Конспект урока по химии для 10 класса "Белки – природные полимеры. Состав и строение. Физические и химические свойства. Превращение белков в организме. Успехи в изучении и синтезе белков."

Урок №27 31.03.2023

Тема: Белки – природные полимеры. Состав и строение. Физические и химические свойства. Превращение белков в организме. Успехи в изучении и синтезе белков.

Цели: формировать и совершенствовать знания о белках, опираясь на знания, полученные в курсе биологии, химии; изучить их состав, строение, химические свойства.

Задачи: Образовательная: используя межпредметные связи с биологией, вспомнить об уровнях организации белковых молекул, механизме образования первичной структуры белка, причинах образования вторичной, третичной, четвертичной структур; показать многообразие химических свойств белков; раскрывая причинно-следственные связи (функции – строение – конфигурация – свойства); Развивающая: развитие у обучающихся умения анализировать теоретический материал, находить взаимосвязи, формулировать выводы, развивать познавательный интерес к предмету; Воспитывающая: воспитание  познавательной  активности  учащихся, ведущей к здоровому образу жизни,  практическому умению безопасного обращения с веществами на основании проведения ученических  демонстрационных экспериментов.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Реактивы для демонстрационного эксперимента: растворы куриного белка, NaCl (насыщ. раствор), CuSO4, NaOH, HNO₃ (конц.), сок картофеля, вареный картофель, перекись водорода, вода, нагревательный прибор, зажим, спички.

Ход урока

1. Организационный этап.

2. Актуализация знаний.

Вопросы к классу:

Как Вы понимаете слова Ф. Энгельса: “Повсюду, где мы встречаем жизнь, она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни”?

Сегодня мы продолжим изучение органических веществ. Думаю, что вы уже догадались, о чем сегодня пойдет речь на уроке.

Попробуйте сформулировать тему урока( учащиеся формулируют, уточняют и записывают тему в тетради)

Девиз урока: «Мы = белок».

Учитель: Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, создавались теории. Одни служили основой новых исследований, другие гибли ввиду несостоятельности… Постепенно было накоплено достаточно материала, чтобы дать следующее определение жизни: «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»

Белки (полипептиды) – биополимеры, построенные из остатков α-аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями. В состав этих биополимеров входят мономеры 20 типов. Такими мономерами являются аминокислоты. Каждый белок по своему химическому строению является полипептидом.

Давайте вспомним функции  белков, которые вы знаете с курса биологии:

1. Основной этап (усвоение новых знаний и способов действий).

Просмотр видео https://www.youtube.com/watch?v=CGP3HcRjzx0

После просмотра видео объясняют, каким образом белки осуществляют перечисленные выше многообразные функции. Выясняют, что единственный способ приблизиться к решению этой задачи – узнать, из чего построен белок, как расположены структурные элементы, составляющие его молекулу, по отношению друг к другу и в пространстве, как они взаимодействуют друг с другом и веществами внешней среды, т.е. изучить строение и свойства белков

Вывод: раскрыли причинно-следственную зависимость: функции – строение. Белки – полимеры, мономеры – альфа-АК.

– Назовите известные Вам белки, укажите их местонахождение?

Ответ:

• кератин – рога, шерсть

• коллаген – кожа

• гемоглобин – кровь

• фибрин, фибриноген – кровь

• пепсин – желудочный сок

• трипсин – поджелудочный сок

• миозин – мышцы

• глобулин – вакцина

• родопсин – зрительный пурпур

• птиалин – слюна

• инсулин – поджелудочная железа

• казеин – молоко

• альбумин – яичный белок

Историческая справка 

Начало их изучения положено в середине 18 в. итальянцем Я. Беккари, но только через 100 лет ученым удалось систематизировать свойства белков  и сделать вывод, что белки – это главный компонент живых организмов. Еще в начале 80-х годов прошлого столетия русский биохимик А.Я. Данилевский указал на наличие пептидных групп в белковой молекуле. В начале 20 века  Эмиль Герман Фишер выдвинул полипептидную теорию строения белков, заложил основы их химического синтеза, синтезировав полипептиды, состоящие  из 19 аминокислотных остатков.

Интерактивная демонстрация изображения структуры белков 

Вопросы для обсуждения:

Примеры источников белка? (Их источниками являются мясо, рыба, молоко,  соя, бобы, горох.)

Вывод: Белки встречаются в растительных и животных организмах.

–  Какие элементы входят в состав белков? Среднее содержание химических элементов  в белках:  С (углерод) – 50-55%; О (кислород) – 19-24%; N (азот) – 15-18%; Н (водород) – 6-8 %; S (сера) – 0,3-2,5%; Р (фосфор) – до 0-5%.

В состав белков могут входить хлор, фтор, йод, а также металлы: цинк, магний, железо, медь.

– Какова средняя масса белковых молекул? Огромна.

