Урок – исследование по теме «Белки – основа органической жизни»

Предмет : химия, элективный курс

Класс : 10

Урок - исследование по теме «Белки - основа органической жизни»

Цель:

Формирование и развитие ключевых компетенций учащихся на примере темы «Белки - основа органической жизни»

1. Образовательная - продолжать формирование межпредметных и предметных компетенций;

2. Воспитательные - продолжать формировать навыки безопасной работы с веществами, умения следовать инструкции;

3. Развивающие - продолжать формирование умений планировать, прогнозировать, анализировать, самостоятельно проводить исследование и делать выводы.

Задачи занятия:

1. Исследовать влияние на белковые молекулы действия различных факторов и химических веществ;

2. Выявить факторы, отрицательно влияющие на состояние белковых молекул;

Учебно-методическое обеспечение:

2. Презентация «Белки - основа органической жизни».

3. Инструктивная карточка.

Оборудование для учащихся:

пробирки, пробирочный держатель, спиртовка, спички, пробирочный штатив, чашки Петри.

Реактивы и вещества:

Растворы: белка, поваренной соли (NaCl), сульфата меди (CuSO₄,) спирт этанол (C₂H₅OH), раствор щелочи (NaOH), вода (H₂O), куриные кубики.

Время реализации - 45 мин.

Используемая технология - технология деятельностного подхода в обучении.

Метод обучения на уроке: объяснительно-побуждающий (проблемный).

Метод осуществления учебно-познавательной деятельности учащихся: частично-поисковый; самостоятельная экспериментальная работа через проблемную ситуацию.

План занятия.

№

Структурные элементы

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Время

1

Актуализация знаний.

Стадия «Вызов»

Прием «Выберите правильное утверждение»

Обеспечение мотивации учения и актуализация субъективного опыта учащихся

Письменно отмечают в дидактических карточках номера правильных ответов.

3 мин

2

Постановка целей и задач урока

Анализирует совместно с учащимися ответы.

Формулирование задач

3 мин

3

Введение в тему

Организует демонстрацию слайдов презентации

Слушают, читают

2 мин

4

Практическая часть

Организует раздачу лабораторного оборудования,

Проводит инструктаж по Т.Б.

Раздает инструктивные карточки

Смотрят, слушают, получают оборудование, выполняют эксперимент

35 мин

5

Рефлексия

Беседа

Беседа

1 мин

Содержание.

Актуализация знаний.

Стих Семена Яковлевича Надсона:

Слайд 1

Меняя каждый миг свой образ прихотливый,
Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,
Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,
Великое смешав с ничтожным и смешным…

Что такое жизнь? Этот вопрос волновал людей всегда. В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, рождались и умирали теории. Пожалуй, ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, как проблема живого. А причина этой борьбы - в самом объекте, его уникальности, неповторимости и сложности
Слайд 2

Постепенно было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы дать следующее определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным методом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ, прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф.Энгельс)
Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами. Поэтому в поиске ответа на вопрос «Что такое жизнь?» нужно раскрыть тайну веществ, лежащих в ее основе.

Прежде чем приступить к изучению нового материала ответим на вопросы

Дидактическая карточка

Что я знаю о белках ?

Да

Нет

Не знаю

1. Белки бывают растворимые и нерастворимые



2. Белки образуют коллоидные растворы



3. Организме человека состоит из коллоидных растворов белков



4. Поваренная соль разрушает необратимо структуры белка



5. Алкоголь разрушает структуры белка



6. Противоядием от тяжёлых металлов и их солей является яичный белок.



7. В куриных кубиках есть белок



8. Когда структуры белка разрушены, он не выполняет свои функции в живом организме



9. Без белка можно прожить



10. Жизнь - есть способ существования белковых тел



На этапе обсуждения результатов ответов выясняется, что учащиеся в ответах не всегда уверены, делают ошибки. Учащиеся сами определяют, что им неизвестно.

Слайд 4

На занятии нами будут использованы понятия

Денатурация - полное разрушение пространственной структуры белка.

Обратимая денатурация - частичное разрушение пространственной структуры белка. Обратный процесс называется ренатурация.

Ученики разбиты на творческие группы.

