Интегрированный урок биологии и химии в 10-м классе. Тема: Белки с различных точек зрения


Цель: актуализировать и углубить знания
учащихся об уникальных особенностях строения
молекул белка и ее свойствах.

Методы, используемые на уроке:


репродуктивные, частично-поисковые.

Задачи.

  • Раскрыть особенности строения белков.
  • Углубить знания учащихся об уникальных
    особенностях строения молекулы белка.
  • Изучить химические свойства белков.
  • Структура урока:

    I этап: организационный момент;

    II этап: подготовка учащихся к активному
    усвоению знаний;

    III этап: изучение нового материала;

    IV этап: закрепление;

    V этап: итоги, д/з.

    Оборудование:

    раствор куриного белка,
    куриные перья, раствор фенола, спиртовка, спички,
    зажим, пробирки, растворы: гидроксида натрия,
    сульфата меди, нитрата свинца, концентрированная
    азотная кислота.

    Ход урока

    I этап. Приветствие

    II этап

    Учитель приводит высказывание Ф.Энгельса о том,
    что такое жизнь: “Жизнь есть способ
    существования белковых тел, существенным
    моментом которого является постоянный обмен
    веществ с окружающей их внешней природой….
    Причем при прекращении обмена веществ
    прекращается и сама жизнь, что приводит к
    разложению белка…”.

    Ни одно из веществ не выполняет стль
    специфических и разнообразных функций в
    организме, как белок. В организме человека
    имеется более 10 000 видов белков.

    Тема нашего урока: Белки с различных точек
    зрения.


    III этап

    . Изучение нового материала

    Вопросы.

    - Какие соединения называют белками? (Природные
    полимеры, мономерами которых являются
    аминокислоты)

    - Изучение какого процесса помогло установить
    строение белков? (Изучение гидролиза белков)

    1. Самостоятельная работа учащихся с текстом и
    рисунками учебника биологии.

    Задание: найти в тексте информацию о том:

    - Сколько типов белковых молекул, отличающихся
    друг от друга, содержится в организме человека? (5
    млн. типов белковых молекул)

    - Сколько аминокислот входит в состав белка?
    (Двадцать)

    - Рассмотрите формулу аминокислоты и ответьте
    на вопрос: “Почему аминокислоты являются
    амфотерными соединениями? (Потому что содержит
    одновременно аминогруппу и карбоксильную
    группу, обладающие противоположными свойствами)

    - Рассмолтрите схему образования дипептида.
    Какие атомы образовали молекулу воды в
    результате соединения двух аминокислот? (Водород
    от аминогруппы и гидроксогруппа от
    карбоксильной группы)

    - Сколько уровней организации может иметь
    белковая молекула? Назовите эти структуры.

    Обсуждение материала учебника.

    2. Работа с текстом учебника и рис. 1 по
    заполнению таблицы “Структуры белковых
    молекул”.


    Структура белковой молекулы Характеристика структуры Тип связи, определяющий
    структуры
    Первичная Последовательность аминокислот
    в полипептидной цепи
    Пептидная связь между углеродом
    кислотной и азотом основной групп
    Вторичная Белковая молекула принимает вид
    спирали или складчатого слоя гармошки
    Водородная связь между
    остатками карбоксильных и аминогрупп разных
    аминокислот
    Третичная Белковая спираль сворачивается
    и приобретает форму шарика или глобулы
    Атомы серы двух аминокислот,
    находящихся на некотором расстоянии друг от
    друга в полипептидной цепи соединяются образуя
    так называемые дисульфидные связи
    Четвертичная Функциональное объединение
    нескольких молекул белка обладающих третичной
    структурной организацией.

    3. Составление схемы “Классификация белков”.

    По составу

    Простые – протеины (состоят
    только из аминокислот): альбумины, глобулины,
    гистоны.

  • Сложные – протеиды (состоят из
    аминокислот и небелковой составляющей):
    фосфопротеиды, нуклеопротеиды, липопротеиды.
  • По функциям

    Структурные.

  • Каталитические.
  • Регуляторные.
  • Транспортные.
  • Защитные.
  • Двигательные.
  • Запасательные.
  • Токсичные.
  • Сигнальные.
  • По структуре

    Фибриллярные (коллаген).

  • Глобулярные (ферменты и гормоны).
  • Промежуточные (фибриноген).
  • 4. Практическая работа по изучению химических
    свойств белков (работа в парах по инструкциям с
    предварительным повторением правил техники
    безопасности)

    Обсуждение амфотерности белков можно начать с
    вопроса: аминокислоты – соединения амфотерные,
    будет ли присуще это свойство белкам?

