ПЛАН УРОКА ПО ХИМИИ "БЕЛКИ"

 

             УО   «Минский государственный областной лицей»

 

 

 

 

 

 

                                                        Химия

 

 

 

 

                    Тема урока:

 

    «БЕЛКИ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            

 

 

 

 

 

                                                                                       Составитель:

                                                                                        учитель химии

                                                                                        Мельникова С.Г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Урок по теме «Белки» проводится в 11 классе .

На проведение данного урока отводится два академических часа.

        Целью урока является создание условия для реализации «халестического»                

принципа образования в лицейском педагогическом пространстве. Дидактическая цель включает образовательный, развивающий и воспитательный аспект.                             

    На уроке используются групповая, фронтальная организация работы. Так же используется работа в парах, выполнение индивидуальных заданий

( предварительный поиск дополнительной информации для подготовки к уроку).

   На уроке используются следующие учебные приёмы: постановка проблемных вопросов, мыслительный диалог, использования фрагментов из художественной литературы ( Ю.Бондарев «Батареи просят огня», Артур Конан Дойль « Записки о Шерлоке Холмсе»)

   Используемые методы: словесный, наглядно-экспериментальный, частично-поисковый.

   Приложение № 1 включает в себя слайды , сопровождающие ход урока.

   Приложение № 2 включает в себя слайды обучающего теста, с которым учащиеся работают, используя компьютер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Тема урока  «Белки»

 Цель урока: Создание условий  для реализации «халестического» принципа

                       образования в лицейском педагогическом пространстве.                               Задачи:

1.     Сформировать знания о составе и строении белков как высшей ступени развития вещества.

2.     Сформировать знания о химических свойствах белков.

3.     Развитие умений и навыков составления схем химических реакций.

4.     Научиться подтверждать химические свойства белков экспериментально, решать задачи, которые связывают химию с биологией и медициной.

5.     Использовать опыты с белками для реализации межпредметных связей и для развития познавательного интереса учащихся.

6.     Воспитывать бережное отношение к своему здоровью             (Приложение 1:слайд № 3,4)

Тип урока: проблемное изложение нового материала

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, раствор куриного белка, HNO₃ (конц.), C₂H₅OH, CuSO₄, NaOH, (CH₃COO)₂Pb, AgNO₃, FeCl₃, спиртовка, спички, держатель для пробирок, штатив для пробирок, пробирки.

Правила безопасного поведения при работе с растворами химических реактивов, спиртовкой.

Форма организации работы: индивидуальная, парная, фронтальная.

Девиз урока «Жизнь – это способ существования белковых тел»

 

                                            Ход урока

1.Организационный момент

2. Мотивация и целеполагание

Перед изучением нового материала задан вопрос :В организме человека и животного белки под влиянием (А) подвергаются (Б), в результате образуются (В), которые используются организмом для синтеза собственных специфических(Г).
(Ответ учащиеся дают после изучения нового материала)

 

«Стоял тёплый, погожий день припозднившегося бабьего лета… Пустой, перепутанный паутиной садик был насквозь пронизан золотистым солнцем. В теплом воздухе планировали листья, бесшумно стукаясь о ветви, цепляясь за паутину на яблонях»    

                             Юрий Бондарев. «Батареи просят огня»

Каким веществом образована паутина? (слайд № 5. Приложение 1)

 

 

 

Учитель химии:                                       

Свойства искусственных материалов порой таковы, что оторопь берет. Например, ткань, сплетенную из кевлара, ни нож, ни обычная пуля не пробивают. Это синтетическое углеродное волокно находит широчайшее применение в производстве бронежилетов и спортивного инвентаря, акустических систем и компонентов авиационной техники. И тем удивительнее, что нить, которую ткет маленький золотистый паук-кругопряд Nephila clavipes, не уступая в прочности кевлару, имеет перед ним существенное преимущество: она эластична, то есть способна эффективно поглощать энергию (прежде чем порваться, нить растягивается процентов на тридцать). Кроме того, сырьем для кевлара являются так называемые петрохимикаты, дающие токсичные отходы. В «экологичности» же натуральных компонентов, из которых паук плетет свои сети, сомневаться не приходится: органические по своей природе, они, как и положено всему живому, разлагаются микроорганизмами.

