Інтегрований урок хімія + біологія по темі: "Білки — природні полімери"

Інтегрований урок (біологія, хімія).

Завдання уроку: дати поняття про білок – природні полімери. Пояснити будову макромолекул білка. Поглибити знання молекул речовини і їх функції, що вчаться про зв'язок будови, на прикладі білків.

Передбачувані результати навчання:

учні повинні знати: склад білків, рівні організації білкової молекули, властивості і функції білків.

учні повинні уміти: проводити реакції, підтверджуючі властивості білків, якісні реакції на білки; уміти складати рівняння хімічних реакцій синтезу поліпептидного ланцюга (складати моделі); пояснювати функції білків в організмі.

Устаткування: таблиці “Будова білків”, “Склад білків”, “Функції білків”, “Розщеплювання білків в організмі”, “Амінокислоти”, фрагмент в/фильма “Структури білка”, зразки білків (яйце, м'ясо), реактиви (H2O2, C2H5OH, CuSO4, NAOH, HNO3, NaCl). Спиртівки, зразки шерсті.

Нові поняття: “протеїни”, “протеїди”, “денатурація”, “ренатурація”, “поліпептиди”.

Урок починається віршами С.Я.Надсона:

“Міняючи кожну мить свій образ прихотливый,
капризна, як дитя, і примарна, як дым,
кипит всюди життя в тривозі суетливой,
великое змішавши з нікчемним і смішним.”

Вчитель хімії: Що таке життя? Звідки вона взялася на Землі? Ці питання хвилюють людей завжди. Жодне природничонаукове явище не викликало такої гострої боротьби світоглядів, яка завжди супроводжувала проблема живого. А причина цієї боротьби – в самому об'єкті пізнання, його унікальності, неповторності і складності. Поступово було накопичено досить експериментального матеріалу, аби дати наступне визначення життя: “Життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з тією, що оточує їх зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і саме життя, що наводить до розкладання білка”. (Ф.Енгельс)

Сучасна наука представляє життя як переплетення складних хімічних процесів взаємодії білків між собою і іншими речовинами.

Що ж таке білок? Учні повинні розкрити таємницю речовин, лежачих в основі поняття “життя”, тобто повинні відповісти на питання “Що таке білок?”. (Для організації подальшої діяльності що вчаться вчитель знайомить їх з особливістю роботи в групах). Учні працюють у складі 6 груп з врахуванням психофізіологічних особливостей.

Для самостійної роботи групам видані інструкції, пластилін, дріт, намиста. Встановлюється регламент роботи (10 хвилин).

• Прочитайте текст підручника хімії на стр.18–20;
• Відповідайте на питання і обговорите в групі:
  1. Який атомарний склад білків? Які функціональні групи входять до складу білків?
  2. Яким чином відбувається з'єднання амінокислот в білкову молекулу? (Покажіть на прикладі 2-х амінокислот. Пластилін. Кольоровий папір).
  3. Яким чином утворюється первинна, вторинна, третинна структура білка? (Покажіть за допомогою намист).
  4. Чому білки називають природними полімерами? (Відмінність від крохмалю, целюлози).
  5. Складіть схему перетворення білків в організмі.

По закінченню роботи в групах демонструється відеофільм “Структури білка”. Проводиться обговорення питань. Виступає один учень від групи, останні мають право доповнювати, виправляти, ставити питання. Пропонується рейтингова система оцінки знань, умінь.

Повна відповідь – 3 бали. Відповідь з уточненнями, доповненнями – 2 бали, доповнення – 1 бал.

По закінченню обговорення питань учні формують загальний вивід по I етапу роботи:

Білки дуже всілякі, оскільки кожен з них характеризується послідовністю амінокислотних ланок: білки – це вища форма розвитку речовини, що самоорганизующаяся, в якій первинна структура визначає його біологічну активність; білки полифункциональны, це біополімери, поліпептиди. Білки розрізняються по складу амінокислот, числу амінокислотних залишків по порядку їх послідовності в білковому ланцюзі. Білки всіх організмів побудовані з одних і тих же амінокислот – це доказ єдності живого світу на Землі.

Вчитель біології: Білки – основна структурна частина будь-якого живого організму, а також невід'ємна частина їжі тварин і людини. При виключенні з раціону білкового компонента, не дивлячись на достатню калорійність їжі, в живих організмів спостерігаються патологічні явища: зупинка зростання, зміна складу крові і так далі З чим же пов'язано величезне значення білків для живих організмів?

