|
Интегрированный урок по биологии и химии (Учитель химии Мухина И.В., учитель биологии Кузина И.В.)
«СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ»
ЦЕЛИ УРОКА. Образовательные: обобщить полученные знания о структуре белка, познакомить учащихся со свойствами и функциями белков. Воспитательные: 1) формирование у школьников научного мировоззрения связи изучаемого вопроса с жизнью; 2) наблюдать, объяснять и правильно организовывать практическую работу в группах; 3) развитие эстетического мировоззрения. Развивающие: развитие у учащихся способности анализировать, применять полученные на уроке знания в жизни, самостоятельно и творчески работать. МЕТОДЫ: 1. Сообщения учащихся. 2. Практическая работа. 3. Рассказ. ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Макеты (выполненные учащимися). 2. Таблица и рисунок “Структура белка”. 3. Подборка газетных материалов. 4. Портреты химиков: Э.Фишер, Л. Поллинг. 5. Лабораторное оборудование, набор реактивов.
План урока
I. Организационный момент - 1-2 минут II. Проверка выполнения учащимися домашнего задания (защита творческих проектов в группах) – 7 минут III. Изучение нового материала 1. Практическая работа: «Свойства белков» - 12 минут 2. Лекция с элементами беседы: «Функции белков» - 12-14 минут VI. Обобщение и закрепление нового материала – 3-5 минут V. Домашнее задание, выставление отметок – 2 минут
Х О Д У Р О К А.
Учитель: Здравствуйте, Мы рады вас видеть на нашем лабораторно – семинарском занятии по теме: «СВОЙСТВА И ФУНКЦИИ БЕЛКОВ». Мне бы хотелось начать его со стихов Семёна Яковлевича Надсона: “ Меняя каждый раз свой образ прихотливый, Капризна как дитя и призрачна как дым, Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой Великое смешав с ничтожным и смешным…” Эти строки заставляют задуматься над вопросом, который всегда волновал людей: что такое жизнь? Ещё на заре становления молекулярной биологии Ф.Энгельс сказал: «Жизнь, есть способ существования белковых тел…» Данное определение позволяет задуматься над вопросом: как современная наука представляет процесс жизни и какова роль белков в жизни живых организмов.
Вопрос к учащимся: Давайте вспомним, что называется белками ? (Белки – это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.)
Т.о., белки – это сложные органические соединения. Первым установил строение и химическую структуру белка выдающийся немецкий биохимик Эмиль Фишер. Именно он сумел первым доказать, что лишь α-аминокислоты являются теми кирпичиками, из которых построены белки. Каждый тип белка имеет уникальный химический состав и структуру, которыми определяются его биологические свойства.
Домашним заданием каждой творческой группы было представление структурной организации белковой молекулы.
8Первая команда расскажет нам о первичной структуре. (Демонстрация и защита модели первичной структуры) Вопрос: Что такое первичная структура?
8Вторая команда – расскажет о вторичной структуре белка. (Демонстрация и защита модели вторичной структуры) Вопрос: Ребята, какова пространственная конфигурация вторичной структуры и, благодаря чему, молекула белка закручивается и удерживает данную структуру?
8Третья команда – расказывает о третичной структуре. (Демонстрация и защита модели третичной структуры) Вопрос: Заканчивается ли на третичной структуре строение белков? Какой вы знаете белок с четвертичной структурой?
Впервые четвертичная структура гемоглобина была установлена в 1960 году английским биохимиком Максом Перуцем. Длиной и способом укладки полипептидных цепей и природой включений определяются свойства белков, с которыми вы ознакомитесь, выполнив исследовательскую работу, на выполнение которой вам даётся 5 минут. ¯Выполнение работы.
А сейчас, о результатах своей работы доложит 1-ая группа: «Растворимость белка в воде, денатурация обратимая и необратимая». И так, денатурация – это утеря белковой молекулы своей структуры. Денатурация бывает физической и химической. Физическая денатурация, в свою очередь, бывает тепловой и механической.