             Инженеры охотно использовали бы нити кругопряда в качестве альтернативы кевлару. Однако природный материал чересчур дорог. Пауки - не тутовый шелкопряд, разводить их никто не берется: они чрезвычайно агрессивны и не гнушаются каннибализмом. Кроме того, пауки не слишком производительны: они ткут нити хоть и постоянно, но уж очень медленно. Тем не менее, все эти затруднения не означают, что на материалах из паутины можно поставить крест. На помощь химикам приходят биотехнологи.

Ученик 1: 

Основа нити паука-кругопряда - шелковые белки, которые вырабатываются особыми железами. Так, каркасную нить, представляющую наибольший интерес в плане ее использования как биоматериала, составляют белки спидроина двух типов: первые создают кристаллические ячейки и придают им прочность, вторые формируют «аморфную» неструктурированную матрицу и отвечают за эластичность. Как известно, белки кодируются соответствующими генами. В последние десять лет идентифицировано и выделено немало белков. Разумеется, расшифровать их гораздо проще, нежели геном человека, но и тут микробиологам не обойтись без мощной вычислительной техники. Только с развитием биоинформатики и особенно компьютерного анализа генома биотехнологи получили необходимый материал для манипуляций с наследственной информацией пауков.

Выступление ученика 2:    Идея синтеза волокон заключается в том, что гены паука, будучи вставлены в ДНК другого живого организма, заставляют его синтезировать молекулы шелкового белка. Такая операция была успешно проведена с бактериями, колонии которых после генетической модификации выращивались в особой питательной среде. Невозможность обойтись без этой

 

 

среды и стала главным недостатком метода: микробов приходилось кормить дорогостоящими аминокислотами - аланином, составляющим кристаллическую основу, и глицином. Да и сами белки получились не совсем полноценными: бактерии оказались слишком примитивными, дабы корректно переводить длинную цепочку чужого гена в соответствующую белковую молекулу.

 Ученик 3:   Попытку сконструировать организм, вырабатывающий шелковые белки, предприняли и специалисты канадской биотехнологической компании Nexia. Обратив внимание на сходство строения секреторных желез пауков и млекопитающих, ученые вшили гены кругопряда в ДНК козы. После операции белки в растворенном виде появились в ее молоке, и теперь идет работа над тем, чтобы их выделить и концентрировать.

Ученик 4 :  Самыми же перспективными признаются эксперименты с растениями. Результаты последнего из них были представлены Удо Конрадом (Udo Conrad) из немецкого Института генетики растений (IPK). Конрад, имплантировав гены кругопряда в геном картофеля и табака, добился существенного изменения химического состава обеих культур: на шелковые белки пришлось до 2 % всей белковой массы растений. По некоторым оценкам, белки, полученные с помощью трансгенных растений, будут в 2-10 раз дешевле, чем синтезированные бактериями.

Ученик 5:  Остается, впрочем, нерешенной другая задача. Искусственные шелковые белки легко растворимы, причем неравномерно: попадая в воду, они сбиваются в комки и превращаются в неоднородную полужидкую клейкую массу. Между тем паутина прекрасно переносит дожди. Так что инженерам-генетикам предстоит еще немало потрудиться для того, чтобы придать белкам новые свойства. Сейчас идет работа и с уже имеющимся натуральным, и с искусственным сырьем. Ученые пытаются повторить естественный процесс: ведь железы паука тоже вырабатывают белки в жидком виде, но затем они, проходя через специальные трубчатые прядильные органы, обезвоживаются и превращаются в паутинную нить.

