Урок 10 класс «Строение и функции белков».

Урок в 10 классе на тему: «Строение и функции белков».

Цель: развитие и систематизация на межпредметном уровне знаний о природных высокомолекулярных веществах – белках, их строении, свойствах и значении в жизни человека.

Задачи урока:

Образовательная: продолжить формировать знания о белках как макромолекулах – биополимерах, познакомить учащихся с составом, строением, свойствами и функциями белков.

Развивающая: развивать умения анализировать результаты лабораторных опытов, устанавливать причинно-следственные связи между явлениями живой и неживой природы, развивать познавательные компетенции у учащихся на основе межпредметных связей, научить применять знания, получаемые на одном предмете, при анализе явлений или процессов, изучаемых другими предметами.

Воспитательная: формировать научное мировоззрение, представление о роли естественных наук в современном обществе, целостную картину мира, воспитывать у учащихся познавательный интерес к предмету, формировать культуру общения, коммуникативные качества.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Оборудование: мультимедийная презентация.

Реактивы для демонстрационного эксперимента: раствор куриного белка, молоко, уксусная кислота 70%-ная, спиртовка, зажим, спички.

Требования к учащимся – учащиеся должны знать и уметь:

• знать строение и состав белков;

• знать структуры белка;

• знать классификацию белка;

• знать понятия: денатурация, ренатурация;

• знать функции белка;

• уметь раскрыть связи между структурой и функцией белка;

• делать выводы.

Методы: объяснительно - иллюстративный, демонстрационная лабораторная работа, методы контроля.

Основные понятия: полипептид, биополимеры, мономеры, a-аминокислоты, пептидная связь, структуры белков (первичная, вторичная, третичная, четвертичная), состав белков (протеины, протеиды), денатурация, ренатурация, гидролиз белков. Цветные реакции на белки.

Планируемые результаты обучения: знать строение и состав белков, структуры белков. Знать понятия: денатурация, ренатурация. Знать каталитическую и ферментативную функцию белка. Знать, как от строения молекулы зависят ее свойства. Знать влияние факторов среды на белковые молекулы, уметь приводить примеры влияния среды на белковые тела. Уметь проводить реакции на белки, делать выводы.

Главная проблема урока. Почему, по мнению ученых, белки являются носителями жизни?

Ход урока

I.Мотивация к учебной деятельности

Здравствуйте, ребята. Я рада вас приветствовать. Желаю вам творческих успехов, терпения, покорения всех задуманных вершин, реализации всех целей. Вы готовы сегодня трудиться на благо ваших знаний?

Вспомните, какую тему мы изучали на предыдущем уроке?

Работа по карточкам – проверка домашнего задания.

II. Актуализация знаний:

Цель нашего урока расширить знания о белках как природных полимерах, изучить строение и состав белков, рассмотреть классификацию белков. Определить структуры белка, изучить свойства белков путём проведения лабораторных работ. Рассмотреть вопрос как от строения молекул зависит функции белковых молекул в живых системах.

Белки, по утверждению Ф. Энгельса, одна из форм существования жизни.

«Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни».

( К. Маркс, Ф.Энгельс. Собрание сочинений. Т.20).

.

Чем же удивительны белки? С чем связана тайна жизни? Почему понятие жизнь отождествляется с понятием белки? Важную, а может быть, и главную роль во всех жизненных процессах играют белки.

Белки составляют 10–18% от общей массы клетки. В каждой клетке находится более 3000 молекул белков. В организме человека насчитывается свыше 10 млн. белков. В клетках белки играют важнейшую роль.

Работа с текстом в инструктивной карте, учащиеся записывают функции белков.

Есть белки – переносчики веществ, ионов, протонов, электронов; есть биокатализаторы, есть регуляторы разнообразных процессов в клетках и организмах. Важную роль играют опорные и сократительные белки. Белки защищают организм от инфекции. Контакты клетки с внешней средой выполняют разнообразные белки, умеющие различать форму молекул, регистрировать температурные изменения, ничтожные примеси веществ, отличать один цвет от другого. Уже из этого можно сделать вывод: наиболее важными органическими соединениями клетки являются белки.

Одними из наиболее важных органиче­ских соединений в живой природе являются белки. В каждой живой клетке присутствует одновремен­но более тысячи видов белковых молекул. И у каждого белка своя особая, только ему свойственная функция.

Строение белков.

Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот. Биологи называют их «волшебными» аминокислотами. Аминокислоты имеют общий план строения, но отличаются друг от друга по строению радикала (слайд). Со­единяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи (слайд). Реакция, которую вы видите, называется реакцией полимеризации. В результате взаимодействия аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты выделяется молекула воды, а освобождающиеся электроны образуют ковалентную связь, которая получила название пептидной. Две аминокислоты, соединившись, образуют дипептид, три – трипептид. Продолжите ряд, (4 - тетрапепсид, 5 - пентапептид, 6 - гекса… , а много - полипептид). Если вам в тексте учебника попадутся термины «полипептид», «полипептидная молекула», то вы уже будете знать, что речь идет о молекуле белка.

