Урок по ФГОС в 8 классе
на тему «Ферменты в реакциях»
Этапы урока
1 этап – организационный и мотивационный (3 мин)
2 этап – актуализация знаний (3 мин)
3 этап – целеполагание (5 мин)
4 этап – изучение нового материала (20 мин)
5 этап – закрепление (4 мин)
6 этап – рефлексия и самооценка (5 мин)
Ход урока
1и 2 этапы. Организационный.
Здравствуйте, сегодня у нас необычный урок, интеграция двух предметов – ХИМИЯ + БИОЛОГИЯ
3 этап – целеполагание
Слайд УЧИТЕЛЬ: ВНИМАНИЕ!!!
Вам алхимики (вот 8 А классу) отправили письмо. Это письмо волшебное. А почему? Видите надпись? Нет. А может здесь засекречена, какая-то информация? А какая информация? Может наша сегодняшняя тема? ….
Письмо пришло с приложением. Ребята Вы любите получать посылки? Посылка необычная, а полна химических реактивов. Все содержимое посылки на этом подносе. Пероксид водорода, лучинка, оксид марганца (IV). Раз алхимики отправили такие реактивы, нам остается с Вами химичить.
Вы согласны?
О чем пойдет речь на уроке?
Ученики: о реакциях!
Реакции бывают разные.
Слайд с картинками. Что объединяет эти картинки.
Дети: это ферменты.
Наша тема: ФЕРМЕНТЫ В РЕАКЦИЯХ
Учитель: О чем будем говорить?
Учитель Дети
1.Что….. такое ферменты
2.В каких… реакциях участвуют ферменты
3.Тип реакций в которых участвуют ферменты
4.Где…. применяются ферменты
4 этап – изучение нового материала.
Учитель. Берем раствор пероксида водорода, по-другому называют перекисью водорода. Нальем в пробирку 2 см.
Посмотрим, протекает ли реакция?
Ученики. Нет, нам ничего не видно.
Учитель: Что делать?
Проблемная ситуация.
Я расскажу вам сказку. Умирая, старый араб завещал своим сыновьям 17 прекрасных белых верблюдов. Старшему половину, среднему – третью часть, младшему – девятую часть. Когда араб умер, сыновья принялись делить свое наследство, но 17 верблюдов не делится ни на 2, ни на 3, ни на 9.
В это время через пустыню шел бедный ученый, дервиш и вел за собой старого черного верблюда. Он подошел к братьям и спросил, о чем они горюют. Братья поведали о своем наследстве и невозможности его поделить. Тогда дервиш подарил им своего верблюда. У них стало 18 верблюдов и все получилось: старший получил 9 верблюдов, средний – 6 верблюдов, младший – 2 верблюда, остался старый верблюд ученого. “Что с ним делать?” – спросили братья. “Отдайте его мне” – попросил ученый, и братья вернули ему верблюда.
Вернемся к нашему веществу. На самом деле реакция идет, но очень медленно?! Что нам поможет?
Ученики: возможно ферменты.
Учитель. Верно. Ферменты, так же, как и старый верблюд дервиша помог братьям, помогают осуществлять химические реакции. И в химии есть вещества, которые ускоряют реакцию. Одно из них на подносе - это оксид марганца (IV). В химии эти вещества называют катализаторами.
Демонстрация учителем. Если подогреть небольшое количество пероксида водорода, не доводя его до кипения, кислород выделяется очень медленно. Об этом можно судить, если поднести к пробирке, где собирался кислород, тлеющую лучинку. Но она практически не загорается. Для того чтобы она вспыхнула, кислорода в данном случае недостаточно, т.е. реакция идет с небольшой скоростью.
Но если, в пероксид водорода добавить порошка оксида марганца (IV), то реакция пойдет очень быстро, кислород интенсивно выделяется в виде газа, и если поднести тлеющую лучинку
Учитель: Что наблюдаем? Почему?
лучина вспыхнет из-за большого количества кислорода. Тушим и вновь опускаем в колбу, она горит.
