Меняя образ прихотливый… Тема «Белки – высокомолекулярные вещества». 11-й класс

Можно ли воспитать интерес к такому предмету, как химия, у всех без исключения детей? Наверное, немного найдется учителей, преподающих эту дисциплину, которые ответят с полной уверенностью утвердительно. Лейле Борисовне Погоровой, педагогу из небольшого городка Карабулак Республики Ингушетия, это удается. Ее уроки – это уроки-открытия, уроки-исследования, на которых дети познают мир во всем его многообразии. Она старается сформировать у учеников химическое сознание, то есть понимание того, что можно причинить вред или принести пользу, имея дело с химией. И одновременно Лейла Борисовна воспитывает у детей нравственное отношение к природе.

Цели и задачи: изучить состав и строение белков, особенности их образования, свойства белков, превращение белков пищи в организме; выработать представление о денатурации белка и условиях, вызывающих денатурацию; определить функции белков в организме; иметь представление о химическом и биологическом синтезе микробиологической промышленности, ее значении; уметь проводить цветные реакции на белки.

Ход урока

Урок начинается со стихов Семена Надсона.

…Меняя каждый миг свой

образ прихотливый,

Капризна как дитя

и призрачна как дым,

Кипит повсюду жизнь

в тревоге суетливой,

Великое смешав с ничтожным

и смешным.

Чему посвящены строки из стихотворения Надсона? Что такое жизнь? Вспомните, в 5-м классе по природоведению вы изучали основные свойства отличия живого от неживого. Назовите их. Откуда жизнь взялась на Земле? Эти вопросы волновали людей всегда.

Историческая справка

Учитель биологии: В течение веков копились наблюдения. Проводились исследования. Создавались теории. Одни послужили основой новых исследований. Другие гибли ввиду несостоятельности. Пожалуй, ни одна естественная наука не знала, да и сейчас не знает, такой острой борьбы мировоззрений, какая всегда сопровождала проблемы живого. А причина этой борьбы заключается в самом объекте познания, его уникальности, неповторимости и сложности.

В пятом классе вы узнали признаки живого: рост, размножение, питание и отмирание. В 9-м классе, изучая жизненные свойства живой клетки, мы говорили, что она способна расти, размножаться, для нее характерны возбудимость, обмен веществ и биосинтез белка.

Современная наука дает следующее определение жизни: жизнь – это переплетение сложнейших процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами.

Краткое сообщение – доклад «Историческое происхождение белков».

Вывод: Белки – это органически сложные вещества, имеющие важное значение для жизнедеятельности всего живого на Земле.

Фронтальный опрос по теме «Аминокислоты»

Учитель химии:

1. Что такое аминокислоты?

2. Где они находятся?

3. Где их применяют?

4. Какими химическими свойствами они обладают?

В состав белка входит 20

а-аминокислот. Эти кислоты называют незаменимыми. Аминогруппа находится при а-углеродном атоме.

аланин

глицин

Учитель биологии: Аминокислоты – это соединения, которые производятся растениями, бактериями, грибами в результате сложных реакций. Недостаточное содержание незаменимых аминокислот в пище человека и животных сказывается на развитии организма, приводит к нарушению синтеза белка и к заболеваниям. В организмах животных и человека некоторые их виды синтезироваться не могут. К ним относятся: валин, лейцин, изолейцин, треонин, летионин, лизин, триптофан, фенилаланин. Эти аминокислоты должны поступать в организм с пищей, что учитывается при организации правильного питания. В курсе анатомии вы, изучая раздел «Пищеварение», говорили, что в организм человека поступают белки, углеводы и жиры.

1. В каких продуктах содержатся углеводы?

2. Что дают углеводы организму человека? (строительный материал и энергию.)

3. В каких продуктах содержатся жиры?

4. Что дают жиры нашему организму? (энергию и воду.)

Белки поступают к нам в организм с пищей и из них образуются белки, необходимые человеку.

Учитель химии: Основным свойством аминокислот является их способность соединяться друг с другом. Давайте составим уравнение химической реакции с молекулой аланина и глицина.

Получается высокомолекулярное соединение. Группа атомов, называемая пептидной или амидной группой, а связь между атомами С и N-пептидной или амидной связью, такие синтезируемые высокомолекулярные соединения называются полипептидами (запись в тетради).

(Казеин молока, миозин мышц – 20 АК, инсулин – 18, в состав большинства белков входит 300-500 АК остатков.)

Учитель биологии: Полипептиды имеют очень большое значение для биологических процессов живых организмов. Учеными, например, доказано, что пептидные системы играют важную роль в работе мозга. В мозгу уже открыты так называемые пептиды сна, памяти, страха и т.д.

Учитель химии: Мы с вами рассмотрели значение белка, из чего он состоит. А теперь приступим к рассмотрению структуры белка, обратимся к истории. Кто и когда синтезировал белок?

Доклад «Искусственный синтез белка».

Учитель биологии: Как вы думаете:

1. В чем причина многообразия белка?

2. К какому классу органических веществ можно отнести белки?

3. Какой уровень организации опосредованно влияет на его биоактивность?

Учитель химии: На ваших столах лежат учебные тексты по разделу «Состав и строение белков».

Прочитайте и определите место каждого в структуре белка.

Какие функциональные группы входят в состав АК и какие их свойства определяют?

Какую роль выполняют АК в организации первичной структуры?

Какой единый принцип лежит в основе построения первичной структуры?