Опыт 1. Цель исследования: изучить растворимость белков

Реактивы: белок куриного яйца, шерстяные нити, вода

К белку куриного яйца и шерстяным нитям прилейте воду и попытайтесь растворить вещества.

Что наблюдаете? Вывод:

Слайд 5

Белок куриного яйца растворился в воде, образовав коллоидный раствор, а белок шерсти в воде не растворились. Поэтому по отношения к воде белки делятся на растворимые и нерастворимые. Фибриллярные белки нерастворимы в воде; Глобулярные белки растворимы в воде и образуют коллоидные растворы.

Слайд 6

Коллоидные растворы являются основными компонентами живых организмов, в том числе человека. Из коллоидов, богатых белками, состоят кожа, мышцы, кровеносные сосуды, лёгкие, весь желудочно-кишечный тракт и многое другое, без чего немыслима сама жизнь. Съеденная пища в желудочно-кишечном тракте с помощью пищеварительных соков сначала превращается в коллоидный раствор и только после этого может быть усвоена организмом

Слайд 7

Эти растворы применяют в косметологии в качестве основного компонента масок для лица и в различных препаратах для ухода за волосами, так как способные проникать в кожу и поддерживать образование коллагена - биополимера, составляющего основу кожного покрова человека

Слайд 8

Однако коллоидные растворы не проходят через полупроницаемые мембраны (целлофан, коллоидную пленку), так как их поры меньше коллоидных частиц.Это свойство белковых растворов широко используется в медицине и химии для очистки белковых препаратов от посторонних примесей. Такой процесс разделения называется диализом. Явление диализа лежит в основе действия аппарата "искусственная почка", который широко используется в медицине для лечения острой почечной недостаточности.

Перед проведением второго опыта с уверенностью можно сказать, что, по крайней мере, одно химическое соединение в довольно чистом виде имеется в каждом доме, в каждой семье. Это - поваренная соль или как ее называют химики - хлорид натрия NaCl. Известно, что, уходя из таежного приюта, для случайных путников охотники непременно оставляют спички и соль. Поваренная соль необходима для жизнедеятельности организма человека и животных.

Слайд 9

Опыт 2.

Цель исследования: Выяснение влияния раствора поваренной соли (NaCl) на раствор белка

Реактивы: раствор белка куриного яйца, раствор поваренной соли

К раствору белка прилейте равный объем раствора поваренной соли (хлорида натрия). Что наблюдаете?.................................

Прилейте к данному раствору избыток воды. Что наблюдаете?

Вызывает раствор NaCl денатурацию?

Произошла ли ренатурация белка после добавления воды?

Значит нам не нужна поваренная соль в организме?

Слайд 10

Недостаток этой соли приводит к функциональным и органических расстройствам: могут возникать спазмы гладкой мускулатуры, иногда поражаются центры нервной системы. Суточная потребность в поваренной соли взрослого человека составляет 10...15 г. В условиях жаркого климата потребность в соли возрастает до 25...30 г. Это связано с тем, что хлорид натрия выводится из организма с потом и для восстановления утрат в организм нужно вводить больше соли. При работе в горячих цехах и в условиях сухого и жаркого климата врачи рекомендуют пить подсоленную воду (0,3...0,5%-ный раствор поваренной соли), так как соль способствует удержанию воды в тканях. Поваренная соль служит источником образования в желудке соляной (хлороводородной) кислоты, которая является составной частью желудочного сока. При ее недостатке в желудочном соке переваривание и усвоение белков не происходит или идет в малой степени. Кроме того, она способствует переходу пищевых масс из желудка в двенадцатиперстную кишку и обезвреживанию микробов, попадающих в желудок из внешней среды. Водные растворы NaCl в медицине используют в качестве кровезамещающих жидкостей после кровотечений и при явлениях шока. Уменьшение содержания NaCl в плазме крови приводит к нарушению обмена веществ в организме.Не получая NaCl извне, организм отдает его из крови и тканей.

