Урок по химии Белки. Структуры белков, строение и свойства (10 класс)

Донецкая общеобразовательная школа I - III ступеней № 21

Урок

«Белки. Получение белков реакцией поликонденсации аминокислот. Первичная, вторичная и третичная структуры белков. Химические свойства белков: горение, денатурация, гидролиз и цветные реакции. Биохимические функции белков».

Подготовила

Щурова Л.Л.

учитель химии

учитель высшей категории

учитель - методист

г. Донецк, 2016

«Жизнь - это способ существования белковых тел»

Тема урока. Белки. Получение белков реакцией поликонденсации аминокислот. Первичная, вторичная и третичная структуры белков. Химические свойства белков: горение, денатурация, гидролиз и цветные реакции. Биохимические функции белков.

Цели урока. Ознакомить учащихся с белками как найвысшей степенью развития веществ в природе, которые обусловили появление жизни; показать их строение, свойства и разнообразие биологических функций; расширить понятие о реакции поликонденсации на примере получения белков, информировать школьников о гигиене питания, о сохранении своего здоровья. Развивать у учащихся логическое мышление.

Реактивы и оборудование. Таблица « Первичная, вторичная и третичная структуры белков». Реактивы: HNO₃, NaOH, CuSO₄, куриный белок, шерстяная нить, химическая посуда.

Метод урока. Информационно - развивающий.

Тип урока. Урок усвоения новых знаний и умений.

Ход урока

І. Организационный момент.

ІІ. Проверка домашнего задания, актуализация и коррекция опорных знаний.

Блицопрос

1. Объясните термин «аминокислота».

2. Назовите функциональные группы, которые входят в состав аминокислот.

3. Номенклатура аминокислот и их изомерия.

4. Почему аминокислоты проявляют амфотерные свойства? Напишите уравнения химических реакций.

5. Благодаря каким свойствам аминокислоты образуют полипептиды. Напишите реакцию поликонденсации аминокислот.

ІІІ. Сообщение темы, цели урока, мотивация учебной деятельности.

IV. Восприятие и первичное осознание нового материала.

Учитель.

«Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким - либо белковым телом» - так написал Ф. Энгельс в своей книге «Анти - Дюринг». Недостаток белка в пище приводит к общему ослаблению организма, у детей - к замедлению умственного и физического развития. На сегодня больше половины человечества не получает с пищей необходимого количества белков. В сутки человеку необходимо 115 г белка, про запас белок не откладывается в отличие от углеводов и жиров, поэтому необходимо следить за своим рационом. Мы знакомы с вами с кератином - белком из которого состоят волосы, ногти, перья, кожа, - он выполняет строительную функцию; знакомы с белком пепсином - он содержится в желудочном соке и способен разрушать другие белки при пищеварении; белок тромбин участвует в свертывании крови; гормон поджелудочной железы - инсулин - регулирует обмен глюкозы; гемоглобин транспортирует О₂ ко всем клеткам и тканям организма и т.д.

Откуда же берется это бесконечное многообразие белковых молекул, многообразие их функций и их особая роль в жизненных процессах? Для того, чтобы ответить на этот вопрос обратимся к составу и строению белков.

В состав белков входят атомы?...

Чтобы ответить на этот вопрос проведем разминку. Отгадайте загадки и объясните смысл ответов.

Загадки:

1. Он повсюду и везде:

В камне, в воздухе, в воде.

Он и в утренней росе

И в небес голубизне.

(кислород)

2. Я - самый легкий элемент,

В природе без меня ни шагу.

И с кислородом я в момент

Даю живительную влагу.

(водород)

3. В воздухе он главный газ,

Окружает всюду нас.

Угасает жизнь растений

Без него, без удобрений.

В наших клеточках живет

Важный элемент …

(азот)

4. Отправились школьники как - то в поход

(К задаче химической это подход).

Ночью костер развели при луне,

Песенки пели о ярком огне.

Отбросьте в сторонку свои сантименты:

Какие горели в огне элементы?

(углерод, водород)

Да, правильно, это главные химические элементы, входящие в состав белка.

Об этих четырех элементах можно сказать словами Шиллера « Четыре элемента, сливаясь вместе, дают жизнь и строят мир».

Белки - это природные полимеры, состоящие из остатков α - аминокислот, соединенных между собой пептидными связями.

В состав белков входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие белков при их различных комбинациях. В организме человека насчитывается до 100 000 белков.

Историческая справка.

