urok biologiyx - Всероссийский фестиваль педагогического

ВСЕРОССИЙСКИЙ ФЕСТИВАЛЬ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА
2015/2016 учебный год
Белки. Свойства и функции белков.
Соплина О.Н. «Петровский колледж», Санкт-Петербург, 2015 г.
Разработка урока с элементами коллективной формы обучения
Тема: «Белки. Свойства и функции белков»
Преподаватель: Соплина Ольга Николаевна
Дисциплина: Биология
Тема урока: Органические вещества клетки. Белки
Цели урока:
 Образовательные: Способствовать формированию знаний о структуре и свойствах
белков.
 Развивающие: Способствовать развитию логического мышления, умению
анализировать, сравнивать, делать обобщение и выводы, работать с разными
источниками информации, с демонстрационным материалом.
 Воспитательные: Создать условия для формирования понимания развития своего
интеллекта как ценностной характеристики современной личности; создать
условия для совершенствования навыков и умений, необходимых для
индивидуальной и групповой работы.
Тип урока: Урок обобщения и систематизации
Форма занятия: Теоретическое обучение (лекционные и семинарские занятия);
Обеспечение занятия:
1. Учебник по общей биологии 10-11 класс- А.А.Каменский, Е.А. Криксунов,
В.В.Пасечник ;
2. Дополнительный материал - напечатанный текст о белках, их строении и свойствах.
Литература:
1. Д.Тейлор, Н.Грин, У.Стаун- Биология- В трех томах. М.: БИНОМ. Лаборатория
знаний,2015
2. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология» 10-11 класс:
учебник для общеобразовательных учреждений.-М.:Дрофа,2013.
Краткий план урока:
1. Подготовительный этап (5 мин.)
2. Постановка цели занятия и задачи (5 мин.)
3. Актуализация знаний (10 мин.)
4. Основная часть занятия (55 мин.)
5.
Подведение итогов занятия (5 мин.)
6. Рефлексия(5 мин.)
7. Информация о домашнем задании (5 мин.)
Структура урока:
1.
Подготовительный этап.
Педагог подбирает примеры ситуаций, дополнительные информационные
материалы, определяет место урока в системе предмета, задачи урока. Распределение
учащихся по группам (4-5 человек в каждой).
2.
Ознакомительный этап.
На данном этапе происходит ознакомление учащихся с белками и их строением,
свойствами и биологической ролью.
1.2. Информационный материал.
В составе клеток содержится множество органических соединений. Рассмотрим
одну из наиболее важных групп, определяющих основные свойства клетки и организма.
Это - белки. Они стоят на первом месте по содержанию после удаления воды из клетки.
Белки составляют 10-20% от сырой массы и 50-80% от сухой массы клетки. Их называют
также протеинами (греч. «рrotos» – первый, главный).
История целенаправленного изучения белков началась в XVIII веке, когда в
результате работ французского химика Антуана Франсуа де Фуркруа и других учёных по
изучению таких веществ как альбумин, фибрин и глютен, белки были выделены в
отдельный класс молекул. В 1836 году появилась первая модель химического строения
белков. Эта модель была предложена Мулдером на основании теории радикалов, и до
конца 1850-х она оставалось общепризнанной. А всего через 2 года в 1838 году белкам
было дано современное название – протеины. Его предложил работник Мулдера Якоб
Йенс Берцелиус. К концу XIX века было исследовано большинство аминокислот,
входящих в состав белков, что видимо и послужило толчком к тому, что в 1894 году
немецкий ученый Альбрехт Коссель выдвинул теорию, согласно которой именно
аминокислоты являются основными структурными элементами белков. В начале XX века
предположение Косселя было экспериментально доказано немецким химиком Эмилем
Фишером. В 1926 году американский химик Джеймс Самнер доказал, что фермент уреаза,
вырабатываемый в организме, относится к белкам. Своим открытием он открыл дорогу к
осознанию важности роли играемой белками в организме человека. В 1949 году Фред
Сенгер получил аминокислотную последовательность гормона инсулина и тем самым
доказал, что белки — это линейные полимеры аминокислот. В 1960-х годах были
получены первые пространственные структуры белков, основанные на дифракции
рентгеновских лучей на атомарном уровне. Научные работы по изучению этого
высокомолекулярного органического вещества продолжается и в наши дни.
Большинство известных науке веществ при нагревании переходят из твердого
вещества в жидкое. Но есть вещества, которые, наоборот, при нагревании переходят в
твердое состояние. Эти вещества объединил в отдельный класс французский химик Пьер
Джозеф Маке в 1777 г. По аналогии с яичным белком, который сворачивается при
нагревании, эти вещества были названы белками.
