Интегрированный урок (биология + химия) по теме «Белки – основа жизни, их свойства и биологические функции»
Тип: урок изучения нового материала с применением технологии учебно-исследовательской деятельности.
Вид: интегрированный урок-исследование.
Цель: продолжить расширение и углубление знаний о важнейших органических веществах клетки на основе строения белков, сформировать знания о важнейшей роли белков в органическом мире.
Задачи:
Расширение знаний учащихся о природных высокомолекулярных веществах – белках, их свойствах и функциях.
Формирование навыков самостоятельного приобретения знаний, умения сравнивать и делать выводы.
Развитие и углубление умений и навыков в работе с дополнительной литературой.
Развитие логического мышления через нахождение связей: строение – свойства – применение веществ.
Понятия: протеины, биополимеры, мономеры, a-аминокислоты, пептидная связь, денатурация, ренатурация, биуретовая реакция
Методы обучения:
По характеру познавательной деятельности: исследовательский.
По виду источников знаний: словесно-наглядно-практический.
По форме совместной деятельности учителя и учащихся: беседа.
По стимулированию контроля и самоконтроля за эффективностью учебно-познавательной деятельности:
– контроль за проведением практического эксперимента;
– фронтальный (устный) контроль;
– тестовый контроль.
Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель для пробирок, спички, инструкция к работе, пипетка, компьютер, видеопроектор, видео-презентация, карты-инструкции к выполнению лабораторных работ.
Реактивы: Хлорид натрия (раствор), соляная кислота (раствор), гидроксид натрия (20% раствор), этиловый спирт, дистиллированная вода, сульфат меди (II) (2%), азотная кислота (концентрированная), нитрат серебра, яичный белок.
Ход урока
Организационный момент: На доске слова В.Гете «Настоящий ученик учится открывать неизвестное с помощью известного и тем самым приближается к учителю».
Ребята, мы продолжаем изучать белки и проводим урок – исследование на тему "Белки – основа жизни, их свойства и биологические функции". Я думаю, вы понимаете важность этой темы, то, что изучаемый сегодня материал имеет большую практическую и теоретическую значимость. Этот урок еще раз докажет вам взаимосвязь между химическим составом, строением белка и его биологической ролью в клетке. И вы находитесь сегодня в биохимической лаборатории, где должны исследовать свойства белков и их биологическую роль в клетке. В.Гете писал: «Настоящий ученик учится открывать неизвестное с помощью известного и тем самым приближается к учителю».
Сегодня вы будете исследовать такие знакомые вам вещества – белки: открывать неизвестное с помощью известного.
Скажите, какие цели вы поставите сегодня на уроке?
Ученик: Повторить и систематизировать материал о составе и строении белков. Исследовать химические свойства белков и их биологическую роль в живых организмах.
Учитель: Правильно, именно этих целей мы и должны достигнуть сегодня на уроке. Но вначале проверим, как вы усвоили материал прошлого урока.
Проверка домашнего задания.
Контрольные вопросы:
Учитель: сегодня мы продолжаем работать с опорным конспектом, который вы начали заполнять на прошлом уроке. Найдите в опорном конспекте тест «Строение белков» и ответьте на вопросы теста. Время работы – 3 минуты.
Изучение нового материала:
Многие тысячелетия человечество волновала загадка жизни.
Ещё Ф. Энгельс в своей работе «Анти-Дюринг» писал: «Жизнь есть способ существования белковых тел…». И сегодня человечество пришло к тому, что белки являются основой жизни. А почему это действительно так, мы должны ответить сегодня на уроке.
Проблемный вопрос: почему белки являются основой жизни?
Учитель химии: ребята, сегодня на уроке вы работаете группами: Первая и вторая группы – профильные, третья группа – общеобразовательная. И мы опять возвращаемся к опорному конспекту, по которому мы работали на прошлом уроке. Начинаем исследовать свойства белков. Как вы думаете, какая структура в молекуле белка будет самой прочной?
Учитель химии: да, действительно первичная. Вторичная и третичная структуры могут легко разрушаться под действием различных факторов. Как вы думаете, что происходит с яичным белком, когда мы варим куриное яйцо? (денатурация)
Первая группа проводит исследование: при каких условиях происходит денатурация белка. Инструкция к выполнению исследования в опорном конспекте на ваших столах. Время работы – 7 минут.
Учитель химии: существуют экспериментальные способы распознавания белков. Их называют цветными реакциями на белки. Вторая группа исследует цветные реакции на белка. Инструкция к выполнению исследования в опорном конспекте на ваших столах. Время работы – 6 минут.
Учитель химии: наличие белка в различных продуктах определяют с помощью реакции идентификации. Одна из них горение. Исследовать процесс горения шерстяной и искусственной нити предлагаем группе №3. Время работы – 5минут.
Напоминаю о необходимости соблюдения правил техники безопасности при работе с химическими реактивами и оборудованием.
Первыми о результатах исследования докладывают экспериментаторы 1 группы.
Опыт №1 Денатурация белков. В каждую из четырех пробирок приливаем по 2 мл яичного белка. Затем добавляем в первую пробирку – соляную кислоту, во вторую – гидроксид натрия, в третью – этиловый спирт, а четвертую пробирку нагреем на огне. Затем добавляем дистиллированную воду и встряхнем пробирки.
Вопросы к проведенным опытам:
Какие структуры белка разрушаются?
Меняется ли первичная структура белка?
Что происходит со структурами белка при добавлении дистиллированной воды?
Что такое ренатурация?
Почему свернувшийся белок не растворяется в воде?
Учитель химии: благодарим за интересные исследования, но процесс денатурации происходит ещё при некоторых других условиях. Предлагаем посмотреть видеоролик.
