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.
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:
Одна из важнейших — строительная (структурная) функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
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.
Двигательная функция живых организмов обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы.
Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, кислорода) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела.
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).
Гормональная функция. Обмен веществ в организме регулируется разнообразными механизмами. В этой регуляции важное место занимают гормоны, вырабатываемые в железах внутренней секреции.
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):
Биуретовая реакция. Слабощелочные растворы белков реагируют с раствором сульфата меди (II) и образуются комплексные соединения, имеющие сине-фиолетовую окраску.
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.