Разработка открытого урока по химии на тему: «Химические свойства и биологические функции белков»

Торезское высшее профессиональное училище им. А.Г.Стаханова

Согласовано:

методист ТВПУ им. А.Г.Стаханова

_________ В.Н.Лавриненко

Разработка открытого урока по химии на тему: «Химические свойства и биологические функции белков»

Рассмотрено цикловой комиссией общеобразовательных предметов Протокол №___ от ________2015г. Председатель _________ Л.А.Некрасова

Разработала преподаватель химии

Л. А. Некрасова

2015

Тема. Азотсодержащие органические соединения.

Тема урока. Химические свойства и биологические функции белков.

Цель: - раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки и организма; изучить с обучающимися свойства и функции белков; - развивать мышление обучающихся через формирование причинно - следственных связей строение - свойства - функции - применение; умения действовать самостоятельно и делать выводы; культуру умственного труда; - воспитывать сознательное отношение к здоровому способу жизни; формировать навыки адаптации к условиям постоянно изменяющейся жизни с помощью приобретённых знаний, умений, навыков.

Тип урока: комбинированный, бинарный.

Междисциплинарные связи: биология, химия, информационно - коммуникационные технологии, охрана труда.

Оборудование: учебник «Химия 10»; справочник «Словарь юного биолога»; презентация «Белки - высшая форма развития органических веществ»; памятка «Правила техники безопасности»; лабораторная посуда; химические реактивы; инструктивные карточки «Инструкция для проведения химического опыта»; ноутбук; компьютер, проектор.

Ход урока

І. Организационный момент

1. Приветствие. 2. Установка на обучение: будьте внимательными во время урока, сконцентрируйте свое внимание и сосредоточьтесь на учебной деятельности.

3. Организация рабочего места: на вашем рабочем месте должно находиться только то, что вам необходимо на уроке. Лишние вещи нужно убрать. Правильная организация рабочего места повышает трудоспособность. 4. Правила охраны труда: обязательно следите за осанкой, потому что неправильная рабочая поза за столом приводит к искривлению позвоночника, развивается скалиоз, сутулость, нарушается кровообмен и развиваются заболевания внутренних органов. Берегите зрение! Расстояние от глаз к рабочей поверхности должно составлять 35 - 40 см.

Вступительное слово преподавателя "Жил мудрец, который знал все. Один человек захотел доказать, что мудрец знает не все. Зажав в ладонях бабочку, он спросил: "Скажи, мудрец, какая бабочка у меня в руках: мертвая или живая?" А сам думает: "Скажет живая - я ее умерщвлю, скажет мертвая - выпущу". Мудрец, подумав, ответил: "Все в твоих руках".

Поэтому в наших с вами руках, сегодня создать такую атмосферу на уроке, при которой все будут чувствовать себя комфортно.

ІІ. Актуализация опорных зананий

А что же вы уже знаете о белках? (метод «Микрофон» - обучающиеся поочерёдно отвечают).

Вопросы:

1. Как называется белок куриного яйца?

2. Назовите из каких элементов состоит белок.

3. Как называются мономеры белков?

4. Назовите структуры белка.

5. Что является структурным материалом клетки?

6. Как называется белок крови?

7. Какие части живых организмов состоят из белка кератина?

8. Что происходит с белком при нагревании?

9. Закончите фразу: белки - это……..

ІІІ. Мотивация учебной деятельности

Жизнь бушует вокруг нас во всех её проявлениях. Об этом свидетельствует жужжание насекомых, щебетание птиц, шарудение животных. Она существует как в ледниках заполярья, так и в горячих пустынях. Мы встречаем её всюду, начиная с сияющей поверхности моря и заканчивая самыми темными глубинами океана.

Задумывались ли вы над тем, что лежит в основе жизни?

Ещё в 70 -х годах прошлого столетия немецкий философ Ф.Энгельс высказал мысль о значении белков для жизненных процессов. Он говорил: «Везде, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с различными белковыми телами, и везде, где мы встречаем любое белковое тело, которые не находится в состоянии разложения, мы, без исключения, встречаем и явление жизни… Жизнь есть способ существования белковых тел». Тайна белка - это тайна жизни.

