Интегрированный урок по биологии, химии. Тема: Белки – биологические полимеры

Интегрированный урок по биологии, химии.

Тема: Белки - биологические полимеры.

Урок - практикум с накопительной системой оценивания.

Цели урока:

Образовательные

1. Расширить знания о белках - биологических полимерах.

2. Выяснить строение, состав и свойства белков.

3. Классифицировать белки по функциям в организме.

Развивающая

1. Формирование основных учебных компетенций: учебной, коммуникативной, личностной.

2. Развитие умений и навыков самостоятельного учебного труда с информационными источниками.

3. Развитие умения анализировать, сравнивать, обобщать, делать выводы, выступать перед аудиторией.

Воспитательная

1. Воспитание адекватной самостоятельности учащихся.

2. Воспитание потребности в знаниях, повышения познавательных интересов, привитие интереса к естественным наукам.

Задачи урока:

1. Использовать исторические материалы при введение в тему урока.

2. Включение элементов, информационной технологии в процесс.

3. Объяснение материала.

Оборудование: мультимедийный проектор, пробирка, держатель, спиртовка, спички, пипетка, раствор белка, раствор азотной кислоты (конц.), медный купорос, фенол, гидроксид натрия, гидроксид меди, вода, куриный белок.

Ход урока

1. Орг. Момент

Здравствуйте, ребята!
Здравствуйте, уважаемые гости!
- Сегодня мы объединим две науки: биологию и химию, которые друг без друга не могут просто существовать, а для понимания сегодняшнего урока они просто необходимы.

- Откройте тетради, запишите сегодняшнюю дату и тему урока. (слайд 1)

Сообщение целей и задач урока.

- Сегодня на уроке мы рассмотрим строение, свойства, классификацию и биологическую функцию белков, значение белков в пище, организацию здорового питания. (слайд 2)

Учитель биологии: (вводное слово)

Белки известны давно. В середине 19 века положено начало изучения белков, но только через 100 лет ученые систематизировали белки, определили их состав, а также сделали вывод, что белки - это главный компонент живых организмов.

Современная книга о происхождении жизни могла бы начинаться фразой: «Вначале был белок». Другое название белка - «ПРОТЕИНЫ» - происходит от греческого слова «протос» - то есть первый, важнейший, и подчеркивает их исключительную роль в процессах жизнедеятельности. Белки всюду, где есть жизнь!

Наиболее полное значение белков для жизненных процессов сформулировал еще в 70-х годах прошлого столетия Фридрих Энгельс (слайд 3).

Он указывал :

«…. Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни…Жизнь - есть способ существования белковых тел».

Конечно, нельзя приписывать свойства жизни одному соединению, оно проявляется лишь в результате многообразных реакций, в которых участвуют различные соединения, но белки - это основа жизни.

Изучению белков как форме существования жизни мы сегодня уделим особое внимание. Ни одно из веществ не выполняет столь специфических и разнообразных функций в организме и клетки как белок.

Учитель химии:

Давайте вспомним, какие соединения называются белками.

• Белки( протеины) -высокомолекулярные вещества, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных амидной или пептидной связью. Белки относятся к азотсодержащим соединениям.

• Состав белков

Белки содержат в среднем 50-55% углерода, 21-23% кислорода, 15-17% азота, 6-7% водорода, 0,3-2,5% серы. В составе отдельных белков обнаружены также фосфор, йод, железо, медь и некоторые другие макро- и микроэлементы в различных количествах.

• По степени сложности состава белки делят на 2 группы.

Белки

Протеины Протеиды

Состоят только аминокислот состоят из аминокислот

и небелкового компонента

• Строение белковых молекул.

Молекулы белков представляют собой длинные полипептидные цепи, состоящие из остатков α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями. Структуру этих гигантских молекул можно рассматривать на нескольких уровнях.