Белки – это нерегулярные полимеры, мономерами которых являются
аминокислоты. В состав большинства белков входят 20 разных аминокислот. Белки
различаются и составом аминокислот, и числом аминокислотных звеньев, и особенно
порядком чередования их в полипептидной цепи. Многие молекулы белков велики и по
длине, и по молекулярной массе. Так, молекулярная масса инсулина – 5 700, белкафермента рибонуклеазы – 12 640, яичного альбумина 36 000, гемоглобина – 64 500, ВТМ
(Вируса табачной мозаики) ~ 40 000 000.
По структуре белки делятся на:
1) фибриллярные – нерастворимы в воде, длинные параллельные полипептидные
цепи, скрепленные друг с другом поперечными сшивками, которые образуют длинные
волокна или слоистые структуры, - в организме и клетках выполняют структурные
функции, например коллаген, кератин, миозин
2) глобулярные - полипептидные цепи свернутые в компактные глобулы –
выполняют функции ферментов, антител и в некоторых случаях гормоны, например
инсулин;
3) промежуточные - фибриллярной природы, но растворимые в воде – фибриноген.
Огромное разнообразие в строении белков обеспечивает им выполнение множества
функций. Большинство химических реакций в организме протекает в присутствии
биологических катализаторов – ферментов, имеющих белковую структуру. В организме
человека обнаружено более 2000 ферментов.
Белковые молекулы осуществляют перенос других молекул или ионов по тканям и
органам. Наиболее известна транспортная функция такого белка крови, как гемоглобин,
который переносит кислород.
Белки – это строительный материал всех живых организмов на нашей планете.
Белки играют важную роль в иммунной системе организма. Существуют белки
особого типа – антитела.
Способные распознавать и уничтожать чужеродные объекты: вирусы, бактерии,
клетки, и антитоксины – белки, нейтрализующие яды, вырабатываемые бактериями.
Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступившие от соседних
клеток или окружающей среды. Например, действие света на сетчатку глаза
воспринимается фоторецептором родопсином.
3. Основной этап (изучение новой темы).
3.1. Первый этап.
1) Вступительное слово учителя.
2) Перегруппировка учащихся по цветам (каждый учащийся группы выбирает
любимый цвет из 4-5 предложенных, учащиеся перегруппируются по выбранным цветам).
3.2. Работа в группах (сбор информации).
Каждая группа занимается сбором определенной информации:
1-ая группа изучает строение белковых молекул. Можно заполнить таблицу № 1.
Таблица 1
Строение белковых молекул
Структура
Характеристика
Тип связи,
Графическое
белковой
структуры
определяющий
изображение
молекулы
структуру
Первичная
линейная
Вторичная
спиралевидная
Третичная
глобулярная
Четвертичная
2-ая группа изучает классификацию белков. Составляют кластер.
3-я группа изучает физические и химические свойства белков.
Химические свойства.
1) Денатурация – это разрушение белка до _____________структуры под
действием________________, а также под действием растворов различных химических
веществ (______,________, солей) и радиации.
2) Гидролиз – это разрушение _____________структуры белка под
действием________________, а так же водных растворов кислот или щелочей.
3) Качественные реакции.
а) Биуретовая (распознавание в молекуле белка пептидных групп):
Белок + ___________________________ = _________________________
б) Ксантопротеиновая (обнаружение бензольных колец в аминокислотных остатках
белка)
Белок + ___________________________ = __________________________
4-ая группа изучает значение белков. Можно заполнить таблицу № 2.
Таблица 2
Функции белков
Функции белков
Строительная
Транспортная
Примеры
Примечания
Защитная
Ферментативная
Запасающая
Двигательная
3.3. Обмен и анализ информацией.
учащиеся обратно возвращаются в первоначальные группы, каждый со своей
информацией и обмениваются ею.
4.Закрепление изученного материала.Задания учащиеся каждой группы выполняют
на отдельных листочках.
4.1. Выполнить тестовые задания.
ТЕСТ ПО ТЕМЕ: «БЕЛКИ»
Часть 1
Выберите один верный вариант ответа:
1. Определите термин, подходящий по смыслу «полимер»:
А) нуклеотид; Б) мономер; В) дипептид.
2. Процесс разрушения структурной организации белковой молекулы:
А) гидролиз; Б) денатурация; В) ренатурация.
3. Что является мономером белка?
А) радикалы; Б) аминокислоты; В) нуклеотиды.
4. В образовании какой структуры принимают участие дисульфидные мостики:
А) вторичной; Б) первичной; В) третичной.
5. При денатурации происходит разрушение структуры:
А) вторичной; Б) первичной; В) третичной.
Часть 2
Дайте ответы на вопросы:
1. Как называются биологически активные катализаторы?
2. Научное название белка?
