Урок_____/_____ Тема:  Белки- основа органической химии

Цель  познакомить учащихся с основными химическими свойствами белков на основе проведения опытов и компьютерной презентации; рассмотреть этапы синтеза белка в клетке и обосновать их роль в живом организме.

 Задачи: Образовательная – Учащиеся должны изучить химические свойства белков, этапы синтеза белка в клетке и роль белков в живом организме.

Уметь применять полученные знания в решении задач, упражнений по данной теме.

Приобрести навыки по составлению молекул белка и проведению качественных реакций на белок в лабораторных исследованиях.

Развивающая – развивать теоретическое мышление учащихся и их умение прогнозировать свойства белков на основе самостоятельного проведения опытов, решение теоретических задач и упражнений и построение кластера «Белок».

  Воспитательная – формировать научное мировоззрение учащихся на примере интеграции естественных наук, лежащих в основе строения и функционирования организма.

Новые понятия: “протеины”, “протеиды”, “денатурация”, “ренатурация”, “полипептиды”.

 Оборудования и реактивы: флипчарт; раствор белка ,10% раствора NaOH, CuSO₄, HNO₃ спиртовка, раствор хлорида натрия

Ход урока

1. Изучение нового материала

Урок начинается стихами С.Я.Надсона:

“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…”

Учитель химии: Что такое жизнь? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, какая всегда сопровождала проблема живого. А причина этой борьбы – в самом объекте познания, его уникальности, неповторимости и сложности. Постепенно было накоплено достаточно экспериментального 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”. (Ф.Энгельс)

Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами.

Что же такое белок? Сегодня мы должны раскрыть тайну веществ, лежащих в основе понятия “жизнь”, т.е. должны ответить на вопрос “Что такое белок?”.

Учитель химии. Белки – это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из -аминокислот. В состав белков входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие белков при различных комбинациях аминокислот. Как из 33 букв алфавита мы можем составить бесконечное число слов, так из 20 аминокислот – бесконечное множество белков. В организме человека насчитывается до 100 000 белков.
Белки подразделяют на протеины (простые белки) и протеиды (сложные белки).
Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы, различно: инсулин – 51, миоглобин – 140. Отсюда M_r белка от 10 000 до нескольких миллионов.
Историческая справка. Первая гипотеза о строении молекулы белка была предложена в 70-х годах XIX в. Это была уреидная теория строения белка. В 1903 г. немецкий ученый Э.Г.Фишер предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка. Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью NH–CO. Идея о том, что белки – это полимерные образования, высказывалась еще в 1888 г. русским ученым А.Я.Данилевским. Эта теория получила подтверждение в последующих работах. Согласно полипептидной теории белки имеют определенную структуру.

Белок – это высокомолекулярное органическое соединение, представляющее собой биополимер, состоящий из мономеров,  которыми являются аминокислоты соединенные пептидной связью.

(Демонстрация «Первичная, вторичная, третичная структура белка».)

Каждому белку свойственна своя особая геометрическая форма, или конформация.

Первичная структура белка –это полипептидная цепь линейной формы из последовательно соединенных пептидной связью (– CO – NH ) аминокислот. (все связи ковалентные, прочные) (рис. 1).

 Вторичная структура – возникает за счет скручивания первичной структуры в спираль или в гармошку за счет водородных связей между соседними витками или звеньями (рис. 2).

Третичная структура –это глобулярная форма, образующаяся за счет дисульфидных гидрофобных связей между радикалами аминокислот вторичной структуры(рис. 3).

Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс (рис. 4). Многие белки состоят из нескольких полипептидных частиц, которые складываются в единый агрегат. Так, молекула гемоглобина (С₇₃₈Н₁₁₆₆S₂Fe₄O₂₀₈) состоит из четырех субъединиц. Отметим, что M_r белка яйца = 36 000, M_r белка мышц = 1 500 000.

Учитель биологии: Белки – основная структурная часть любого живого организма, а также неотъемлемая часть пищи животных и человека. Белков в клетках больше, чем каких бы то ни было других органических соединений: на их долю приходится свыше 50% общей сухой массы клеток

Потребность человека в белке зависит от возраста, пола, характера трудовой деятельности. Установлено, что пищевая ценность белков зависит от их аминокислотного состава. Некоторые из аминокислот (заменимые) являются строительным материалом для создания новых аминокислот. Однако 8 аминокислот (незаменимые) не синтезируются в организме и обязательно должны поступать с пищей. Это такие кислоты, как валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан.
 У значительной части населения земного шара отмечается определенный дефицит трех аминокислот – лизина, триптофана и метионина, которые лимитируют полноту усвоения пищи. С этой точки зрения благоприятными являются сочетания растительных и молочных продуктов, различных мучных изделий с творогом и мясом. При исключении из рациона белкового компонента, несмотря на достаточную калорийность пищи, у живых организмов наблюдаются патологические явления: остановка роста, изменение состава крови и т.д
 С чем же связано огромное значение белков для живых организмов?