Учитель биологии:

Для полной характеристики строения белковой молекулы рассмотрим структуру белка. Различают 4 уровня пространственной организации белков: первичная, вторичная, третичная, четвертичная.

Первичная структура - самая простая представляет собой простую вытянутую цепочку аминокислот соединенных прочной пептидной или амидной связью. «Бусы». Например, первичную структуру имеет инсулин - гормон поджелудочной железы.

(слайд )

Вторичная структура - скрученная в спираль первичная структуру, удерживается водородными связями, имеет вытянутую форму, нерастворимы в воде. (кератин - волосы, ногти и др.)

(слайд )

Третичная структура - многократно скрученная спираль, в клубок (глобулу), в местах соприкасания образуется сера, и удерживается за счет серных мостиков, они очень прочны и не растворимы в воде. Такую структуру имеют большинство белков существующих в природе.

(слайд )

Четвертичная структура - если соединить несколько глобул, то образуется четвертичная структура молекулы белка. Объединение четырех глобул, связанных атомом железа имеет белок гемоглобин.

Таким образом, мы пришли к выводу, что белки имеют сложное строение , что дает возможность обладать различными свойствами.

(Запись и схематический рисунок структур белка в тетрадь)

Учитель химии:

белки обладают различными физическими свойствами. Они делятся по растворимости в воде на растворимые в слабых растворах солей - альбумины, растворимые в спиртах -проламины, растворимые в разбавленных растворах кислот и щелочей - глутеины и нерастворимые.

• Физические свойства

Белки

альбумины проламины глутеины нерастворимые

Белки для сохранения своей функциональной активности должны иметь структурную организацию на всех уровнях.

Нарушение структур белка при действии сильных кислот, оснований, солей тяжелых металлов, УФ излучения, радиации приводит к явлению денатурации.

• Изучение химических свойств

Проведите в парах лабораторные эксперименты. Фиксируйте результаты в виде таблицы.

(Заполнение таблицы на интерактивной доске по результатам исследований в группах)

Название опыта

Что делал

Что наблюдал

вывод

1 группа опыт №1

Денатурация белков.

Осторожно нагрейте раствор белка. Сделайте вывод.

2 группа опыт №2

Действие разбавленного этилового спирта на белок. К раствору белка прилейте этиловый спирт. Сделайте вывод.

3 группа опыт № 3

Ксантопротеиновая реакция.

Белки, содержащие остатки ароматических кислот изменяют окраску по действием концентрированной азотной кислоты.

В пробирку налейте 2 мл раствора белка. Добавьте по каплям 5 мл концентрированного раствора азотной кислоты. Осторожно нагрейте пробирку. Наблюдайте изменение цвета.

Сделайте вывод о составе исследуемого белка.

4 группа опыт № 4

Цистеиновая реакция.

Белки, содержащие в составе серу, при нагревании образуют осадок.

К раствору белка добавить равный объем щелочи, нагреть до кипения и добавить несколько капель раствора ацетата свинца. Наблюдайте изменение цвета. Сделайте вывод о составе исследуемого белка.

5 группа опыт № 5

Биуретовая реакция.

Эта реакция определяет наличие пептидных связей в составе белков.

К раствору белка добавить раствор сульфата меди(2) и каплю щелочи. Наблюдайте изменение цвета. Сделайте вывод о составе исследуемого белка.

6 группа опыт № 6

Горение белков.

При горении белковых производных появляется специфический запах « горелого рога»

Внесите в пламя кусочки перьев, шерсти, волос. Сравните запахи. Сделайте вывод о составе исследуемых объектов.

Учитель Биологии:

Самостоятельная работа (работа с текстом и заполнение таблицы).

Белки выполняют различные функции в нашем организме. Самостоятельно прочтите текст, и заполните таблицу функции белков.

Белки выполняют много функций и все они важны. Это стройматериалы и защита, энергия и регуляция. Более подробно вы прочитаете в этом тексте и составите таблицу.

