Интегрированный урок по теме "Белки"

Шагалова Ирина Валентиновна

учитель биологии высшей квалификационной категории

ФГКОУ «Волгоградский кадетский корпус Следственного комитета Российской Федерации имени Ф.Ф.Слипченко», г. Волгоград

Интегрированный урок по теме «Белки»

Цель урока: создать условия для организации деятельности обучающихся по изучению строения, свойств и функций белков, как группы органических соединений клетки.

Задачи урока:

1.Образовательная: раскрыть понятие о химическом строении белков; показать на примерах взаимосвязи строения, свойств и функций белков; познакомить с понятиями денатурация, ренатурация белков.

2.Развивающая: развивать умения анализировать результаты лабораторных опытов, устанавливать причинно-следственные связи между явлениями живой и неживой природы, развивать познавательные компетенции у учащихся на основе межпредметных связей, научить применять знания, получаемые на одном предмете, при анализе явлений или процессов, изучаемых другими предметами.

3.Воспитательная: формировать научное мировоззрение, представление о роли естественных наук в современном обществе, целостную картину мира, воспитывать у учащихся познавательный интерес к предмету, формировать культуру общения, коммуникативные качества, продолжить воспитание сознательного и осмысленного применения полученных знаний в жизни.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Вид урока: комбинированный (сочетание нескольких видов урока).

Межпредметные связи: дисциплины «Биология», «Химия».

Внутрипредметные связи:

Биология - «Химический состав клетки», «Строение клетки», «Аминокислоты», «Пищеварение».

Химия - «Органические вещества», «Типы химических связей», «Химические свойства органических соединений».

Педагогическая технология: основная - технология интегрированного обучения, элементы – модульная технология, технология критического мышления, технология формирования учебной деятельности; технология проектной деятельности.

Методы и приемы обучения: информационно-развивающий; наглядно-иллюстративный; проблемно-поисковый; репродуктивный.

Обеспечение урока:

Наглядные пособия: слайды с учебно-методическим материалом урока; плакат «Строение белков», «Функции белков»; модели структуры белка.

Раздаточный материал: опорная схема; тестовые задания; медная проволока.

ТСО: персональный компьютер; мультимедийный проектор и экран (интерактивная доска).

Реактивы для проведения опытов: цветные реакции на белки, растворимость белков, свертывание белков и денатурация белков

Базовые понятия и термины: белок, протеины, протеиды, мономер, полимер, пептид, пептидная связь, денатурация, ренатурация, глобула, фермент, коагуляция.

Концепция урока:

Получить новую систему знаний по теме «Белки» в рамках интегрированного урока.

! Особенность урока: парный (2 последовательных урока), 2 блока: 1 - строение и структура белка, 2 - свойства и функции белков).

Структура урока:

Содержание урока:

Организационный момент.

Учитель химии: Добрый день, уважаемые ребята!

Учитель биологии: Добрый день! Прошу дежурных раздать опорные схемы, подать список отсутствующих.

Мотивация учебной деятельности и актуализация знаний.

Учитель биологии: На слайде вы видите высказывание Ф. Энгельса «Жизнь – есть способ существования белковых тел». Почему именно такое определение жизни было предложено?

Учитель химии: Как Вы понимаете слова Ф. Энгельса: “Повсюду, где мы встречаем жизнь, она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни”?

Учитель биологии: Белковые вещества являются главной составной частью всего живого, их функции в организме весьма многообразны и сложны. Со свойствами белков связаны основные проявления жизни – способность к обмену веществ, наследственной передаче морфологических особенностей живого, защитные функции организма. Все ферменты имеют белковую природу, а они катализируют все химические реакции в клетке. Белок является основным строительным материалом в организме: он входит в состав ядерных и цитоплазматических структур клеток. Белки обеспечивают все двигательные реакции в живой природе, и в первую очередь, сокращение мышц. В состав клеток белки не могут быть заменены ни жирами, ни углеводами, ни нуклеиновыми кислотами, ни любыми другими веществами. Они совершенно необходимы для нормального функционирования клеток.

Сообщение темы, цели, задач и плана урока.

Учитель биологии: Вы, наверное, догадались, что сегодня речь пойдет о белках. Что бы вы хотели узнать о белках? Какие задачи мы ставим перед собой?

(обучающиеся совместно с учителями формулируют цель и задачи урока).

Учитель химии: Белки не удавалось выделить из костной ткани, хрящей, волос, копыт так как они не переносят нагревания и кристаллизации из горячих растворов. Поэтому в начале занимались изучением не структуры белка, а химического состава. Итак, давайте определим план нашего урока.

