План урока по химии "Белки"

План урока

Тема урока: Белки

Тип урока введение нового материала, комбинированное, с элементами ролевой игры

Предмет: Химия

Цели урока

1. Обучающие: формировать понятия о белках как природных полимерах, изучить химические свойства белков.

2. Развивающие: продолжить формирование познавательного интереса к предмету

3. Воспитательные: формирование научно - материалистического мировоззрения

Основные задачи урока:

1. показать значимость химических знаний для современного человека.

2. объяснить роль химии в формировании современной естественнонаучной картины мира

3. Обеспечить закрепление ранее изученного материала.

Планируемые результаты:

• личностные:

− умение использовать достижения современной химической науки и химических технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;

• метапредметные:

− использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;

• предметные:

− владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой;

− сформированность умения давать количественные оценки и производить расчеты по химическим формулам и уравнениям;

Межпредметные связи: математика, биология.

Внутрипредметные связи: аминокислоты

Обеспечение урока: ноутбук, проектор, презентация

1. Глинка, Н.Л. Общая химия [Текст] :учеб.пособие / Н.Л. Глинка. - Изд.стер. - М.: КНОРУС, 2019.

Структура урока:

1	Организационный момент	2 мин.
2	Цель урока	3 мин.
3	Введение нового материала	20 мин.
4	Закрепление материала	10 мин.
5	Задание на дом	2 мин.
6	Подведение итогов. рефлексия	3 мин.

Ход урока

1.Организационный момент: Приветствие, подготовка учащихся к работе.

Учитель: Здравствуйте! Садитесь! Хочу начать занятие словами Фридриха Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.»

2.Цель урока: Если из организма человека убрать воду, то в основном останется белок. Поэтому главной целью нашего занятия по теме: «Белки » будет ознакомиться с одними из важнейших компонентов нашей жизни - с белками: узнать состав, строение, свойства, классификацию и повторить основные биологические функции белков.

3.Введение нового материала:

Откройте папку с дидактическим материалом, это образец оформления конспекта, который вы будете вести в течение занятия. Теперь запишите в рабочей тетради тему урока. Сегодня проводить занятие я буду не одна. Мне будут помогать известные в школьных кругах как «Гурманы научных знаний» эксперт биологической кухни - Домоцева Людмила и Затынацкий Арсений-эксперт химической кухни.

Актуализация знаний.

Эксперт химической кухни: - сегодня мы посетим с вами химическую и и биологическую кухни.

Эксперт биологической кухни: - Итак, вы все приглашены на комплексный белковый обед, который, мы надеемся, вы легко усвоите.

Эксперт химической кухни: и уйдёте с полными от знаний и умений умами

Эксперт биологической кухни Меню комплексного обеда перед вами.

1. Аперитив (основные понятия по теме: белки, протеин, полипептидная теория, незаменимые аминокислоты, функции белков – структурная, защитная, транспортная, сократительная, энергетическая, каталитическая или регулирующая).

2. Холодные закуски (классификация белков, нахождение в природе, физические свойства).

3. Структурный салат (строение молекулы).

4. Бифштекс из белка (химические свойства: гидролиз, горение, денатурация, пенообразование, цветные реакции: ксантопротеиновая,

биуретовая)

5. Десерт (проверочный тест по теме).

Эксперт биологической кухни: - Хорошо поесть — это, конечно, приятно, но всё-таки — это труд. Итак, друзья, за работу. Начнём с аперитива - напитка, подаваемого перед едой и вызывающего аппетит, слюноотделение и улучшающего пищеварение. Сегодня аперитив состоит из основных понятий, изучаемых в теме "Белки". (Презентация эксперта биологической кухни).

«Жизнь – это способ существования белковых тел» (Ф. Энгельс). Понятие «белок» и «жизнь» неразрывно связаны. Чтобы ответить на вопрос «Что такое жизнь?», надо знать, что такое белки. Есть гипотеза, что первыми микроорганизмами на Земле явились микроорганизмы, попавшие вместе с метеоритами на нашу планету. Ученые также предполагают, что вспышки эпидемий гриппа, связаны с падением метеоритов: проходит примерно 10 лет – начинается эпидемия. Эти 10 лет нужны для приспособления «чужих» микроорганизмов к земным условиям. Любой биологический объект, начиная от вирусов и заканчивая человеком, состоит в основном из белков. Белки – это сложные азотсодержащие высокомолекулярные органические соединения - запишите.

