Органические вещества клетки: белки

Цель: продолжить расширение и углубление знаний о важнейших органических веществах, составляющих основу любых живых организмов.

Задачи:

• актуализировать знания, необходимые для изучения темы.
• познакомить обучающихся со строением белков.
• подвести их к сознательному изучению материала по функциям белков.
• классифицировать по различным признакам, обобщать; работать по аналогии.
• воспитание сознательного отношения к здоровому образу жизни.
• воспитание нравственного отношения к жизни как наивысшей ценности.
• формирование навыков адаптации к условиям постоянно изменяющейся жизни с помощью приобретенных знаний, умений и навыков.

Оборудование и материалы к уроку: таблицы по общей биологии и химии, иллюстрирующие строение молекул белков; лабораторное оборудование для проведения лабораторной работы: пробирки (5 шт.), штатив для пробирок, горелка, спички, шерсть, перья, вода, соль, белок куриного яйца, ацетат свинца (р-р), гидроксид натрия 9% (р-р), сульфат меди (р-р), азотная кислота (конц.), аммиак водный.

Описание хода урока.

I.Организационный этап. (распределение обучающихся по группам).

II. Подготовка к активному усвоению знаний.

Учитель биологии:

В Библии сказано: "Вначале было Слово". Современная книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой "Вначале был белок".

«Жизнь, есть способ существования белковых тел» - знакомая фраза Ф.Энгельса. Вы понимаете, что речь пойдет о белках. Как вы считаете, какова цель нашего урока?

Конечно, нельзя приписывать свойство жизни одному соединению, оно проявляется лишь в результате многообразных реакций, в которых участвуют различные соединения, но белки – это основа жизни. Чтобы ответить на вопрос: «Что такое жизнь?», вы должны раскрыть тайну веществ, лежащих в её основе.

Опираясь на знания, полученные в 9 классе, заполните первую колонку таблицы:

III. Усвоение новых знаний.

1. Строение, свойства и функции белка.

Учитель биологии: Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, это белок куриного яйца альбумин - хорошо растворим в воде, при нагревании свертывается (когда мы жарим яичницу), а при долгом хранении в тепле разрушается, яйцо протухает. Но белок спрятан не только под яичной скорлупой. Волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи - все они почти целиком состоят из другого белка, кератина. Кератин не растворяется в воде, не свертывается, не разрушается в земле: рога древних животных сохраняются в ней так же хорошо, как и кости. А белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, способен разрушать другие белки, это процесс пищеварения. Белок интерферон применяется при лечении насморка и гриппа, т.к. убивает вызывающие эти болезни вирусы. Белок змеиного яда способен убивать человека.

Учитель химии: Белки нельзя отнести ни к одному из ранее изученных соединений, так как их молекулы содержат различные функциональные группы. Это характеризует белок как качественно новый уровень развития материи, высшую форму развития вещества.

1.1. Работа в группах. Каждая группа получает задания. При выполнении, которого обучающиеся пользовались текстом учебника. Учитель консультирует группы по ходу выполнения работы.

Приложение № 1

Каждая группа предоставляет отчет о проделанной работе.

1.2.Лабораторная работа.

Учитель химии: Обратите внимание на структурные формулы аминокислот. Какие функциональные группы они содержат? Предположите, как они могут повлиять на белок? Давайте попробуем доказать наличие в белке куриного яйца альбумине, аминокислоты, содержащей бензольные ядра.

Обучающиеся: проводят ксантопротеиновую реакцию и делают лабораторный опыт № 1 (приложение 2)

Учитель химии: Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот дуг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации, она идет последовательно, путем образования дипептидов, трипептидов и полипептидов. Соединение аминокислот происходит за счет пептидных связей. Давайте докажем наличие пептидных связей в белке куриного яйца.

Обучающиеся: проводит биуретовую реакцию и делают лабораторный опыт № 2.(приложение 2)

Учитель биологии: Если белки состоят только из аминокислот, они называются протеины - простые белки. Если кроме аминокислот в состав белковых молекул входит и небелковая часть - это сложные белки - протеиды.

Итак: белки это - макромолекулы, биополимеры, полипептиды. Белки - это самые сложные молекулы.

2. Структуры белка.

Учитель би оло гии: Вы рассмотрели модели первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белка.

Первичная - прямая цепочка из аминокислот  удерживается водородными связями.

Вторичная - скрученная в спираль первичная цепочка  удерживается водородными связями. Такую структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, белок кожи; фибриноген, белок крови; миозин, белок мышц).