Белки – органические вещества - биополимеры.

Химический состав белков.

Аминокислоты. Пептидная связь.

Структура белка.

Биохимические свойства.

Функции и значение белков.

Изучение и освоение нового материала.

Учитель биологии:

- Что же представляют собой белки?

- Белки – это сложные органические соединения, полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки обладаю сложным химическим строением.

- Запишите определение в опорный конспект.

Учитель химии:

- Белки характеризуются строго определенным элементарным составом. На азот приходится 15-18%, углерод 50-54,5%, кислород 21,5-23,5%, водород 6,5-7,3%, серу 0,3-2,5%, фосфор и другие минеральные элементы - 0,6%.

- В состав некоторых белков входят йод, железо, медь, бром, марганец и др. Молекулярный вес белков колеблется от 4-5 тысяч до нескольких миллионов углеродных единиц.

Например: белок пепсин -35000, яичный альбумин – 44000, казеин молока – 75000, фиброин шелка – 1000000, фибриноген крови человека – 400000.

- Под влиянием водных растворов кислот, щелочей или ферментов белки распадаются до аминокислот. Выяснено, что при гидролизе самых различных белков всегда получается смесь одних и тех же аминокислот, причем наиболее часто встречающихся 19-22 различных аминокислот и два амида аминокислот – глутамин и аспарагин. Специфика белков зависит от набора и содержания аминокислот.

Учитель биологии:

- Аминокислоты — это азотсодержащие органические соединения, в составе которых присутствуют две функциональные группы: аминогруппа, придающая им основные свойства и карбоксильная группа, придающая им кислотные свойства (органические амфотерные вещества), это вещества, из которых и состоят белки. Запишите определение в опорный конспект.

- В тканях и клетках встречается 170 различных аминокислот, в составе белков обнаруживается лишь 26 из них, а обычными компонентами белка можно считать только 20 аминокислот. Много это или мало? Соединяясь друг с другом, эти аминокислоты могут дать свыше 3∙1018 различных комбинаций. Человеческий организм может синтезировать не все аминокислоты, необходимые ему для нормальной жизнедеятельности. 8 аминокислот он должен получать извне, в готовом виде, т. е. с пищей, поэтому эти аминокислоты называются незаменимыми (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин). При недостатке в пище таких аминокислот задерживаются рост и развитие организма.

- В каких продуктах содержаться такие аминокислоты, как вы думаете?

Остальные аминокислоты синтезируются в организме и называются заменимыми (аргинин, аспарагин, глутамин, глутаминовая кислота, глицин, карнитин, орнитин, таурин, иногда в этот список вносят пролин и серин). Заполни схему в опорном конспекте.

Учитель химии:

- Как соединяются меду собой в белковой молекуле аминокислотные остатки?

Вспомните свойства аминокислот, прежде всего их способность образовывать пептиды в результате реакции поликонденсации за счет свободных карбоксильных и аминогрупп:

Нетрудно обнаружить общие CO- NH группы, связывающие остатки аминокислот. Связь такого типа носит название пептидной (амидной) связи. Запишите как выглядит пептидная связь в опорный конспект.

Учитель биологии:

-Вы познакомились с химическим составом белковых молекул, выяснили из чего состоят белки.

- Белковая молекула может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей, каждая из которых содержит различное количество аминокислотных остатков.

- Предлагаю вам самостоятельно познакомиться со структурным строением белковой молекулы и выполнить задание в опорном конспекте.

- Вам необходимо не только ответить на вопросы, но и сделать пространственные модели структур белка из проволоки.

Учитель химии:

- От структуры белковой молекулы зависят физико-химические свойства белков. Белки встречаются в природе в различных состояниях. Одни из них жидкие (белки молока, плазмы крови), другие твердые (белки волос, ногтей, хрящей), третьи – полужидкие (белки мышц, тканей).

- Белки имеют различную растворимость. Некоторые растворяются в воде (альбумины), другие в растворах солей (глобулины). Растительные белки растворимы в спирте, белки покровных тканей совсем не растворяются. При растворении белков в воде образуются коллоидные растворы.

- Белки не имеют ни температуры плавления, ни температуры кипения, т.к. при нагревании свертываются (денатурируются). Свертывание белка называется коагуляцией.

- Высокая температура разрушает третичную и вторичную структуру белка. Такое изменение состояния и свойства белковых веществ называется денатурацией. Денатурация – процесс необратимый коагуляции (сваренное яйцо, мясо).