    • Растворимость белков. Различная растворимость
      белков в воде связана, прежде всего, с их
      молекулярной массой. Растворимость в большей
      степени зависит также от природы радикалов
      аминокислотных звеньев.
    • Гидролиз белков – разрушение первичной
      структуры. В лаборатории этот процесс проводится
      в присутствии кислот и щелочей при нагревании. В
      организме он проходит под действием ферментов.
    • Денатурация белков. Необратимая — полное
      разрушение пространственной структуры белка.
      Денатурация происходит под действием солей
      тяжелых металлов, высокой температуры, излучения
      – демонстрация видеофрагмента.

    Обратимая денатурация — частичное разрушение
    пространственной структуры белка. Обратный
    процесс называется ренатурация.

    • Цветные реакции белков.

    Цветные реакции применяются для установления
    белковой природы веществ, идентификации белков и
    определение их аминокислотного состава в
    различных биологических жидкостях. В
    клинической лабораторной практике эти методы
    используются для определения количества белка в
    плазме крови, аминокислот в моче и крови, для
    выявления наследственных и приобретенных
    патологий обмена у новорожденных.

    - Биуретовая реакция на пептидную связь;

    - Ксантопротеиновая реакция.

    • Горение белков. Учащиеся поджигают шерстяную
      нитку и делают вывод.

    Вывод.

    Денатурация приводит к нарушению
    антигенной чувствительности белка, а иногда и к
    полному блокированию ряда иммунологических
    реакций, к инактивации ферментов и нарушению
    обмена веществ. Ученые предполагают, что
    процессы старения связаны с медленно
    протекающей денатурацией. Реакция гидролиза
    белков приводит к образованию аминокислот, из
    которых в клетках организма образуются белки,
    характерные для данного организма.

    1. Знакомство с основными функциями белков.

    Белки – основная структурная часть любого
    живого организма, а также неотъемлемая часть
    пищи животных и человека. При исключении из
    рациона белкового компонента, несмотря на
    достаточную калорийность пищи, у живых
    организмов наблюдаются патологические явления:
    остановка роста, изменение состава крови и т.д. С
    чем же связано огромное значение белков для
    живых организмов?

    С сообщением “Функции белков в организме”
    выступают учащиеся:

    - каталитическая функция,

    - защитная функция,

    - строительная функция,

    - сигнальная функция,

    - транспортная,

    - двигательная.

    Вывод.

    приоритетная роль белков в клетке
    объясняется многообразием их функций. Поэтому
    они являются основой жизни.

    Учащиеся составляют краткий конспект по
    выступлениям.



    Каталитическая функция белков. Опыт
    проводит учитель.

    Прилейте по 2 мл Н2О2 в пробирке с
    кусочками мяса, картофелем (сырой, вареный).

    Запишите наблюдаемые вами явления в таблицу.
    Предлагает записать уравнение, выполненной
    реакции.

    Дайте объяснения вашим наблюдениям.

    Что брали? Что делали? Что наблюдали?
    Объяснения.

    Вывод. При варке картофеля, мяса
    произошла денатурация белка фермента каталазы,
    разрушилась 3-ая структура белка и это привело в
    разрушению активного центра фермента. Выделение
    кислорода при действии Н2О2 на сырой
    картофель и мясо свидетельствует о проявлении
    каталитической функции белка – фермента
    каталазы.

    2О2 = 2Н2О + О2

    2. Выступление учащегося — превращение белков в
    организме. В качестве дополнения слово
    предоставляется специалистам врачебной
    практики (учащиеся заранее готовят сообщения,
    опираясь не только на учебную литературу, но и
    через беседы с врачами – практиками районной
    поликлиники).

    Врач-генетик.

    Сообщение о том, что
    генетическими болезнями страдают не только
    жертвы этих болезней, но и их семьи. Родителей
    часто мучает чувство вины.

    Генетические консультации врачей генетиков
    могут помочь супругам определить, на сколько
    велик риск рождения у них больного ребенка.

    В ряде случаев медико-генетические
    консультации выявляют у новорожденных или у
    грудных детей наследственное предрасположение к
    наследственным болезням, возникновение которых
    в очень сильной степени зависит от определенных
    внешних условий.

    Врач-эндокринолог.

    Сообщение о биохимии
    опухолей желудочно–кишечного тракта и их
    влиянии на процесс белкового обмена.

    Врач-косметолог.

    Беды нашего организма
    отражаются на коже, а особенно на коже лица –
    самой уязвимой части тела.

    Сообщение о влияние кремов на кожу.

    Врач-невропатолог.

    Сообщение о том, что
    эндокринная и нервная системы действуют
    координировано, поддерживая постоянство
    внутренней среды организма. Взаимодействие
    между нервной и эндокринной системами
    осуществляется в основном посредством
    гипоталамуса. Оказывают стрессы, поэтому
    здоровый образ жизни, снижение стрессов является
    залогом здоровья.