3. Названия структуры белка свернутого в спираль?
4. Группы атомов, обуславливающие амфотерные свойства аминокислот?
5. Гормон поджелудочной железы?
6. Назовите пищевые продукты с содержанием белка?
4.2 Решение задач.
1. Источником белка могут служить не только такие продукты, как мясо, рыба,
яйца, творог, но и растительные, например плоды бобовых (фасоль, горох, соя, арахис,
содержащие до 22-23% белков по массе), орехи и грибы. Какая масса бобовых (например,
фасоли) требуется, чтобы обеспечить дневную потребность в белках семьи из 4 человек (в
семье двое взрослых и двое детей)? Примите норму потребления белков для взрослых 200 г, для детей – 150 г в день. Считайте, что белки составляют 22% от массы фасоли.
2. Больше всего белка в сыре (до 25%), мясных продуктах (в свинине 8-15%,
баранине 16-17%, говядине 16-20%), в птице - 21%, рыбе - 13-21%, яйцах - 13%, твороге 14%. Молоко содержит 3% белков, а хлеб -7-8%. Рассчитайте массу каждого из этих
продуктов, обеспечивающую дневную потребность взрослого человека в белках, равную
200 г.
3. Альбумин сыворотки крови человека имеет молекулярную массу 68400. Определите
количество аминокислотных остатков в молекуле этого белка (Молекулярная масса одной
аминокислоты – 110 г/мол)
5. Итоговый этап.
- группы обмениваются листочками, где выполнены задания 4-го этапа и совместно
с учителем проверяют эти задания друг у друга;
- обобщающее выступление учителя, подведение итогов;
- оценивание учителем учащихся.
6. Рефлексия - В парах проводят самооценку, оценивают работу каждого от 1 до 5
баллов и работу класса в целом.
Критерии
Знаю строение белков
Стадия рефлексии.
Параметры оценки
знаю
затрудняюсь не
знаю
Могу назвать функции белков,
понимаю взаимосвязь строения и
функции.
могу
затрудняюсь не
могу
Умею соотнести условия
окружающей среды и строения
белков
умею
затрудняюсь не умею
7. Информация о домашнем задании – подготовить сообщение о белках гормонах,
учебник, стр.34-53
Приложение 1
Приложение 2
УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКА
Приложение 3
Болезни, обусловленные нарушением синтеза
функционирования белков
Белки являются теми химическими соединениями, деятельность которых ведет к
формированию нормальных признаков здорового организма. Прекращение синтеза того
или иного белка или изменение его структуры ведет к формированию патологических
признаков и развитию болезней. Назовем несколько заболеваний, обусловленных
нарушением структуры или интенсивности синтеза белков.
1. Классическая гемофилия обусловлена отсутствием в плазме крови одного из
белков, участвующих в свертывании крови; у больных людей наблюдается повышенная
кровоточивость
2. Серповидноклеточная анемия обусловлена изменением первичной структуры
гемоглобина: у больных людей эритроциты имеют серповидную форму, число
эритроцитов уменьшено в результате ускоренного процесса их разрушения; гемоглобин
связывает и переносит меньшее, чем в норме, количество кислорода.
3. Гигантизм обусловлен повышенным количеством гормона роста; больные
имеют чрезмерно высокий рост.
4. Дальтонизм обусловлен отсутствием пигмента колбочек сетчатки, участвующем в
формировании восприятия цвета; дальтоники не различают некоторые цвета.
5. Диабет связан с так называемой недостаточностью гормона инсулина, которая
может быть обусловлена разными причинами: уменьшением количества или изменением
строения выделяемого инсулина, уменьшением количества или изменением структуры
рецептора инсулина. У больных людей наблюдается повышенное количество глюкозы в
крови и развиваются сопутствующие этому патологические признаки.
6. Злокачественная
холестеринемия
обусловлена
отсутствием
в
цитоплазматической мембране клеток нормального рецепторного белка, узнающего
транспортный белок, переносящий молекулы холестерина; в организме больных нужный
клеткам холестерин не проникает в клетки, а в больших количествах скапливается в крови,
откладывается в стенке кровеносных сосудов, что ведет к их сужению и быстрому
развитию гипертонии в раннем возрасте.
Прогрессирующая ксеродерма обусловлена нарушением работы ферментов,
которые в норме осуществляют восстановление в клетках кожи участков ДНК,
повреждающихся УФ-лучами; больные не могут находиться на свету, так как в этих
условиях у них возникают многочисленные кожные язвы и воспаление.
8. Муковисцидоз обусловлен изменением первичной структуры белка,
формирующего в наружной плазматической мембране канал для ионов СГ; у больных в
воздухоносных путях скапливается большое количество слизи, что ведет к развитию
заболеваний органов дыхания.