Конспект урока «Интегрированный урок по химии и биологии в 11 классе по теме»

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 3 г. Козьмодемьянска»

Республики Марий Эл

Интегрированный урок по химии и биологии в 11 классе по теме

"Белки - есть способ существования организмов"

подготовили:

учитель биологии

Шолкина Надежда Михайловна,

учитель химии

Салонина Валентина Юрьевна

г. Козьмодемьянск
2014

Тема урока" Белки - есть способ существования организмов"

Цели и задачи урока.

Познавательные:

- сформировать знания о белках, играющих ведущую роль в жизнедеятельности клетки;

- сформировать знания о свойствах и функциях белков;

- обобщить знания, получаемые на уроке химии, биологии.

- выявить взаимосвязь химии и биологии;

Развивающие:

-развивать умение анализировать результаты лабораторных работ;

- устанавливать причинно- следственные связи между живой и неживой природой;

- развивать познавательный интерес учащихся на основе использования межпредметных связей, выявить взаимосвязь химии и биологии;

- научить применять полученные знания.

- закрепить знания уч-ся о белках как о ВМВ (высокомолекулярные вещества), в которых представлены все известные функциональные группы;

Воспитательные.

- формировать четкие представления о роли естественных наук в современном обществе;

- воспитывать дисциплину на уроке;

- воспитывать чувство сопереживания, взаимопомощи на уроке.

- развитие культуры общения.

Методы:

групповая и самостоятельная работа,

эвристическая беседа, лабораторная работа.

Оборудование:

компьютер, мультимедийные проектор, экран, раствор белка, азотная кислота, соли тяжелых металлов, спирт, спиртовка, спички, таблицы, диск« Виртуальная лаборатория».

Ход урока

I Учитель биологии.

Здравствуйте, ребята!

Здравствуйте, уважаемые гости!

Предметов в школе изучается немало

Для жизни будущей, а не от скуки

И иногда предметы и науки

Встречаются, чтоб сложные проблемы обсудить

Полученные знания совместно повторить.

Как Вы уже поняли, сегодня мы объединим две науки: биологию и химию, которые друг без друга не могут просто существовать, а для понимания сегодняшнего урока они просто необходимы.

Знаменитый путешественник и естествоиспытатель Александр Гумбольдт на пороге 19 века задался вопросом «Что такое жизнь?». Ф. Энгельс в работе «Анти Дюринг» дал определение жизни, которое вы уже знаете. Дайте определение жизни (Слайд №2)

(Слайд №3) Наша цель сегодня, еще раз доказать, что белок есть способ существования живого, как теоретически, так и практически. И так для начала немного истории:

Среди множества веществ содержащихся в живом организме. Особое место занимают белки. Их доля сухого вещества составляет 60%. Каждый из сотен тысяч разных белков обладает, уникальной химической структурой, которая определяет его специфические свойства. В последнее время

сформировалась наука - протеомика, которая изучает только белки.

Ваши заданием было подобрать синоним к слову белок

( Синоним белка - протеин используется во всей научной литературе. С греческого слово

«протеин» означает - «первый, главный, величайший». В 1754 г. итальянец Беккари выделил из

пшеничной муки клейкую массу - клейковину и оказалось, что она растительного происхождения

и напоминала по свойствам продукты, которые можно получить от животных организмов. Беккари сделал вывод о существовании особых веществ, присущих и животным, и растениям. Это

положило начало изучению белков). В 1888 г. русский ученый А.Я. Данилевский на основании своих опытов впервые высказал гипотезу о пептидной связи между остатками аминокислот в белковой молекуле. Через 11 лет исследованием белков занялись немецкие ученые химики-органики Фишер и Гофмейстер. Они высказали предположение: в белках аминокислоты связаны за счет аминогруппы для одной кислоты и карбоксила другой. При образовании такой связи выделяется вода. Спустя почти 100 лет мы определенно можем сказать, из чего же состоит белок.

Учитель химии:

Итак, давайте вспомним, какие элементы входят в состав белка?

(в состав белковых молекул входят следующие элементы: С, Н, О, N, P, S (показывает их на таблице ПСХЭ). Молекулярная масса колеблется от нескольких тысяч до нескольких десятков миллионов. Все белки-биополимеры

Что такое биополимеры?

(Высокомолекулярные соединения, состоящие из нескольких мономеров)

Какие молекулы являются мономерами молекулы белка?

(Аминокислоты)

Что вы знаете об аминокислотах?

(-АК(аминокислоты)- низкомолекулярные соединения в состав которых входят С, Н, О, N, S, Mg, Fe) Перед вами формулы двух аминокислот. Как они называются? (слайд 5)

СН2- СООН СН3 – СН- СООН

│ │

NH2 NH2

(глицин и аланин)

Что у них общего и чем отличаются?