Слайд 11

Если не давать животному пищи, то через какое-то время оно погибнет от истощения организма. Если животное кормить без ограничения, но обессоленной пищей, то оно умрет еще быстрее. Поэтому при растительной пище животное не может получить необходимого количества соли и принуждено искать ее или в крови другого животного, как это делают хищники, или добавлять ее в чистом виде, как это делают травоядные и всеядные.

У травоядных потребность в соли очень велика. Лошадь, корова, коза с удовольствием едят соленый корм. Дикие животные пьют воду соленых источников и едят солончаковые травы. Длинные звериные тропы в африканских джунглях, протоптанные антилопами, жирафами и другими травоядными, тянутся на десятки и сотни километров к соленой воде, и опытные охотники прячутся в густой чаще зарослей, подстерегая зверей, потому что знают, что животное не может преодолеть голода соли. В Сибири охотники пользуются солью для приманки зверя и часто подстерегают его в солончаках, куда животные приходят лизать соль. Корм, заготовляемый домашним животным на зиму, тоже приготовляется с солью (силос).

Слайд 12

Нам трудно представить, что в прошлом во многих странах соль служила существенным источником пополнения казны, была важным предметом торговли. Из-за соли велись кровопролитные войны между соседними народами, а по причине непомерно высоких налогов, устанавливаемых на соль, происходили народные восстания (соляные бунты). Например, такой бунт произошел в Москве весной 1648 г. Этому послужил повышенный налог на соль, введенный царем Алексеем Михайловичем. Этот бунт окончился благополучно. Правительство, напуганное размахом волнений (из Москвы бунт перекинулся на Сольвычегодск, Устюг Великий, Соликамск), снизило уровень налога. Многие народные волнения в Китае, других странах Азии, в Европе кончались не столь благополучно.

В некоторых странах соль выполняла даже роль денежной единицы. Венецианский путешественник Марко Поло, посетивший Китай в 1286 г., описал использовавшиеся там монеты из кристаллов каменной соли. Особое распространение денежной единицы из соли получило во многих районах Центральной Африки. В Эфиопии стандартные бруски каменной соли были в ходу в качестве денежной единицы еще в XIX в. Многочисленные исторические документы свидетельствуют о том, что римским воинам, а затем и крестоносцам нередко жалование выплачивали солью. Ученые считают, что, возможно, с этим связано происхождение французского слова «салер» (жалование) и итальянского «сольди» (мелкая монета).

В наши дни очень актуальна проблема употребления алкоголя.

Слайд 13

Опыт 3 Цель исследования: изучение денатурации белка под действием этанола.

Реактивы: раствор белка куриного яйца, раствор этанола

К раствору белка куриного яйца прилейте раствор этанола.

Что наблюдаете? Вывод:

Слайд 14

Алкоголь не щадит ни одного органа. Спиртные напитки быстро разносятся кровью и концентрируются в головном мозге, вызывая тяжелые симптомы отравления. Врожденной потребности пить пиво, вино, водку у людей нет. Если бы не было на свете алкогольных изделий и традиций их употребления, без них можно было прожить.

Слайд 15

При систематическом поступлении алкоголя в организм страдает не только нервная система, но и пищеварительный тракт, так как парализуется деятельность таких важных органов, как печень и поджелудочная железа. Нарушается работа желез внутренней секреции, органов сердечно-сосудистой системы. На фоне алкогольной интоксикации может развиться сахарный диабет, различные нарушения половой функции. Ученые провели эксперименты, по влиянию алкоголя на организм животных, (типичными объектами наблюдений служат лабораторные крысы и мыши). Болезненное пристрастие к этому веществу может возникнуть у любого вида животных. Способ спаивания прост: в воду для питья ежедневно добавляли всё возрастающие дозы спирта. Через месяц в клетку рядом с поилкой с раствором спирта ставят чистую воду. Крыса пьет воду презрительно, крутит мордочкой. Зато хмельную воду пьет с удовольствием. При отсутствии напитка крысы ведут себя подобно алкоголикам: мечутся в клетке, злобно кусают друг друга, жадно выглядывают в ячейки сетки, поводя ноздрями, в предвкушении спиртного запаха. Некоторые после периода возбуждения безвольно растягиваются на полу клетки - точь-в-точь как пьяница в состоянии похмелья.