Белковые молекулы могут быть короткими и длинными, например:

Инсулин - гормон поджелудоч­ной железы, состоит из двух цепей: в одной 21, а в другой 30 аминокислотных остатков.

Миоглобин — белок, мышечной ткани, состоит из 153 ами­нокислот.

Коллаген- состоит из трех полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 1000 ами­нокислотных остатков.

Работа с текстом в инструктивной карте, учащиеся записывают образование дипептида.

Помогите мне сформулировать определение понятия «белок».

Белок – это

- низкомолекулярное соединение или высокомолекулярное? (высокомолекулярное)

- можем мы назвать ее биополимером? (да)

- аргументируйте свою мысль (биополимеры – это крупные органические молекулы, состоящие из мономеров)

- что является мономером белковой молекулы? (аминокислоты)

- сколько видов аминокислот может входить в состав белковой молекулы? (20)

- белок относится к гомополимерам или гетерополимерам? Аргуменитруйте свою мысль. (к гетерополимерам, потому что в состав белков входят отличающиеся друг от друга мономеры – 20 аминокислот).

Работа с текстом в инструктивной карте, учащиеся записывают определение белка.

Белок это нерегулярный биополимер, мономерами которого являются аминокислоты.

По составу белки можно классифицировать (слайд):

протеины – состоят только из белков

протеиды – белок + небелковая часть:

а. гликопротеиды – аминокислоты + углеводы

б. липопротеиды – аминокислоты + жиры

в. нуклеопротеиды – аминокислоты + нуклеиновая кислота

г. металлопротеиды – аминокислоты + металлы (гемоглобин)

Молекулы белков имеют сложную пространственную структуру.

Линейная последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка. Она уни­кальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функ­ции.

Вторичная структура белков представляет собой спираль или гармошку. Витки спирали или ребра гармошки удерживаются водородными связями между группами —СООН и —NН₂— . Хотя водородные связи малопрочные, но благодаря их значительному количеству в комп­лексе они обеспечивают довольно прочную структуру.

Третичная структура представляет собой причудливую, но для каждого белка специфическую конфигурацию, имеющую вид клубка (глобулу). Прочность третичной структуры обеспечивается ионными, водородными и дисульфидными (—S—S—) связями между остатками цистеина, а также гидрофобным взаимодействием.

Четвертичная структура характерна не для всех белков. Она возникает в результате соединения нескольких глобул в сложный комплекс. Например, гемоглобин крови человека представляет комп­лекс из четырех таких субъединиц, инсулин – из двух.

Задание на закрепление (слайд 8). Каждой структуре белковой молекулы подберите словесное описание из второго столбика таблицы.

Работа с текстом в инструктивной карте, учащиеся заполняют таблицу.

Свойства белка.

Эксперимент.

А теперь я попрошу вас понаблюдать за проводимым мною экспериментом и прокомментировать его:

Демонстрационный опыт 1:

В пробирку наливают 10-15 мл раствора белка альбумина и нагревают в пламени горелки.

Что мы наблюдаем? Прокомментируйте наблюдаемое явление.

(Появляется осадок белка еще до того, как жидкость закипит. Белок свертывается, процесс денатурации необратим).

Демонстрационный опыт 2:

В пробирку наливают 10—15 мл белка и добавляют 10 мл концентрированной уксусной кислоты.

Что мы наблюдаем? Прокомментируйте наблюдаемое явление.

(Образуется белый аморфный осадок белка. Концентрированные кислоты вызывают также необратимую денатурацию).

Какой вывод мы можем сделать из проведенного исследования?

(Действие высоких температур, концентрированных кислот вызывают денатурацию белков)

Ребята! Почему при попадании кислоты на кожу проис­ходит ожог? (происходит необратимая денатурация белков)

Почему повышение температуры тела до 42 градусов у человека приводит к смерти? (происходит необратимая денатурация белков)

А сейчас мы проведём ещё один эксперимент.

Перед вами молоко. Внимание, вопрос.

- Как вы думаете, почему в школах нашей области детям дают молоко?

(молоко – ценнейший продукт питания содержит сразу три вещества: жир, углевод – лактозу и, конечно же, белок – казеин, который так необходим растущему организму).

Сейчас вы его сами обнаружите. Добавьте в стаканчики с молоком несколько капель уксусной кислоты.

- Что вы наблюдаете? Прокомментируйте наблюдаемое явление (казеин сворачивается и образуется творожистый осадок (творог)).