(В состав каждой аминокислоты входят группы СООН и -NH2, а отличаются радикалом )

Среди аминокислот есть заменимые и незаменимые. Что это значит?(Слайд № 6)

(Незаменимые кислоты это те, которые поступают в организм человека с пищей, в организме они не синтезируются.) Поэтому их нужно запомнить. А как это легко сделать- посмотрите на экран.

(слайд № 7)

Их 8: валин, лейцин, изолейцин, лизин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан. Их легко запомнить с помощью одного предложения: (Слайд № 8)

Валя лейку изогнула, Лиза требует металл и три фена

Валин лейцин изолейцин лизин треонин метионин трипрофан фенилаланин. АК являются предшественниками антибиотиков, гормонов, витаминов. Например: глицин - он реагирует возбуждения и торможение в головном мозге, увеличивает работоспособность, улучшает память.) Чтобы это проверить на практике, попробуйте глицин. Он вам пригодится на сегодняшний урок.

Какие структуры белка вы знаете, ведь каждый пептид и белок обладает строго определенным составом и последовательностью аминокислотных остатков в цепи .Это и определяет их уникальную биологическую специфичность?(Слайд № 9)

(Первичная структура (линейная) - это последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи , которые поддерживается толь ко пептидными связями )

(Вторичная структура - структура спирали, поддерживаются пептидными и водородными связями. В одном витке спирали помещается около 4 аминокислотных остатков. Спираль держится за счёт водородных связей (С=О, N=H), направленными вдоль оси спирали. Все боковые радикалы аминокислот находятся снаружи спирали )

(Третичная структура. Молекула стремится к наиболее компактной конфигурации, образуются глобулы (клубки) или фибриллы (нитевидные структуры). Устойчивость третичной структуры способствует взаимодействию между функциональными группами, с образованием дисульфидных и амидных мостиков, водородных и гидрофобных связей, а также пептидных .)

Четвертичная структура - характерное образование олигомерного белка из нескольких полипептидных цепей, соединяется ковалентными связями.

Учитель биологии :

Мы повторили с вами строение белков.

Повторим, какие функции выполняют белки.

1.Строительная. (Слайд № 10)Представьте, что каждая ваша клеточка покрыта белками и мембранами, а откуда они взялись:

- Белок пищи расщепляется до аминокислот, которые поступают в кровь;

-Происходит синтез собственных белков;

- происходит постройка мембран из новых созданных белков.

К строительным белкам относят кератин волос и ногтей, фибриллы мышц, эластин соединительной ткани, коллаген хрящей и сухожилий,

2. Каталитическая или ферментативная.(Слайд № 11) Все реакции организма идут с помощью ферментов.

Ферменты выполняют роль катализаторов. Особая роль среди ферментов принадлежит каталазе. Каталаза выполняет в организме очень важную роль. Дело в том, что в клетках в процессе жизнедеятельности постоянно образуется пероксид водорода. Это вещество ядовитое, вредное для организма. Каталаза расщепляет перекись водорода до кислорода и воды

Учитель химии: Как записывается реакция разложения пероксида водорода?

Этот процесс мы посмотрим на практике, выполнив практическую работу.(Слайд №12)

Цель этой работы- выяснить содержание фермента каталазы в живой и мертвой растительных тканях.

Выполнение лабораторной работы. Правила т/б

1 Прилить 2 мл. Н₂О₂ в пробирку с сырым картофелем. Что наблюдаете?

(Происходит выделение газа)

2. Прилить 2 мл. Н₂О₂ в пробирку с вареным картофелем. Что наблюдаете?

(Пузырьки газа не выделяются)

Вывод: Фермент каталаза присутствует только в живых клетках.

Такой же процесс активности каталазы наблюдается при промывании раны Н2О2

Учитель биологии:

Следующую функцию - транспортная.(Слайд № 13)

Какой транспортный белок вы знаете? Что он переносит?

(гемоглобин переносит кислород к тканям, а от них к легким углекислый газ)

4. Регуляторная функция. (Слайд № 14). Что такое гормоны?

(Биологически активные вещества, выделяемые железами внутренней секреции)

Какие гормоны вам известны?

(инсулин, тироксин, тестостерон и др.)

Учитель биологии:

Наверно вы устали, давайте сделаем физ. минутку( используются элементы здоровьесберегающих технологий):

1) Посмотрите влево, вправо, вверх, вниз, круговые движения, зажмурьте глаза, расслабьте мышцы, откройте глаза.

2) Погладьте брови, глаза, веки.

3) Повернитесь на стуле направо, налево.

4) Выпрямите спину, сядьте позу кучера, расслабьтесь.

5) Потрите ладони , пальцы и активизируйте работу организма.

6) Найдите активные точки на лбу, висках, возле крыльев носа, подбородке и помассируйте их.