Какова пространственная конфигурация вторичной структуры?

За счет чего молекула белка удерживает данную структуру? (За счет образования водородных связей между

Какова пространственная конфигурация третичной структуры? (Глобулы или фибрилы.)

За счет чего молекула удерживает данную структуру? (За счет взаимодействия функциональных групп и радикалов с образованием дисульфидных мостиков.)

Вывод по блоку: Белки – это высшая самоорганизующаяся форма развития вещества, в которой первичная структура определяет биологическую активность.

Учитель химии: Большинство белков образуют коллоидные растворы, доказательством чего служит способность рассеивать свет. Размеры белков велики, поэтому велика их молекулярная масса.

Учитель биологии: Белки существуют растворимые и не растворимые в воде (примеры нерастворимых белков: опорные ткани, ногти, хрящи). Белки способны сильно набухать в Н2О и имеют ярко выраженные гидрофильные свойства.

Учитель химии: В растворе белка могут происходить процессы:

высаливание – выделение белка из раствора при добавлении соли;

денатурация – переход в состояние, отличное от природного, с частичной или полной потерей биологической активности;

коагуляция – нарушение структуры гидратных оболочек макромолекул белка.

Учитель биологии: Белки являются определяющим компонентом питания. В отличие от углеводов и жиров, организм практически лишен резерва белков. Пищевые белки – незаменимые компоненты рациона – обеспечивают все жизненно важные процессы в организме. Существенны также процессы переваривания и всасывания белков, они связаны с гидролизом.

Что это за процесс? В чем его суть? Является ли этот процесс обратимым?

Учитель химии: Гидролиз белка – это прежде всего разрушение одного из важнейших уровней организации белковой молекулы. В лабораторных условиях данный процесс проводят в присутствии кислот и щелочей при t0С, в организме этот процесс протекает под действием ферментов.

Учитель биологии: Белок является основным компонентом питания. Биологическая ценность белков определяется содержанием в них незаменимых аминокислот. Недостаток белков в них, нарушение процессов их усвоения (переваривания и всасывания) приводят к развитию жировых отложений в печени, к болезням крови и ослаблению иммунитета.

Этапы гидролиза белка:

1. Под воздействием белков-ферментов в желудке происходит расщепление белковых молекул до полипептидов с меньшей молекулярной массой.

2. В кишечнике они гидролизуются до отдельных аминокислот.

3. Смесь аминокислот всасывается слизистой оболочкой тонкого кишечника.

4. Через воротную вену смесь аминокислот попадает в печень.

5. Разносится кровью по всем органам и тканям.

6. Аминокислоты расходуются на синтез белка (увеличение белковой массы, рост, обновление) и нуклеиновых кислот, а также распадаются в процессе жизнедеятельности.

Если человек неправильно питается и много потребляет белков, это ведет к образованию в желудочно-кишечном тракте продуктов неполного расщепления, что может вызвать интоксикацию организма, поэтому необходимо помнить о рациональном питании.

Учитель химии: Исходя из вышесказанного определим функции белка.

На ваших столах лежат тесты «Функции белков». Прочитайте и охарактеризуйте каждую функцию.

(Беседа о функциях белка.)

Тест №1

1. Какие структуры реализуют биологическую активность белка?

а) радикалы;

б) полипептид;

в) химические связи.

2. В образовании данной структуры принимают участие дисульфидные мостики:

а) вторичная;

б) первичная;

в) третичная.

Тест №2

1. Какой уровень организации опосредованно определяет биологическую активность белка?

а) четвертичная;

в) вторичная.

2. При денатурации происходит разрушение структуры:

а) вторичной;

б) первичной;

в) третичной.

3. Пользуясь таблицей незаменимых аминокислот, выбери две (не использованные при работе с текстами), составь дипептид, назови его.

Логический брифинг по основным понятиям

Одно из определений жизни, данное Матерью Терезой, звучит как призвание: «Жизнь – это тайна! Познай ее!»

Учитель биологии: Чтобы ответить на вопрос, что такое жизнь, надо ответить, что такое белки. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь!

Функции белка

Тест «Белки-ферменты»

В каждой живой клетке непрерывно протекают сотни биохимических реакций, в ходе которых происходят распад и окисление поступающих извне питательных веществ. Клетка использует энергию, полученную в ходе окисления данных веществ.

1. Научное название белка.

2. Группы атомов, обусловливающие амфотерные свойства аминокислот.

3. Связь, соединяющая остатки аминокислот в полимерную цепь.

4. Мономеры, составляющие основу первичной структуры белка.

5. Структура белка, свернутая в спираль.

6. Конфигурация третичной структуры белка.

7. Группы атомов, обусловливающие биологическую активность усложненных белковых структур.

8. Разрушение первичной структуры белка.

9. Процесс, обратный ренатурации.

10. Реакции, определяющие наличие белка.

11. Гормон поджелудочной железы.

12. Пищевые продукты с высоким содержанием белка.

Ответы: протеины, радикалы, амино- и карбоксильная группа, гидролиз, пептидная или амидная связь, денатурация, 20L-аминокислоты, биуретовая, протеиновые реакции, вторичная структура, инсулин, глобула, фибрилла, яйцо, молоко, рыба, мясо.

Учитель химии: Человеку всегда хотелось чуда. Одним из чудес считалось и остается возникновение жизни, превращение неживой материи в живой организм.

Лейла ПОГОРОВА, учитель химии школы №1, Карабулак, Республика Ингушетия