Белки – самые важные, из всех веществ, входящих в состав живых организмов. Они еще называются протеинами, что означает первый, главный - запишите (Протеин – первый, главный).

Молекулы белков состоят из цепочек аминокислот и имеют очень сложную структуру. В молекуле белков может быть от 5 тыс. до 1 млн. аминокислотных остатков. В составе белков встречается 20 аминокислот, 8 из них незаменимые (Незаменимые аминокислоты – аминокислоты, которые не могут синтезироваться (образовываться) в живых организмах).

Русский ученый Александр Яковлевич Данилевский и немецкий химик Эмиль Герман Фишер почти одновременно, независимо друг от друга, создали полипептидную теорию строения белковых молекул – запишите (Основоположники полипептидной теории- теории о строении белковых молекул: Александр Яковлевич Данилевский 1838-1923г.г. и Эмиль Герман Фишер 1852–1919г.г.). В организме человека более 5 млн. белков. В клетке 10–20% от сырой массы и 50–80% от сухой массы составляют белки. Без белков невозможно представить движение, способность расти, размножение, сократимость. Они образуют покровные и мышечные ткани, защищают организм от болезней, переносят кислород к клеткам – запишите.

Теперь можно дать формулировку белкам: Белки- это природные высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, состоящие из аминокислот, соединенных с помощью пептидных связей и имеющие сложную организацию. Остатки аминокислот в белковой молекуле связаны пептидными связями, поэтому белки называют полипептидами. Миллионы белковых тел построены из одного и того же небольшого набора альфа- аминокислот более 20 из них 8 незаменимых, которые человек получает с пищей. Последовательность остатков аминокислот в полимерной цепи называется первичной структурой белка. Полипептидная цепочка скручена в спираль, такая структура называется вторичной. Третичная структура это пространственное расположение в строго определенном положении спирали и линейных участков в белковой молекуле. Самая сложная структура это четвертичная (клубок белков), например молекула гемоглобина. Для того чтобы выяснить значение белков в жизни человека и всего органического мира нужно знать функции белков. Вот теперь нужно ответить на вопрос: Какие биологические функции выполняют белки? Белки выполняют различные биологические функции:

1.Строительная функция. Белки являются обязательными компонентами всех составных частей растительных и животных клеток, а также бактерий и вирусов.

2. Транспортная функция. Белки накапливают и переносят по организму важные вещества. Гемоглобин в крови доставляет кислород в клетки тела животных и человека, не подвергая его химическим изменениям.

3. Энергетическая функция. При окислении белков выделяется значительное количество энергии. Белки выполняют энергетическую функцию: при расщеплении 1 г белка освобождается 17,6 кдж.

4.Двигательная функция. Мышечные ткани состоят из белковых молекул.

5. Защитная функция. Белки - антитела и антитоксины препятствуют проникновению в организм бактерий и ядовитых веществ, обеспечивают иммунитет.

6.Каталитическая функция. Все биологические катализаторы (ферменты)

Преподаватель: Предлагаю вам исследовать ещё один напиток - напиток с белком. Напиток с лимоном - витаминизирует организм, с травами - успокаивает организм. А у нас напиток с белком. Какую функцию в организме выполняет он? В ходе моего рассказа заполните таблицу, используя предыдущий материал. Например: белок яйца альбумин связывает и переносит билирубин, жирные кислоты, различные гормоны, ионы хлора, кальция, лекарственные вещества.

Таблица №1

Название белка	Основная функция
Альбумин
Казеин
Актин и миозин
Меланин
Кератин

Белок молока казеин попадая в желудок человека, образует сгусток, который переваривается длительное время и долгосрочно обеспечивает организм необходимыми аминокислотами. В то же время казеин не только медленно расщепляется, он обладает свойством замедлять переваривание других видов белка, обладает меньшей биологической ценностью, подавляет аппетит. Белки мышц актин и миозин образуют основные сократительные элементы мышц. Белок кожи, волос, глаз – меланин призван обезопасить покровы от ультрафиолетовых лучей. Эти пигменты сперва поглощают излучение, защищая, таким образом, более глубокие ткани от лучевого повреждения, а потом усваивают излучение.

Белки волос, ногтей – кератины подразделяются на две группы: альфа- и бета - каротины. Первые выглядят в виде плотных витков вокруг оси, они являются основой волос, шерсти, ногтей, копыт и рогов. Кератины второй группы обладают зигзагообразной формой, являются более твердыми. Они входят в состав панцирей, чешуи, перьев, клювов и т.д.

