Методическая разработка урока химии на тему «Белки – основа жизни»

Министерство образования Саратовской области

ГАПОУ СО «Базарнокарабулакский техникум агробизнеса»

Методическая разработка

урока химии

на тему «Белки - основа жизни»

Преподаватель химии

ГАПОУ СО «БТА»

Евдокова Наталья Алексеевна

Базарный Карабулак

2014 г.

Методическое обоснование темы урока:

1. Ступень общего образования: Ступень среднего общего образования.

2. Дисциплина: Химия

3. Курс: 1

4. Место в учебной теме: тематического блока «Органическая химия», 3-4 уроки по теме «Азотсодержащие органические соединения. Полимеры».

5. Связь с обязательным минимумом содержания образования: изучение химии ведется в соответствии с Программой учебной дисциплины, разработанной на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее - ФГОС) по подготовке специалистов среднего звена 35.02.07. «Механизация сельского хозяйства».

6. Авторы учебника: Габриелян О.С. И.Г. Остроумов. Химия: учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений. Москва, Издательский центр «Академия», 2009.

7. Формируемые общие компетенции:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личного развития.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

План урока:

Тема урока: Белки - основа жизни.

Тип урока: Урок изучения нового учебного материала.

Цель методическая: Методика организации изучения теоретических знаний.

Цели: Образовательные: Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. Расширить знания о белках, показать роль белков в сфере человеческой деятельности.

Воспитательные: Воспитать познавательную активность обучающихся, ведущей к здоровому образу жизни, практическому умению безопасного обращении я с веществами на основании проведения демонстрационных экспериментов.

Развивающие: Формировать интеллектуальные умения - анализировать, сравнивать, делать выводы.

Материально - техническое обеспечение урока: ПК, мультимедийный проектор, презентация к уроку, единая коллекция цифровых образовательных ресурсов по химии 10 класс по теме «Белки», опорные конспекты, спиртовки, спички, пробирки, инструкции к выполнению опытов.

Реактивы: растворы куриного белка, CuSO₄, NaOH.

Межпредметные связи: биология, экологические основы природопользования.

Литература для студентов:

1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 - 315.

2. Габриелян О.С. Химия - 10 класс. М., «Дрофа», 2007. § 17.

Электронные учебники:

1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10класс. М., «Просвещение», 2012 §38

2. Кузнецова Н. Е. Химия 10 класс. М., «Вентана - Граф», 2012. § 35.

Технологическая карта урока:

Этапы урока

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

Методический комментарий

1. Актуализация темы (Вызов)

Преподаватель: Эпиграфом нашего урока послужат слова:

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.

Эти строки из стихотворения Семена Яковлевича Надсона посвящены явлению жизни.

Преподаватель: Что такое жизнь? Когда она зародилась? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Люди в течение веков копили наблюдения, проводили исследования, создавали теории. Постепенно было накоплено достаточно материала, чтобы сформулировать определение жизни.

Фридриху Энгельсу, немецкому философу, принадлежат замечательные слова: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом 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».

Как вы думаете, о каких веществах пойдет речь на сегодняшнем уроке?

Преподаватель: С белками вы уже знакомились на уроках биологии. Вы знаете, какую роль белки играют в жизнедеятельности организмов.

Понятие «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Подумайте и ответьте на вопрос: Что нам надо знать о белке, чтобы понять жизнь? Я предлагаю составить кластер, что мы сегодня должны узнать о белках.

Обучающиеся отвечают

на вопросы.

Обучающиеся формулируют тему

урока.

Обучающиеся составляют кластер (проговаривают цели урока)

Через эмоциональную сферу мотивируем обучающихся на осознание себя в жизни.

Через постановку наводящих вопросов побуждаем обучающихся к формулированию темы урока.

Актуализация у обучающихся ранее накопленного опыта, используя межпредметные связи и их субъективные возможности

2. Изучение нового материала (Осмысление)

Преподаватель: В первой половине XIX века благодаря работам голландского врача и химика Г. Мульдера выяснилось, что неотъемлемая часть всех без исключения живых веществ на Земле составляют белки. Ученный сделал вывод, что белок «…без сомнения, важнейшее из всех известных тел органического царства, и без него, кажется, не может быть жизни на нашей планете…». Белки стали уважительно именовать протеинами (от греческого protos - первый).