Третичная - многократно скрученная спираль, глобула, удерживается слабыми дисульфидными связями. Такую структуру имеют глобулярные белки (альбумины, глобулины).

Некоторые белки имеют четвертичную структуру - объединение нескольких глобул. Четыре глобулы связаны атомом железа имеет белок гемоглобин.

2.1. Самостоятельная работа обучающихся.

Моделирование структур белка.

Ученики моделируют первичную, вторичную и третичную структуры белка, используя проволоку и набор бусин разных цветов.

Учитель биологии: Что необходимо сделать, чтобы получить четвертичную структуру? Обучающиеся объединяются в группы, моделируя молекулы гемоглобина или хлорофилла. А теперь разойдитесь на свои места. Что случилось с вашей белковой молекулой? (Распалась). Верно, это момент начала процесса денатурации, во время которого происходит разрушение структур белка. Наблюдали ли вы в жизни процессы денатурации белков?

Учитель химии: Денатурация белка может происходить под влиянием различных факторов: температуры, кислоты, щелочи, солей и т.д. Давайте выясним влияние соляной кислоты и солей тяжелых металлов на белок куриного яйца и молока (приложение 2).

Учитель химии: Обсудите результаты, сделайте вывод. Почему опасно отравление тяжелыми металлами?

При денатурации происходит как полное разрушение структур белка, так и частичное. Если первичная структура не разрушена, то может произойти восстановление остальных структур - этот процесс называется  ренатурация.

3.Белки и пища.

Учитель биологии. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: белок является необходимым элементом живой природы. Белки представляют собой крупные молекулы, построенные из более мелких – аминокислот.

В природе существуют около 120 аминокислот. Но лишь 20 из них входят в состав белков. Животные клетки (в числе человека) способны синтезировать некоторые (но не все) аминокислоты при наличии нужных исходных веществ. Некоторые аминокислоты (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фениланин; для детей аргинин и гистидин) не могут синтезироваться в организме и должны быть получены из пищи или поставлены микрофлорой кишечника, поэтому их называют «незаменимыми».

В своем отчете вы назвали сократительную функцию белка, привели в пример актин и миозин и пришли к выводу, что основным поставщиком белков в организм являются мясные продукты.

Тогда возникает вопрос: «Где тогда вегетарианцы и люди, соблюдающие пост, берут белок? Давай попытаемся ответить на этот вопрос, выполнив следующее задание.

Задание. Используя текст «Независимые аминокислоты», заполните таблицу. (приложение 3, 4)

Беседа по вопросам:

1. Содержатся ли в продуктах растительного происхождения незаменимые аминокислоты? (да, содержатся)
2. В каких продуктах растительного происхождения содержится наибольшее количество незаменимых аминокислот? (в бобовых и злаковых продуктах)
3. Грозит ли вегетарианцам и людям, соблюдающим пост, белковое голодание?

Нужно помнить одно, что для растущего организма и для будущих мам необходимо сочетать белки животного происхождения с белками растительного происхождения, которые обеспечивают организм ребенка веществами, необходимыми для его роста и развития.

В питании детей первого года жизни белки животного происхождения должны составлять 75 % по отношению к общему количеству белков суточного рациона, а в питании детей от 2- 7 лет – 65%.

Нашему организму нужны не сами белки, а именно аминокислоты, которые не бывают "растительными" или "животными". Поэтому утверждение о необходимости животного белка для человека не имеет под собой никаких оснований. Полноценные белки со всем набором аминокислот содержатся во всех содержащих хлорофилл листовых овощах, во всех видах орехов, в некоторых фруктах (груши, хурма, абрикосы), а также в проросших зёрнах пшеницы и других злаках. Богатым источником растительного белка являются чечевица, фасоль и другие виды бобовых, соя и соевые продукты (в том числе такие, как тофу и окара), пищевые каштаны, масло амаранта. Животные белки в избытке содержатся во всех видах молочных продуктов: в твороге, молоке, ряженке, в сырах и т. д. все вышеуказанные аминокислоты дарят человеку жизнь, здоровье долголетие. Не пренебрегайте продуктами, содержащими нужные аминокислоты.

IV этап. Закрепление новых знаний

1. 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

З.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

Г) 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.Какие аминокислоты называются «незаменимыми»?

7. Из перечисленных аминокислот выберите «незаменимые»?

А) Аланин

Б) Глицин

В) Валин

Г) Пролин

2. Кроссворд (приложение 5).

V этап. Рефлексия

VI этап. Домашнее задание:

1. §

2. Творческая работа. Создание интеллект – карт. (приложение 6)

Органические вещества клетки: белки.