Строительная функция. Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран. Участвуют в образовании стенок кровеносных сосудов, хрящей, сухожилий (коллаген), волос (креатин).

Каталитическая, или ферментативная. Ускоряют течение всех химических реакций, необходимых для жизни организма. Например, пепсин ускоряет процесс пищеварения.

Двигательная. Белки обеспечивают сокращение мышечных волокон, движение ресничек и жгутиков, перемещение хромосом при делении клетки, движение органов растений.

Транспортная. Белки переносят различные вещества внутри организма. Например, белок гемоглобин, он переносит кислород в ткани.

Энергетическая. Расщепление белка служит источником энергии для организма. При расщеплении 1г. белка выделяется 17.6 кДж энергии, но организм использует белки в качестве источника энергии очень редко, например, при длительном голодании.

Защитная. Белки распознают и удерживают опасные для организма вещества. Защитная функция заключается в обеспечении иммунитета, вырабатываются антитела.

Регуляторная. Белки гормоны оказывают влияние на обмен веществ, то есть регулируют рост, размножение, развитие и другие, жизненно важные процессы. Например, инсулин регулирует уровень глюкозы в крови.

функции

характеристика

пример

Строительная

Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран.

Участвуют в образовании стенок кровеносных сосудов, хрящей, сухожилий (коллаген), волос (креатин).

Каталитическая, или ферментативная

Ускоряют течение всех химических реакций, необходимых для жизни организма.

пепсин ускоряет процесс пищеварения.

Двигательная

Белки обеспечивают сокращение мышечных волокон, движение ресничек и жгутиков, перемещение хромосом при делении клетки, движение органов растений.

Транспортная

Белки переносят различные вещества внутри организма.

белок гемоглобин, он переносит кислород в ткани.

Энергетическая.

Расщепление белка служит источником энергии для организма.

При расщеплении 1г. белка выделяется 17.6 кДж энергии, но организм использует белки в качестве источника энергии очень редко, например, при длительном голодании.

Защитная.

Белки распознают и удерживают опасные для организма вещества. Защитная функция заключается в обеспечении иммунитета, вырабатываются антитела.

Регуляторная.

Белки гормоны оказывают влияние на обмен веществ, то есть регулируют рост, размножение, развитие и другие, жизненно важные процессы.

Например, инсулин регулирует уровень глюкозы в крови.

Проверка самостоятельной работы (слайд презентации).

Учитель биологии: Пищевая ценность белков. Потребность в белках.

Белок - важный компонент пищи человека. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, продукты переработки зерна, хлеб, рыба, овощи. Напомним Вам, что потребность в белке зависит от возраста, пола, вида деятельности. В организме здорового человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами распада. Для оценки белкового обмена введено понятие белкового баланса. В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, т.е. количество азота, полученного с белками пищи равно количеству выделяемого азота. В молодом, растущем организме идет накопление белковой массы, поэтому азотный баланс будет положительный, т.е. количество поступающего азота превышает количество выводимого из организма. У людей пожилого возраста, а также при некоторых заболеваниях наблюдается отрицательный азотный баланс. Длительный отрицательный азотный баланс ведет к гибели организма.

Необходимо помнить, что некоторые аминокислоты при тепловой обработке, длительном хранении продуктов могут образовывать неусвояемые организмом соединения, т.е. становиться "недоступными". Это снижает ценность белка.

Животные и растительные белки усваиваются организмом неодинаково. Если белки молока, молочных продуктов, яиц усваиваются на 96%, мяса и рыбы - на 93-95%, то белки хлеба - на 62-86%, овощей - на 80%, картофеля и некоторых бобовых - на 70%. Однако смесь этих продуктов может быть биологически более полноценной.

На степень усвоения организмом белков оказывает влияние технология получения пищевых продуктов и их кулинарная обработка. При умеренном нагревании пищевых продуктов, особенно растительного происхождения, усвояемость белков несколько возрастает. При интенсивной тепловой обработке усвояемость снижается.