Первый белок, очищенный от примеси соединений другой природы, был получен в 1728 году. Это был белок пшеничного зерна, называемый клейковиной.

Белками называют природные полимеры, состоящие из большого числа остатков α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями.

Белки - высокомолекулярные соединения, масса их колеблется от 5000 до 1000 000 и выше. Состоят из остатков 22 аминокислот. В природе существует только малая часть теоретически возможного количества белка.

Белки - основа жизни клетки. В теле нет участка, где бы не было белков. В крови и мышцах белки составляют 1/5 от их общей массы, в мозгу 1/12, 1/100 от общей массы эмали зубов - белки. В разных органах белки составляют 45-85% сухого вещества.

Классификация белков

По химическому составу белки делятся на две группы:

а) протеины (при гидролизе они распадаются только на аминокислоты); б) протеиды или сложные белки (при гидролизе распадаются на аминокислоты и вещества небелковой природы. Это могут быть углеводы, нуклеиновые кислоты, комплексно связанные металлы, липиды).

Эффект неожиданности

Преподаватель: Ребята, попробуйте дотянуться языком до подбородка. А теперь до уха. Не получается? А хамелеон может. Почему?

Хамелеон обладает такими способностями, потому что это связано со строением. Так и белки имеют уникальный состав и особое строение, которое помогает выполнять данные функции.

Структура белков

Преподаватель: Ученые обнаружили, что в состав белков входят более 20 различных α-аминокислот. Это «кирпичики» белкового здания, соединяя их в разном порядке, можно выстроить неисчислимое множество белковых молекул с самыми разными свойствами. Химики пытаются расшифровать строение белковых молекул-великанов. Задача эта очень трудная, природа тщательно прячет «чертежи», по которым выстроены эти молекулы.

Перед вами молекулярная формула белка молока - казеина: С₁₈₉₄Н₃₀₂₁О₅₇₆N₄₆₈S₂₁.
Если мы рассчитаем молекулярную массу данного белка, то какая она будет?

Как по-латински много? Значит, эти вещества можно отнести к полимерам. Но т.к. они связаны с жизнью, то белки являются биополимерами.

Физические свойства белков

Преподаватель: Свойства определяются тем, к какому типу белки относятся. Молекулы фибриллярных белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле другой с образованием волокон. Это основной строительный материал тканей: сухожилий, мускульных и покровных тканей. Такие белки в воде не растворимы.

Прочность белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может соперничать со специальными видами стали. Например: пучок волос площадью 1 см² выдерживает груз массой 5 т, а на женской косе в 200 тысяч волосинок можно поднять груженный КамАЗ массой 20 т.

Глобулярные белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд жизненных функций, требующих их подвижности и, следовательно, растворимости. Поэтому глобулярные белки растворимы в воде либо в растворах кислот и оснований. Из-за большого размера молекул образующиеся растворы являются коллоидными.

Синтез белков

Преподаватель: В живых организмах синтез белков осуществляется из отдельных аминокислот или пептидов под действием ферментов. Живая клетка представляет собой уникальную химическую фабрику, в которой на синтез белковой молекулы требуется всего несколько секунд.

С 1945 года английский биохимик Фредерик Сенгер приступил к изучению природного белка инсулина. Инсулин - это гормон поджелудочной железы регулирует в организме содержание глюкозы в крови. Нарушение синтеза инсулина приводит к сбою углеводного обмена и тяжелому заболеванию - сахарному диабету. Сенгеру удалось расшифровать строение молекулы инсулина. Филигранная работа потребовала долгих 9 лет, но была вознаграждена Нобелевской премией в области химии.

На основе открытия Ф. Сенгера в 1963 году был завершен первый синтез инсулина из отдельных аминокислот. Это был триумф в синтетической органической химии!

В настоящее время искусственное получение белков осуществляется не химическим, а микробиологическим путем с использованием микроорганизмов.

Химические свойства белков

Преподаватель: Каждая молекула имеет свою определенную структуру. Белок выполняет свою функцию только тогда, когда находится в определенной структуре. А что произойдет, если разрушить структуру? Под действием каких факторов может произойти разрушение?

