Разработка урока "Белки"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Карабудахкентская средняя общеобразовательная школа№ 5»

Конспект урока

Класс: 10

Предмет: химия

Тема: «Белки»

Образовательная технология: здоровьесберегающая технология,  технология развития критического мышления, развивающие технологии.

Учитель: Хыдырбекова Умугат Акаевн

Тема урока: «Белки».

Тип урока: урок освоения новых знаний.

Технология урока: компьютерная технология.

Цель урока: углубить знания о важнейшем классе биологически значи­мых органических соединений – белках.

Задачи:

Обучающие:

-сформировать представление у учащихся о белках как о непериодических линейных биополимерах, состоящих из различных аминокислотных остатков;

-охарактеризовать состав и химическое строение полипептид­ных молекул, а также первичную, вторичную, третичную и четвертич­ную структуру белка;

-ознакомить учащихся с важнейшими функциями белков;

-способствовать формированию знаний у учащихся о качественных реакциях на молекулы белка.

Развивающие:

-способствовать развитию познавательного интереса у учащихся, умения устанавливать межпредметные связи;

-совершенствовать способность учащихся анализировать, сравнивать, устанавливать взаимосвязь между строением и свойствами веществ.

Воспитательные:

-показать материальное единство органического мира;

-способствовать формированию научного мировоззрения.

Планируемые образовательные результаты: учащиеся должны усвоить понятие «белки», «пептидные связи»; уметь охарактеризовать существующие уровни структурной организации белков; знать основные функции и свойства белков; уметь классифицировать белковые вещества по разным признакам; знать качественные реакции, позволяющие определить белковые молекулы.

Основные термины, понятия: белки, природные полимеры, амидная (пептидная) связь, полипептидная цепь, дисульфидные мостики, глобулярные и фибриллярные белки, гидрофильность, студни, денатурация белка, пенообразование, ксантопротеиновая и биуретовая реакции.

Оборудование: компьютер, видеопроектор, экран, демонстрационная презентация к уроку, учебник, раздаточный материал – таблицы «Строение белковых молекул».

Ход урока:

Организационный момент.

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Мотивация учебной деятельности.

Учитель:

«Органические соединения составляют в среднем 20-30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры – углеводы, нуклеиновые кислоты, белки и жиры. На этом уроке мы расширим ваши знания о строении и функциях молекул белка, их химических свойствах, а также познакомимся с качественными реакциями на белки»

Эпиграфом урока будут слова Фридриха Энгельса «Жизнь – это способ существования белковых тел».

Учащиеся записывают дату и тему урока в тетради.

Повторение и актуализация опорных знаний (4 мин).

Учитель проводит фронтальный опрос учащихся с целью актуализации имеющихся знаний по теме «Аминокислоты».

За правильный ответ ученик получает один балл и получает фишку. В конце урока учащиеся, имеющие 5 фишек – получают отметку «отлично», 4 – «хорошо», 3 – «удовлетворительно» в журнал (слайд 3)

Что называется аминокислотой?

Какая функциональная группировка придает аминокислоте – кислотные, а какая – щелочные свойства?

Каким особым свойством обладают аминокислоты?

В результате какой реакции образуется пептидная связь?

Как называют соединение, образованное при взаимодействии трех аминокислот?

Сколько видов аминокислот входит в состав белков?

Учащиеся отвечают на вопросы учителя с места.

Дают предположительные верные ответы:

Органические соединения, содержащие в молекулах одновременно амино- и карбоксильные группы.

Карбоксильная группа придает кислотные свойства, а аминогруппы – щелочные свойства.

Вступают в реакцию друг с другом.

В результате реакции поликонденсации.

Называется трипептидом.

1. минокислот.

Объяснение нового материала.

Состав и строение белков.

Учитель знакомит учащихся с понятием «белки». Подробная характеристика структур белковых молекул.

«Среди органических веществ клетки белки занимают первое место, как по количеству, так и по значению.

Белки – это высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков α-аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью.

В организме человека встречается 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Такое разнообразие обеспечивается сочетанием всего лишь 20 разных аминокислот, составляющих несколько сотен, а иногда и тысяч комбинаций. Порядок их чередования может быть самым разнообразным; благодаря этому возможно существование огромного числа молекул белка, отличающихся друг от друга. Напри­мер, из 20 остатков аминокислот теоретически можно составить около 2 • 10¹⁸ вариантов белковых молекул, различающихся порядком чере­дования аминокислот, а значит, и формой, и свойствами.

Элементарный состав белковых веществ колеблется незначительно (в % на сухую массу):

углерод – 51-53; кислород – 21,5-23,5; азот – 16,8-18,4; водород – 6,5-7,3; сера – 0,3-2,5.

Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до нескольких со­тен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка - около 300 аминокислот.

Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название пер­вичной структуры белка. Углерод карбонильной группы, азот и связанные с ними четыре атома лежат в одной плоскости. Валентные углы при sp²-гибридном атоме углерода близки к 120⁰, при sp³-гибридном атоме углерода - 110⁰.

Группа атомов – СО – NH -, с помощью которой связаны две α-аминокислоты, называется пептидной связью (слайд 5).

В пространстве полипептид­ная цепь белка может располагаться двумя способами. Она может быть закручена в спираль, на каждом витке которой располагается 3,6 звена аминокислот с обращенными наружу радикалами. Отдельные витки скреплены между собой водо­родными связями между группами NH и СО различных участ­ков цепи. Такая структура белка называется α-спираль и наблюдается, к примеру, у α-кератина (шерсть, волосы, ногти).

Если боковые группы аминокислотных остатков не очень велики (глицин, аланин, серии), две полипептидных цепи мо­гут быть расположены параллельно и скрепляться между со­бой водородными связями. При этом полоса получается не плоской, а складчатой. Это β-структура белка, характерная, например, для фиброина шелка.

Таким образом, вторичная структура - это спираль, которая образуется в результате скручивания поли­пептидной цепи за счет водородных связей между группами СО и NH (слайд 6 и 7).

Полипептидные цепочки с опреде­ленной вторичной структурой могут быть по-разному располо­жены в пространстве. Это пространственное расположение α-спирали или β-структуры в пространстве получило название третичной структуры.

Третичная структура - пространственная конфигурация спирали в пространстве. Эта структура поддерживается за счет гидрофобных взаимодействий, водородных, дисульфидных, ионных связей.

По характеру «упаковки» белко­вой молекулы различают глобуляр­ные, или шаровидные, и фибрил­лярные, или нитевидные, белки

(слайд 8).

В ряде случаев отдельные субъединицы белка с помощью водородных связей, электростатического и других взаимодействий образуют более сложные структуры. Четвертичная структура - способ совместной укладки нескольких глобул. Есть не у всех белков» (слайд 9).

Функции белков

Ознакомление учащихся с основными функциями белковых молекул .

«Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны:

1. Одна из важнейших — строительная (структурная) функция: белки участ­вуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.

2. Исключительно важное значение имеет каталитическая (ферментативная) роль белков. Все ферменты — вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз.

3. Двигательная функция живых организмов обеспечивается спе­циальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы.

4. Транспортная функция белков заключается в присоединении хи­мических элементов (например, кислорода) или биологически актив­ных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.

5. Защитная функция. При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах — лейкоци­тах — образуются особые белки — антитела. Они связывают и обез­вреживают несвойственные организму вещества (антигены).

6. Гормональная функция. Обмен веществ в организме регулируется разнообразными механизмами. В этой регуляции важное место занимают гормоны, вырабатываемые в железах внутренней секреции.

7. Белки служат и одним из источников энергии в клетке, т. е. вы­полняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г бел­ка выделяется 17,6 кДж энергии.»

Химические свойства белков.

Учитель знакомит учащихся с основными химическими свойствами белков, а также с качественными реакциями на белковые молекулы.

С помощью презентации учитель показывает учащимся опыты, для наглядной демонстрации химических свойств белков (слайд 11).

«Белки обладают следующими химическими свойствами:

Гидратация белков. В процессе гидратации молекулы белка связывают молекулы воды, проявляя гидрофильные свойства. Набухают, масса и объем белков увеличиваются. При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы – студни.

Гидролиз белков. В кислой среде белки расщепляются до составляющих аминокислот (уравнение реакции представлено на слайде 12).

Горение белков. Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

Пенообразование. Это способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость-газ», называемые пенами. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, зефир, суфле).

Денатурация белков. Это сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия кислот, щелочей, ультразвука и др.) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, т. е. нативной (естественной) пространственной структуры. Первичная структура, а, следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость. Способность к гидратации, теряется биологическая активность (слайд 13).

Качественные (цветные) реакции на белки (слайд 14):

1. Биуретовая реакция. Слабощелочные растворы белков реагируют с раствором сульфата меди (II) и образуются комплексные соединения, имеющие сине-фиолетовую окраску.

2. Ксантопротеиновая реакция. Реакция между ароматическими и гетероатомными циклами молекул белка и концентрированной азотной кислотой приводит к появлению желтой окраски.

Учащиеся записывают определения понятий «белки», «пептидная связь», «первичная структура», «вторичная структура» и «третичная структура» в рабочую тетрадь.

Вклеивают раздаточный материал – таблицу «Строение белковых молекул».

Конспектируют в тетрадь основные моменты из учебника, презентации.