- Можно из этого молока (демонстрируется молоко) сварить кашу? (да)

- А из этого? (демонстрируется молоко, в котором казеин свернулся) (нет)

- Могут ли денатурированные белки выполнять свои функции? (При нарушении природной структуры белки не могут выполнять свои функции).

- Так какие функции белков?

Работа с текстом в инструктивной карте, учащиеся заполняют схему.

Денатурация и ренатурация белков. Денатурация — это утрата белковой молекулой своей структурной организации: четвер­тичной, третичной, вторичной, а при более жестких условиях — и пер­вичной структуры (рис. Учебника). В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию. Причинами денатурации могут быть высокая температура, ультрафиолетовое излучение, действие сильных кислот и щелочей, тяжелых металлов и органических растворителей.

Денатурация может быть обратимой и необратимой, частичной и полной. Иногда, если воздействие денатурирующих факторов оказалось не слишком сильным и разрушение первичной структуры молекулы не произошло, при наступлении благоприятных условий денатурированный белок может вновь восстано­вить свою трехмерную форму. Этот процесс называется ренатурацией, и он убедительно доказывает зависимость третичной структуры белка от последовательности аминокислотных остатков, т. е. от его первичной структуры.

Это свойство белков широко используется в медицинской и пищевой промышленности для приготовления медицинских препаратов, например вакцин и сывороток, для получения пищевых концентратов, сохраняющих в высушенном виде свои питательные функции.

Почему же Ф.Энгельс определил белки как основу жизни на Земле?

Так как они являются основными веществами, поддерживающими жизнь на Земле.

Вывод к уроку.

• белки – это высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, состоящие из мономеров - альфа-аминокислот;

• аминокислоты соединяются в полипептидную цепочку за счёт пептидной связи;

• аминокислоты заменимые и незаменимые;

• белки могут быть простыми и сложными;

• четыре структуры белка (первичная, вторичная, третичная и четвертичная);

• денатурация – это утрата белковой молекулой своей структурной организации;

• ренатурация - процесс восстановления структуры белка;

• из органических соединений, входящих в живую клетку, важнейшую роль играют белки, на их долю приходится около 50% массы клетки;

• белки выполняют разнообразные функции в живой материи.

Проверь себя

1. Главными носителями жизни являются … .

2. … - это сложные высокомолекулярные соединения, построенные из … .

3. Элементный состав белков: … .

4. Молекулярная масса белков изменяется от … до … .

5. Многие белки растворимы в …, почти все растворяются в … .

6. Нерастворимы белки, из которых построены … .

7. В структуре белка различают … структуры.

8. Функции белков в организме … .

Ответы: 1. Белки.

2. Белки; остатков α – аминокислот.

3. С, Н, О, N, S.

4. Десяти тысяч, миллионов.

5. Воде, растворах солей, кислот; щелочах.

6. Ткани живых организмов: кожа, сухожилия, мышцы, ногти, волосы.

7. Первичную, вторичную, третичную, четвертичную.

8. Строительная, каталитическая, двигательная, транспортная, защитная, энергетическая.

Проверка домашнего задания.

Вариант 1. Ф.И. _______________________________________

1. Все при­ведённые ниже хи­ми­че­ские эле­мен­ты, кроме двух, яв­ля­ют­ся ор­га­но­ге­на­ми. Опре­де­ли­те два при­зна­ка, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

 1) во­до­род 2) азот 3) маг­ний 4) хлор 5) кис­ло­род

2. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены. Исправьте их.

1. В составе клетки обнаружено около 80 химических элементов, входящих в периодическую таблицу Д.И. Менделеева. 2. Группу макроэлементов образуют водород, кислород, углерод, цинк, фосфор. 3. Группу микроэлементов составляют бром, азот, сера, железо, йод и другие. 4. Кальций и фосфор участвуют в формировании костной ткани. 5. Кроме того, фосфор – элемент, от которого зависит нормальная свертываемость крови. 6. Железо входит в состав гемоглобина – белка эритроцитов. 7. Калий и натрий необходимы для проведения нервных импульсов

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Заполните пропуски (заполните пропуски в предложениях, используя слова, выделенные курсивом)

В молекуле воды (1…) атом кислорода (2…) связан с (3…) атомами водорода. Молекула воды (4…), т.к. кислород электроотрицательнее водорода. Между атомом кислорода одной молекулы и атомом (5…) другой молекулы воды образуется (6…). Полярностью молекул воды обеспечивается ее способность (7…) другие полярные соединения. А наличием множества слабых водородных связей обеспечиваются такие её свойства, как высокая (8…) и (9…). Максимальную плотность вода имеет при температуре (10…). Поэтому лед (11…) воды и плавает на её поверхности. По отношению к воде все вещества клетки делятся на (12…) и (13…). К гидрофильным веществам относятся (14…), (15…), а к гидрофобным – (16…).