Запись на доске (ученики в тетради, один ученик на доске из листов составляет эту реакцию и прикрепляет ее на доске магнитами). Кто уравняет реакцию? Потом сверяем со слайдом
2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂↑.
Таким образом, сколько веществ вступило в реакцию? Взяли только одно вещество (какое?). Сколько веществ образовалось? Два (кислород и вода). Напомню, что оксид марганца (IV), только ускоритель реакции. Оно осталось, не прореагировало.
Обратите внимание, что в реакцию вступило одно вещество, а образовалось два вещества. Эта реакция требует нагревания, поэтому температуру ставят в уравнении над знаком равенства. Если используется катализатор, то его также указывают над знаком равенства.
Напоминаю. Стрелка, направленная вверх у кислорода, показывает, что это газ.
Учитель: какой можно сделать вывод? С какими реакциями мы сегодня познакомились?
Ученики: возможно – это реакции разложения.
реакции разложения – это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два и более новых веществ.
Прочитайте в учебнике на стр. 155 определение реакций разложения.
Вы оказались правы!
Подведем итог. Вопросы учителя детям:
Какая была скорость реакции?
Что позволило увеличить скорость реакции?
Как называются эти вещества – ускорители?
(В данном случае, можно говорить о большой скорости реакции. Т.е. скорость реакции – это быстрота ее протекания или быстрота превращения одних веществ в другие. Вторая реакция пошла гораздо быстрее первой. В первом случае мы нагревали пероксид водорода, а во втором – использовали вещество – оксид марганца (IV), именно оно ускорило химическую реакцию. Его называют катализатором).
ДЕМОНСТРАЦИЯ учителя! Доказать, что оксид марганца (IV) не расходуется в реакции очень просто. В результате разложения пероксида водорода образуется вода, если к ней долить еще некоторую порцию пероксида водорода, то реакция опять протекает так же бурно, т.е. оксид марганца (IV) остался в результате реакции неизменным.
В жизни мы часто используем перекись водорода, обрабатывая раны. Вспомните, что при этом наблюдаем:
УЧЕНИКИ: При этом происходит шипение.
Учитель О чем это может говорить?
Ученики О выделении газа.
Учитель Действительно, это бурное выделение газа кислорода.
Учитель:
Как вы думаете, почему возможен этот процесс?
Сам процесс идет с помощью биологического катализатора – фермента каталазы.
Учитель Что такое катализатор?
Катализатор – это вещество, ускоряющее химическую реакцию, но само при этом остается неизмененным. В химических синтезах катализаторы часто используются. Например, для получения кислорода в лаборатории, используют пероксид водорода (Н2О2).
Учитель. А теперь я предлагаю вам прочитать небольшой текст о катализаторах (слайд 14) и ответить на вопрос: Что интересного вы для себя узнали о катализаторах. Какая информация вас особенно удивила?
Катализаторы в природе распространены повсеместно. Достаточно сказать, что все превращения веществ в живых организмах происходят с участием природных катализаторов – ферментов и поэтому не требуют высокой температуры. Это очень важно – иначе живые ткани, проводя химические реакции, могли бы свариться. Без особых “биологических” катализаторов – ферментов – не получится ни вкусный хлеб, ни аппетитный сыр, ни квашеная капуста. Разрезанное яблоко темнеет на воздухе, от того что фермент полифенолоксидаза ускоряет окисление находящихся в клетках плода полифенолов – органических веществ. Когда ранку заливают перекисью водорода, пероксид водорода “вскипает” – бурно разлагается на воду и кислород под влиянием фермента каталазы, находящегося в крови. Каталаза нужна организму для уничтожения пероксида водорода, который образуется в процессе клеточного дыхания.
В пищеварительных соках содержится десятки ферментов: липазы, разлагающие жиры на глицерин и органические кислоты; протеазы, разлагающие белки, и др.
Без особых “биологических” катализаторов – ферментов – не получится ни вкусный хлеб, ни аппетитный сыр, ни квашеная капуста.