 

 

 

 

 

 

3.Усвоение нового материала

Белки - это природные высокомолекулярные соединения (биополимеры), структурную формулу которых составляют полипептидные цепи, построенные из остатков α-аминокислот.    (Приложение 1. Слайд № 6)

Графический диктант «Аминокислоты»

                      I вариант                                                  II вариант

                ( глутаминовая кислота)                               ( лизин)

1.     Образует кислые соли.

2.     Имеет щелочную среду.

3.     Плохорастворимы в воде.

4.     Для нейтрализации 1 моль кислоты необходимо 2 моль щелочи.

5.     В составе кислоты 6 атомов углерода.

6.     Является только моно-£-аминокислотой.

7.     Реагирует со спиртом.

8.     Могут участвовать в реакции конденсации.

9.     Содержит 2π-связи.

10. Сколько электронных пар осуществляет образование химических связей в молекуле кислоты.

Ключ  ∩(да) ,  _ (нет) 

I вариант:  1∩ 2_ 3_ 4∩ 5_ 6∩ 7∩ 8∩ 9∩ 10à20 электронов

II вариант: 1_ 2∩ 3_ 4_ 5∩ 6_ 7 ∩ 8∩ 9_ 10à24 электрона

( Учащиеся сравнивают свои ответы с эталоном, учитель оценивает ответы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        а) Состав и строение белков  (Слайд №7. Приложение 1)

 

 

(рассмотрение каждой структуры отдельно;  комментарий учителя химии  )   (Приложение №1. Слайды № 12-19)

Обсуждение вопросов (закрепление)

1.     Какие органические соединения называются белками?

2.     Почему белки – высокомолекулярные соединения?

  Учащиеся самостоятельно формулируют вывод:белки играют роль в функционировании живых организмов, поэтому эти вещества должны обладать совершенно особенными свойствами, обусловленными их строением и уникальным составом.

n  ЧЕЛОВЕК-живое существо, у него есть тело, которое материально, потому что состоит из материальных частиц так же, как и неживое вещество. ЭЛЕКТРОН «не болеет», почему же тогда болеет человек???

   Где та грань, за которой в силу вступают биологические законы и какова их связь с психическими механизмами ?

Ученик-«филолог»:

Можно плыть по реке,

И лететь в облаках,

И шагать по земле,

Увядая в песках…

Птица в небе парит,

 А в песок упадет,

 И травой прорастет…

 

 

 

             Видно, чем-то похожа

             На камень вода,

             И в далёком родстве

             Человек и звезда.

                                  Ефим Ефимовский.      (Приложение 1. Слайд № 8,9)

 

 

Дем.опыт «Изучение действия на белки растворов солей тяжёлых металлов»

Цель: убедиться в необходимости ежедневного  употребления молока,   

        которое  является противоядием при отравлении солями тяжёлых                                      

        металлов.

4 пробирки: 1-2 мл раствора белка. По каплям добавлять: в 1-ю Pb(CH₃COO)₂; во 2-ю – р-р CuSO₄;   в 3-ю – р-р FeCl₃;  в 4-ю – р-р AgNO₃

Учитель химии:

Яичный белок или молоко можно использовать в качестве противоядия  при отравлениях солями тяжёлых металлов. Попадая  в организм с водой или пищей соли могут связываться с белками, что ведёт к потере их физиологических свойств. Чтобы этого не произошло, принимают яичный белок или молоко, которые связываются с тяжёлыми металлами.

 

                                             Белки

 

Протеины                                                            Протеиды

(простые белки)                                              (сложные белки)

Макромолекулы состоят                            Макромолекулы содержат

только из остатков                                  кроме остатков α-аминокислот

α-аминокислот                                        другие группы атомов (остатки

                                                                 полисахаридов, о-фосфорной

                                                                кислоты, катионы металлов и т.д.                 

