Конспект урока по теме: "Аминокислоты. Белки"

Конспект  урока по теме: "Аминокислоты. Белки"  Цели:  обеспечить сознательное усвоение учащимися важнейших химических  законов, понятий, теорий в контексте изучения аминокислот и белков;  формировать высокий уровень мыслительной деятельности, научить  использовать в решении повседневных задач различные мыслительные  приемы; показать диалектическую взаимосвязь и взаимообусловленность  химических фактов. Довести до учащихся мысль о том, что опровергаются  только теории, факты опровергнуть нельзя. С помощью межпредметных  связей способствовать формированию картины мира. Оборудование: Листы с заданиями экспресс теста, бланки ответа на тест (для каждого ученика по два листа, скрепленных скрепкой, между которыми  вложена копировальная бумага). (Приложение 1). Листы с текстом для  изучения (по одному на парту). (Приложение 2). Листы с заданиями для  работы в группах. (Приложение 3) Оборудование для проведения лабораторного эксперимента: Продукты питания: молоко, молочные продукты (простокваша, сметана,  кефир, творог и др.), мука (смесь с водой), крупа (любая крупа, размоченная  или разваренная до кашеобразного состояния), бобовые (горох, фасоль, бобы,  соя), размельченные мясо и рыба, замоченные дрожжи, желатин. Пробирки,  10%­ный раствор гидроксида натрия, 1%­ный раствор сульфата меди. Методика проведения опыта: К 0,5 мл раствора белка добавляют столько  же 10%­ного раствора гидроксида натрия (калия) и 6­10 капель 1%­ного  раствора сульфата меди (II). Голубая окраска раствора, свойственная солям  меди (II), по мере образования комплексного соединения переходит в  сиреневую. ХОД УРОКА: 1. Вводное слово учителя. Постановка целей урока.    Белки – это важнейшие для жизни вещества. Белки – основной структурный  компонент тканей. Посмотрите на своего соседа. Все, что вы видите: кожа,  волосы, глаза, ногти, ­ это белки. Костные ткани, кровь, мозг – все содержит  белки. Кроме того, все ферменты, контролирующие химические процессы в  организме, представляют собой белки. В каждом человеке десятки различных  белков.      На предыдущих уроках мы с вами изучили состав, строение и свойства  аминокислот, состав и структуру белков. Сегодня мы расширим наши знания.  Узнаем истории открытия и изучения белков, о разнообразии белков, их  функциях в организме человека, свойствах, проведем ряд опытов,  подтверждающих наличие белков в продуктах питания, и обсудим  превращения белков в пищеварительной системе. В завершение урока мы  будем решать познавательные задания с практическим содержанием. 2. Экспресс – тест по темам «Аминокислоты. Белки». Проверка и обсуждение результатов. Перед тем, как узнавать новое, мы должны вспомнить и обобщить ранее  изученный материал. Для этого выполним тест. Ответы вы пишете через  копировальную бумагу, таким образом, каждый из вас сможет сам проверить  свою работу, выставить оценки и увидеть свои ошибки и исправить их. Учащиеся выполняют задания теста. Учитель собирает один из листов с  ответами. Далее идет обсуждение результатов теста и выставление  оценок. Критерии оценивания теста: «5» ­ 7 правильных ответов. «4» ­ 5­6 правильных ответов. «3» ­ 4 правильных ответа. 3. Работа с текстом в парах по теме «История открытия и изучения  белков».      После того, как в 1728 году Якоб Беккари (1682 —1766) впервые выделил  белковое вещество из пшеничной муки, ученыее разных стран стали активно  заниматься изучением строения белковых молекул. Результаты исследований  показали чрезвычайно важную роль белков в жизнедеятельности животных и  растений. Первую теорию строения белков выдвинул в 1844 году Геррит Ян  Мульдер.      На ваших партах листы с отрывком из работ Мульдера и кратким  изложением его теории. Ваша задача внимательно прочитать материал и  выделить, в чем теория Мульдера верна, а в чем он заблуждался. Через 10  минут мы обсудим ваши наблюдения. Для удобства вы будете подчеркивать  то, с чем вы согласны красной пастой, а с чем нет ­ черной.     Учащиеся работают с текстом, учитель консультирует пары, у  которых возникли затруднения. Далее следует обсуждение и объяснение  учителя о причинах несовершенства теории Мульдера.        Несовершенство теории Мульдера объясняется господствующей в то  время в химии теорией радикалов.   В 1846 году русский ученый Николай  Лясковский установил, что эмпирические формулы белков, выведенные  Мульдером, неприемлемы из­за допущенных ошибок в расчетах и, таким  образом, не соответствуют данным химического анализа самого Мульдера.  