Преподаватель: Рассмотрим первое химическое свойство белков. При нагревании, под действием сильных кислот или оснований, солей тяжелых металлов и некоторых других реагентов происходит необратимое осаждение (свертывание) белков, называемое денатурацией.

Предлагаю подтвердить наши суждения экспериментально.

(Проведение эксперимента)

Практическая часть.

Лабораторный опыт № 1: «Денатурация белка при нагревании».
В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка, нагрели. (Наблюдение: при нагревании яичный белок осаждается)
Лабораторный опыт № 2: «Денатурация белка под действием солей тяжелых металлов».
В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка и добавили 1 каплю раствора сульфата меди (2). (Наблюдение: в пробирке помутнение раствора. Белок «сворачивается»)

Преподаватель: объясните, почему при отравлении солями тяжелых металлов, кислотами, другими ядовитыми соединениями пострадавшему предлагают выпить сырое яйцо? (белок взаимодействует с данными соединениями, осаждая их. Тем самым способствует нейтрализации и выводу из организма)

Преподаватель: Где человек в повседневной жизни может столкнуться с негативными последствиями денатурации белка?

(нарушение обмена веществ; воспаление слизистой оболочки ряда органов пищеварения; сахарный диабет; загар; употребление алкоголя; процесс старения - это медленная денатурация).

Преподаватель: А может ли денатурация играть положительную роль?

В организме лучше усваиваются белки, подвергнутые тепловой обработке. При этом белок теряет свои свойства, но зато это облегчает доступ к молекуле ферментов желудочно-кишечного тракта.

Вспомните сваренные вкрутую яйца (свертывание белка). Похожим образом сворачивается белок молока - казеин, так получают богатый белком пищевой продукт - творог.

Большинство белков свертываются при температуре до 100 С⁰. Именно поэтому все живое гибнет в огне, практически все - при кипячении в воде. В привычной для нас форме невозможна жизнь на «горячих» планетах Солнечной системы - Меркурии и Венере.

Второе химическое свойство белков - гидролиз. Гидролиз - основа процесса пищеварения. В организм человека ежесуточно должно поступать с пищей 60-80 г белка. В желудке под действием ферментов и соляной кислоты белковые молекулы разрушаются по кирпичикам-аминокислотам. Попадая в кровь, они разносятся по всем клеткам организма, где участвуют в строительстве собственных белковых молекул, свойственных только данному виду.

Цветные качественные реакции белков:

1. Биуретовая реакция (на обнаружение группы -CONH-). Если к небольшому количеству раствора белка прилить немного NaOH и по каплям добавлять раствор СuSO₄, то появляется красно-фиолетовая окраска.

2. Ксантопротеиновая реакция (на бензольные кольца, содержащиеся в некоторых аминокослотах). Под действием концентрированной HNO₃ белки окрашиваются в желтый цвет.

Какова же ценность белков для организма человека?

Биологическое значение белков

Вернемся к высказыванию Фридриха Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых тел…». Давайте вспомним из курса биологии, какую роль белки играют в жизнедеятельности организмов? На ваших столах есть опорные конспекты «Основные функции белков». Вам нужно ответить на следующие вопросы:

1. Какая из перечисленных функций, по вашему мнению, является наиболее важной?

2. Что произойдет, если одна из функций отсутствует?

• Ферментативная функция. Большинство химических реакций в организме протекают в присутствии биологических катализаторов - ферментов, имеющих белковую природу.

• Транспортная функция. Белковые молекулы осуществляют перенос других молекул или ионов по тканям и органам. Например: белок крови - гемоглобин, переносит молекулы кислорода в каждую клетку живого организма.

• Структурная функция. Фибриллярные белки - это строительный материал многих тканей: мышечных, опорных, покровных.

• Защитная функция. Белки играют важную роль в иммунной системе организма. Существуют белки особого типа - антитела, способные распознавать и уничтожать чужеродные объекты: вирусы, бактерии, клетки.

• Сигнальная функция. Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступающие от соседних клеток или окружающей среды. Например: действие света на сетчатку глаза воспринимается фоторецептором родопсином, имеющим белковую природу.