- Первая гипотеза о строении молекулы белка была предложена в 70-х гг. XIX в. Это была уреидная теория строения белка.

- В 1903г. немецким ученым Э.Г. Фишером была высказана пептидная теория, давшая ключ к тайне строения белка. Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры аминокислот, соединенных пептидной связью.

- Идея о том, что белки - это полимерные образования, высказывалась еще в 70 - 88 гг. XIX в. А.Я. Данилевским, русским ученым. Эта теория получила подтверждение в современных работах.

Уже первое ознакомление с белками дает некоторое представление о чрезвычайно сложном строении их молекул. Получают белки реакцией поликонденсации аминокислот:

H O H O

H - N - CH₂ - C + H - N - CH₂ - C →

OH OH

O H O

→ H₂N - CH₂ - C - N - CH₂ - C + H₂O

OH

Зная состав, строение белков, можно говорить об их свойствах.

1. Денатурация белков.

При действии солей тяжелых металлов (Fe, Pb, Hg), концентрированных кислот и оснований, этанола, а также при нагревании происходит необратимое свертывание (осаждение) белков, т.е. их денатурация. При этом белок теряет биологическую активность вследствие разрушения его вторичной, третичной и четвертичной структур, первичная структура сохраняется. Иногда денатурация бывает обратимой.

Учитель объясняет, что с явлением денатурации мы встречаемся в повседневной жизни при варке супа, яиц.

Давайте с вами вспомним структуры белка. Этот материал вы изучали по биологии.

- Последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи называют первичной структурой белковой молекулы.

- Пространственная конфигурация белковой молекулы, напоминающая спираль, образуется благодаря многочисленным водородным связям между группами - CO - и - NH -. Такую структуру белка называют вторичной.

- В пространстве закрученная в спираль полипептидная цепь образует третичную структуру белка.

2. Цветные реакции белков.

У белков, как и у многих химических веществ, имеется качественная реакция.

А теперь немного лирики.

Диктор.

Жил - был на свете щенок. Звали его Белок. Когда щенок спал на солнышке, он был похож на цепь (первичная структура белка), но как только заходило солнышко, щенку становилось холодно и он начинал сворачиваться. Когда он сворачивался, было очень смешно за ним наблюдать, потому что в это время он был похож на спираль (вторичная структура белка). А когда, наконец, Белок уснул, то был похож на пушистый и круглый клубок ниток (третичная структура белка).

Как только выглянуло солнце, он услышал, что зовет его друг: HNO₃. Он встал, зевнул пару раз и побежал к другу. Друзья долго ходили по поляне и не знали, чем им заняться. И тут Белок сказал HNO₃ : «Давай поиграем в кошки - мышки». Друг согласился. Они долго бегали по поляне, а в это время светило яркое солнце. Тут случилось то, чего никто не ожидал:

белок + HNO₃ - желтое окрашивание.

Он вспомнил, что ему говорила мама: «Не играй с Белком, а то будет беда».

Диктор.

Дедушка и бабушка, когда были еще молодыми, дружили с дедушкой Белка. Жили они дружно, никогда не ссорились и вот совсем случайно произошел скандал. Почему, никто не знает. А когда все обратили внимание на скандалистов, то увидели:

белок + NaOH + CuSo₄ - фиолетовое окрашивание.

Называются эти реакции цветными реакциями на белок - ксантопротеиновая и биуретовая.

(Учитель в это время проводит опыт)

3. Гидролиз белков.

При нагревании со щелочами или кислотами белок гидролизуется

O H O H O

</ NH₂ - CH - C - N - CH - C - N - CH - C - … + nH₂O →

' ' '

R₁ R₂ R₃

⸗ O ⸗ O ⸗ O

→ NH₂ - CH - C + NH₂ - CH - C + NH₂ - CH - C + …

̀ OH ̀ OH ̀ OH

R₁ R₂ R₃

4. Учитель демонстрирует опыт: горение шерстяной нити; ощущается запах паленых перьев - так можно отличить шерсть от тканей других видов.

V. Обобщение и систематизация знаний.

1. Составьте опорный конспект по белкам.

основа жизни ← Белки → полипептиды

(C, H, O, N) ↓ ↓ ↓ \ структуры белка

химичес цветные функции

кие св-ва реакции белка

на белок

2. Напишите уравнения реакции образования дипептида из глицина и валина.

VI. Подведение итога урока, домашнее задание.

Выучить §38 с. 178 - 184. Выполнить тестовые задания с. 183.