Белки. Интегрированный урок химии-биологии в 11 классе

 

БЕЛКИ

(Интегрированный урок химии-биологии в 11 классе)

 

Авторы: Е.С. Белоусова, учитель высшей категории средней школы № 27,

Т.В. Лысова, учитель высшей категории средней школы № 27

 

         Задачи урока:

1. Образовательная: изучить особенности строения и свойств белков, показать роль белков в живых организмах, познакомить учащихся с новыми исследованиями в изучении белков (прионные белки)
2. Развивающая: развивать логическое мышление, умение сравнивать, обобщать, анализировать, делать выводы, развивать умение работать в парах, толерантное отношение друг к другу.
3. Воспитывающая: воспитывать у учащихся интерес к учению, прививать умение работать с текстом учебника и с дополнительной литературой, прививать навыки коммуникативного общения, совершенствовать навыки работы с лабораторным оборудованием, пропагандировать положительное отношение к здоровому образу жизни

Тип урока: интегрированный.

Средства обучения: таблицы, лабораторное оборудование, карточки с новыми терминами, индивидуальные карточки.

Ход урока:

1. Организационный момент. Учитель объявляет план, цели и задачи урока (запись на доске, учащиеся записывают тему урока в тетрадь).
2. Повторение (фронтальный вопрос, беседа).

Вопросы:

1. Какие вещества называют аминокислотами? Составьте общую формулу аминокислот.
2. Сколько существует всего аминокислот? Что такое незаменимые аминокислоты?
3. Какие функциональные группы есть в молекулах аминокислот?
4. Какие свойства проявляют аминокислоты?
5. Могут ли аминокислоты связываться между собой?
6. Что такое пептидная связь? Как она образуется?
7. Как образуются полипептиды?
8. Изучение нового материала
9. Элементный состав белков (учитель химии).

Белки – азотсодержащие биополимеры, являются высшей формой  развития органического мира, служат основой всего живого на Земле.

Белки – основные вещества, из которых построены клетки живого организма; белки называют строительным материалом клеток. Кроме того, белки участвуют в важнейших процессах живого организма – обмене веществ, размножении, росте организма, работе мышц; белки выполняют ферментативную, гормональную, и защитную функции, поэтому мы изучаем подробные строение, состав и функции белка, используя биологические и химические данные одновременно. Следовательно, урок проводят два учителя: учитель химии и учитель биологии.

Начнём изучение нового материала  с рассмотрения состава белков (запись в тетрадь)

W (C)=50-55%;                      W (H)=6,3-6,7%;

W (O)=20-23%;                      W (S)=0-2,5%;

W (N)=14-18%;                      W (P)=0-2,5%

(Записано на карточках, которые вывешиваются на доску)

2. Структура и пространственное строение белков (учитель биологии).

Зная, из каких элементов состоят белки, дадим другое определение белков (говорят учащиеся).

Белки – сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода, азота, иногда серы и атомов металлов, мономерами которых являются аминокислоты.

         В настоящее время известно свыше 150 природных аминокислот и только 20 из них входят в состав белков. Каждый организм имеет собственный набор белков, то есть индивидуален. На Земле нет двух одинаковых людей по белковому веществу, за исключением однояйцовых близнецов.

         Аминокислотам присуще одно важнейшее свойство – способность при участии ферментов соединяться по амидным и карбоксильным группам и образовывать полипептидные цепи.

         Азот-углеродистая связь ( –CO – NH –) называют пептидной связью (ковалентная связь).

 

Полипептидная цепь – первичная структура белка.

         В образовании полипептидной цепи могут принимать участие от 50 до 1500 аминокислот. Естественно, что такая длинная макромолекула не может существовать в пространстве. Чаще всего полипептидная цепь полностью или частично закручивается в спираль – это вторичная структура белка, так как витки спирали располагаются тесно, то между NH-группами одного витка и CO-группами другого витка образуются водородные связи, которые удерживают данную структуру.

         Полипептидная спираль подвергается дальнейшей укладке, значит, возникает специфическая для каждого белка конфигурация – третичная структура. Третичная структура поддерживается дисульфидными мостиками (– S – S –), а также водородными, ионными и гидрофобными взаимодействиями. Таким образом, белковая молекула становится биологически активной.

         Третичная структура не является высшей формой структурной организации белка. В некоторых случаях 2, 3, 4 и более белковых молекул объединяются в один комплекс (агрегат). Подобные агрегаты представляют собой четвертичную структуру белка. Например, гемоглобин (только в такой форме он способен выполнять свою функцию).

 Вопрос: какую функцию выполняет гемоглобин?

 

 

1. Физические свойства белков (учитель химии).