Чепкасова Екатерина Юрьевна,

учитель биологии

Ткачева Наталья Юрьевна,

учитель химии

Цель: продолжить расширение и углубление знаний о важнейших органических веществах, составляющих основу любых живых организмов.

Задачи:

• актуализировать знания, необходимые для изучения темы.

• познакомить обучающихся со строением белков.

• подвести их к сознательному изучению материала по функциям белков.

• классифицировать по различным признакам, обобщать; работать по аналогии.

• воспитание сознательного отношения к здоровому образу жизни.

• воспитание нравственного отношения к жизни как наивысшей ценности.

• формирование навыков адаптации к условиям постоянно изменяющейся жизни с помощью приобретенных знаний, умений и навыков.

Оборудование и материалы к уроку: таблицы по общей биологии и химии, иллюстрирующие строение молекул белков; лабораторное оборудование для проведения лабораторной работы: пробирки (5 шт.), штатив для пробирок, горелка, спички, шерсть, перья, вода, соль, белок куриного яйца, ацетат свинца (р-р), гидроксид натрия 9% (р-р), сульфат меди (р-р), азотная кислота (конц.), аммиак водный.

Описание хода урока.

I.Организационный этап. (распределение обучающихся по группам).

II. Подготовка к активному усвоению знаний.

Учитель биологии:

В Библии сказано: "Вначале было Слово". Современная книга о происхождении жизни по аналогии могла бы начинаться фразой "Вначале был белок".

«Жизнь, есть способ существования белковых тел» - знакомая фраза Ф.Энгельса. Вы понимаете, что речь пойдет о белках. Как вы считаете, какова цель нашего урока?

Конечно, нельзя приписывать свойство жизни одному соединению, оно проявляется лишь в результате многообразных реакций, в которых участвуют различные соединения, но белки – это основа жизни. Чтобы ответить на вопрос: «Что такое жизнь?», вы должны раскрыть тайну веществ, лежащих в её основе.

Опираясь на знания, полученные в 9 классе, заполните первую колонку таблицы:

III. Усвоение новых знаний.

1. Строение, свойства и функции белка.

Учитель биологии: Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, это белок куриного яйца альбумин - хорошо растворим в воде, при нагревании свертывается (когда мы жарим яичницу), а при долгом хранении в тепле разрушается, яйцо протухает. Но белок спрятан не только под яичной скорлупой. Волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи - все они почти целиком состоят из другого белка, кератина. Кератин не растворяется в воде, не свертывается, не разрушается в земле: рога древних животных сохраняются в ней так же хорошо, как и кости. А белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, способен разрушать другие белки, это процесс пищеварения. Белок интерферон применяется при лечении насморка и гриппа, т.к. убивает вызывающие эти болезни вирусы. Белок змеиного яда способен убивать человека.

Учитель химии: Белки нельзя отнести ни к одному из ранее изученных соединений, так как их молекулы содержат различные функциональные группы. Это характеризует белок как качественно новый уровень развития материи, высшую форму развития вещества.

1.1. Работа в группах. Каждая группа получает задания. При выполнении, которого обучающиеся пользовались текстом учебника. Учитель консультирует группы по ходу выполнения работы.

Приложение № 1

Каждая группа предоставляет отчет о проделанной работе.

1.2.Лабораторная работа.

Учитель химии: Обратите внимание на структурные формулы аминокислот. Какие функциональные группы они содержат? Предположите, как они могут повлиять на белок? Давайте попробуем доказать наличие в белке куриного яйца альбумине, аминокислоты, содержащей бензольные ядра.

Обучающиеся: проводят ксантопротеиновую реакцию и делают лабораторный опыт № 1 (приложение 2)

Учитель химии: Аминокислоты являются амфотерными соединениями, обладают одновременно свойствами кислоты и основания. Это обуславливает возможность соединения аминокислот дуг с другом в длинные цепочки с выделением воды. Такая реакция называется реакцией поликонденсации, она идет последовательно, путем образования дипептидов, трипептидов и полипептидов. Соединение аминокислот происходит за счет пептидных связей. Давайте докажем наличие пептидных связей в белке куриного яйца.

Обучающиеся: проводит биуретовую реакцию и делают лабораторный опыт № 2.(приложение 2)

Учитель биологии: Если белки состоят только из аминокислот, они называются протеины - простые белки. Если кроме аминокислот в состав белковых молекул входит и небелковая часть - это сложные белки - протеиды.