 б) Физические свойства белков    (Приложение 1. Слайд № 11)

 

твёрдые                                     жидкие       полужидкие

не растворимы                       растворяются в воде и солевых

в воде и солевых                                   растворах

растворах                               (например, белок куриного яйца)

(например,  белки

покровных тканей)

 

в) Функции белков    (Приложение № 1. Слайды № 20,21)

 

·        Строительная (пластическая) – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы.

·        Каталитическая – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента).

·        Двигательная – сократительные белки вызывают всякое движение.

·        Транспортная – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.

·        Защитная – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ.

·        Энергетическая – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

·        Рецепторная – реакция на внешний раздражитель.

 

Следует упомянуть и о существовании белковых веществ, тормозящих действие ферментов. Такие белки обладают ингибиторными функциями. При

взаимодействии с этими белками фермент образует комплекс и теряет свою активность полностью или частично. Многие белки-ингибиторы ферментов-выделены в чистом виде и хорошо изучены. Часто они относятся к сложным белкам- гликопротеидам, вторым компонентом которых является углевод.

   Существуют уникальные вещества: нейропептиды. Они регулируют важнейшие жизненные процессы: памяти, сна, боли, чувства страха, тревоги. Некоторые из нейропептидов уже выделены, их строение установлено, они дахе получены синтетическим путём.

     Функции отдельных белков  до настоящего времени не выявлены, хотя есть веские основания говорить об их важной роли в жизнедеятельности организмов. £-Фетопротеин является эмбриональным белком, т.е. он присутсвует в крови плода человека и животных. Причём на ранних стадиях эмбриогенеза он является преобладающим белком по количеству, что дало основание предположить, что

£- Фетопротеин выполняет функцию эмбрионального альбумина. Молекулярная масса этого белка около 70000. Его синтез резко угнетается после рождения, и у взрослого человека данного белка содержится всего 5 мкг на 1 литр крови.

   При раке печени синтез этого белка резко увеличивается. Это явление было открыто советскими учеными Г.И.Абелевым и Ю.С. Татариновым и легло в основу ранней диагностики данного заболевания.

  

Однако установление строения молекул и даже их искусственный синтез ещё не означают, что проблема получения «живой» материи уже решена.

 

г) Химические свойства белков

(Актуализация вопроса)

 

Ученик: рассказывает отрывок из произведения Артура Конан Дойля

« Записки о Шерлоке Холмсе»

« Холмс тихо рассмеялся и потёр свои длинные нервные руки.

Мои глаза уведомляют меня, что с внутренней стороны вашего левого башмака, как раз таи, куда падает свет, на коже видны шесть почти параллельных царапин. Очевидно, царапины были сделаны кем-то, кто очень небрежно обтирал края подошвы, чтобы удалить засохшую грязь. Отсюда я, как видите, делаю двойной  вывод: что вы выходили в дурную погоду и что у вас скерный образчик лондонской прислуги. А что касается вашей практики,-- если в мою комнату входит джентельмен, пропахший йодоформом, если у него на указательном пальце правой руки чёрное пятно от азотной кислоты, а на цилиндре-шишка, указывающая, куда

 

 

 

именно он запрятал свой светоскоп, я должен быть совершенным глупцом, чтобы не признать в нём деятельного представителя врачебного мира.»

Учитель химии: Какая ошибка допущена автором? (На вопрос отвечают учащиеся)

 

 

 

Изучение химических свойств белков (выполнение лаб.опытов)    

Обучение  правилам безопасного поведения при работе с кислотами и щелочами.

 

 

1.     Гидролиз белков:      (Приложение 1. Слайд № 22, 23)

Белки +H2OàПолипептиды H2Oà Олигопептиды H2OàДипептиды H2Oà

àα-Аминокислоты

 

 

2.     Осаждение белков

Под действием факторов осаждения белки выпадают в осадок, но после прекращения действия (удаления) этих факторов белки вновь переходят в растворимое состояние и приобретают свои свойства. Одним из видов обратимого осаждения белков является высаливание.