Проблемный вопрос. Почему жизнь без белков была бы невозможна?

ІV. Изучение нового материала

Сегодня у нас необычный урок - он охватывает проблемы химии и биологии одновременно.

Изучению белков как форме существования жизни мы сегодня уделим особое внимание. Ни одно из веществ не выполняет столь специфических и разнообразных функций в организме и клетке как белок.

Тема урока. «Химические свойства и биологические функции белков»

Преподаватель химии: предлагаю вам работу в четырёх группах: ▪ «Консультанты»; ▪ «Химическая лаборатория»; ▪ «Биологическая лаборатория»; ▪ «Научная лаборатория».

Группа консультантов готовили задания: ▪ исследовать химические свойства белков; ▪ ознакомиться с функциями белков; ▪ найти дополнительную литературу о значении белков.

Группу консультантов сформировал преподаватель, а другие группы формировались по интересам. Прошу занять свои рабочие места (обучающиеся расходятся по своим группам - садятся за столы с соответствующими табличками.)

Группа «Консультанты» 1 консультант: я исследовал свойства белка и поэтому, буду консультировать группу химиков; 2 консультант: я знакомился с функциями белков и поэтому, буду консультировать группу биологов; 3 консультант: я работал с электронными программами и ресурсами Интернета. Поэтому буду консультировать группу теоретиков.

(Консультанты расходятся по своим группам)

Преподаватель биологии: на ваших столах находятся инструктивные карточки с заданиями и всё необходимое оборудование. После того как вы проведёте исследования необходимо будет сделать вывод. Но перед началом работы мы с вами повторим правила техники безопасности при проведении лабораторного эксперимента. У вас на столах лежат памятки с правилами техники безопасности. Эти правила вы должны строго соблюдать при выполнении лабораторных опытов.

Правила техники безопасности: 1. Нельзя брать вещества руками и пробовать на вкус. 2. Оставлять открытыми банки с реактивами. 3. Самовольно сливать и смешивать реактивы. 4. Зажигать спиртовку нужно спичкой и тушить, закрыв пламя колпачком. 5. Пробирку закреплять держателем пробирок. 6. Нагревать вначале всю пробирку, а потом ту часть, где находится вещество. 7. Работать очень аккуратно со стеклянной посудой. 8. Для перемешивания веществ пользоваться стеклянной палочкой. 9. Не приступайте к выполнению опыта, не зная этапов проведения опытов. 10. Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.

Группа «Химическая лаборатория»

Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель пробирок, растворы натрий гидроксида и сульфата меди(II), белок куриного яйца, спички.

Задания: 1.Исследовать свойства белка: ▪ денатурация под действием температуры (лабораторный опыт№1); ▪ гидролиз белка; ▪ качественная реакция на белки (биуретовая реакция - лабораторный опыт№3). 2. Как происходит превращение белков в организме и как бы в связи с этим вы ответили на проблемный вопрос урока в разрезе вашего исследования? (проработать материал учебника Химия 10, с.182)

Инструкция для проведения химических реакций.

Лабораторный опыт №1. Денатурация белка 1. Налейте раствор белка в пробирку и нагрейте. Как он ведёт себя при нагревании? Сделайте вывод.

Лабораторный опыт №2. Гидролиз белка 1. Отработайте соответствующую информацию учебника химия (Химия 10, с.180-181). Сколько стадий имеет реакция гидролиза белка? Какие продукты являются конечными? Сделайте вывод.

Лабораторный опыт №3. Цветная реакция на белок 1. К раствору белка добавьте несколько миллилитров раствора натрий гидроксида, а затем несколько капель раствора сульфата меди(II). Что наблюдаете? Сделать вывод.

Группа «Биологическая лаборатория»

Оборудование: кусочки сырого и варёного картофеля, фарфоровые чашки; раствор гидроген пероксида, пипетка, справочник по биологии.