Лясковский показал, что вещество, принимаемое Мульдером за протеин,  лишенный серы, на самом деле ее содержит, и избавиться от серы очень  трудно. Поэтому нет оснований считать, что протеин является  фундаментальным веществом для белков. Дальнейшее изучение белковых  молекул показало, что они являются природными полимерами, построенными  из остатков a ­аминокислот. 4. «Типы белков и их функции в организме человека» дидактическая  игра. Белки — незаменимый компонент живого организма, они необходимы  как для его роста, так и для поддержания нормальной жизнедеятельности. В  этих случаях происходит образование новых тканей. Вообще говоря, замена  старых клеток на новые происходит очень часто. Например, красные  кровяные клетки ежемесячно полностью обновляются. Клетки, выстилающие  стенки кишечника, обновляются еженедельно. Каждый раз, принимая ванну,  мы сбрасываем с себя мертвые клетки кожи.   Сейчас, используя наши знания  из химии, биологии и повседневной жизни, мы будем соотносить типы белков  и их функции в организме человека. На доске листы с отпечатанными на них  типами белков. Рядом в столбик записаны вразброс их функции. Ваша задача  соотнести их и подобрать пример того или иного типа белков. Итак, начинаем работу: работаем в парах. Тот, кто нашел соответствие, поднимает руку и  выходит к доске. ТИП ФУНКЦИЯ ПРИМЕР Структурные белки мышц Сокращение, обеспечение двигательных функций. Миозин (мышцы) Белки соединительных тканей Обеспечение целостности организма, защита от внешних воздействий Кератин (кожа, волосы, ногти); коллаген (сухожилия) Хромосомные белки Часть структуры хромосом Гистоны Белки мембран Контроль за потоком веществ внутрь и вовне организма, передача  информации внутри организма Рецепторы Транспортные белки Переносчики кислорода и других веществ Гемоглобин Контролирующие белки Поддержание рН, солевого состава организма Сывороточный альбумин Ферменты Контроль метаболизма Протеазы Гормоны Регуляция процессов жизнедеятельности Инсулин, половые гормоны Защитные белки Антитела (защита от инфекций) Гаммаглобулин Учащиеся в тетрадях записывают таблицу. 5. Лабораторный эксперимент по теме «Обнаружение белков в пищевых  продуктах»        Как уже было сказано, белки содержатся во всех тканях живых  организмов. Биохимиками разработаны специальные реакции, позволяющие  достоверно установить присутствие белка или определенных аминокислот.  Такие реакции называют качественными, многие из них именные, т.е. носят  имя первооткрывателя.  На урок вы принесли различные продукты питания.  Биуретовая реакция — универсальная реакция на все белки, так как в  ходе ее образуются координационные комплексные соединения ионов  меди (II) с компонентами пептидных связей белков.        Учащиеся проводят эксперимент, используя разные продукты питания:  молоко, молочные продукты (простокваша, сметана, кефир, творог и др.),  муку (смесь с водой), крупу (любая крупа, размоченная или разваренная до  кашеобразного состояния), бобовые (горох, фасоль, бобы, соя),  размельченные мясо и рыбу, замоченные дрожжи, желатин. Затем учащиеся  демонстрируют свои результаты и делают вывод о том, что белки –  неотъемлемая часть пищи. 6. Рассказ учителя о превращениях белков в пищеварительной системе.           После того как вы съели какой­нибудь белок, ферменты, называемые  протеазами, разрывают пептидные связи. Происходит это в желудке и тонком  кишечнике. Свободные аминокислоты переносятся током крови сначала в  печень, а потом во все клетки. Там из них синтезируются новые белки,  необходимые организму. Если в организм поступило белка больше, чем надо,  или организму требуется "сжечь" белки из­за недостатка углеводов, то эти  реакции аминокислот происходят в печени; здесь азот из аминокислот  образует мочевину, выделяемую из организма с мочой через мочевыводящую  систему. Именно поэтому белковое питание дает лишнюю нагрузку на печень  и почки. Оставшаяся часть молекулы аминокислоты либо перерабатывается в  глюкозу и окисляется, либо превращается в жировые запасы. Человеческий организм может синтезировать 12 из 20 аминокислот.  