Итак: белки это - макромолекулы, биополимеры, полипептиды. Белки - это самые сложные молекулы.

2. Структуры белка.

Учитель биологии: Вы рассмотрели модели первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры белка.

Первичная - прямая цепочка из аминокислот удерживается водородными связями.

Вторичная - скрученная в спираль первичная цепочка удерживается водородными связями. Такую структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, белок кожи; фибриноген, белок крови; миозин, белок мышц).

Третичная - многократно скрученная спираль, глобула, удерживается слабыми дисульфидными связями. Такую структуру имеют глобулярные белки (альбумины, глобулины).

Некоторые белки имеют четвертичную структуру - объединение нескольких глобул. Четыре глобулы связаны атомом железа имеет белок гемоглобин.

2.1. Самостоятельная работа обучающихся.

Моделирование структур белка.

Ученики моделируют первичную, вторичную и третичную структуры белка, используя проволоку и набор бусин разных цветов.

Учитель биологии: Что необходимо сделать, чтобы получить четвертичную структуру? Обучающиеся объединяются в группы, моделируя молекулы гемоглобина или хлорофилла. А теперь разойдитесь на свои места. Что случилось с вашей белковой молекулой? (Распалась). Верно, это момент начала процесса денатурации, во время которого происходит разрушение структур белка. Наблюдали ли вы в жизни процессы денатурации белков?

Учитель химии: Денатурация белка может происходить под влиянием различных факторов: температуры, кислоты, щелочи, солей и т.д. Давайте выясним влияние соляной кислоты и солей тяжелых металлов на белок куриного яйца и молока (приложение 2).

Учитель химии: Обсудите результаты, сделайте вывод. Почему опасно отравление тяжелыми металлами?

При денатурации происходит как полное разрушение структур белка, так и частичное. Если первичная структура не разрушена, то может произойти восстановление остальных структур - этот процесс называется ренатурация.

3.Белки и пища.

Учитель биологии. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод: белок является необходимым элементом живой природы. Белки представляют собой крупные молекулы, построенные из более мелких – аминокислот.

В природе существуют около 120 аминокислот. Но лишь 20 из них входят в состав белков. Животные клетки (в числе человека) способны синтезировать некоторые (но не все) аминокислоты при наличии нужных исходных веществ. Некоторые аминокислоты (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фениланин; для детей аргинин и гистидин) не могут синтезироваться в организме и должны быть получены из пищи или поставлены микрофлорой кишечника, поэтому их называют «незаменимыми».

В своем отчете вы назвали сократительную функцию белка, привели в пример актин и миозин и пришли к выводу, что основным поставщиком белков в организм являются мясные продукты.

Тогда возникает вопрос: «Где тогда вегетарианцы и люди, соблюдающие пост, берут белок? Давай попытаемся ответить на этот вопрос, выполнив следующее задание.

Задание. Используя текст «Независимые аминокислоты», заполните таблицу. (приложение 3, 4)

Беседа по вопросам:

1. Содержатся ли в продуктах растительного происхождения незаменимые аминокислоты? (да, содержатся)

2. В каких продуктах растительного происхождения содержится наибольшее количество незаменимых аминокислот? (в бобовых и злаковых продуктах)

3. Грозит ли вегетарианцам и людям, соблюдающим пост, белковое голодание?

Нужно помнить одно, что для растущего организма и для будущих мам необходимо сочетать белки животного происхождения с белками растительного происхождения, которые обеспечивают организм ребенка веществами, необходимыми для его роста и развития.

В питании детей первого года жизни белки животного происхождения должны составлять 75 % по отношению к общему количеству белков суточного рациона, а в питании детей от 2- 7 лет – 65%.

Нашему организму нужны не сами белки, а именно аминокислоты, которые не бывают "растительными" или "животными". Поэтому утверждение о необходимости животного белка для человека не имеет под собой никаких оснований. Полноценные белки со всем набором аминокислот содержатся во всех содержащих хлорофилл листовых овощах, во всех видах орехов, в некоторых фруктах (груши, хурма, абрикосы), а также в проросших зёрнах пшеницы и других злаках. Богатым источником растительного белка являются чечевица, фасоль и другие виды бобовых, соя и соевые продукты (в том числе такие, как тофу и окара), пищевые каштаны, масло амаранта. Животные белки в избытке содержатся во всех видах молочных продуктов: в твороге, молоке, ряженке, в сырах и т. д. все вышеуказанные аминокислоты дарят человеку жизнь, здоровье долголетие. Не пренебрегайте продуктами, содержащими нужные аминокислоты.