Слайд 16

Доказано также и отрицательное влияние на репродуктивные органы, Если крольчихам ежедневно во время беременности вводить в желудок спирт, то треть их плодов окажется мертвыми, а у выживших крольчат масса тела будет ниже, чем у крольчат, не принимавших спирт. Аналогичные процессы могут происходить и в организме человека.

Если ребенок был зачат пьяными родителями, а также, если во время внутриутробного развития мать принимала алкоголь, то это может привести к рождению ослабленных детей, с уродствами. Иногда достаточно однократного опьянения, чтобы зачатие было патологическим. Алкогольный синдром плода: отставание в развитии, уменьшение размера головы, типичное лицо с коротким вздернутым носом, узкие, раскосые глаза, могут быть врожденные дефекты верхней губы, неба (заячья губа), лишние пальцы и другие пороки.

Слайд 17

Хорошо известно, что ислам запрещает потребление алкоголя. Этому предшествовал следующий факт:

один из сподвижников Пророка Мухаммада Абдурахман ибн Авф как-то созвал на праздник множество мусульман. Среди угощения было и вино. Наступило время вечернего намаза, и гости назначили имамом одного из сотрапезников. Он был уже навеселе и потому суру "Кафирун" прочел так: "О, неверные! Я буду молиться тому, чему молитесь вы" вместо: "О, неверные! Я не буду молиться тому, чему молитесь вы". После этого вопиющего случая был ниспослан следующий аят: «О те, которые уверовали! Не приближайтесь к молитве, будучи пьяными, пока не станете понимать то, что произносите…» Последний удар по вину был нанесен во время пира, в котором участвовали мухаджиры (мекканцы) и ансары (мединцы), где подавалось спиртное. Напившись, они стали похваляться друг перед другом, а потом затеяли драку, используя в качестве оружия обглоданные кости со стола. Когда они опомнились, а эффект опьянения уже прошел, то устыдились совершенного, чувствуя себя виноватыми и грешными. И в тот момент была ниспослана сура Корана, провозгласившая, что азартные игры и спиртные напитки отныне и навсегда запрещены для всех мусульман

Слайд 18

Феодосий Печерский. Бесноватый страдает по неволе и может удостоится жизни вечной, а пьяный страдает по собственной воле и предан на вечную муку

Контантин Ушинский. Пьяному на светлой улице темно

Игорь Ефимов. Нет крепких вин, есть слабые головы

Николай Семашко. Можно сказать, что сколько мужья выпили водки, столько их жены и дети пролили слез

Каждый день мы сталкиваемся с окружающей средой в которой присутствуют тяжелые металлы такие как: свинец, ртуть, кадмий и т.д.

Слайд 19

Опыт 4 Цель исследования: изучить действие солей тяжёлых металлов на молекулы белка.

Реактивы: раствор белка и ацетат свинца, гидроксида натрия, t⁰

В пробирку нальём раствор белка и добавим раствор ацетата свинца гидроксида натрия, t⁰

Что наблюдаете? Вывод:

Никто из нас и не подумал бы, что отравление тяжелыми металлами можно получить открывая банки с консервированными продуктами.

Слайд 20

Опыт 5 Цель исследования: Доказать наличие свинца в спайке консервной банки.

Реактивы: бензин, раствор уксусной кислоты, иодид калия

1. Поверхность спайки (т.е. шва) консервной банки обезжирить сначала комочком ваты, смоченным бензином. Затем другой комочек ваты, смоченный раствором уксусной кислоты, наложить на несколько минут на очищенное место консервной банки.

2. На обработанное место консервной банки наложить комок ваты, смоченный раствором иодида калия.

3. Вывод:

Вывод: Так как спайка (шов) консервной банки представляет собой сплав олова и свинца, поэтому при её разрушении, например, при открывании банки, нарушается целостность шва и свинец может попасть в консервы. Поэтому консервы не подлежат долгому хранению после их вскрытия.

