Интегрированный урок химии и биологии «Свойства и функции белков».

Муниципальное общеобразовательное учреждение
 средняя общеобразовательная школа № 10 г. Сердобска Пензенской области  

 

 

 

 

 

Интегрированный урок биологии и химии

«Свойства  и функции белков».

   

 

 

 

 

 

Провели:
      Апексимова Н.В., учитель биологии
Гречушкин В.В., учитель химии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цель урока:

1.  закрепить знания учащихся о белках как о высокомолекулярных веществах;

   на основе знаний о строении изучить свойства белков и  многообразие их функций;

2. на основе углубления межпредметных связей биологии и химии развивать интерес к этим предметам;

3.информировать школьников о гигиене питания, о сохранении своего здоровья.

Тип урока: интегрированный, урок ознакомления с новым материалом.

 

Оборудование:  компьютеры и мультимедийный проектор; образовательная среда «Кирилл и Мефодий»; белок куриного яйца для демонстрации эксперимента, вода, спирт;  для лабораторной работы: раствор белка куриного яйца, растворы гидроксида натрия, сульфата меди (II), азотной кислоты, спиртовки, спички, держатели,  две пробирки.

План урока:

1.Вступление.

2.Основная часть:

а  - Свойства белков (лабораторная работа)

б -  Функции белков (практическая работа)

- Роль белков в организме.

3.Заключение, итоги урока.

 

 

 

 

 

 

 

1. Вступление:

Учитель биологии:
 Здравствуйте, ребята!                                                                             

Учитель химии:  

 Здравствуйте, уважаемые гости!

 

Учитель биологии:    

Давно мы знаем на Земле, есть школы,

Где обучает человечество детей.

Предметов изучается там горы

Чтоб передать все знанья поскорей.

 

Учитель химии:   

И иногда науки и предметы.

Встречаются, чтоб обсудить проблемы

Такой же будет здесь и встреча эта

И на неё попали вместе все мы.

 

Учитель биологии:   

На  сегодняшнем уроке    встретились   две   науки:    биология    и химия, чтобы ответить на вопрос:  «Почему понятие белок отождествляется с понятием жизнь?»

 

Учитель химии:

    Символом начала жизни всегда было яйцо. Вот почему белок птичьих яиц дал назва­ние всему классу белков, которые, как мы знаем теперь, содержатся в любой клет­ке организма. Когда в XIX веке обнаружили, что белки—главные компоненты живых клеток, все проявления жизни стали связывать только с ними. Экспериментального материала было достаточно, чтобы дать определение жизни: "Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой...причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка." ( Слайд 2)

-Заметьте, что это определение было дано, когда  еще не было достаточно

изучено строение белка, его основные функции и  химические свойства. Но  и сейчас оно является самым точным определением  жизни.

Цель сегодняшнего урока доказать эти слова, как теоретически, так и практически.

Так же мы закрепим знания о строении белков, полученные на предыдущих уроках.  На основе углубления межпредметных связей биологии и химии получим информацию  о гигиене питания, о сохранении своего здоровья.  ( Слайд 3)

 

 

2.Основная часть:

а ) Свойства белка

Чем выше форма структурной организации, чем сложнее белок—тем разно­образнее его свойства.

1.Раствори мо с т ь:

Некоторые белки, например, альбумины, хорошо растворимы в воде. Типичный представитель альбуминов -  белок куриного яйца.

Глобулины растворимы в водных растворах солей, глютелиды растворяются только в растворах щелочей.     

2. Многие белки проявляют особую чувствительность к теплу.

Уже при t 60⁰С они быстро утрачивают свои природные свойства -денатурируются. При этом частич­но или полностью разрушаются водородные связи, происходит   выпрямление спира­левидной формы. При более высокой  t белки свертываются, коагулируют. Денатура­ция может проходить при облучении или под действием кислот, растворов солей тяжёлых металлов.

З.Гидролиз белков.