- Примером обратимой коагуляции может служить получение осадка белка при действии на раствор белка концентрированного раствора сульфата аммония. Если осадок отфильтровать и промыть большим количеством воды, то освобожденный от соли белок снова растворяется в чистой воде. Коагуляцию вызывают ионы тяжелых металлов, кислоты, спирт, ацетон, и другие органические вещества, а также нагревание. Денатурация часто сопровождается их осаждением.

Учитель биологии:

Денатурация и алкоголь.

- Алкоголь — это своеобразный наркотик, и его употребление парализует многие важные функции человеческого мозга, прежде всего функцию торможения, регуляции поступков людей. В состоянии опьянения человек в значительной мере теряет способность к самоконтролю, самообладанию и в результате нередко совершает антиобщественные поступки, становится жертвой несчастных случаев. Употребление алкоголя приводит к нарушению процесса формирования личности, к ее деградации.

- Сейчас мы проведем небольшой опыт. К раствору белка добавляем этиловый спирт.

- Что происходит с белком? Как можно связать этот опыт с алкоголем?

Учитель химии:

- Амфотерные свойства белков. Белки повторяют свойства аминокислот, из которых они состоят. В составе аминокислотных радикалов белка есть карбоксильные группы и аминогруппы. Наличие указанных групп обуславливает диссоциацию белков по типу кислот или оснований в зависимости от среды.

H2N – R – COOH + NaOH → H2N –R – COONa + H2O

При действии кислот белки становятся катионами и снова образуют соль.

H2N – R – COOH + HCI → [ H3N+ - R- COOH]CI-

- Диссоциация сопровождается возникновением белковых молекул определенного заряда, благодаря которому в электрическом поле происходит их направленное перемещение, т.е. электрофорез. Электрический заряд придает белковым молекулам большую устойчивость в растворе.

- Амфотерность белков имеет важное биологическое значение белков крови и других тканей, поддерживают реакцию внутренней среды организма на нужном уровне (близком к нейтральному).

Учитель биологии:

- Для белков так же характерен гидролиз, который связан с разрушением первичной структуры белка. И его можно рассмотреть на примере действия ферментов в процессе пищеварения.

- Напомните, какие ферменты принимают в этом участие и в каких отделах пищеварительного тракта мы можем наблюдать расщепление белков?

- Белки расщепляются до пептидов, а затем до аминокислот. Аминокислоты всасываются ворсинками кишечника в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Основная масса их расходуется на синтез белков организма. Часть аминокислот подвергается постепенному распаду и окислению. Это сопровождается выделением энергии.

Учитель химии:

- А теперь рассмотрим цветные реакции на белок.

1. Биуретовая реакция.

При взаимодействии с солями меди (CuSO4) в щелочной среде все белки дают фиолетовое окрашивание. Эта реакция является качественной на пептидные связи и подтверждает наличие их в белках и полипептидах. Для различных полипептидов окраска, возникающая при взаимодействии с солями меди, неодинакова: дипептиды дают синюю окраску, трипептиды – фиолетовую, а более сложные полипептиды – красную.

2. Ксантопротеиновая реакция.

При нагревании растворов белков с концентрированной азотной кислотой (HNO3) они окрашиваются в жёлтый цвет. Реакция объясняется наличием в белках аминокислот, содержащих ароматические углеводородные радикалы (С6Н5–), которые при взаимодействии с азотной кислотой образуют нитросоединения, окрашенные в жёлтый цвет. При приливании избытка аммиака желтый цвет переходит в оранжевый.

- Заполните таблицу в опорном конспекте.

Учитель биологии:

- Белки выполняют широкий спектр различных функций. На ваших столах лежат таблицы в т которых отражены функции белков. Посмотрите пожалуйста. Что вы заметили?

- Действительно таблица неполная и отсутствует некоторая информация, которую нам необходимо найти и дополнить таблицу.

Первичное закрепление изученного материала.

Учитель химии:

-Ребята на ваших столах находятся тестовые задания для проверки полученных вами сегодня знаний. Прошу выполнить и произвести взаимопроверку.

Тест.

1.Какая структура белка является простейшей:

А) первичная,

Б) третичная,

В) четвертичная,

Г) вторичная.

2.Что выполняет энергетическая функция белков в организме:

А) накапливает важнейшие вещества,

Б) запасает аминокислоты,

В) распознает чужеродные вещества,

Г) ускоряет химические реакции.

3.Ксантопротеиновой называют качественную реакцию на белки:

А) с гидроксидом меди(ii),

Б) с азотной кислотой,

В) с гидроксидом натрия,

Г) с серной кислотой.