Задания: 1. Исследовать расщепление гидроген пероксида ферментом каталазой (лабораторный опыт №1). 2. Найдите в справочной литературе информацию о функциях и значении белков. Как бы вы ответили на проблемный вопрос урока? (проработать материал справочника «Словарь юного биолога», с. 30)

Инструкция для проведения реакций.

Лабораторный опыт№1. Расщепление гидроген пероксида каталазой 1. Положите в фарфоровую чашку кусочек сырого картофеля и добавьте 1 мл гидроген пероксида. Что наблюдаете? 2. Положите в другую чашку кусочек варёного картофеля и добавьте 1 мл гидроген пероксида. Что наблюдаете? 3. Сделайте вывод и составьте уравнение реакции, которое, по вашему мнению, отображает процесс расщепления гидроген пероксида.

Группа «Научная лаборатория»

Оборудование: ноутбук с дополнительной информацией.

Задания: 1. Кто из учёных впервые исследовал белки? Есть ли в этой отрасли лауреаты Нобелевской премии? 2. Выберите дополнительную информацию о значении белков. Как бы вы ответили на проблемный вопрос урока?

После проведённых исследований начинается осмысление результатов деятельности.

Группа химиков

1 обучающийся: мы исследовали реакции денатурации белка. Выявили, что под влиянием температуры происходит осаждение белков, что в свою очередь приводит к утрате им биологической активности.

2 обучающийся: я теоретически исследовал способность белков к гидролизу. При наличии кислот или ферментов белки подвергаются гидролизу: конечными продуктами этого превращения являются аминокислоты, остатки которых входят в состав белка. Гидролиз происходит в несколько стадий: белок → полипептид → дипептид → аминокислота.

Белок + вода → полипептид → дипептид → аминокислота

• O H O O O

• || | || || | [ -NH-CH-C-N-CH-C- ] _n + 2n H₂O Û n H₂N-CH-C-OH + n H₂N-CH-C-OH

• | | | |

• R¹ R² R¹ R²

• Полипептид (белок) Аминокислота-1 Аминокислота-2

3 обучающийся: нашим заданием было доказать, что выданный нам раствор является раствором белка. Для этого мы провели качественную реакцию на белок - биуретову реакцию: при взаимодействии Купрум(ІІ) гидроксида с белком осадок голубого цвета растворился и цвет раствора изменился на фиолетовый.

Вывод. Биологическое значение гидролиза трудно переоценить. Пищевые белки непосредственно не усваиваются организмом, вначале они расщепляются до аминокислот в пищеварительном тракте, затем аминокислоты всасываются в кровь, а уже с ней переносятся к клетке, где организм синтезирует белки, характерные именно для него. А если учесть тот факт, что люди и животные не могут синтезировать аминокислоты и для пополнения их запаса им необходимо постоянно употреблять белковую еду, то вывод напрашивается сам собой; жизнь действительно была бы невозможна без белков.

Группа биологов

1 обучающийся: в жизнедеятельности организмов именно ферменты исполняют роль катализаторов. Если бы в организме их не было, химические реакции продолжались бы годами. В клетках растений и животных часто побочным продуктом обмена веществ образуется гидроген пероксид. Это соединение токсично для клетки, поэтому в них содержится фермент каталаза, который расщепляет гидроген пероксид на нетоксичные вещества - воду и кислород. Это подтверждается соответствующим уравнением реакции

А). 2H₂O₂ ----------→ 2H₂O + O₂↑

2 обучающийся: ферменты имеют коммерческое использование: ▪ в стиральных порошках ( добавляется приставка «био»); ▪ питательные смеси для детей ( улучшают переваривание пищи); ▪ используют в молекулярной биологии и генной инженерии.

3 обучающийся: в клетке и организме ферменты выполняют ряд важнейших функций. Давайте познакомимся с функциями белков: ▪ энергетическая; ▪ пластическая; ▪ двигательная; ▪ сигнальная; ▪ транспортная; ▪ защитная; ▪ каталитическая.

Вывод. Без ферментов (веществ белковой природы) жизнь невозможна, потому что все биохимические процессы в живой системе прекратились бы. Функции, которые выполняют белки обеспечивают выполнение в организме всех жизненно важных процессов.