Молодцы, выполнили зарядку, ваши белки выполнили двигательную функцию.

(Слайд № 15).

Какие сократительные белки входят в состав мышечных волокон?

( миозин и актин. )

5. Защитная.(Слайд № 16)

Какие белки выполняют эту функцию?

(Антитела и противовирусные белки интерфероны)

6. Сигнальная. (Слайд № 17)В чем она заключается?

(В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способные изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку. Это белки- рецепторы)

7.Я вижу вы неплохо разбираетесь в белках, но в организме есть еще одна функция – энергетическая. (Слайд № 18)

Белок расщепляется до аминокислот, они до углекислого газа, аммиака, воды и мочевины с выделением энергии. 1 г - 17,6 кДж пищи. Куда пойдет энергия от расщепления белка? ( ответы : на механическую работу, на тепло, на синтез новой энергии)

Учитель химии

А теперь нам пора вспомнить химические свойства белков

Итак ... Большинство белков образуют коллоидные растворы, доказательством чего служит способность рассеивать свет. Существуют белки растворимые и нерастворимые в воде (например: опорные ткани, ногти, шерсть, хрящи).

Белки способны сильно набухать в воде, имеют ярко выраженные гидрофильные свойства.

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 макромолекулы).

Прежде, чем зайти в минилабораторию вспомним правила техники безопасности

( учащиеся рассказывают правила техники безопасности при работе с кислотами, щелочами, со спиртовкой).

Выполнение лабораторной работы.(Слайд № 19)

Опыт 1. СВЕРТЫВАНИЕ БЕЛКОВ ПРИ КИПЯЧЕНИИ.

В пробирку поместите 5 капель раствора яичного белка и нагрейте до кипения. Содержимое пробирки охладите и попытайтесь растворить в воде.

Вопросы

• Какие изменения происходят в структуре белка при нагревании? Меняется ли первичная структура?

• Как называется процесс свертывания белка?

• Почему свернувшийся белок не растворяется в воде?

(Слайд № 20) (Денатурация - это следствие потери устойчивости раствора белка, имеет огромное физиологическое значение для человека. Его причины: повышение температуры, давление, УФ – излучение, радиация, кислотная, щелочная среда, соли тяжелых Me.) Скажите, зачем маринуют мясо для шашлыка?

Ответ: под действием кислот происходит расщепление белка до дипептида. А в желудке уже дипептиды расщепляются до аминокислот , значит маринование облегчают переваривание пищи.

2. Почему при варке мясо уменьшается в объеме?

Ответ: Так как разрушается четвертичная, третичная и вторичная структура , а первичная нет, поэтому у мяса есть объем.

В последние годы ученые стремятся раскрыть эту сложнейшую проблему. Так И.Н. Буланкиным высказана интересное предположение, что процессы старения при возрастных изменениях организма связаны с медленно протекающей денатурацией белков. Может быть именно в преодолении этого процесса лежит ключ к продолжению жизни. )

Опыт 2. КСАНТОПРОТЕИНОВАЯ РЕАКЦИЯ

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.

Вопросы

• Какие аминокислоты можно обнаружить с помощью данной реакции? На при­мере соответствующей аминокислоты напишите реакцию ее взаимодействия с азотной кислотой.

• Чем объясняется изменение желтой окраски на оранжевую после добавления раствора аммиака?

• Можно ли считать данную реакцию качественной на белок?

Опыт 3. БИУРЕТОВАЯ РЕАКЦИЯ(Слайд № 22)

В пробирку поместите 5 капель раствора яичного белка и столько же 20%-го раствора гидроксида натрия. Добавьте 1-2 капли 2%-го раствора сульфата меди (II), появится красно-фиолетовая окраска.

Вопросы

• Наличие какого структурного фрагмента в молекуле необходимо для положи­тельной биуретовой реакции?

• Можно ли считать эту реакцию качественной на белок? образованием аминокислот.

Учитель:

В белках содержится карбоксильная и аминогруппа, поэтому, подобно амино­кислотам, они проявляют амфотерные свойства.

Существенные долгие процессы переваривания и всасывания белков, они связаны с гидролизом.

Гидролиз белка - это, прежде всего, разрушение из важнейших уровней организации белковой молекулы. В лабораторных условиях данный процесс при t, в организме - под действием ферментов питания. Биологическая ценность белков определяется содержанием в нем незаменимых аминокислот. Недостаток белков или нарушение процессов их усвоения приводит к развитию жировых отложений в печени, к болезням крови и ослаблению иммунитета.

Ученик (Слайд № 23)

Этапы гидролиза белка в организме:

1. Под действием 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 систему воротной вены смесь попадает в печень.

5. Затем разносится кровью по всем органам и тканям.

6. Аминокислоты расходуются на синтез белка (увеличение белковой массы, рост, обновление), а также распадается в процесс жизнедеятельности.

Учитель:

Необходимо подчеркнуть, что большое потребление белков ведет к образованию желудочно-кишечном тракте продуктов неполного расщепления, что может вызвать интоксикацию организма, поэтому необходимо помнить о рациональном питании.

Учитель:

Сколько же нужно употреблять человеку в день белка? (варианты предлагают дети ответов). Не будем гадать, давайте решим задачу и ответим на этот вопрос.(Слайд № 24)

Задача: Известно, что для взрослого человека необходимо 1,5 г белка на 1кг массы. Зная свою массу, определите норму необходимого потребления белка для своего организма.

(1,5г-1кг; х=1,5*50/1=75; х-50кг) (Свои варианты ответа; решение у доски)

Задача: При продолжительности жизни 70 лет обновление белка происходит 200 раз. Зная свой возраст, предложите, сколько раз поменяется у Вас белок? (45 раз в 11 классе)

Можно ли пищевые белки заменить другими компонентам рациона, например жирами и углеводами и при этом обеспечить важнейшие процессы в организме?

Большое потребление белков ведет к образованию в желудочно-кишечном тракте продуктов неполного распадения, что может вызвать интоксикацию организма, поэтому необходимо помнить о рациональном питании.

Учитель :

Для закрепления сегодняшней темы вам надо решить кроссворд, но знайте, « что- думать – самая трудная работа.»- сказал Форд.

Для того, чтобы проверить насколько вы усвоили тему сегодняшнего урока проведем тестирование (на столы раздаются вопросы по вариантам).

1-в 2 в

БЕЛОК ЖИЗНЬ

1. Белок-это... 1. Белок состоит из:

а) пептид а) липидов

б) полимер в) аминов

в) мономер ж) аминокислот

2. Незаменимая АК 2. Биуретовая реакция - это качественная

в) пролин реакция на белок, доказывающая наличие

б) глутамин в нем:

е) валин и) пептидных групп

к) остатков ароматич. Кислот

л) содержание серы

3. При расщеплении 1г белка 3. Сколько находится в образуется: трипептиде пептидных групп

л) 17.6 к Дж к)3

м) 20,8 к ДЖ з) 2

н) 39,6 к Дж м) 4

4.Фосфопротеины-это остаток 4. Денатурация - это:

о) Белок фосфорной кислоты ж) высаливание белка

п) Белок липид з) образование белка

р) Белок фосфор н) разрушение структуры белка

5. Какой белок выполняет 5. Вторичная структура белка –

транспортную функцию в крови л) линейная структура

к) Гемоглобин м) глобулы, фибриллы

л) Клетки киллеры ь) структура спирали

м) Лейкоциты

Из правильных ответов составьте слова, которые не раз упоминались сегодня на уроке - ключевые слова

Учитель химии:

На другой стороне листов, где записаны вопросы теста большими буквами . Напишите эти слова и давайте этими словами ответим на вопросы, поставленными в начале урока.

Итак. 1 вариант - Белок . Второй вариант-ЖИЗНЬ.

Я вижу, вы неплохо справились с такой работой и время нашего урока подошло к концу.

Молодцы! Да, ребята, белки играют важные функции в организме. Так почему же белок- это жизнь? «Жизнь - есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающим их внешней природой. Причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и сама жизнь». Это сказал Ф.Энгельс. Заметьте, что это определение было дано в 19 в., тогда еще не было достаточно изучено строение белка, его основные функции, химические свойства. Но это определение жизни и сейчас является самым точным, согласны ли вы с этим?

Вы сегодня были биологами и химиками, и за активную работу в области

исследования белка получаете оценки. Вашим домашним заданием будет оставить репортаж с места событий, или кроссворд о белках, или найти дополнительную необычную информацию по данной теме. Но помните:

«Если ты что-нибудь делаешь - делай это хорошо. Если же ты не можешь или не хочешь делать хорошо, лучше совсем не делай»- говорил Л.Н.Толстой. Спасибо за урок!

Приложение 1.

Содержание белка в продуктах питания.

Название

продукта

Содержание белка в пищевом рационе взрослого человека.

Источник белка

Использованные материалы и Интернет-ресурсы

1. В.Г. Жириков. Органическая химия. М.: Просвещение, 2003г.
2. В.Б. Захаров, С,Г. Мамонтов, В.И. Сивоглазов. Биология. Общие закономерности: Учебник для 10-11-х классов общеобразовательных учебных заведений. М: 2003г.
3. А.О. Рувинский, Л. В. Высоцкая, С.М.Глаголев. Общая биология: Учебник биологии для 10-11 класса с углубленным изучением. М.: Просвещение, 1993г.

4. И.Г. Хомченко. Общая химия. М.: Просвещение, 1993г.