IV этап. Закрепление новых знаний

1. 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

З.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

Г) 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.Какие аминокислоты называются «незаменимыми»?

7. Из перечисленных аминокислот выберите «незаменимые»?

А) Аланин

Б) Глицин

В) Валин

Г) Пролин

2. Кроссворд (приложение 5).

V этап. Рефлексия

VI этап. Домашнее задание:

1. §

2. Творческая работа. Создание интеллект – карт.(приложение 6)

Приложение 1

Приложение 2

Лабораторный опыт №1

1. Ксантопротеиновая реакция

К раствору белка в пробирке приливают немного концентрированной азотной кислоты. Белок свёртывается и медленно окрашивается в желтый цвет. При нагревании окрашивание наступает быстрее. При прибавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.

Лабораторный опыт №2

1. Биуретовая реакция.

К раствору белка в пробирке приливают несколько миллилитров раствора медного купороса. Жидкость окрашивается в фиолетовый или красно-фиолетовый цвет.

Лабораторный опыт №3

Денатурация белка.

1.При нагревании пробирки с раствором яичного белка в ней появляются белые хлопья.

2. Действие спирта на белок.

3. Молоко содержит значительное количество белка - казеина. При добавлении в молоко нескольких капель раствора лимонной кислоты белок сворачивается. Такой же процесс происходит и при скисании молока, поскольку при этом также образуется кислота – молочная.

Приложение 3

текст

Незаменимые аминокислоты

Для человеческого организма к числу незаменимых относятся 8 аминокислот – валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин.

Валин – аминокислота, необходимая для метаболизма в мышцах, она поддерживает содержание азота в организме человека, восстанавливает поврежденные ткани. Ощущение «мурашек по коже» объясняется чрезмерно высоким уровнем валина. Содержится валин в грибах, мясе, арахисе, молочных продуктах питания.

Аминокислота лейцин является защитником мышечной ткани, восстанавливает мышцы, кости, кожу. Уникальной способностью лейцина считается возможность значительно понижать уровень сахара в крови человека. Эта аминокислота стимулирует гормон роста у маленьких детей. Основным источником лейцина можно назвать пшеничную и соевую муку, орехи, мясо, бурый рис, бобы.

Другой незаменимой аминокислотой считается изолейцин, который абсолютно незаменим для синтеза гемоглобина. Изолейцин успешно регулирует уровень сахара в крови человека, обеспечивает энергообеспечение организма, восстанавливает мышечные ткани, способствует выносливости человека. Источниками изолейцина для организма человека являются чечевица, мясо, рыба, куриное мясо.

Следующая необходимая аминокислота – треонин, способствующая поддержанию нормального белкового обмена в человеческом организме, она необходима для синтеза эластина, коллагена, участвует в обменном процессе жиров. Эффективно стимулирует иммунную систему. Человек получает треонин из молочных продуктов, яиц, орехов, бобов.

Метионин – удивительно нужная аминокислота для нормальной жизнедеятельности человеческого организма. Она благотворно влияет на пищеварительную систему, необходима при заболевании остеопорозом, химических аллергических реакциях, защищает от радиации, предотвращает негативные отложения в печени, стенках артерий. Источники получения метионина – мясо, лук, соевые бобы, чеснок.

Фенилаланин также считается незаменимой аминокислотой, она воздействует на человека как болеутоляющее средство, улучшает память, подавляет аппетит. Организм человека получает фенилаламин из рыбы, мяса, творога, соевых бобов, молока.

Триптофан совершенно необходим человеку, он способствует синтезу в головном мозгу сератонина, помогает при бессоннице, депрессии. Получает триптофан человек из мяса, бурого риса, арахиса, сыра.

Лизин – аминокислота, поддерживающая обмен азота у взрослых людей, способствующая росту детей. Она помогает восстановлению после травм, операций. Источник лизина – мясо, рыба, картофель, яйца, сыр.

Приложение 4

Приложение5

Кроссворд

по вертикали:

1. Аминокислота для белка.

2. Как называется утрата структуры белковой молекулы.

5. Один из белков мышц.

7. Белок содержащий органическое вещество с ионом железа.

9. Биологический катализатор.

по горизонтали:

3. Белок выполняющий транспортную функцию.

4. Процесс восстановления структуры белковой молекулы.

6. Белок, выполняющий регуляторную функцию.

8. Белок, регулирующий обмен веществ в организме.

10. Составная часть белка.

11. Белки, состоящие только из полипептидных цепей.

12. Как называется соединение двух аминокислот в одну молекулу.

Приложение 6

13