    Врач-терапевт.

    Белки в иммунной
    системе.

    Иммунная система – это самостоятельная
    система организма, представленная своими
    функциями и органами.

    Основные функции иммунной системы:

    1) распознать “чужое”, разрушить,
    нейтрализовать, вывести из организма;

    2) обеспечить препятствие внедрению и
    размножению чужеродных антигенов;

    3) Запомнить строение, свойства “чужого”,
    быстрее встречать его как “чужое” и сохранять в
    иммунологической памяти;

    Начальные события в клеточном взаимодействии
    включают два этапа:

    Прямое физическое взаимодействие между
    клетками, либо действие лиманда (антигена) –
    этого белка на клетку. В результате следует
    второй этап.

    Синтез и секреция биологически активных
    веществ на клетку-мишень. Это обеспечивает
    формирование иммунных реакций. Белки в крови
    обеспечивают защитные реакции организма.
    Например, антитела участвуют в формировании
    иммунных реакций. Тромбин обеспечивает
    свертываемость крови. Иммунная система состоит
    из В-системы и Т-системы, иначе происходят сбои в
    реализации иммунных реакций. Пагубное влияние на
    состояние иммунной системы оказывают внешние
    условия (природно-климатические, промышленное
    воздействие, изменение места жительства) и
    факторы риска (алкоголь, наркотики, курение).

    3. Новости из области синтезирования нового
    вида белка — сообщение учителя.

    США: учёные создали самоорганизующиеся белки.

    Исследователи из университета Джона Хопкинса
    (Johns Hopkins University) создали новый класс белков,
    которые способны самостоятельно собираться в
    гель.

    Этот гель представляет собой
    макромолекулярные белковые сети, погружённые в
    воду. При добавлении белков в ёмкость их
    подключение к растущей сети происходит
    автоматически, за счёт специальных концевых
    молекул-модулей, обеспечивающих стыковку.

    Эти концевые модули могут быть трёх разных
    видов, и «сконструированы» так, чтобы
    притягивать друг друга. Так что каждая молекула в
    сети соединена с тремя соседями.

    В середине нового искусственного белка учёные
    научились размещать произвольный набор
    аминокислот, способных выдавать определённые
    биохимические сигналы живым клеткам. В
    частности, это сигналы для поощрения
    дифференциации и роста клеток нужного типа.

    Эта работа, как рассчитывают американцы,
    поможет найти новые методы восстановления
    повреждённых (или больных) тканей человека.


    IV этап урока:

    закрепление
    пройденного материала

    Для закрепления новых понятий проводится
    логический брифинг. Учащимся в течение 3-х мин.
    необходимо заполнить таблицу.

    Другие названия белка.

    Мономеры белка.

    Группы атомов, обуславливающие амфотерные
    свойства белков.

    Связь, поддерживающая I структуру белков.

    Структура белка, представляющая спираль.

    Полное разрушение пространственных структур
    белков.

    Реакция, лежащая в основе получения белков.

    Гормон поджелудочной железы.

    Биологические катализаторы.

    Болезнь, вызываемая недостатком инсулина в
    организме.

    Связи, поддерживающие вторичную структуру
    белка?

    Структура белка, определяющая биологическую
    активность белка.

    Процесс взаимодействия белков с водой.

    Структура белка, которая разрушается при
    нагревании белка с водой.

    Структура белка, которая поддерживается
    эфирными и дисульфидными мостиками.

    Учитель предлагает учащимся самостоятельно
    сделать 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”.


    V этап. Итоги, д/з.

    Оценивание работы учащихся.

    Домашнее задание:

    § 3.2.1 (учебник биологии) и §
    27 (учебник химии).

    Задания для проектов (рисунки, рассказы, схемы,
    сказки и т.д.):

    • Какие характеристики живого (рост, развитие,
      раздражимость, размножение, обмен веществ) вы
      связали бы со свойствами белков?
    • Какова взаимосвязь между функциями белков и
      необходимостью белковой пищи для человека?
    • Как белки попадают в организм и что с ними
      происходит?

    Положительные аспекты урока:

    – интерес к предмету;

    – взаимосвязь с другими предметами;

    – умение делать обобщения, сравнение
    (логическое мышление);

    – практические навыки для учащихся;

    – применение в жизни.

    Литература

  • В.Б. Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин, “Общая
    биология” — учебник для 10-11 класса
    общеобразовательных учреждений – Дрофа: Москва.
    2010 года.
  • О.С Габриэлян, И.Г.Остроумова “Химия. 10 класс” -
    ООО “Дрофа”: Москва. 2009 года.
  • Приложение 1

    Приложение 2

    Приложение 3




    Следующий: