Конспект интегрированного урока биологии с химией по теме «Белки»

Конспект интегрированного урока биологии с химией по теме «Белки»

Цель: познакомить учащихся с основными компонентами живых клеток - белками.

Задачи:

Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. Объяснить строение макромолекул белка, имеющих характер информационных биополимеров.

Изучить химические свойства белков. Углубить знания учащихся о связи строения молекул веществ и их функций на примере белков. Оборудование: таблицы: "Функции белков", "Строение белковой молекулы", "Структура гема", модель структур молекул белка (можно заменить спирально закрученным эластичным телефонным шнуром или шнуром от бытового электроприбора. ); реактивы: растворы NaOH, CuSO4, HNO3, химическая посуда, спиртовка, держатели.

Ход урока

1. Учитель биологии сообщает учащимся цель и задачи, план урока, настраивает их на работу.

Следующий этап - обсуждение понятия жизни, данное Ф. Энгельсом в работе "Антидюринг" и определение значения белков.

II. Учитель биологии. Белки называют также протеинами (греч. Protos - первый, главный). Этим названием выделяется первостепенное значение белков для жизненного процесса. В клетке содержится много органических соединений. После удаления воды, в сухом остатке на 1 месте по содержанию стоят белки. Они составляют 10 - 20% от сырой массы и 50 - 80% от сухой массы клетки.

Учитель химии. Многие органические соединения, входящие в состав клетки, характеризуются большими размерами молекул. Как называются такие молекулы? (макромолекулы) Они состоят обычно из повторяющихся сходных по строению низкомолекулярных соединений, связанных между собой ковалентными связями. Их строение можно сравнить с бусинками на нити. Как называются эти составные элементы? (мономеры). Они образуют полимеры. Большинство полимеров построено из одинаковых мономеров. Такие мономеры называются регулярными. Например, если А - мономер, то - А - А - ……А - полимер. Полимеры, в которых мономеры различны по строению, называются нерегулярными. Например, - А - В - Р - П - А - …… - Р - П - А - . Состав определяет их свойства. Как Вы думаете, к каким полимерам относятся белки?

Белки - нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

(Определение поясняется учителем с помощью списка аминокислот и записывается).

Учитель биологии. В клетке находятся свободные аминокислоты, составляющие аминокислотный фонд, за счет которого происходит синтез новых белков. Этот фонд пополняется аминокислотами, постоянно поступающими в клетку вследствие расщепления белков пищи пищеварительными ферментами или собственных запасных белков. Природных аминокислот -150, в белки входят -20. 8 из них - незаменимые, т. е. они не способны синтезироваться в организме человека, но поступают в него с растительной пищей. Какие же это аминокислоты?

Учитель химии. Это валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, иногда в их число включают гистидин и аргинин. (Демонстрация таблицы).

Учитель биологии. Две последние не синтезируются в организме ребенка. Если количество этих аминокислот в пище будет недостаточным, нормальное функционирование и развитие организма человека нарушается. При отдельных заболеваниях организм человека не в состоянии синтезировать и некоторые другие аминокислоты.

Ш. Учитель химии. Каково же строение белка? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вспомним состояние молекулы аминокислоты в растворе?

(Один из учащихся объясняет по таблице строение биполярного иона)

Благодаря такому строению аминокислоты способны соединяться друг с другом, образуя длинные дипептидные цепи, полипептидные молекулы.

В качестве примера давайте запишем образование дипептида.

В состав большинства белков входят 300-500 аминокислотных остатков, но есть и более крупные белки, состоящие из 1500 и более аминокислот. Белки различаются и составом аминокислот и числом аминокислотных звеньев, и особенно порядком чередования их в полипептидных цепях. Расчет показывает, что для белка, построенного из 20 различных аминокислот, содержащего в цепи 100 аминокислотных остатков, число возможных вариантов может составить 10130. Многие белки велики и по длине, и по молекулярной массе.

Инсулин -5700

Рибонуклеаза -12700

Альбумин - 36000

Гемоглобин - 65000

Белки должны быть при такой массе длинными нитями. Но их макромолекулы имеют формулу компактных шаров (глобул) или вытянутых структур (фибрилл).

IV. Уровни организации белковой молекулы.

Учитель биологии. Таким образом, каждый белок имеет очень сложную структуру. Выделяют первичную, вторичную, третичную, четвертичную структуры.

Первичная структура - порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи, определенный генотипом. (Определение записывается в тетрадь).

Представим, что перед нами полипептидная цепь (демонстрация эластичного шнура).

После растяжения шнура он вернулся в исходное состояние. Перед нами новая структура в виде спирали. Обратите внимание, на каком расстоянии находятся витки спирали? (На одинаковом).

Учитель химии. Какие силы удерживают молекулу в таком состоянии? Представьте, что наш макет перенесен на таблицу, причем здесь подробно показано химическое строение белковой молекулы. Посмотрите, на разных витках спирали оказались рядом NH и CO. Между ними образовались водородные связи. Они слабые, но их много, за счет этого обеспечивается стабильность вторичной структуры.

Вторичная структура - спираль с одинаковым расстоянием между витками.

Третичная структура - клубок из полипептидной спирали. (Демонстрация клубка из эластичного шнура).

Представить конфигурацию легко, труднее понять, какие силы ее поддерживают. (Водородные связи, дисульфидные мостики -S - S - , сложноэфирная связь между радикалами. Полярные группы COOH и OH взаимодействуют с водой, а неполярные радикалы отталкивают ее, они направлены внутрь глобул. Радикалы взаимодействуют между собой благодаря силам Ван - дер - Ваальса. )

Учитель биологии Четвертичная структура - структура из нескольких полипептидных цепей.

Демонстрация 2 шнуров, закрученных друг относительно друга.

Учитель химии. Демонстрация таблицы "Структура гема". Пояснение строения молекул гемоглобина.