Вопрос: Как вы думаете, что такое тепловая денатурация? (Тепловая денатурация (или коагуляция) происходит при воздействии на белок температурой). Этот процесс хорошо известен каждому из вас. Вопрос: Когда вы с ним встречаетесь? (варка яиц, мяса). С механической денатурацией вы тоже знакомы, так как не раз её наблюдали при взбивании яиц (гоголь-моголь). Из описания опытов взаимодействия белка со спиртом вы поняли, что денатурация бывает обратимой и необратимой. Как вы думаете, чем они отличаются друг от друга? И, не случайно мы дали вам возможность провести этот опыт со спиртом. Из него видно, что чем выше содержание спирта в растворе, тем труднее белок восстанавливает свою структуру. И не зря герои американских фильмов разбавляют виски содовой; таким образом, они уменьшают концентрацию алкоголя и, стало быть, его воздействие на организм. Ещё одним примером обратимой денатурации является завивка волос. Ведь когда волосы смачивают водой, то в белке волос – кератине нарушаются водородные связи, после высыхания волос водородные связи восстанавливаются, но уже в других местах. Получаются завитые волосы. Ну, а если мы попадём под дождь, происходит обратный процесс.
Теперь заслушаем результаты экспериментов у третьей группы. «Денатурация белка под воздействием кислот, щелочей, солей тяжёлых металлов». Вопрос: Под воздействием чего происходит необратимая денатурация? К этому списку можно добавить УФ-излучение, гамма-лучи, моющие средства. С влиянием различных факторов на белок вы можете познакомиться в подборке газетных материалов, которая представлена на стенде. И, наконец, о результатах исследовательской работы«Определение белка» расскажет нам 2-я группа.
Таким образом, мы познакомились со свойствами белка и химическими реакциями, которые с ним происходят. А теперь рассмотрим какие функции характерны для этого вещесва. Вопрос: Где располагаются белки в организме? (в клетке) (На доске в ходе рассказа вывешиваются или записываются функции белков, учащиеся записывают их в тетрадь).
I. Белки – ферменты. В каждой живой клетке, содержащей белки, происходят сотни биохимических реакций, в ходе которых идут распад и окисление поступающих в организм веществ. Быстрое протекание таких биохимических реакций обеспечивают белки-ферменты, что в переводе с латинского означает «закваска». Почти все ферменты являются белками. Впервые они были получены и рассмотрены в 1926 году Дж. Самнером. Этим ферментом была уреаза, которая катализирует расщепление мочевины.
O 2(NH2)2CO → H2N - C + NH3 N - C – NH2 ׀ ׀ H O
Как вы видите, в ходе данной реакции выделяется аммиак, который и придаёт характерный запах продуктам реакции. Но если бы не данный фермент, то реакция разложения длилась бы 3 млн. лет. Это пример работы только одного фермента из 2000 имеющихся в организме. Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа.
Весь процесс действия ферментов можно разделить на 3 стадии: (используется рисунок «Действие ферментов») 1. Распознавание ферментов (F) субстрата (S) и связывание с ним. 2. Образование активного комплекса (FS). 3. Отделение продукта, образовавшейся в результате ферментативной реакции.
Ферменты широко используют в народном хозяйстве. Так ферменты, расщепляющие крахмал, используются в хлебопекарной, пивоваренной, спиртовой, текстильной промышленностях. Схема общего использования ферментов в хозяйстве, их роли в жизнедеятельности организма может выглядеть следующим образом. (таблица «Использование ферментов»)
II. Белки - регуляторы физиологических процессов. Белки выполняют роль регуляторов физиологических процессов. Эту функцию выполняют белки – гормоны. К ним относятся многие гормоны, такие как инсулин, регулирующий обмен глюкозы Вопрос: Какое заболевание возникает при недостатке этого гормона? (При недостатке его содержания в организме развивается сахарный диабет). Известна большая группа белковых факторов роста, которые усиливают деление клеток – соматотропин «гормоны роста». Но избыточный синтез их может приводить к слишком интенсивному делению клеток – к их злокачественному росту, возникновению злокачественных опухолей. Блокировать избыточный синтез некоторых «факторов роста» или подавить их действие, значит, привести к подавлению роста злокачественной опухоли. В этом направлении учёные ищут новые средства лечения рака.
III. Белки – транспортёры Вопрос: Какой белок в организме выполняет транспортную функцию? (Гемоглобин). Белки – транспортёры, находятся в крови и переносят специфические молекулы или ионы из одного органа в другой. Гемоглобин связывается с кислородом и доставляет его к тканям. Известны и другие белки – транспортёры.