 Сейчас я вам предлагаю посмотреть видео ролик о“Функции белков в организме”

По его окончанию вы должны заполнить таблицу

  Учащиеся заполняют таблицу «Функции белков», затем ее проверяют, окончательный варрант таблицы представлен ниже.

 Таблица. Функции белков

Вывод: приоритетная роль белков в клетке объясняется многообразием их функций. Поэтому они являются основой жизни.

Химические свойства белков (учитель химии).

Имея сложное строение, белки обладают естественно и весьма разнообразными свойствами могут быть как растворимы, так и нерастворимы в воде в зависимости от их состава и структуры. Так например белок куриного яйца, растворяется в воде, образуя коллоидные растворы, другие- в разбавленных растворах солей. Некоторые белки совсем не обладают свойством растворимости.  Наличие в молекулах белков(в радикальных аминокислотных звеньев) групп СООН и––NH₂  Делает белки амфотерными. Важное свойство белков подвергаться гидролизу. Гидролиз белков – разрушение первичной структуры. В лаборатории этот процесс проводится в присутствии кислот и щелочей при нагревании. В организме он проходит под действием ферментов. См. Рисунок1.jpg

3. Под влиянием ряда факторов действием солей тяжелых металлов, высокой температуры, излученияможет нарушиться конфигурация молекулы белка- её вторичная и третичная структура. Этот прцесс называется Денатурацией белка. Обратимая денатурация - частичное разрушение пространственной структуры белка. Обратный процесс называется ренатурация.

Лабораторный опыт 1.

Денатурация белков

Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания и химических реагентов.
а) действие солей хлорида натрия (концентрированный раствор) и ацетата свинца на белок;
б) свертывание белков при кипячении.

Опыт 1 К раствору белка добавьте раствор хлорида натрия. Пронаблюдайте и проанализируйте изменения.

Опыт 2 Нагрейте  раствор белка

Лабораторный опы 2.

Цветные качественные реакции белков

а) Биуретовая реакция;
б) ксантопротеиновая реакция;
Опыт 1: Биуретовая реакция (распознавание пептидных связей).

К 2 мл раствора белка добавьте 2 мл 10% раствора NaOH, а затем 2–3 капли CuSO4. Наблюдайте изменение цвета.

Опыт 2: Ксантопротеиновая реакция (обнаружение бензольных ядер в аминокислотных остатках). К 2 мл раствора белка добавьте 0,5 мл конц. HNO3 и нагрейте. Наблюдайте за реакцией.

Учитель химии: Денатурация приводит к нарушению антигенной чувствительности белка, а иногда и к полному блокированию ряда иммунологических реакций, к инактивации ферментов и нарушению обмена веществ. Ученые предполагают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатурацией. Реакция гидролиза белков приводит к образованию аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма.

Учитель биологии. С изучением белка возникли такие науки, как биохимия (основоположник А.Я.Данилевский) и молекулярная биология. Но в последнее время ученых интересуют вопросы: а можно ли приостановить процесс старения? Можно ли омолаживать человеческий организм?
Ученик рассказывает о новых науках нашего времени – геронтологии и ювенологии, о способе омоложения, который назвали «РНК-терапия», о лечебной диететике, о витаминах долгожительства.

2. Закрепление

Для закрепления новых понятий проводится логический брифинг.

Тест со свободно конструируемым ответом

1.Химическое соединение состоящие из повторяющихся звеньев.

2.Структурное звено белковой молекулы            

3.Связь между атомами аминокислоты в белке C­­­­­­­ О ––N Н

4.Сколько аминокислот участвует в биосинтезе белка

5. первичная структура белковой молекулы в прстранстве на поминает

6.Химическая связь, поддерживающая вторичную структуру белка.

7.Структура белка в виде сложной глобулы

8.Процесс необратимого разрушения белка

9.Появление желтой окраски при взаимодействии раствора белка с концентрированной азотной кислотой указывает на наличие в белке остатков аминокислот  содержащих

10.Процесс восстановления белковой молекулы

Вывод: Итак, понятие “жизнь” и “белок” неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос “что такое жизнь?”, надо знать, что такое белок. Чем больше о белках мы узнаем, тем глубже проникаем в понятие “жизнь”. Насколько многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика жизнь. Подтверждением служат слова Гете: “Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существовать, если бы был так просто устроен”.

Рефлексия

Что заинтересовало вас сегодня на уроке более всего?

Как вы усвоили пройденный материал?

Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?

Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке.

3. Задание на дом

§14.1 c.265-267 упр. 1-11с271