горят. При этом образуется азот, углекислый газ, вода и некоторые другие вещества. Процесс горения белков сопровождается характерным запахом: растительных белков- запахом жженной бумаги, животных белков- запахом жженных перьев

В. Этап рефлексии (презентация полученных результатов)

Констатация достижения учащимися поставленных целей, они развивают умения публичного выступления и обмениваются с другими учащимися результатами выполненного исследования. Отчет групп учащихся сопровождается составлением кластера на доске. Результатом данного урока является наличие положительного мотива к исследовательской деятельности, учащиеся осуществляли эксперимент, наблюдали и делали выводы.

Функции белков: (сообщение учащегося).

1)      Строительная. Белки входят в состав клеточных стенок грибов, бактерий, участвуют в построении мембран. Из белка кератина состоят волосы, ногти, когти, а белок коллаген является основой сухожилия и связок.

2)      Ферментативная, каталитическая. Белки- ферменты ускоряют протекание реакций. Они высокоспецифичны и катализируют только одну определённую реакцию.

3)      Двигательная осуществляется специальными сократительными белками, к которым относятся актин, миозин, входящие в состав мышечных волокон.

4)      Транспортная. Белки, например, переносят через клеточную мембрану  в клетку ионы калия, аминокислоты, сахара и другие соединения. Белки также являются межтканевыми переносчиками.

5)      Регулируя обмен веществ внутри клеток и между клетками, тканями организма, белки выполняют гормональную или регуляторную функцию. Например, гормон инсулин участвует в регуляции  белкового и жирового обменов.

6)      Защитная. Антитела- это белки, которые вырабатываются иммунной системой  организма при вторжении в него чужеродного белка, бактерии, вируса. Они опознают чужака и участвуют в его уничтожении.

7)      Энергетическая. При разложении 1 г. Белка выделяется 17,6 кДж. Энергии.

Значение белков

· Отдельные белки находят применение в народном хозяйстве, например белки шерсти, шелка, кожи и рогов животных.

· Выяснение структуры белков, их многообразных функций в организме позволяет понять механизм наследственности, что в свою очередь, имеет большое значение для выведения высокопродуктивных пород животных и сортов растений.

· Изучение белков важно и для выяснения природы заболеваний, наблюдаемых у человека и животных.

Ответьте на следующие вопросы.

1.Почему врачи рекомендуют «сбивать» температуру у больного, если она превышает 38 °С?

(Из-за возможной тепловой денатурации белков).

2.С чем связано отторжение пересаженных (трансплантированных) органов и тканей у пациентов?

(Антитела, выполняя защитную функцию, опознают чужеродный белок пересаженных органов и вызывают реакции его отторжения.)

3.Почему из сваренных яиц никогда не появится цыпленок?

(Белки яйца необратимо потеряли свою нативную структуру из-за тепловой денатурации.)

4. Почему происходит уменьшение веса мяса и рыбы после их тепловой обработки?

(Во время тепловой обработки происходит денатурация белков мяса или рыбы. Белки становятся практически нерастворимыми в воде и отдают значительную часть содержащейся в них воды, при этом масса мяса уменьшается на 20–40%.)

5. О чем свидетельствует образование «хлопьев» или помутнение бульона во время варки мяса?

(Если мясо погрузить в холодную воду и нагревать, то растворимые белки из наружных слоев мяса переходят в воду. Во время варки происходит их денатурация, при этом образуются хлопья, пена, всплывающая на поверхность воды, или мелкая суспензия, делающая раствор мутным.)

Домашнее задание:

Выполнить на выбор творческую работу:

1)      составить кроссворд

2)      составить рекламу на белки

3)      написать исследовательскую работу по белкам

4)      сочинить стихи о белках

5)      составить опорную схему

                                                                     Составление кластера

                                                   Н

                                                                O

I.                   Э.Фишер →  R – C – C                      II.                     Структура

                                                    |          OH

                                                   NH_{2                                               первичная      вторичная}      третичная    четвертичная

                                                                                          пептидная     внутри-       дису-   водородно-

                                                                                              связь         молекул.     льфид.  электростат

                                                                                                               водородн.

                                                                                    III.            Функции

                                                                                                                       - ферментативная

                                                                                                  - регуляторная

                                                                                         - защитная

                                                                                           - транспортная

                                                                                                                         - энергетическая

                                                                     - сократительная

                                                                       - строительная

                                                      IV. СВОЙСТВА                       

                                                                                                                   

                  амфотерные                      качественные               гидролиз                  горение

            (взаимодействие с

кислотами и щелочами)

                                                        биуретовая     ксантопротеиновая

                                                               реакция                   реакция