В таблице осталась пустая строка, определите белки, с какой функцией, изучаемые в курсе биологии, я не упомянула в своём рассказе, самостоятельно заполните последнюю строку.

Следующее блюдо, для истинных знатоков белковых блюд. Перед вами изображение животной клетки. Назовите те органоиды клетки, которые синтезируют или хранят белки (рибосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи).

Эксперт химической кухни: спасибо за апперитив, пора приступить к закускам. В качестве закусок я рекомендую попробовать белки - запишите.

Классификация белков

1.Простые (протеины) – состоят из остатков ɑ - аминокислот – окончание –ин. Они широко распространены в природе. Например: белок яйца - альбумин; белок молока - казеин; белки мышц - актин и миозин; белок кожи, волос, глаз - меланин; белок волос, ногтей – кератин и другие.

2.Сложные (протеиды) состоят из остатков ɑ - аминокислот и небелковой части окончание – ид. Например: простой белок + небелковая (непептидная) часть = сложный белок гемоглобин + красящие вещества = хромопротеиды казеин молока + фосфорная кислота = фосфопротеиды. Предлагаю познакомиться со следующей закуской – белки по происхождению (нахождению в природе) делятся на животные и растительные, незаменимые аминокислоты содержаться только в животных белках - запишите. Нахождение белков в природе. Содержатся во всех растительных и животных организмах.

Следующая закуска – физические свойства - запишите. Физические свойства белков. Белки бывают жидкими (казеин молока), полужидкими (цитоплазма клетки), студнеобразными (белок куриного яйца), твёрдыми (кератин). Некоторые из них могут находиться в кристаллообразном состоянии (гемоглобин крови). Белки различаются по степени растворимости в воде. Водорастворимые белки называются альбуминами, к ним относятся белки крови и молока, такие белки с водой образуют коллоидные растворы. К нерастворимым, или склеропротеинам, относятся, например, кератин (белок, из которого состоят волосы, шерсть млекопитающих, перья птиц и т. п.) и фиброин, который входит в состав шёлка и паутины. Растворимость белка определяется не только его структурой, но и внешними факторами, такими как природа растворителя, ионная сила и pH - раствора.

Учитель: Спасибо за красиво поданную закуску! Присаживайся! Кто сможет повторить рассказ, опираясь на составленные в ходе занятия схемы о классификации белков? Я тоже умею готовить блюда из белков и предлагаю всем попробовать структурный салат. Структура белковой молекулы может быть четырех видов:

Первичная структура – линейная последовательность остатков аминокислот, связанных пептидными (амидными) связями: запишите (показать строение аминокислот и образование пептидной связи)

Вторичная структура – спиралевидная. Спираль поддерживается множеством водородных связей между соседними витками: запишите.

Третичная структура – глобула (клубок) – способ свертывания вторичной (спиральной) структуры. В образовании третичной структуры большую роль играют дисульфидные мостики(-S-S-), ионные связи и т.д.: запишите.

Четвертичная структура – это объединение нескольких третичных структур в одно целое. Чем выше уровень структуры белковой молекулы, тем она менее прочна.

По форме макромолекулы белка различают белки глобулярные и фибриллярные (нитевидные). Большинство белков животных, растений и микроорганизмов относится к глобулярным белкам (гемоглобин, инсулин и другие). Примером фибриллярных белков служат белки мускульной ткани и кератин (волосы, ногти).

А теперь основное блюдо – бифштекс из яичного белка. Мы будем поглощать его в несколько этапов. Первый этап – гидролиз, прочитайте учебный текст. Сначала в таблицу «Химические свойства белков», записываем химическое свойство – гидролиз, затем заполняем вторую колонку таблицы - сущность этого процесса заключается в распаде белковой молекулы на аминокислоты - записываем, а теперь третью колонку: причина такого распада – действие ферментов - записываем. Сырой бифштекс не вкусен, плохо усваивается, поэтому необходимо выявить ещё свойства и заполнить таблицу «Химические свойства белков», ознакомившись с учебным текстом, который лежит перед вами.