4.Кислоты, из которых состоят белки:

А) нуклеиновыми,

Б) неорганическими,

В) минеральными,

В) аминокислотами

5.Биуретовой называют качественную реакцию на белки:

А) с ионами Си2+ в щелочной среде,

Б) с азотной кислотой,

В) с гидроксидом натрия,

Г) с серной кислотой.

6. Белки в клетке выполняют функции:

А) наследственную

Б) каталитическую

В) транспортную

Г) универсального источника энергии

Д) посредника в передаче наследственной информации.

7. Связь между аминокислотами называется:

А) водородная

Б) пептидная

В) ионная

Г) бисульфитная.

Задание группам.

1группа: Определите с помощью ксантопротеиновой реакции, в какой пробирке с номерами находится белок. Обозначьте пробирку стикером.

2 группа: Определите с помощью биуретовой реакции, в какой пробирке с номерами находится белок

3группа: Определите с помощью реакции денатурации, в какой пробирке с номерами находится белок.

4 группа: Определите с помощью биуретовой реакции, содержится ли в растворе бульонных кубиков белок.

5 группа: Определите с помощью ксантопротеиновой реакции, содержится ли белок в твороге.

6 группа: Определите с помощью ксантопротеиновой реакции, содержится ли белок в молоке.

6 группа: Определите с помоью бетовой

белок в молоке.

Подведение итогов.

- А теперь ребята подведем итоги сегодняшнего урока.

- Полностью ли мы реализовали план урока?

- Соответствовала ли наша работа целям урока?

- Какие вопросы вызвали затруднения?

- Какие задания выполняли с удовольствием?

Домашнее задание.

Ответьте на вопросы:

На рубашке осталось пятно от мясного соуса. Почему даже после ее кипячения с биопорошком пятно осталось?

Почему свежие пятна крови на одежде нельзя отстирывать в горячей воде?

Почему при массовом выпадении и хрупкости волос врачи-косметологи прописывают принимать серосодержащие препараты?

Почему при применении препаратов для химической завивки особенно тщательно рекомендуют защищать ногти, в то время как этот состав довольно длительное время взаимодействует с кожей головы, не причиняя особого вреда?

Подумайте, почему, для того чтобы получить вкусный бульон, мясо кладут в холодную воду, а для вкусного мяса его опускают в кипяток?

Подумайте, почему мясной суп полезней для растущего организма, чем овощной?

Почему молоко сворачивается естественным образом при долгом хранении в теплом месте?

Почему в инструкции к стиральным порошкам с биологически активными добавками пишут, что эти средства не рекомендуется применять для стирки изделий их натуральной шерсти? [6].

Подготовить доклад по теме «Белки пищевых продуктов».

Рефлексия.

Учитель биологии:

-Довольны ли вы собой сегодня на уроке? Если ДА (все понятно, все получилось) прошу поместить зеленый смайлик на доску слева, если не совсем понятно, испытывал затруднения при выполнении заданий, поместите желтый смайлик в центр доски, если вы испытывали затруднения, многое вам осталось непонятным и вам нужна помощь, то разместите красный смайлик на доске справа.

Учитель химии:

- Уважаемые ребята урок окончен, спасибо за внимание!

Литература и информационные источники:

Богоявленская, А.Е. Активные формы и методы обучения биологии [текст]/– А.Е. Богоявленская. - М.: Просвещение, 1996. – 234с.

Лернер, И.Я. Познавательные задачи в обучении гуманитарным наукам [текст] / И.Я. Лернер. – М., 2001. – 119 с.

Столяренко, Л. Педагогика [текст] Л. Столяренко. – Ростов, 2000. – 97 с.

https://infourok.ru/vistuplenie-na-temu-preimuschestva-integrirovannih-urokov-2099921.html.

https://urok.1sept.ru/articles/651044.

https://uchitelya.com/himiya/67437-integrirovannyy-urok-belki.html

Приложение

Опорный конспект по теме «Органические вещества. Белки»

Белки – это__________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Аминокислоты – это _________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

Пример: Пример:

______________________ _______________________________

______________________ _______________________________

Пептидная связь образуется между _____________________ и ____________________________

________________________________________

Структура белка.

Свойство белков

Цветные реакции на белки

Вывод: _______________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

Функции белков

Перечислите функции белков в скобках укажите значение.

Пример:

Строительная (входят в состав мембран клеток),

……..

…….

…….

…….

…….

…….

…….

…….

…….