IV. Антитела, белки-интерфероны. Во внешней среде имеется множество бактерий и вирусов, способных повреждать живые клетки. К счастью, все живые организмы имеют свои защитные системы. У человека одна из таких главных систем – иммунная защита. Иммуноглобулины (антитела) специализированные белки, вырабатываемые в организмах, распознают проникшие в организм бактерии и вирусы, и нейтрализует их. В клетках человека и животных синтезируются также специальные противовирусные белки – интерфероны, которые иногда вводят в организм в виде вакцины (против оспы, бешенства, полиомелита и т.д.). Таким образом, одна из главных функций белка – защитная.
V. Двигательная функция обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех движениях, к которым способны клетки и организмы.
VI. Строительная функция. Вопрос: Следующая функция белков строительная. В чём она заключается? (Белки участвуют в образовании всех клеточных структур).
VII. Энергетическая функция. Белки служат одним из источников энергии в клетке. При распаде 1г. белка выделяется 17 кДж. Энергии. Однако, белки используются как запасной источник энергии. Вопрос: Какие вам известны другие источники энергии в клетке? (Углеводы, жиры).
Итак, давайте вернёмся к вопросам нашего урока и попытаемся ответить на главный из них «Какова роль белков в жизни живых организмов?».
Белки – самые сложные молекулярные структуры на Земле. Они являются обязательными компонентами всех клеток. Их сложность и многообразие лежит в основе разнообразия всех известных форм жизни и неповторимости каждого отдельного организма. Благодаря белкам осуществляются все жизненно важные процессы, как в клетке, так и в организме в целом.
Человеку всегда хотелось чуда. Одним из чудес становится возникновение жизни. Данный урок даёт возможность «приоткрыть двери» научного познания жизни и понять, что жизнь и белки неразрывно связаны. Насколько многообразен белок, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь.
Этот урок хотелось бы закончить ещё одним стихотворением С.Я. Надсона: «Вот жизнь, что сфинкс! Закон её – многообразье, И нет среди людей такого мудреца, Кто мог сказать толпе, куда её движенье, Кто мог бы уловить черты её лица. То вся она – печаль, то вся она – приманка, То всё в ней блеск и свет, то всё позор и тьма, Жизнь – это Серафим и пьяная Вакханка, Жизнь – это океан и тесная тюрьма».
Выставляются отметки за выполнение творческого домашнего задания, за доклады, за защиту и пояснения исследовательской работы, за активное участие в фронтальном опросе.
Домашнее задание (записано на доске): «Свойства и функции белков» по учебнику химии и биологии.
Задания к исследовательской работе.
1 – ая группа. «Растворимость белка в воде, денатурация обратимая и необратимая». 1. В стакане тщательно перемешать яичный белок, затем прилить около 50 мл. воды и добавить 1 – 1,5 г. поваренной соли. Что наблюдаете? 2. В две пробирки налить по 2 мл. белка, полученного в 1-ом опыте, затем в одну пробирку прилить чистый спирт, а в другую – разбавленный. Что наблюдаете? Добавьте в обе пробирки немного воды. Какие можно сделать выводы из этого опыта? 3. Влейте в пробирку 2 мл. раствора яичного белка и нагрейте. Что замечаете?
2 – ая группа. «Определение белка» 1. Биуретовая реакция (качественная реакция на пептидную связь). Налейте в пробирку около 2 мл. раствора яичного белка, добавьте немного раствора гидроксида натрия, а затем немного раствора сульфата меди. Какие произошли изменения? 2. Цистеиновая реакция (качественная реакция на остатки аминокислот, содержащих серу). Налейте в пробирку около 2 мл. раствора яичного белка и немного раствора гидроксида натрия, смесь доведите до кипения, а затем прилейте немного раствора сульфата меди. Что наблюдаете? 3 –я группа. «Влияние на белок растворов кислот, щелочей, солей тяжёлых металлов».
Налейте в три пробирки по 2 мл. раствора яичного белка, в одну прилейте раствор гидроксида натрия, во вторую – раствор соляной кислоты, в третью – раствор сульфата меди. Что наблюдаете?
|