При нагреваний белков со щелочами   или кислотами происходит гидролиз. Пептид­ные связи разрываются и происходит   восстановление функциональных групп.

Учитель демонстрирует опыт: берет желудочный сок, который содержит соляную кислоту. То, что раствор кислый доказать очень легко при помощи индикатора - лак­мус а. Приливаем   лакмус   к желудочному соку, индикатор в кислой среде становит­ся красным. Добавляем этот раствор к белку. Окраска индикатора меняется. Запишем уравнение гидролиза.

4.Для белков   характерны цветные реакции:

а)Биуретовая ,которая доказывает наличие в белковой молекуле пептидных связей.

б)Ксантопротеиновая ,которая доказывает, что в состав белков   входят остатки  ароматических аминокислот.

Лабораторная работа (на столах листы с алгоритмом.)   звучит  тихая музыка

 

 

 

Учитель биологии

Белки – это неотъемлемая часть пищи животных и человека. При исключении из рациона белкового компонента, но при достаточной калорийности пищи в  живых организмах  наблюдаются патологические явления: остановка роста, изменение состава крови и т.д.? С чем это связано?

Для  того чтобы ответить на этот  вопрос  функции  белков в организме:

 

У вас на  столах есть  таблицы, в которых  обозначены функции белков и приведены  примеры  белков, выполняющих данные  функции.  Наша  с  вами  задача  

к каждой  функции  подобрать  правильное  определение и записать его в таблицу.

1.  Строительная: из белков состоят мембраны клеток и клеточных органоидов. У высших животных из белков состоят стенки кровеносных сосудов, сухожилия, хрящи. Из устойчивого и твердого белка кератина состоят образования, используемые животными для защиты – рога, копыта, панцири, когти, перья, шерсть.

Белки наряду с жирами (фосфолипидами) образует основу всех биологических мембран, играющих важную роль в построении клеток и их функционирования.

Данные о % содержании белка к сухой массе:

 в мышцах человека – 80%

 в коже человека—63%

 в печени человека—57%

 в мозге человека—45%

 в костях человека—28%

2. Каталитическая функция. К 1995 г. было идентифицировано более 3400 ферментов. Большинство известных в настоящее время ферментов, называемых биологическими катализаторами, является белками. Белки—двигатели всех химических реакций, слаженно и последовательно протекающих в организме.

Фермент— своеобразный робот, приспособленный для выполнения определенной химической реакции. Если реакция сложная, то ее подобно автоматической линии, поэтапно проводят несколько ферментов.

3. Транспортная функция. В крови, наружных клеточных мембранах, в цитоплазме и ядрах клеток есть различ­ные транспортные белки, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт веществ.

Например, гемоглобин. Он переносит кислород из лёгких к клеткам др. тканей и органов. Белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот различных биологически активных веществ.

4.  Защитная функция.  Специальные белки – иммуноглобулины – являются антителами к антигенам (чужеродным белкам), они связывают и выводят антигены из организма, препятствуют размножению бактерий и вирусов, нейтрализуют выделяемые ими токсины. Пример, в лимфатических тканях (вилочковая железа, лимфатические узлы, селезенка), вырабатываются лим­фоциты-клетки, синтезирующие антитела. Поэтому у человека и животных одна из главных систем - это иммунная система.

5. Наверно вы устали, давайте сделаем физ. минутку:

1)  посмотрите влево, вправо, вверх, вниз, круговые движения, зажмурьте глаза, расслабьте мышцы, откройте глаза.

2)  Погладьте брови, глаза, веки.

3)  Повернитесь на стуле направо, налево.

4)  Выпрямите спину,  расслабьтесь.

5) Потрите ладони, пальцы и активизируйте работу организма.

Молодцы, выполнили зарядку, а  белки  нашего  организма выполнили двигательную функцию. Внутри мышечного волокна происходят белковые волокна - сократительные миофибриллы, а им помогали белки миозин и актин.