Самостоятельная работа учащихся с учебником, стр. 141, таблица 40, часть 2. Обсуждение с учащимися прочитанного материала по признакам физической классификации белков.

1. Химические свойства белков. Лабораторная работа (учитель химии, учитель биологии).

Оборудование и реактивы: 3 пробирки с растворами белка, HNO₃ (к); CuCl₂ (раствор); NaOH; спиртовка; асбестовая сетка; держатель; этиловый спирт.

Техника безопасности: повторяем требования техники безопасности при нагревании и использовании агрессивных растворов.

 Опыты:

а) денатурация белка при нагревании (выполняют учащиеся);

б) действие этилового спирта на белок (показать учащимся, что происходит с белками при алкогольной интоксикации);

в) качественные реакции на белок

• Ксантопротеиновая (определяет наличие бензольных колец в составе белка)

Раствор белка + HNO₃ (к) → жёлтый осадок (такой результат можно наблюдать при случайном попадании HNO₃ (к)  на кожу рук);

• Биуретовая (определяет наличие пептидной связи в первичной структуре белка)

Раствор белка + NaOH + CuCl₂ (раствор) → красно-фиолетовое окрашивание. 

1. Биологическая роль белков (учитель биологии).

         Белки в клетках выполняют чрезвычайно важные и многообразные функции. Функции белков обусловлены сложностью и разнообразием их структуры (учитель использует карточки с терминами)

1. Из белков состоят мембраны клеток и клеточных организмов – строительная.
2. Движение ресничек и жгутиков, сокращение мускулатуры, перемещение хромосом осуществляется за счёт сократительных белков – двигательная.
3. Белки связывают и переносят с током крови многие химические соединения (гемоглобин) – транспортная.
4. В клетке, в ответ на проникновение в неё чужеродных веществ вырабатываются особые белки (антибелки) – защитная.
5. Белки могут изменять свою структуру в ответ на действие факторов внешней среды, то есть осуществлять приём сигналов – сигнальная.
6. Белки – гормоны, оказывают влияние на обмен веществ (инсулин, адреналин) – регуляторная.
7. Белки – ферменты, влияют на скорость химических реакций в клетке – каталитическая (фермент катализа).
8. При расщеплении 1 г. белка выделяется 17,6 кДж энергии – энергетическая.
9. Белки определяют механическую прочность различных структур – механическая.
10.  Сообщение учащихся о прионных белках – информационная.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

белки

сигнальная

регуляторная

каталитическая

энергетическая

защитная

транспортная

механическая

информационная

двигательная

строительная

Вывод по роли белков: белки действительно выполняют многочисленные важные функции в клетках живых организмов. В настоящее время изучены структуры и свойства многих белков. Это даёт возможность синтезировать из в лабораторных условиях.  Например, в 1954 году был синтезирован инсулин (о роли этого белка вы знаете – при лечении сахарного диабета).

         Искусственный синтез белков может быть использован при лечении многих заболеваний человека, а также болезней обмена веществ. Об этом вы можете прочитать в современных научных журналах.

1. Закрепление (учитель химии).

Работа с индивидуальными карточками по вариантам, 7 минут.

Вариант 1

1. В результате полного гидролиза белков образуются:

а) карбонаты

б) глюкоза

в) аминокислоты

г) амины

1. Почему не все аминокислоты имеют нейтральную среду раствора?
2. Что такое денатурация белков?
3. Какие из записанных аминокислот можно выделить из белка:

а) CH₃ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₂ – COOH

                            ‌‌‌‌‌‌‌‌

                          NH₂

б) H₃C – CH₂ – CH – CH – COOH

                          CH₃   NH₂

в) H₃C – CH – CH – COOH

                CH₃  NH₂

г) H₃C – CH₂ – COOH

                NH₂

     

 

 

 

Вариант 2

1. Что называется первичной и вторичной структурой белка?
2. Сколько трипептидов могут образовать три разных аминокислоты?

а) 2

б) 3

в) 5

г) 6

3. При помощи каких реакций можно различить раствор белка и раствор уксусной кислоты?

4. Число аминокислот, получаемых при полном гидролизе соединении:

                            H                    H

H₂N – CH₂ – C – N – CH – C – N – CH – COOH

                       O          CH₂   O           CH₃

                                    C₆H₅

Выводы по уроку (учащиеся записывают в тетрадь):

1. Белки – сложные органические соединения – биополимеры.
2. Белки выполняют многочисленные функции в организме.
3. Белки – основа жизни.

 

Итог урока:

Учителя выставляют оценки, мотивируя их, и задают домашнее задание. По биологии - §38, рис. 72; по химии - § 40-44, упр. 2, 6