Группа теоретиков

1 обучающийся: впервые белки были исследованы итальянцем Якопо Бартоломео Беккари в 1728 г. Он выделил белок (в виде клейковины) из пшеничной муки. В 1747 году французский физиолог Франсуа Кене впервые применил термин «белковый» к жидкостям живого организма. </Нобелевскими лауреатами в области изучения белка являются: Д.К.Кендырю, М.Ф.Перуц, Ф.Сэнгер.

2 обучающийся: некоторые спортсмены используют гормон, который называется фактором роста клетки (ФР), для наращивания мышечной массы. ФР используют в случае заболеваний связанных с нарушением кровеобразования. Учёные пытаются найти применение ФР для лечения СПИДа.

3 обучающийся: некоторые белки являются токсичными, т.е. ядами. Белковую природу имеет яд змей, скорпионов, перепончатокрылых и паукообразных, многих грибов и бактерий. Но тем не менее белки змеиного яда используют в медицине и косметологии. Яд скорпионов разрушает раковые клетки.

Вывод. У белков много биохимических профессий, даже токсины змей, скорпионов используют в медицине для спасания жизни людей. Знания о белках необходимы каждому человеку, для сохранения собственной жизни и здоровья.

Общий вывод. Белки - обязательная составная часть всех живых клеток. Они играют исключительно важную роль в живой природе, являются главным, наиболее ценным и незаменимым компонентом питания. Белки являются основой структурных элементов и тканей, поддерживают обмен веществ и энергии, участвуют в процессах роста и размножения, обеспечивают механизмы движений, развитие иммунных реакций, необходимы для функционирования всех органов и систем организма.

Белки играют основополагающую роль как самые необходимые химические соединения для жизнедеятельности всего живого на Земле.

Белки это основа жизни.

Динамическая пауза ■ Упражнение для снятия утомления с плечевого пояса и рук: «Исходное положение - сидя, руки опущены вдоль туловища. На счёт «раз»-поднять плечи. На счёт «два»-опустить плечи. Повторить 4-5 раз, затем сделать паузу на 2-3 секунды, расслабить мышцы плечевого пояса. Выполнять в медленном темпе.

■ Упражнение для улучшения мозгового кровообращения: «Исходное положение (и. п.) - сидя на стуле. 1 - голову наклонить вправо; 2 - и. п.; 3 - голову наклонить влево; 4 - и. п.; 5 - голову наклонить вперед, плечи не поднимать; 6 - и. п. Повторить 3-4 раза. Темп медленный.

V. Обобщение и систематизация знаний

Тестовое задание (проводится взаимопроверка и по ответам выставляется оценка)

1. Какие вещества синтезируются в клетках человека из аминокислот?

А) фосфолипиды

Б) углеводы

В) витамины

Г) белки

2. Разрушение структуры молекулы белка - это

А) денатурация

Б) трансляция

В) редупликация

Г) ренатурация

3. Органические вещества, ускоряющие процессы обмена веществ - это

А) аминокислоты

Б) моносахариды

В) ферменты

Г) липиды

4. Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при проникновении в него бактерий или вирусов?

А) регуляторную

Б) сигнальную

В) защитную

Г) ферментативную

5. Основная функция ферментов в организме

А) каталитическая

Б) защитная

В) запасающая

Г) транспортная

Ответы: 1.Г; 2.А; 3.В; 4.В; 5.А.

Таблица для ответов на тестовое задание

Студент гр.№16 (Ф. И.) __________________________________________

VI. Домашнее задание ▪ прочитать в учебнике §38 с. 180 - 182 ▪ выполнить тестовое задание к §38 ▪ используя Интернет подготовить презентацию на тему: «Проблемы искусственного синтеза белка».

VII. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Консультанты сообщают итоги работы группы, оценивая каждого обучающегося.

Преподаватель выставляет оценки консультантам.

▪ Что вы узнали нового?

▪ Что Вам понравилось на уроке?

▪ Каково настроение на уроке?