Катализаторы применяются и в химической промышленности при синтезе разнообразных веществ, в том числе таких важных продуктов химии, как аммиак NH3 и серная кислота H2SO4.
Катализаторы – вещества из разряда самых необходимых, хотя порой мы об этом мало задумываемся.
Учитель. Итак, что интересного вы узнали об этих удивительных веществах?
(Обсудите информацию в паре и подготовьтесь кратко сказать о самом важном.)
То есть ферменты – биологические катализаторы белковой природы. Большинство процессов в живых организмах протекает благодаря ферментам. Ферменты используются в стиральных порошках для удаления крови, белков, чая; с помощью ферментов варят пиво, изготавливают сыры, лекарственные средства.
Сейчас вы сами проверите действие ферментов (Время выполнения лабораторной работы - 5 минут). Работаем в группах, пользуемся инструктивной картой (на столах), вывод по работе - обязательный!
Слайд 9. Лабораторная работа: «Реакция разложения пероксида водорода под действием фермента»
Оборудование, реактивы: подставка для пробирок, 2 пробирки, пипетка; кусочки сырого и вареного картофеля; пероксид водорода (3%-ый раствор или 0,5%-ый раствор); лучинка; спички.
Цель опыта: экспериментальным путем обнаружить ферменты, расщепляющие пероксид водорода.
Ход работы. В первую пробирку помещают ломтики сырого картофеля, в вторую – вареного. В каждую пробирку с помощью пипетки приливают 0,5 мл 3%-ного раствора пероксида водорода Н2О2.
Пронаблюдайте, что будет происходить в каждой из пробирок.
2.Составьте таблицу, показывающую активность каждой ткани.
№ пробирки | Содержимое | Что делаю? | Что наблюдаю? |
№ 1 | Ломтик сырого картофеля | + Н2О2 и опустить тлеющую лучинку | |
№ 2 | Ломтик вареного картофеля | + Н2О2 и опустить тлеющую лучинку | |
Вывод: что наблюдали, объясните полученные результаты.
Наблюдения.
В пробирке с сырым картофелем под №1 будет наблюдаться бурное образование пузырьков («вскипание»).
В пробирке с вареным картофелем под №2 пузырьки не выделяются, пероксид водорода не расщепляется. Почему?
Обсуждение результатов. Образование пузырьков в пробирке с сырым картофелем объясняется присутствием в клетках фермента пероксидазы – у растений (или каталазы – в мышцах), которые расщепляют перекись водорода до воды и кислорода. Молекулярный кислород выделяется в виде пузырьков. Наличие кислорода можно определить с помощью тлеющей лучинки, которая вспыхивает, если ее внести в пробирку с выделяющимися пузырьками.
В пробирке с вареным картофелем пероксид водорода не расщепляется, т. к. при варке ферменты (вещества белковой природы) исчезают (разрушаются).
Слайд . В организме протекает несколько тысяч биохимических реакций. В результате этих реакций накапливается в организме пероксид водорода. Это соединение токсично для клеток, ядовит. Это вещество эффективно удаляют - пероксидаза, если растительная клетка и каталаза, если животная клетка.
Пероксид водорода тотчас расщепляется до молекулярного кислорода и воды. Действительно, это и происходит в нашем организме ежедневно!
Каталаза – один из наиболее быстроработающих ферментов. При 0 градусах С одна молекула каталазы разлагает в 1 с до 40000 молекул пероксида водорода.
Физкультминутка
БИОЛОГИЯ
1. Итак, ферменты, это вещества белковой природы, которые ускоряю реакции в живых организмах.
2. В каких реакциях организма принимают участие ферменты?
Например, в пищеварении.
Что такое пищеварение? Из каких этапов состоит этот процесс? Что происходит с пищей на каждом этапе? Где принимают участие ферменты? В чем содержатся ферменты?
(прочитать текст параграфа на стр. 175 учебника и найти ответы на эти вопросы).
Ответы учащихся: Пищеварение – процесс превращения питательных веществ в доступные для организма вещества.