Слайд 21

"Древний Рим отравился свинцом", - к такому выводу пришли некоторые американские и канадские ученые-токсикологи. По их мнению, использование свинцовой посуды (бутылей, бокалов, чаш) и косметических красок, содержащих соединения свинца, приводило к хроническому отравлению и вымиранию римской знати. Известно, что многие императоры, правившие Римом в первые столетия нашей эры, т.е. в последний период существования империи, страдали теми или иными психическими заболеваниями

Средняя продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет. Люди низших сословий в меньшей степени подвергались свинцовому отравлению, поскольку они не имели дорогой посуды и не употребляли косметических средств. Но и они пользовались знаменитым водопроводом, "сработанным еще рабами Рима", а трубы его, как известно, были сделаны из свинца.
Все растворимые соединения этого элемента ядовиты. Поступая даже в малых порциях в организм, свинец задерживается в нем и постепенно замещает кальций, который входит в состав костей. Это приводит к хроническим заболеваниям

Слайд 22

Испанский художник Франсиско Гойя часто использовал в живописи свинцовые белила для получения любимых серых тонов. И он тяжело болел. Его изнуряли припадки, галлюцинации, он был разбит параличом.
При отравлении свинцом появляются следующие симптомы: поражение десен, заболевание почек, сосудов и центральной нервной системы, головные боли, головокружение, повышение внутричерепного давления, а также блокируется синтез гемоглобина.

Слайд 23

Нужно знать

Противоядием от тяжёлых металлов и их солей является яичный белок. (Ионы тяжелых металлов, попавшие в организм, в желудочно-кишечном тракте связываются с белками в нерастворимые соли и выводятся наружу, не успев причинить вреда (вызвать денатурацию) белкам, из которых построен организм человека

Жестяная тара спаивается припоем, содержащим определённое количество свинца, поэтому консервы следует перекладывать в стеклянную посуду после её открывания.

Нельзя хранить и готовить пищу в декоративной посуде, так как она предназначена для украшения, а не для пищи - глазурь, которой покрыта посуда, содержит соли свинца и кадмия.

Вдоль дорог следует сажать только декоративные и лесные породы деревьев, а не пищевые и кормовые, так как этилированный бензин, попадая в почву, поглощается растениями, и употреблять их в пищу нельзя.

Детские китайские игрушки могут содержать токсичные красители, в состав которых входит кадмий.

Для быстрого и наглядного определения белка проводят качественные реакции, одной из которой является биуретовая реакция

Слайд 24

Опыт 6. Цель исследования: Качественное определение белков: Биуретовая реакция

Реактивы: раствор белка, гидроксида натрия, медный купорос

К раствору белка куриного яйца прилить раствор гидроксида натрия, затем раствор медного купороса

Что наблюдаете? Вывод:

И так, если в растворе присутствует белок то при проведении биуретовой реакции мы увидим фиолетовое окрашивание

Слайд 25

За последние десятилетия качество пищи изменилось настолько быстро, что простой человек, не связанный с наукой, плохо представляет, чем ему это может грозить. Многие люди сегодня боятся лишних калорий в своём рационе, боятся загрязнения пищи и воды вредными веществами, радиоактивными элементами; боятся овощей и фруктов, выращенных на удобрениях. Но в то же время, нисколько не тревожась, употребляют продукты, содержащие пищевые добавки и консервирующие вещества.

Опыт 7. Цель исследования: исследовать раствор куриного кубика на наличие белка

Реактивы: раствор куриного кубика, гидроксида натрия, медный купорос

К раствору куриного кубика прилить раствора гидроксида натрия, затем раствор медного купороса

Что наблюдаете? Вывод:

Слайд 26

Первый концентрат в начале 80-х годов XIX века изобрел швейцарец Юлус Магги. Он сам и назвал свое изделие «Золотой кубик Магги». Магги получал смесь аминокислот путем гидролиза растительных белков с помощью соляной кислоты.

Юлус Магги назвал свое изобретение «едой для бедных», а в современной рекламе в СМИ супы быстрого приготовления преподносятся как «шедевры высокой кухни» и стоят эти «шедевры» порой не дешево. Чтобы и «элита» не стеснялась покупать.

Для популяризации бульонных кубиков он развернул грандиозную рекламную кампанию, в ходе которой использовались не только многочисленные рекламные афиши, листовки и плакаты, но и демонстрационные парады, бесплатная раздача пробных упаковок.