Обучающиеся записывают в тетрадях основные понятия

Ответы обучающихся

Обучающиеся делают записи

Ответы обучающихся

Обучающиеся делают записи

Обучающиеся делают записи

Обучающиеся отвечают на вопросы

Два подготовленных обучающихся проводят эксперимент

Обучающиеся отвечают на вопросы

Ответы обучающихся

Обучающиеся делают записи в тетрадях

Обучающиеся отвечают на вопросы

Обучающиеся изучают опорный конспект и отвечают на вопросы

Здоровьесберегающий момент

Эмоциональная разгрузка обучающихся через эффект неожиданности служит переходом к следующему этапу урока

Предлагая обучающимся формулу белка молока - казеина, подводим их к мысли, что белки являются биополимерами

Открытие новых знаний

Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся.

Открытие новых знаний

Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся.

Здоровьесберегающий момент

Через самостоятельное изучение материала по опорным конспектам просим обучающихся дать краткую характеристику основных функций белков

3. Первичное закрепление материала

Вопросы для самоконтроля и интерактивный тест - ЦОР (карточка ресурса № 125493)

1. Что такое белки?
2. Перечислить виды пространственной конфигурации белков?
3. Какую роль играют водородные связи в строении белковых молекул?
4. Охарактеризуйте физические свойства белков.
5. Какие реакции характерны для белков?
6. Что такое денатурация белков?
7. Какие функции выполняют белки в организме?

Ответы обучающихся

Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся

4. Рефлексивно-оценочный этап

Тестирование (карточки - задания)

Обучающиеся проводят проверку, для которой на экран мультимедийного проектора выводится таблица с правильными ответами

Актуализация и обогащение субъектного опыта обучающихся

5. Подведение итогов

Преподаватель: Давайте обратимся к нашему кластеру и проанализируем: Выполнили ли мы все поставленные задачи? Какой материал поняли полностью или частично? Насколько активно работали?

Обучающиеся анализируют выполнение поставленных задач, делятся своими впечатлениями

Через практическую направленность учебного материала формируем эмоционально-волевую сферу, ценностные отношения и творческие способности обучающихся

6. Постановка домашнего задания (дифференцированно)

1. Изучить материал по учебнику и записям в тетради;

Габриелян О.С. Химия: учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений. Москва. Издательский центр «Академия», 2009г. с.311 - 314.

2. Подготовить презентацию по темам:

• Роль ученых в изучении белков;

• Биологические функции белков;

• Уровни организации белковой молекулы.

3. Подготовить синквейн по теме.

Обучающиеся задают по домашнему заданию вопросы по мере необходимости.

Развитие творческих способностей у обучающихся

Преподаватель: Мы познакомились сегодня со значением белков для клетки, организма человека в целом, поговорили о химических свойствах и биологических функциях белков. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Гете принадлежат замечательные слова: «Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир не мог существовать, если бы был так просто устроен».

Благодарю всех за работу на уроке.

Дидактический материал к уроку:

Тест № 1: Белки
Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.
1. Денатурация это -
а) свойство белка изменять свою структуру под действием температуры и других факторов.

б) расщепление белка до аминокислот.

2. Денатурация может быть:
а) обратимой, б) необратимой.

З. Все ферменты по своему химическому составу являются:
а) белками, б) жирами, в) углеводами.

4. Фермент, расщепляющий перекись водорода называется:
а) гемоглобин, б) фибриноген, в) каталаза.

5. Транспортная функция белка возможна благодаря свойству:
а) присоединения веществ, б) сократимости,
в) денатурации.

6. Каталаза присутствует в
а) растительных клетках, б) животных клетках.

7. Двигательная функция белка проявляется при:
а) сокращении мышц, б) разрушении перекиси водорода,
в) движении листьев у растений.

Тест № 2: Белки
Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.

1.Укажите полимеры, образованные разными мономерами:
а) крахмал; б) белок; в) ДНК; г) полиэтилен; д) целлюлоза; е) РНК.
2. Укажите элементарный состав белков:
а) С, Н; б) С, Н, О, N, S, P; в) C, H, N, O;

г) вся таблица Менделеева.

3. Укажите функциональные группы мономеров белков:
а) СООН, ОН; б) С=О, СООН;

в) CООН, NH₂; г) OH, C=O.