Механическая и химическая обработка пищи.
На первом – пища измельчается и смачивается пищеварительными соками. На втором – сложные молекулы веществ распадаются на простые, растворимые в воде.
Ферменты принимают участие на этапе химической переработки пищи.
Ферменты содержатся в пищеварительных соках (кроме желчи).
3. Пищеварение происходит в органах пищеварительной системы, которая состоит из пищеварительного канала и пищеварительных желез.
Пищеварительная система
Пищеварительный канал Пищеварительные железы
Ротовая полость Слюнные железы
Глотка Железы желудка
Пищевод Поджелудочная железа
Желудок Печень
Двенадцатиперстная кишка Железы кишечника
Тонкая кишка
Толстая кишка
Слепая кишка
Прямая кишка
(Изучить строение пищеварительной системы по учебнику стр. 176)
Схема на слайде
В тетрадях заполняют схему «Пищеварительная система»
4. В каждом отделе пищеварительной системы с пищей происходит превращение.
Прочитайте текст «Пищеварительные ферменты» и ответьте на вопросы:
1. Какие ферменты принимают участие в пищеварении?
2. В каких органах пищеварительной системы они вырабатываются?
3. В каких реакциях участвуют?
Пищеварительные ферменты.
Многие считают, что пищеварение происходит исключительно в желудке, однако это не так. В пищеварении участвует множество органов, и этот процесс начинается в момент жевания, а заканчивается в кишечнике. На протяжении всего пути на пищевой комок воздействуют различные ферменты, благодаря которым пища расщепляется на отдельные компоненты и усваивается. Что это за вещества, откуда они берутся и почему ферменты так важны для здоровья?
Пищеварительные ферменты — это белковые структуры, в состав которых входят различные аминокислоты. Но если не углубляться в химический состав, пищеварительные ферменты — вещества, участвующие в переваривании пищи. Они «разбирают» любую еду на базовые элементы и помогают нам усваивать полезные веществ.
Человеческий организм вырабатывает огромное количество пищеварительных ферментов — десятки разных типов. Для чего так много? Дело в том, что каждый выполняет определенную часть работы. Одни ферменты могут расщеплять только молочный сахар — лактозу, другие отвечают за расщепление белковой пищи, третьи занимаются жирами
Обработка пищи начинается еще во рту, при пережевывании пищи. Слюнные железы выделяют фермент под названием амилаза. Он отвечает за расщепление крахмала и превращение его в сахар. Любой способен проследить, как работает амилаза: попробуйте пожевать две–три минуты небольшой кусочек хлеба, и вы почувствуете, как во рту появится сладковатый привкус. В хлебе содержится очень много крахмала, который под воздействием фермента распадается на легкоусвояемые сахара.
Пройдя обработку слюной, пища попадает в желудок, где за нее принимается целый ряд ферментов: пепсин, расщепляющий белки, амилаза, которая завершает начатое во рту расщепление крахмала, липаза, с помощью которой начинается усвоение жиров.
Большинство людей думает, что в желудке все и заканчивается, но нет — здесь все только начинается. Пища, обработанная только желудочными ферментами, не может полноценно усвоиться. Поэтому она направляется в двенадцатиперстную кишку и там подвергается обработке ферментами, вырабатываемыми поджелудочной железой. Их очень много, не менее 20. Например, липаза, которая участвует в расщеплении жиров.
Процесс продолжается в тонком кишечнике, там присутствуют отдельные ферменты, которые завершают «разборку» соединений, начатую в верхних отделах желудочно-кишечного тракта.Только в кишечнике компоненты пищи наконец-то начинают всасываться и усваиваться организмом. На этой стадии всасывается большая часть полезных веществ, а окончательную обработку пища проходит в толстом кишечнике, где процесс завершают ферменты, вырабатываемые нашей кишечной микрофлорой.
Над обработкой пищи трудится огромное количество ферментов, и сбой на любом из этапов приводит к различным проблемам с пищеварением: диарее или запорам, вздутию, изжоге, отрыжке.