6. Регуляторная функция. Обмен веществ в организме регулируется разнообразными механизмами. В этой регуляции важное место занимают гормоны, синтезируемые не только в железах внутренней секреции, но и во многих других клетках организма. Ряд гормонов представлен белками или полипептидами, например гормоны гипофиза, поджелудочной железы и др.

7. Энергетическая  функция

8. Питательная (резервная) функция. Эту функцию выполняют так называемые резервные белки, являющиеся источниками питания для плода, например белки яйца (овальбумины). Основной белок молока (казеин) также выполняет главным образом питательную функцию.

Вывод: велико значение белка для жизнедеятельности человека и животных и поэтому наш урок имеет практическую направленность.

Учитель химии:

Для человека крайне токсичны соли содержащие ионы  Аq,Аu,Вi,Нq,Сd,Сr.Противо­ядием этим солям служит   альбумин (яичный белок), осаждающий их в виде нераст­воримых комплексов.

Запасной белок, содержащийся в желтке куриного яйца,—ВИТЕЛЛИН. Это  фосфопротеид т.е. сложный белок, содержащий в своём составе фосфорную кислоту. Кроме этого желток содержит железо, витамины (особенно много А, Д, Е) Считается, что чем ярче окрашен желток—тем качественнее яйцо, поскольку в этом случае курица питалась естественным образом, а именно—зеленой травой, содержащей кроме хлорофилла еще и пигменты группы каротиноидов. В пищеварительном тракте курицы хлорофилл разрушается, а каротиноиды, как более устойчивые, в конечном итоге накапливаются в курином желтке.

Демонстрация опытов:

1.ОПЫТ:взяли два вареных яйца—магазинное и свойское—разрезали ,желток магазинного яйца был бледно окрашен, что свидетельствует о том, что курица питалась неестественным образом.

Все минеральные вещества в курином яйце находятся в легко усвояемой форме.

2.Х.ОПЫТ: белок +Сu SO₄ = осадок (хлопья)

Опыт показывает, что загрязнение природной среды солями тяжёлых металлов при­водит к отрицательным последствиям для живых организмов, природные белки теряют присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют, в случаях отравления людей солями тяжёлых металлов (Нq ²⁺ ,Сu ²⁺ ,Рв ²⁺ ) используют молоко, белки которого связывают их.

Учитель биологии:

Белки — важнейший компонент рациона питания человека. Они необходимы организму для восполнения энергетических затрат, построения и возобновления тканей тела, нервной системы. Сколько же нужно употреблять человеку в день белка? (варианты предлагают дети ответов). Не будем гадать, давайте решим задачу и ответим на этот вопрос.

Задача: Известно, что для взрослого человека необходимо 1,5 г белка на 1кг массы. Зная свою массу, определите норму необходимого потребления белка для своего организма.

1,5г-1кг           

х=1,5*50/1=75                    

 х-50кг

 

Запишите в тетради по биологии свою суточную потребность в белке и учтите, что около 60% потребляемых белков должно быть животного происхождения, так как не все белки равноценны.

Белковое голодание довольно быстро приводит к тяжёлому расстройству здоровья. Особенно чувствителен к недостатку белка растущий организм детей. Белковая недостаточность приводит к задержке, а затем к полному прекращению роста, вялости, похуданию, тяжёлым отёкам, воспалению кожных покровов, малокровию — вот далеко не полный перечень последствий белковой недостаточности, нередок и смертельный исход. Тяжёлые последствия белкового голодания особенно памятны людям, перенесшим блокаду Ленинграда.

И поэтому мы хотим пригласить Вас в магазин, где вы можете «приобрести» продукты белкового происхождения.

Необходимо помнить, что большое потребление белков ведёт к образованию в же­лудочно-кишечном тракте продуктов неполного расщепления, что может вызвать интоксикацию организма, поэтому необходимо помнить о рациональном питании.