Назойливость рекламы бульонных кубиков нашла своё отражение в стихотворении Владимира Маяковского «Вывескам», написанном в 1913 году:
Читайте железные книги!
Под флейту золоченой буквы
Полезут копченые сиги
И золотокудрые брюквы.

А если веселостью песьей
Закружат созвездия «Магги» -
Бюро похоронных процессий
Свои проведут саркофаги.

Когда же, хмур и плачевен,
Загасит фонарные знаки,
Влюбляйтесь под небом харчевен
В фаянсовых чайников маки!

Не обделил своим вниманием кубики и Николай Гумилёв:
И однажды закат был особенно красен,
И особенный запах летел от лесов,
И к палатке моей подошел европеец,
Исхудалый, небритый, и есть попросил.

Вплоть до ночи он ел неумело и жадно,
Клал сардинки на мяса сухого ломоть,
Как пилюли проглатывал кубики магги
И в абсент добавлять отказался воды.

Слайд 27

Как производятся бульонные кубики?
В состав концентратов бульонов и супов входят: сахар, глутамат натрия (Е621), очищенное растительное (пальмовое) масло, красители, поваренная соль, лимонная кислота, пряности, ароматизаторы. Все эти составляющие могут оказать негативное влияние на организм человека. Присутствие в пище свободного глутамата придает ей так называемый «мясной» вкус.Наивно рассчитывать, что бульонными кубиками можно заменить натуральный бульон: кубики не содержат необходимых организму аминокислот и минеральных веществ. Кроме того, ни на одной упаковке «кубического бульона», ни на одном из полистирольных стаканов, пакетиков с «супом» не указано, что суррогат категорически противопоказан людям с бронхиальной астмой (исследования 1982 года)

Слайд 28

E621 - Глутамат натрия.

В Европейских странах иногда обозначается как MSG (англ. monosodium glutamate).

История вкуса
«Еще в начале ХХ века японский ученый Кикунае Икеда, изучая соевый соус, традиционный для Юго-Восточной Азии, попытался выяснить, почему, сдобренный некоторыми сушеными водорослями, он становится более вкусным и аппетитным. Дальнейшие исследования выявили: потому что в них содержится мононатриевая соль глутаминовой кислоты.
В 1909 году Кикунае Икеде был выдан патент на способ химического производства глутамата натрия. Соль глутаминовой кислоты стали выпускать в Японии под названием «адзи-но-мото», означающим «душа вкуса». Японцы считают, что глутамат натрия передаёт так называемый «пятый вкус» («умами»).

Слайд 29

В ходе многочисленных споров и исследований было установлено что при систематическом употреблении в больших количествах E621 у человека может наблюдаться ряд побочных эффектов в виде головной боли, повышенного потоотделения, покраснение лица и шеи, усиленного сердцебиения, болей в груди, общей слабости и др. Проявление данных признаков вследствие употребления большого количества глутамата называют «синдромом китайского ресторана» в связи с тем что в восточной кухне эта добавка используется во многих продуктах в больших количествах.

Глутамат натрия вызывает диабет,, аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, болезнь Альцгеймера, вызывают тошноту, слабость, усиленное сердцебиение, а у отдельных граждан - мигрени и депрессии..

Также в Японии было проведено исследование, в ходе которого ученые на подопытных крысах доказали, что глутамат натрия приводит к ухудшению зрения, накапливаясь в стекловидном теле и истончая сетчатку глаза.

Слайд 30

Каждый человек несет ответственность за свое здоровье, и причина его болезней заключается, прежде всего, в незнании или не желании знать, что проичходит с его организмом под воздействием тех или иных веществ или факторов. Поэтому знания, которые вы получили на этом занятии помогут вам оставаться здоровыми

Слайд 30

Этап рефлексии (презентация полученных результатов).

Констатация достижения учащимися поставленных целей, они развивают умения публичного выступления и обмениваются с другими учащимися результатами выполненного исследования. Отчет сопровождается составлением синквейна. Слайд 31

Результатом данного урока является наличие положительного мотива к исследовательской деятельности, учащиеся осуществляли эксперимент, наблюдали и делали выводы.