1. Какие ферменты принимают участие в пищеварении?)
2. В каких органах пищеварительной системы они вырабатываются?
3. В каких реакциях участвуют?
Ответы:
1. Амилаза, пепсин, липаза
2. Ротовая полость, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкая кишка
3. В расщеплении углеводов, белков и жиров
На самом деле пищеварительных ферментов очень много. Посмотрите на слайд. Здесь представлена таблица пищеварительных ферментов, в ней мы видим где образуются и в каких реакциях принимают участие те или иные ферменты.
Выполнить задание: на схеме подписать соответствующие органы пищеварительной системы. В каких органах образуются ферменты – амилаза, пепсин, липаз
Ответы: 1. Ротовая полость
Глотка
Пищевод
Желудок
Поджелудочная железа
Тонкая кишка
Толстая кишка
Аппендикс
Слюнные железы
Печень
Д/З стр. 175-176 учебник, выполнить Л.Р. «Действие ферментов слюны на крахмал»
Лабораторная работа «Действие ферментов слюны на крахмал»
1. С помощью ватного тампона смочить часть крахмальной полоски слюной. Подержите полоску в течении 2 минут между ладонями.
2. Поместите полоску в слабый раствор йода.
3. Обратите внимание, как окрасилась крахмальная полоска. Какие участки изменили цвет? Какие участки остались без изменения? Помните, что при действии йода крахмал окрашивается в темно-синий цвет.
4. Сделайте вывод, что произошло с крахмалом на участке, смоченном слюной. Почему это произошло?
ДОМА. Вы знаете, что очень многие замораживают тертую морковь в морозильниках. Дома (у кого есть) проверьте, пожалуйста, сохраняются ли ферментативные свойства в замороженной моркови? Итак, вам нужны будут перекись водорода и кусочки тертой замороженной моркови. Будут ли выделяться пузырьки газа?
6. Закрепление изученного материала
Ну, а теперь закрепим знания, полученные на этом уроке.
Задание 1. (Слайд 15.) Вставьте пропущенное слово:
Реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется два и более новых веществ называются_____________ _________ .
Задание 2. (Слайд 16.) Все ли реакции относятся к реакциям разложения? Вычеркните лишнее. Найдите ошибку и дайте объяснение. За каждый правильный ответ 1б.
1) 2H2O = 2H2 + O2
2) 2Na + Cl2 = 2NaCl
3) CaO + H2O = Ca(OH)2
4) 2KMnO2 = K2MnO4 + MnO2 + O2
5) 2H2 + O2 = 2H2O
6) Cu(OH)2 = CuO + H2O
Задание 3. (Слайд 17):
Соотнесите левые и правые части уравнений реакций. Расставьте коэффициенты:
1. H2SiO3→ | А. NaNO2+ O2↑ |
2. NaNO3 → | Б. CО2 + H2О |
3. CuO → | В. SiO2+ H2O |
4. C6H12О6→ | Г. Cu+O2↑ |
Задание 4. Что не содержит ферментов:
А. слюна
Б. желчь
В. желудочный сок
Г. сок поджелудочной железы
Задание 5.
В каком отделе пищеварительной системы начинается пищеварение:
А. желудок
Б. ротовая полость
В. кишечник
Г. поджелудочная железа
Задание 6
Какой фермент расщепляет белки:
А. пепсин
Б. амилаза
В. липаза
Г. лактаза
7. Рефлексия
Ученикам предлагается расшифровать главную идею урока:
Фермент – катализатор в организме
Головоломка – ребус (зашифровано слово фермент)
Загадка
«В руках у химика крупинка, как для ленивого дубинка» (катализатор)
Слайд с картинками живых организмов (слово-организм)
Вернемся к нашему письму, что на нем могло быть написано: Ферменты в РЕАКЦИЯх.
Я проявляю это слово на бумаге и демонстрирую детям ЭТО слово РЕАКЦИЯ!
7. Оценивание. Игра Цепочка. Продолжи фразу Я научился сегодня на уроке…