Остальные восемь должны поступать в организм в готовом виде вместе с  белками пещи, поэтому они называются незаменимыми. Незаменимые  аминокислоты включают изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин,  треонин триптофан, валин и (для детей) гистидин. При ограниченном  поступление такой аминокислоты в организм она становится лимитирующим веществом при построении любого белка, в состав которого она должна  входить. Если такое случается, то единственное, что может предпринять  организм, ­ это разрушить собственный белок, содержащий эту же  аминокислоту.        Большинство животных белков содержат все восемь незаменимых  аминокислот в достаточных количествах. Любой белок, имеющий  необходимое содержание всех незаменимых аминокислот, называется  совершенным. Растительные белки несовершенны: в них низок уровень  некоторых незаменимых аминокислот.        Хотя ни один из растительных белков не может обеспечить нас всеми  незаменимыми аминокислотами, смеси таких белков ­ могут. Такие  комбинированные продукты питания, которые содержат взаимодополняющие  (комплементарные) белки, входят в состав традиционной кухни всех народов  мира.         Человеческое тело не может запасать белки, поэтому сбалансированное  белковое питание требуется человеку каждый день. Взрослому человеку  весом 82 кг требуется 79 г белка в день. Рекомендуется, чтобы при этом с  белками поступало 10 ­ 12% всех калорий. 7. Решение познавательных задач с практическим содержанием (работа в группах)      Многие методы химии и химической технологии выросли из древних  приемов «кухонных дел мастеров». Не зря немецкий физикохимик Вильгельм  Фридрих Оствальд в свое время заметил, что «каждый химик должен  протянуть руку кухарке и пожать ее как своему коллеге». Кулинарные  операции, состав и свойства распространенных компонентов пищи не  объяснишь без знания химии.         Пришло время показать ваши знания по химии, связав их со своей  повседневной жизнью. Работать будем в группах по четыре человека. Каждая  группа получит вопрос из кулинарии. Пользуясь литературой и своими  конспектами, вы должны подготовить грамотный с точки зрения и химии, и  кулинарии ответ. После выполнения задания один представитель от группы озвучивает свой вопрос и дает на него ответ. 8. Подведение итогов урока. Выставление оценок. Обозначение  дальнейших тем.       Итак, мы фактически уже покорили вершину курса органической химии.  Теперь нам ясна причина разнообразия живой материи — это связано с  разнообразием белков, которое в свою очередь объясняется почти  безграничным числом сочетаний двадцати аминокислот.      Но вот парадокс. Несмотря на столь широкое разнообразие белковых форм жизни, на нашей планете встречаются существа, удивительно схожие между  собой целым рядом признаков. Мы привыкли называть их родственниками. Если вы хорошо знаете свою родословную, то наверняка обнаружите ряд  сходств между собой и своими предками, даже отдаленными. Известно,  например, что в королевской династии Габсбургов характерная форма  верхней губы передавалась от поколения к поколению чуть ли не тысячу лет.       Явление наследственности для нас столь обычно, что мы удивляемся ему  скорее по привычке. Восклицая при виде новорожденного: «Ах, как он похож  на мать (бабушку, прабабушку и т. д.)», — мы в действительности больше  удивились бы отсутствию этого сходства.  Между тем наследственность —  одно из самых замечательных и необычных свойств жизни. Действительно,  почему при том, что вероятность случайного копирования белков близка к  нулю, белковые структуры различных организмов могут быть так похожи?             Живые организмы состоят из клеток. Клетка — это набор так или иначе  организованных веществ. Таким образом, всякая функция живого организма  может быть приписана какому­либо веществу или группе веществ (исключая,  видимо, тайну самой жизни). Мы уже узнали на предыдущих уроках, сколь  разнообразны функции белков в организме. Но тогда и функция  наследственности должна быть привязана к какому­то веществу. Вот только к какому? На этот вопрос мы постараемся ответить на следующем уроке. Спасибо всем за работу. Урок окончен. До свидания.    ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Экспресс – тест   по теме «Аминокислоты. Белки» 1. Отметьте функциональные группы, содержащиеся в аминокислотах: А) –NO2 и –COOH В) – NH2 и ­COOH Б) –NH2 и –OH Г) –NO2 и ­OH 2. Аминокислоты – амфотерные органические соединения, так как: А) относятся к азотсодержаним органическим соединениям; Б) реагируют с водой; В) образуют сложные эфиры; Г) содержат амино – и карбоксильные группы. 