4. Белки, обусловливающие способность организма к росту и размножению, называются:
а) гормоны; б) ферменты; в) нуклеопротеиды; г) токсины.

5. Какой вид химической связи поддерживает первичную структуру белковой молекулы?
а) Водородная; б) пептидная; в) ионная; г) сложноэфирная.

6. α -аминопропионовая кислота по-другому называется:
а) глицин; б) аланин; в) валин; г) лейцин.

7. Наличие в белках пептидной связи обнаружил ученый:
а) М.В.Ломоносов; б) В.В.Марковников;

в) А.Я.Данилевский; г) Э.Г.Фишер.

Тест № 3: Белки
Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.

1.Какие виды химической связи поддерживают третичную структуру белковой молекулы?
а) Водородная; б) пептидная; в) сложноэфирная;

г) металлическая; д) мостики -S-S-; е) силы Ван-дер-Ваальса.

2. Сколько мономеров участвует в образовании белка?
а) 4; б) 20; в) 15; г) 30.

3. Какую функцию выполняют белки в организме?
а) Источник энергии; б) запасающая;

в) строительный материал; г) теплоизоляторы.

4. Мономерами белков являются:
а) аминокислоты; б) α-аминокислоты;

в) жирные кислоты; г) углеводы.

5. Состав белков - природных полимеров - был доказан при помощи реакции:
а) гидролиза; б) электролиза; в) гидратации; г) гидрирования.

6. Укажите пептидную группу:

7. Какое заболевание является примером, доказывающим определяющую роль первичной структуры белковой молекулы?
а) острое респираторное заболевание (ОРЗ); б) серповидная анемия;

в) атеросклероз; г) сахарный диабет.

Тест №4: Белки
Выбрать один или несколько правильных ответов из предложенных.

1. Укажите вещества, имеющие белковую природу:
а) ферменты б) гормоны; в) липиды;

г) углеводы; д) пигменты; е) аминокислоты.

2. Сколько уровней организации различают в белковой молекуле?
а) 4; б) 3; в) 2; г) 1.

3. Некоторые белки вырабатывают антитела. Тем самым они выполняют функцию:
а) каталитическую; б) сократительную;

в) иммунную; г) пластическую.

4. Какой вид химической связи поддерживает вторичную структуру белковой молекулы?
а) водородная; б) ионная; в) пептидная; г) гидрофобная.

5. Имитацией третичной структуры белковой молекулы является:
а) клубок ниток;

б) произвольно свернутая в клубок электроспираль;
в) собранная телевизионная антенна;

г) выпрямленный телефонный шнур.

6. Как называется белок, у которого первым удалось расшифровать первичную структуру?
а) Рибонуклеаза; б) инсулин; в) глобин; г) миоглобин.

7. Дисульфидные связи -S-S- возникают при формировании третичной структуры белка:
а) всегда;

б) если имеются остатки цистеина;

в) если в белке есть остатки глицина;
г) если белок включает остатки аланина.

Список литературы (источников) для обучающихся:

1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 - 315.

2. Габриелян О.С. Химия - 10 класс. М., «Дрофа», 2007. § 17.

3. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10класс. М., «Просвещение», 2012 §38

4. Кузнецова Н. Е. Химия 10 класс. М., «Вентана - Граф», 2012. § 35.

Список литературы для педагогов:

1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 - 315.

2. Рубинов П.Д. Химия: полный курс. 8-11 классы. Мультимедийный репетитор. Питер, 2012. с. 323 - 326.

3. Макареня А.А. Повторим химию. М.: Высшая школа, 1989. Пособие по химии. Органическая химия для подготовки в учебные заведения медико-биологического профиля. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1995.
4. Колтун М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988; Книга для чтения по органической химии. Сост. П.Ф.Буцкус. М.: Просвещение, 1985.
5. Чертков И.Н. Эксперимент по полимерам в средней школе. М.: Просвещение, 1971.
6. Кузовая Т.В., Калякина Е.А. Белки. «Химия» (Издательский дом «Первое сентября»), 2003, № 3, с. 14.
7. Беляев Д.К., Воронцов Н.Н., Дымишц Г.М. и др. Общая биология. М.: Просвещение, 1999.
8. Материалы сайтов: wikipedia. ru., tana.ucoz.ru