З повідомленням “Функції білків в організмі” виступають учні:

- каталітична функція

- захисна функція

- будівельна функція

- сигнальна функція

- енергетична

- транспортна

- рухова.

Вивід: пріоритетна роль білків в клітці пояснюється різноманіттям їх функцій. Тому вони є основою життя.

Учні складають короткий конспект по виступах.

Каталітична функція білків. Лабораторна робота. (Проводить вчитель біології).

1. Підлийте по 2 мл Н2О2 в пробірці з шматочками м'яса, картоплею (сирий, варений).
2. Запишіть спостережувані вами явища в таблицю.
3. Дайте пояснення вашим спостереженням.

Вивід: При вариві картоплі, м'яса сталася денатурація білка ферменту каталазы, руйнувалася 3-а структура білка і це привело в руйнуванню активного центру ферменту. Виділення кисню при дії Н2О2 на сиру картоплю і м'ясо свідчить про прояв каталітичної функції білка – ферменту каталазы.

2Н2О2 = 2Н2О + О2

Хімічні властивості білків (вчитель хімії).

1. Кольорові реакції на білок

Досвід 1: Біуретова реакція (розпізнавання пептидних зв'язків).

До 2 мл розчину білка додайте 2 мл 10% розчину NAOH, а потім 2–3 краплі CuSO4. Спостерігайте зміну кольору.

Досвід 2: Ксантопротеїнова реакція (виявлення бензолових ядер в амінокислотних залишках). До 2 мл розчину білка додайте 0,5 мл конц. HNO3 і нагрівайте. Спостерігайте за реакцією.

2. Гідроліз білків – руйнування первинної структури. У лабораторії цей процес проводиться у присутності кислот і лугів при нагріванні. У організмі він проходит під дією ферментів. Див. Рісунок1.jpg

3. Денатурація білків. Безповоротна - повне руйнування просторової структури білка. Денатурація відбувається під дією солей важких металів, високої температури, випромінювання.

Оборотна денатурація - часткове руйнування просторової структури білка. Зворотний процес називається ренатурація.

Досвід 1. До розчину білка додайте розчин хлориду натрію. Поспостерігайте і проаналізуйте зміни.

Досвід 2. До розчину білка додайте концентрований розчин сульфату міді. Поспостерігайте і поясните зміни.

Досвід 3. До розчину білка додайте 96% розчин етанолу. Поясните зміни, що сталися.

4. Горіння білків. Учні підпалюють шерстяну нитку і роблять вивід.

Вчитель хімії: Денатурація наводить до порушення антигенної чутливості білка, а інколи і до повного блокування ряду імунологічних реакцій, до инактивации ферментів і порушення обміну речовин. Учені передбачають, що процеси старіння пов'язані з повільно протікаючою денатурацією. Реакція гідролізу білків наводить до утворення амінокислот, з яких в клітках організму утворюються білки, характерні для даного організму.

Для закріплення нових понять проводиться логічний брифінг. Кожна група отримує однакове число питань. Інші групи можуть виправляти (1 бал). Правильна відповідь – 2 бали.

Логічний брифінг:

1. Інші назви білка.
2. Мономери білка.
3. Групи атомів, обуславливающие амфотерные властивості білків.
4. Зв'язок, що підтримує I структуру білків.
5. Структура білка, що представляє спіраль.
6. Повне руйнування просторових структур білків.
7. Реакція, лежача в основі здобуття білків.
8. Гормон підшлункової залози.
9. Біологічні каталізатори.
10. Хвороба, що викликається недоліком інсуліну в організмі.
11. Зв'язки, що підтримують вторинну структуру білка?
12. Структура білка, що визначає біологічну активність білка.
13. Процес взаємодії білків з водою.
14. Структура білка, яка руйнується при нагріванні білка з водою.
15. Структура білка, яка підтримується ефірними і дисульфідними містками.

Вивід: Отже, поняття “життя” і “білок” нерозривно зв'язані. Аби відповісти на питання “що таке життя?”, треба знати, що таке білок. Чим більше про білок ми дізнаємося, тим глибше проникаємо в поняття “життя”. Наскільки багатообразні білки, настільки складна, загадкова і багатолика життя. Підтвердженням служать слова Гете: “Я завжди говорив і не втомлююся повторювати, що світ би не міг існувати, якби був так просто влаштований”.

Домашнє завдання: стор. 

Здійснити перехід: пропана пропенa пропанолу пропановая кислотаa аминопропановая кислотаa дипептид.