Учитель химии:

 

Для того, чтобы проверить насколько вы усвоили тему сегодняшнего урока проведем тестирование (на столы раздаются вопросы по вариантам).

1-в                                                           2 в

БЕЛОК                                           ЖИЗНЬ

1. Белок-это...                                  1. Белок состоит из:

а)  пептид                                        а) липидов

б)  полимер                                      в) аминов

в)  мономер                                      ж) аминокислот

 

2. Незаменимая АК                          2. Биуретовая реакция - это качественная

в) пролин                                            реакция на белок, доказывающая наличие

б) глутамин                                         в нем:

е) валин                                            и) пептидных групп

                                                           к) остатков ароматич. Кислот

                                                            л) содержание серы

 

3. При расщеплении 1г белка         3. Сколько находится в трипептиде пептидных групп образуется:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

 л) 17.6 к Дж                                     к)3

м) 20,8 к ДЖ                                    з) 2

н) 39,6 к Дж                                     м) 4

 

4.Фосфопротеины-это остаток        4. Денатурация - это:

о) Белок фосфорной кислоты         ж) высаливание белка

п) Белок липид                               з) образование белка

р) Белок фосфор                             н) разрушение структуры белка

 

5. Какой белок выполняет              5. Вторичная структура белка –

транспортную функцию в крови  

                                                           л) линейная структура

к) Гемоглобин                                 м) глобулы, фибриллы

л) Клетки киллеры                          ь) структура спирали

м) Лейкоциты

Учитель биологии:

       Из правильных ответов составьте слова,  которые не раз упоминались сегодня на уроке - ключевые слова

Вывод: Итак, понятие “жизнь” и “белок” неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос “что такое жизнь?”, надо знать, что такое белок. Чем больше о белках мы узнаем, тем глубже проникаем в понятие “жизнь”. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением служат слова Гете: “Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен”.

Заключение  (учитель  биологии)

I.                                 Заполняются листы самоконтроля (они лежат на столах) см. приложение.

II.            Собираются рабочие тетради для проверки конспекта урока.

III.         Выставляются оценки за работу на уроке.

Информация о продуктах питания:

МОЛОКО.

Является источником биоценных белков, легко усваиваемых жиров, незаменимых жирных кислот, фосфатидов,  витаминов— А,В₂, С, РР; нормализует содержание холестерина в крови, используется в целях профилактики и лечения гастрита, язвы желудка, туберкулёза, сердечно-сосудистых заболеваний, стимулирует распад жира (липотрофный эффект) и  синтез других белков в организме; обеспечивает более полное усвое­ние фосфора и кальция.

ТВОРОГ.

Повышает содержание метионина, предотвращает жировые отложения в печени, на его усвоение тратится меньше   ферментов, желудочного сока и соляной кислоты.

СЫРЫ.

Возбуждающе действуют на нервную систему, не рекомендуется их употреблять перед сном.

ЯЙЦА.

Содержат в белке все незаменимые аминокислоты; желток содержит жирные кислоты и холестерин, однако благодаря большому содержанию лецитина холестерин яичного желтка практически не попадает в кровь и выводится с желчью .Наилучшее усвоение ценных компонентов яйца наблюдается при первичной денатурации белка, когда яйцо сварено всмятку.

МЯСО.

Является основным источником ценных белков (биоценные белки мышц: миогены, миозин, глобулины и др.) , повышает желудочную секрецию, возбуждает нервную систему, содер­жит железо, витамин группы С и В.

РЫБА.

Содержит важные микроэлементы и активный йод.

 

Литература:

l  Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молекулярная биология клетки. В 3 томах. — М.: Мир, 1994.

l  Ресурсы Интернета.

l  Газета Биология «Первое сентября».

l  Учебник Химия 10-11 класс.

l  Ленинджер А. Основы биохимии. В 3 томах. — М.: Мир, 1985.

l  Страйер Л. Биохимия. В 3 томах. — М.: Мир, 1984.