Суточная потребность взрослого человека в белке разного вида 1-1,5 г на 1 кг массы тела, т.е. приблизительно 85-100 г. Доля животных белков должна составлять приблизительно 55% Примерный набор продуктов для учащихся 14-17 лет

продукт

14-17 лет

девушки

юноши

Молоко, мл

500

600

Творог, г

50

60

Сметана, сливки, г

15

20

Сыр, г

15

20

Мясо, г

200

220

Рыба, г

60

70

Яйцо, шт

1

1

Хлеб: ржаной, г

пшеничный, г

100

200

150

250

Крупа, макаронные изделия, г

50

60

Сахар, кондитерские изделия, г

80

100

Жиры: животные, г

растительные, г

30

15

40

20

Картофель, г

250

300

овощи

320

350

фрукты

150-500

150-500

от общего его количества в рационе.

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

Решение задач

Решить 2 задачи.

( самостоятельный выбор на сравнение 2-х пищевых продуктов по калорийности)

Вычислите калорийность продуктов, если энергетическая ценность углеводов равна 4 ккал\г, белков -4 ккал\г, жиров - 9 ккал\г

Задачи для домашней работы.

1. Стакан томатного сока содержит 1,6 г белков, 6 г углеводов и 0,05 г жиров. Вычислите калорийность стакана сока

2. Порция мясных котлет содержит 17 г белков, 18 г жиров, 21 г углеводов. Определить калорийность порции котлет.

3. Крупа гречневая содержит 12,5 % белков, 3% жиров, 61% углеводов. Вычислите калорийность 100 г крупы

4. Порция курицы отварной в съедобной части содержит 20 г белков и 11 г жиров. Определить калорийность порции курицы.

5. Стакан молока содержит 12 г белков, 8 г углеводов и 4 г жиров. Вычислите калорийность стакана молока.

6. Рыбные консервы содержат 13% белков и 25% жиров. Определить калорийность 100 г рыбных консервов.

7. Хлеб содержит 6% белков, 40% углеводов и 1% жиров. Определить калорийность 400 г хлеба.

8. Батончик «Сникерс» имеет массу 60 г и содержит 52 % углеводов, 10,5 % белков и 28% жиров. Определите калорийность батончика.

9.Порция крупы «Геркулес» содержит 6 г белков, 25 г углеводов, 3 г жиров. Вычислить калорийность порции.

10.Сливочное мороженное содержит 5% белков, 25% углеводов и 8% жиров. Вычислите калорийность пачки мороженного массой 100 г.

11.Вычислите калорийность 100 г ржаного хлеба, содержащего 6,5% белков,1% жиров и 40% углеводов.

12.Вычислите калорийность 100 г творога, если в нем содержится 13,8 г белков, 11,1 г жиров и 8,8 г углеводов.

13.Вычислите калорийность порции картофельного пюре, массой 220 г если в нем содержится белков 2,1%, жиров 5,8% , углеводов 16,2%.

14.Вычислите калорийность куриного яйца, массой 60 г, если в нем содержится белков 12,2% жиров, 11,5% , углеводов 0,7%.

15. Овсяная крупа содержит 11% белков, 6,1% жиров, 49,7% углеводов. Вычислите калорийность 100 г продукта.

16. Фасоль содержит 21% белков, 2% жиров, 43,4% углеводов. Рассчитать калорийность 75 г фасоли.

Итог

Подводя итог урока, следует отметить, что понятие «жизнь» и «белок» неразрывно связанны. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многообразна жизнь. Сейчас вы сможете ответить на вопрос: «Чем являются белки в любом живом организме?»

1. Что нового узнал(а) на уроке?

2. Какие трудности возникали во время урока? 3. Где в жизни мне пригодятся знания о белках?

Оценки за урок, домашнее задание.