 

 

Необратимое осаждение белков связано с глубокими нарушениями структуры белков (вторичной и третичной) . Такие изменения белков можно вызвать кипячением, действием концентрированных растворов минеральных и органических кислот, солями тяжелых металлов.

 

 

      3.Цветные (качественные) реакции      (Приложение 1. Слайд № 24, 25,26)

 

 а) Ксантопротеиновая (на остатки аминокислот, содержащих бензольные кольца)

 

 

 б) Биуретовая реакция(на пептидные связи)

 

 

 

 в)Цистеиновая реакция(на остатки аминокислот, содержащих серу)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Оформление результатов лабораторных опытов :

 

4)Денатурация белка ( проведения лаб. опыта)

Учащиеся делают вывод о воздействии алкогольных напитков на здоровье человека и необходимости здорового образа жизни.

 

Дополнительная информация (выступление ученика):

При необратимой денатурации полностью нарушаются организация тканей и кроветворная способность мозга. Обратимая денатурация протекает в нормальных физиологических условиях-это взаимное превращение неактивных и активных форм ферментов и соответствующих гормонов.В последние годы ученые стремятся решить эту сложнейшую проблему. Высказано интересное предположение, что процессы старения при возрастных изменениях организма

 

 

связаны с медленно протекающей денатурацией белка. Может быть в преодолении этого процесса  лежит ключ к продолжению жизни?

д) Превращения белков в организме     (Приложение 1. Слайд №27)

 

Основой живого организма, носителями наследственных признаков, являются белки. С белками связаны все жизненные процессы.  (Приложение 1. Слайд №27)

Белки- необходимая составная часть пищи человека, отсутствие или недостаток их в пище может вызвать серьёзные заболевания.

  Большая группа белков-факторов роста-активизирует ферменты синтеза ДНК в клетке и таким образом усиливает деление клеток. Это важно для восстановления тканей при ранениях и после операций. Но очень интенсивное деление ведет к неконтролируемому росту (злокачественные опухоли).

4.Закрепление : компьютерное сопровождение  (Приложение № 2)

Работа учащихся с тестом «Белки» (индивидуальная работа с обучающим тестом)

 

 

5. Рефлексия:  а) Вернёмся к вопросу, заданному в начале урока

А — фермент
Б — гидролиз
В — a — аминокислота
Г — белки

 

   б) На магнитной доске  изображены острова Удачи, Хорошего настроения, Везения, Безразличия, Непонимания и т.д.

    Ребятам предлагается после урока подойти к доске и поместить свой магнитик на выбранном острове.

Домашнее задание: параграф № 41

Решить задачу: Источниками белков могут служить не только такие продукты , как мясо, рыба, творог, но и растительные, например плоды бобовых(фасоль, горох, соя, арахис), которые содержат до 22-23% белков по массе, грибы и орехи. Какая масса фасоли требуется, чтобы обеспечить дневную потребность в белках семьи из четырёх человек(двое взрослых и двое детей)? Примите норму потребления белков для взрослых-200г , а для детей-150г в день. Считайте, что белки составляют 22% от массы фасоли.

Упражнение 1. Почему жирную кожу, склонную к воспалительным процессам, не рекомендуют слишком часто мыть водой с мылом, хотя мыло хорошо удаляет кожное сало и обладает антисептическими свойствами?

Упражнение 2. Почему врачи-дерматологи рекомендуют после душа , обязательно принимаемого перед бассейном , ополаскивать ступни ног раствором слабой кислоты?

 

В заключении говорит учитель химии:

  Человеку всегда хотелось чуда. Одним из чудес остаётся возникновение жизни, превращение неживой материи в живой организм. Вспомним интереснейшие теории происхождения жизни на земле: теория сотворения жизни на Земле; теория панспермии( жизнь из космоса); теория катастрофизма Вернадского; теория креционализма(сверхъестественные силы); теория биологической эволюции А.И. Опарина.

    Проведенный урок даёт возможность научного обоснования жизни и понимания, что жизнь и белки неразрывно связаны.