Альбумин – белок яйца C₂₃₇H₃₈₆O₇₈N₅₈S₂ = 5.354;  Белок молока – C₁₈₆₄H₃₀₁₂O₅₇₆N₄₆₈S₂₁ = 41.820
Одно звено гемоглобина – C₇₃₈H₁₁₆₀O₂₀₈N₂₀₃S₂Fe = 65.224

Вывод: Ни одно из природных соединений не обладает такими безграничными потенциальными возможностями изомерии, как белки. Именно так реализуется в природе бесконечное разнообразие структуры белковых тел, дающее начало миллионам растительных и животных видов. Каждый вид обладает собственными видами белков. Если бы в первичной структуре белка не было бы заложено этого качества, то не было бы такого  разнообразия жизненных форм, к которым относимся и мы .

–  Какая структура является самой прочной? Почему? (Первичная, т.к. связи прочные, ковалентные.)
Именно при помощи радикалов реализуется одно из выдающихся свойств белков – их необыкновенная многогранная химическая активность.

4. Лабораторные опыты

Исследуем свойства белков с соблюдением  правил ТБ.

1. Доказательство наличие белка только в живых организмах.

В 3 пробирки  – свежевыжатый сок картофеля, кусочки сырого картофеля, вареный картофель. К ним добавили перекись водорода. Делаем вывод.

Оборудование и реактивы: альбумин, нагревательный прибор, конц. азотная кислота, гидроксид натрия, сульфат меди (II), раствор поваренной соли, вода, набор пробирок.

Это интересно:  Зачем маринуют мясо?

Под воздействием уксусной кислоты или лимонной происходит частичный гидролиз белков. Белки распадаются на поли – и дипептиды. В желудке под влиянием ферментов этот процесс продолжается и в итоге приводит к образованию аминокислот. Таким образом, маринование облегчает переваривание белка.

Белки + Н₂О — полипептид + Н₂О — дипептиды + вода  —  α-аминокислоты.

2. Отношение к воде образуют коллоидные растворы

Альбумин + вода; желатин + вода, прорастание семян фасоли, гороха и т.д.

3. Осаждение белков может происходить под воздействием температуры, химических веществ, лучистой энергии и других факторов. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном — третичная, а затем — вторичная, и белок остается в виде полипептидной цепи. Этот процесс частично обратим: если не разрушена первичная структура, то денатурированный белок способен восстанавливать свою структуру. Отсюда следует, что все особенности строения макромолекулы белка определяются его первичной структурой –  обратимое (высаливание):

Необратимое – денатурация 

– Какой реакцией можно доказать наличие в белках углерода, водорода, кислорода? (Реакцией разложения при температуре яичного белка. При этом образуются летучие продукты – запах жженых перьев. Эта особенность белков используется для их обнаружения. Разрушаются все структуры белка.)

Вывод: Денатурация белков – потеря естественных свойств (растворимости и др.) вследствие нарушения структуры молекул.

4. Цветные (качественные) реакции на белок:

Ксантопротеиновая реакция: желтое окрашивание– (обнаружение бензольных ядер в аминокислотных остатках). Поместите кусочек прессованного творога в пробирку и добавьте несколько капель азотной кислоты. Осторожно нагрейте. (Дают  не все белки).

Белок + HNO_2конц  — ярко желтое окрашивание

Биуретовая реакция: фиолетовое окрашивание – (распознавание пептидных связей). Налейте в пробирку 2 мл яичного белка. Добавьте такой же объем концентрированного раствора гидроксида натрия и несколько капель раствора медного купороса.

Белок + NaOH + CuSO₄ — фиолетовое окрашивание.

Биологическое значение белков: Если белков в питании недостает, взрослый человек ощущает упадок сил, у него снижается работоспособность, его организм хуже сопротивляется инфекции и простуде. Что касается детей, то они при неполноценном белковом питании сильно отстают в развитии: дети растут, а белки – основной «строительный материал» природы. Каждая клетка живого организма содержит белки. Мышцы, кожа, волосы, ногти человека состоят главным образом из белков. Более того, белки – основа жизни, они участвуют в обмене веществ и обеспечивают размножение живых организмов. Присутствие протеинов в кремах против морщин, тониках, пене для ванны и др. оберегает кожу от высушивания, придает ей мягкость и упругость. Применяются протеины также в косметических средствах для ногтей. Являются активными веществами в средствах ухода за волосами (лечебные бальзамы, кондиционеры для волос). Благотворно действуют на нарушенную структуру волос, укрепляют их корни.
Таким образом,  можно сказать белки = жизнь.

1. Закрепление и применение знаний

• Что такое белки?

• Перечислить виды пространственной конфигурации белков?

• Какую роль играют водородные связи в строении белковых молекул?

• Охарактеризуйте физические свойства белков.

• Какие реакции характерны для белков?

• Что такое денатурация белков?

• Какие функции выполняют белки в организме?

6. Творческое задание (парная работа)

Составить синквейн по теме «Белки»

1. Белки.

2. Глобулярные, фибриллярные.

3. Защищают, регулируют, катализируют.

4. Мономерами являются аминокислоты.

5. Жизнь.

5. Подведение итогов. Рефлексия.

6.Домашнее задание