Опыт №2 Осаждение белка солями тяжелых металлов (видеоролик 40 сек.)
В две пробирки поместите по 10 капель раствора яичного белка. В одну пробирку добавьте каплю 2%-ого раствора сульфата меди (II), в другую – раствор нитрата серебра
В обеих пробирках выпадает осадок.
Данное свойство белка связывать тяжелые металлы используется в медицине. Например, при отравлениях принимают внутрь сырой яичный белок.
Вопрос: как вы думаете, как влияют на здоровье человека соли тяжелых металлов, спирт, концентрированные щелочи и кислоты, высокая температура?
Вывод:
Белки коагулируют под действием всех этих факторов. При этом структура белка необратимо разрушается. Произошла денатурация. Ученые полагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией, так как денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда к полному блокированию ряда иммунологических реакций, нарушению обмена веществ.
Учитель химии: 1. Как вы думаете, может ли разрушиться первичная структура белка?
2. При каких условиях будет протекать этот процесс?
3. Как будет называться такой тип химических реакций?
Гидролиз – разрушение первичной структуры белка. В лабораторных условиях этот процесс проводится в присутствии кислот и щелочей. В организме он происходит под действием ферментов, что приводит к образованию аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма. (Слайд №)
По результатам исследований слово предоставляется экспериментаторам 2 группы.
“Качественные реакции на белки”.
Опыт №3 Биуретовая реакция (распознавание пептидных связей).
Белок + NaOH + CuSO4 —> фиолетовое окрашивание.
Вопросы:
Наличие какого структурного фрагмента в молекуле необходимо для положительной биуретовой реакции?
Можно ли считать эту реакцию качественной на белок?
Опыт №4 Ксантопротеиновая реакция - обнаружение бензольных ядер в аминокислотных остатках (видеоролик). В пробирку поместите 10 капель раствора яичного белка и 2 капли концентрированной 1:3 азотной кислоты. Смесь осторожно нагрейте до появления желтого осадка и охладите. Добавьте по каплям концентрированный раствор аммиака до появления оранжевой окраски.
Белок + HNO3(конц.) —> желтое окрашивание.
Вопросы:
1. Какие аминокислоты можно обнаружить с помощью данной реакции?
2. Можно ли считать данную реакцию – качественной на белок?
Учитель химии:
Благодарим за хорошую работу в лаборатории. Наличие белка в различных продуктах с помощью реакции идентификации определяла 3 группа. Им слово.
Вопросы:
Как вы думаете, можно ли с помощью этой реакции доказать наличие белка в продуктах питания?
И чем обусловлен неприятный запах жженого белка?
Учитель биологии: состав, строение и свойства белка определяют его биологическую роль в клетке.
Опыт №6 “Каталитическая активность ферментов в живых тканях”.
В пробирке №5 находятся мелко нарезанные кусочки сырого картофеля, а в пробирке №6 - вареного картофеля. Налейте в обе пробирки столько раствора 3% пероксида водорода, чтобы он закрыл картофель полностью. Рассмотрите полученный результат и сравните активность фермента в живой и мертвой тканях картофеля.
Результаты исследований
О2
Кусочек сырого картофеля
3% р-р Н2О2
Вопросы:
Какой газ выделяется из клеток сырого картофеля?
Почему происходит его выделение?
Как проявляется активность фермента в живой и мертвой тканях растений?
Как вы считаете: все ли живые организмы содержат фермент каталазу, обеспечивающий разложение пероксида водорода?
Как называется эта функция белков? (каталитическая – белки– природные катализаторы, ферменты).
5. Функции белков (Слайды №)
Учитель биологии: Значение белков для жизни очень велико и функции их разнообразны. Вопрос: Какие ещё функции белков в живых организмах вам известны?
Строительная – клеточные мембраны, покровные ткани, шерсть, перья, рога, хрящи, волосы.
Транспортная – накопление и транспортировка по организму важнейших веществ.
Энергетическая – запас аминокислот для развития организма.
Двигательная – сократительные белки – основа мышечных тканей.
Защитная – белки-антитела и антитоксины распознают и уничтожают бактерии и “чужеродные” вещества.
Учитель биологии: Как вы думаете какая структура белка важна для того, чтобы белок выполнял свои функции в клетке?
Итак, в начале нашего исследования мы поставили проблемный вопрос: почему белки являются основой жизни? Как бы вы ответили на него?
Учащиеся: благодаря тому, что белок выполняет такие важнейшие функции, организм имеет возможность двигаться, расти, усваивать пищу, размножаться, реагировать на внешние воздействия, т.е. обладает всеми свойствами живых организмов. Таким образом, белок и есть носитель жизни, основа всего живого на Земле. Понятие «Жизнь» и «Белок» неразрывно связаны.
Чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», надо знать, что такое белки. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением этого может стать высказывание Гёте: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог существовать, если бы был так просто устроен».
Рефлексия.
Учитель биологии: Итак, чем больше мы узнаем о белках, тем глубже проникаем в понятие “жизнь”. Поэтому мы предлагаем вам осмыслить два важнейших понятия: «жизнь» и «белок». И изложить своё понимание в синквейнах.
Общеобразовательная группа: синквейн на тему «Жизнь».
Профильная группа – синквейн на тему «Белок».
Итог урока.
Учитель объявляет оценки, комментирует полученные результаты и задает домашнее задание.
Домашнее задание:
Для профильной группы: §51, стр. 265-268, Упр. № 2,3,5,6.
Для общеобразовательной группы: §51, стр. 265-268, Упр. № 2,6.