Учебный текст

1. Гидролиз. Процесс гидролиза означает связывание белками воды, при этом они проявляют гидрофильные свойства: набухают, их масса и объем увеличивается. Набухание белка под действием ферментов и сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные амидные (–CO–NH–, пептидная связь), аминные (- NH2) и карбоксильные (- COOH) группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхность молекулы. Окружая белковые глобулы гидратная (водная) оболочка препятствует устойчивости растворов белка, поэтому молекула белка распадается на отдельные аминокислоты. При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не текучи, упруги, обладают пластичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (например, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией. Гидрофильные свойства белков имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма полужидкое содержимое клетки. Сильно гидратированный студень – сырая клейковина, выделенная из пшеничного теста, она содержит до 65% воды. Гидрофильность, главное качество зерна пшеницы, белков зерна и муки играет большую роль при хранении и переработке зерна, в хлебопечении. Тесто, которое получают в хлебопекарном производстве, представляет собой набухший в воде белок, концентрированный студень, содержащий зерна крахмала.

2. Горение возможно только при наличии достаточного количества кислорода. Любое горение – это полное окисление сжигаемого продукта. Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

3. Денатурация белков. При денатурации под влиянием внешних - физических факторов (температуры, давления) механического воздействия, действия химических реагентов происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы, то есть  ее нитевидной пространственной структуры. Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а, следовательно, он легче гидролизуется.

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков, степень которой зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработке пищевого сырья, полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). К денатурации белков приводит действие химических  реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии.

1. Процесс пенообразования – это способность белков образовывать высококонцентрированные системы «жидкость – газ», называемые пенами. Устойчивость пены, в которой белок является пенообразователем, зависит не только от его природы и от концентрации, но и от температуры. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, зефир, суфле). Структуру пены имеет хлеб, а это влияет на его вкусовые свойства.

Таблица № 2

Свойство	Сущность процесса	Причины
1. Гидролиз	Распад белка на отдельные аминокислоты	Действие ферментов
2. Горение	Окисление при нагревании	Высокая температура
3. Денатурация	Необратимое разрушение белка	1)высокая температура; 2)механическое воздействие (встряхивание); 3) действие химических реагентов; 4)действие физических факторов
4.Пенообразование	Образование высококонцентрированной системы «жидкость – газ» (пены)	Высокая температура;

На десерт я предлагаю вам многослойный торт, проверим, какие слои торта усвоятся быстрее, а какие медленнее, или вообще не переварятся вашими умами! Тест для проверки:

А теперь подведём итог. Вам дан текст, который содержит ошибочную информацию и пробелы. Выявите ошибки, заполните пробелы и у вас получится алгоритм ответа по теме «Белки». Приступайте!

Текст с ошибками.

Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.

Белки состоят из цепочек углеводов и жиров, поэтому имеют очень простое строение. В организме белки выполняют ряд функций (…...).

Белки содержаться во всех растительных и животных организмах и могут быть жидкими (цитоплазма клетки), полужидкими (гемоглобин крови), студнеобразными (казеин молока), твёрдыми (белок куриного яйца). Некоторые из них могут находиться в кристаллообразном состоянии (кератин).

Структура белковой молекулы может быть четырёх видов. Первичная структура – это спиралевидная нить. Вторичная структура белков – это чередование аминокислот в линейной структуре. Третичная структура – глобула. Четвертичная структура – это объединение нескольких третичных структур в одно целое. Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают фиолетовое окрашивание. Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы. Содержание белка в яйце меньше, чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок не меняет свой цвет. Белки являются важным компонентом строения и питания всех растительных и всех животных организмов.

Время работы с текстом истекло. Кто может озвучить текст без ошибок?

Текст без ошибок.

Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. не синтезируются в организме и их поступление в организм обязательно вместе с пищей. Белки состоят из цепочек аминокислот, поэтому имеют очень сложное строение. В организме белки выполняют ряд функций (структурную, защитную, транспортную, сократительную, энергетическую, каталитическую или регулирующую).

Белки содержаться во всех растительных и животных организмах, и могут быть жидкими (казеин молока), полужидкими (цитоплазма клетки), студнеобразными (белок куриного яйца), твёрдыми (кератин). Некоторые из них могут находиться в кристаллообразном состоянии (гемоглобин крови).

Структура белковой молекулы может быть четырёх видов. Первичная структура – это чередование аминокислот в линейной структуре. Вторичная структура белков – это спиралевидная нить. Третичная структура – глобула. Четвертичная структура – это объединение нескольких третичных структур в одно целое. Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают жёлтое окрашивание. Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Денатурация – необратимое свёртывание белковой молекулы. Содержание белка в яйце меньше, чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок меняет свой цвет. Белки являются важным компонентом строения и питания многих растительных и всех животных организмов.

Надеюсь, обед был не только полезным, но и интересным!

4. Закрепление материала. Работа с тестами.