3. Аминокислоты образуют полипептиды в процессе реакции: А) полимеризации; Б) поликонденсации 4. Пептидная связь в белках соответствует: А) первичной структуре; Б) третичной структуре; В) вторичной структуре; Г) четвертичной структуре. 5. Желтое окрашивание возникает при действии на белок: А) щелочи; В) HNO3 (конц); Б) H2SO4 (конц); Г) Cu(OH)2. 6. Отметьте свойства, характерные для всех белков: А) растворимость и свертывание; Б) гидролиз и растворимость в солях; В) амфотерность и денатурация; Г) при высокой температуре разлагаются, распространяя запах жженых  перьев. 7. При денатурации белка остается неизменной: А) первичная структура; Б) третичная структура; В) вторичная структура; Г) четвертичная структура. Бланк ответа на тест: Фамилия, имя № А Б В 1 + 2 3 4 5 6 7 Общий балл: Оценка: балл + + Г + + + + ПРИЛОЖЕНИЕ 2 «В растениях, так же как и в животных, содержится вещество, которое  у первых образуется, а у вторых составляет компонент пищи и имеет для тех других важное значение. Это вещество — одно из сложнейших; оно  легко меняет свой состав в зависимости от условий. В животном  организме его особая роль состоит в осуществлении химического  метаболизма, которых при отсутствии этого вещества невозможно себе  представить. Несомненно, оно является самым важным из всех  известных веществ органического мира, и без него, по­видимому, жизнь на  нашей планете просто бы не существовала. Его можно обнаружить во  всех частях растений корнях, стеблях, листьях, плодах и соках, точно так же как в самых различных частях животного. В растениях оно  встречается в трех формах: водорастворимой, водонерастворимой и  растворимой в спирте. В животных организмах оно существует в  огромном разнообразии форма, как растворимых, так и нерастворимых,  причем для нерастворимой формы его структура может быть самой  различной. Оно может содержать серу или фосфор, или сразу оба эле мент, изменяя тем самым свой вид и свои физические свойства. Это  вещество получило название протеина, так как оно является началом самых различных соединений и может, поэтому рассматриваться как  первичная субстанция». Мульдер проанализировал данные анализа наиболее хорошо изученных белков и сделал вывод, что эти белки имеют одинаковое количество углерода,  водорода и кислорода. Их молекулярные формулы можно записать в виде  (С40Н62N10О16)x. Основываясь на данных собственных исследований и литературных данных,  Мульдер пришел к выводу, что углерод, водород, азот и кислород образуют  некое особое тело, присутствующее в неизменном виде во всех белках.  Мульдер утверждал, что протеин, то есть радикал (С40Н62N10О16) образуется в  растениях, откуда его получают и животные. Различие между травоядными и  плотоядными животными непринципиально, поскольку, в конечном счете, и  те, и другие питаются одним и тем же протеиновым радикалом, который идет  на построение из органов и играет ключевую роль во всех процессах жиз недеятельности. ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Задания с практическим содержанием для работы в группах 1. Почему при тепловой обработке мяса и рыбы происходит уменьшение  массы готового продукта? Под действием температуры происходит изменение вторичной, третичной и  четвертичной структуры белковой молекулы (денатурация). Первичная  структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. При  денатурации белки теряют влагу (разрушаются водородные связи), что  приводит к уменьшению массы готового продукта. 2. В чем причина образования пены на поверхности мясных бульонов,  жареных мясных и рыбных изделий? Это объясняется свертыванием растворимых в воде белков (альбумин,  глобулин). 3. Зачем маринуют мясо для шашлыка? Под воздействием уксусной или лимонной кислоты происходит частичный  гидролиз белков. Белки распадаются на поли­ и дипептиды. В желудке под  влиянием ферментов этот процесс продолжается и в итоге приводит к  образованию аминокислот. Таким образом, маринование облегчает пере варивание белка. 4. Чем отличается сырое молоко от пастеризованного. Почему при  кипячении молоко «убегает»? Сырое молоко содержит ферменты фосфатазу и пероксидазу, а  пастеризованное — нет. При нагревании ферменты разрушаются. Нагревание молока приводит к коагуляции белка лактальбумина, который при испарении воды образует на поверхности молока пленку, обычно называемую  пенкой. Она непроницаема для пара, поэтому под ней может создаваться  небольшое избыточное давление, вполне достаточное для того, чтобы при  вскипании молоко «убежало».