(Глюкоза, один, водорода, двумя, водородная связь, ковалентно, теплоемкость, полярна, теплопроводность, растворять, +4⁰С, соли, легче, гидрофобные, гидрофильные, жиры.)

Проверка домашнего задания.

Вариант 2. Ф.И.________________________________

1. Все при­ведённые ниже хи­ми­че­ские эле­мен­ты, кроме двух, яв­ля­ют­ся мак­ро­эле­мен­та­ми. Опре­де­ли­те два эле­мен­та, «вы­па­да­ю­щих» из об­ще­го спис­ка, и за­пи­ши­те в ответ цифры, под ко­то­ры­ми они ука­за­ны.

1) цинк 2) селен 3) маг­ний 4) азот 5) фос­фор

2. Найдите три ошибки в приведенном тексте, исправьте их (укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, объясните их)

1. Вода – одно из самых распространенных органических веществ на Земле. 2. В клетках костной ткани до 20% воды, а в клетках мозга до 85%. 3. Свойства воды определяются структурой её молекул. 4. Ионные связи между атомами водорода и кислорода обеспечивают полярность молекулы воды и ее способность растворять неполярные соединения. 5. Между атомами кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется сильная водородная связь, чем объясняется высокая температура кипения воды. ___________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Заполните пропуски (заполните пропуски в предложениях, используя слова, выделенные курсивом)

В молекуле воды (1…) атом кислорода (2…) связан с (3…) атомами водорода. Молекула воды (4…), т.к. кислород электроотрицательнее водорода. Между атомом кислорода одной молекулы и атомом (5…) другой молекулы воды образуется (6…). Полярностью молекул воды обеспечивается ее способность (7…) другие полярные соединения. А наличием множества слабых водородных связей обеспечиваются такие её свойства, как высокая (8…) и (9…). Максимальную плотность вода имеет при температуре (10…). Поэтому лед (11…) воды и плавает на её поверхности. По отношению к воде все вещества клетки делятся на (12…) и (13…). К гидрофильным веществам относятся (14…), (15…), а к гидрофобным – (16…).

(Глюкоза, один, водорода, двумя, водородная связь, ковалентно, теплоемкость, полярна, теплопроводность, растворять, +4⁰С, соли, легче, гидрофобные, гидрофильные, жиры.)

Инструктивная карта Тема: Белки, их строение и функции.

1. Биологические функции белков.

1. Все химические реакции в организме протекают в присутствии катализаторов ______________, которые представляют собой белковые молекулы. Для каждой реакции существует свой белок-катализатор. Это ______________________ функция белков.

2. Белки являются ____________________ материалом клеток. Из белковых молекул построено большинство тканей в организме.

3. Специфические белки (антитела) способны распознавать и уничтожать чужеродные объекты (вирусы, бактерии, чужие клетки), защищая организм от инфекций. Таким образом, белки выполняют _______________________ функцию.

4. Некоторые белки переносят молекулы и ионы в места накопления или синтеза, выполняя в организме __________________ функции. Например, белок гемоглобин переносит к тканям кислород.

5. Гормоны – вещества, выделяемые железами внутренней секреции, выполняют наряду с нервной системой координацию и согласованную работу всех систем организма. Некоторые гормоны (например, инсулин) представляют собой белковые молекулы. Таким образом, белки выполняют ____________________________ функцию.

Белки в организме выполняют и другие функции: запасную, информационную, двигательную.

Перечень терминов: строительную, регуляторную, ферментов, защитную, транспортную, каталитическую.

2. Строение белков.

3. Определение

БЕЛОК - ____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4. Классификация:

5. Пространственная структура белков.

6 . Свойства белка. Факторы, вызывающие _______________

1.

2.

3.

Вывод к уроку. ТЕКСТ с ошибками (прием “Лови ошибку”)

1. Среди органических компонентов клетки самыми важными являются белки. 2. Белки – высокомолекулярные органические соединения, состоящие из мономеров – азотистых оснований. 3.В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. не синтезируются в организме и их поступление в организм  обязательно вместе с пищей. 4. Между мономерами белковой молекулы образуются водородные связи (первичная структура). 5. Белки входят в состав мембран, могут выполнять каталитическую, сигнальную, регуляторную функции. 6. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы.

Проверь себя

1. Главными носителями жизни являются … .

2. … - это сложные высокомолекулярные соединения, построенные из … .

3. Элементный состав белков: … .

4. Молекулярная масса белков изменяется от … до … .

5. Многие белки растворимы в …, почти все растворяются в … .

6. Нерастворимы белки, из которых построены … .

7. В структуре белка различают … структуры.

8. Функции белков в организме … .