Вариант 1

1. Какие соединения являются мономерами молекул белка:

1. глюкоза

2. глицерин

3. аминокислоты

4. жирные кислоты.

2. Сколько из известных аминокислот участвуют в синтезе белка:

1. 20

2. 30

3. 100

4. 200.

3. Какая часть молекул  аминокислот отличает их друг от друга:

1. радикал

2. карбоксильная группа

3. жирная кислота

4. аминная группа.

4. Посредством какой химической связи соединены между собой аминокислоты  в молекуле белка первичной структуры:

1. дисульфидная

2. пептидная

3. водородная.

4.металлическая

5. В каких органеллах клетки синтезируются белки:

1. в хлоропластах

2. в митохондриях

3. на рибосомах

4.  в эндоплазматической сети.

6. Где находятся рибосомы:

1. в хлоропластах

2. в митохондриях

3. в мембране эндоплазматической сети.

4.в лизосомах

7. Какие структуры молекул белка способны нарушаться при денатурации, а затем вновь восстанавливаются:

1. первичная

2. вторичная

3. третичная

4. четвертичная.

8. Сколько энергии освобождается  при расщеплении 1 г белка:

1. 17,6 кДж

2. 35,2 кДж.

3.38,9 кДж.

4.40,2 кДж.

9. Каковы отличия ферментов от других белков?

1. являются катализаторами химических реакций

2. включают в свой состав витамины, металлы

3. синтезируются на рибосомах.

4.не влияют на организм

10. Каковы главнейшие функции белков?

1. транспортная

2. защитная

3. каталитическая

4. строительная.

Вариант 2

1Белки - это: А) мономеры; Б) биополимеры; В) моносахариды; Г) полисахариды.

2. Мономерами белка являются: А) нуклеотиды; Б) аминокислоты; В) азотистые основания.

3. Аминокислоты различаются: А) аминогруппой, Б) карбоксильной группой; В)радикалом.

4. В состав молекул белков входят:

А) только аминокислоты

Б) аминокислоты и иногда ионы металлов

В) аминокислоты и иногда молекулы липидов

Г) аминокислоты и иногда молекулы углеводов

5. Структура молекулы белка, которую определяет последовательность аминокислотных остатков: А) первичная; Б) вторичная; В) третичная; Г) четвертичная.

6.Вторичная структура белка поддерживается связями:

А) только пептидными;

Б) только водородными;

В) дисульфидные и водородными;

Г) водородными и пептидными;

7. Третичная структура белка образована связями

А – водородными, пептидными, гидрофобными

Б – пептидными, гидрофобными, ионными

В – водородными, гидрофобными, ионными.

8. Наименее прочными структурами белка является:

А) первичная и вторичная

Б) вторичная и троичная

В) третичная и четвертичная

Г) четвертичная и вторичная

9. Ферменты выполняют следующие функции:

А) являются основным источником энергии;

Б) ускоряют биохимические реакции;

В) транспортируют кислород;

Г) участвуют в химической реакции, превращаясь в другие вещества.

10. Биологическую активность белка определяет структура:

А) только первичная;

Б) только вторичная;

В) всегда четвертичная;

Г) четвертичная, иногда третичная.

Эталоны ответов

Вариант 1		Вариант 2
1	3	1	Б
2	1	2	Б
3	1	3	В
4	2	4	Б
5	3	5	А
6	3	6	Б
7	4	7	А
8	1	8	В
9	4	9	Б
10	2	10	А

Критерии оценки выполнения заданий в тестовой форме :

" 5" ( отлично)- 90-100% верных ответов

"4"( хорошо)- 80-89% верных ответов

"3"( удовлетворительно)- 70-79% верных ответов

" 2 "( неудовлетворительно) - менее 70 % верных ответов.

5.Домашнее задание: Работа с литературой. Просмотр научного фильма.

6.Подведение итогов урока: В завершении нашего занятия нам следует сделать выводы по изученной теме:

1. Белки могут быть как растворимы, так и не растворимы в воде, это зависит от их состава и структуры.

2. Водорастворимые белки образуют коллоидные растворы.

3. При обработке хлоридом натрия белки высаливаются из раствора. Это обратимый процесс- ренатурация

4. Кислоты, щелочи, высокая температура разрушают структуру белков, что приводит к денатурации. Денатурация- необратимый процесс. Белки также денатурируют под действием тяжелых металлов и спиртов

1. Что вам понравилось?

2. Что нового вы узнали?