Білки, їхня структурна організація та основні функції
Білки, їхня структурна
організація та основні функції
урок у 9 класі
Розробив: вчитель біології ЗКЛ
Пантюх М.І.
Запоріжжя
2021
Тема уроку: білки, їхня структурна організація та основні функції
Тип уроку: урок засвоєння нових знань, інтегрований урок
Методи: проблемний, частково-пошуковий, моделювання, комп'ютерна презентація
Форма організації навчальної діяльності: робота в парах, індивідуальна, фронтальна
Цілі: вивчення особливостей будови , властивостей, функцій білків, ознайомлення з класифікацією та формування вміння визначати білки в природних об’єктах .
Завдання:
• створити умови для розвитку в учнів умінь працювати з різними джерелами інформації, аналізувати, встановлювати причинно наслідкові зв'язки між явищами живої і неживої природи;
• створити умови для розвитку пізнавального інтересу учнів на основі міжпредметних зв'язків (фізика, хімія, біологія);
• створити умови для усвідомлення учнями практичної і особистісної значущості досліджуваного матеріалу;
• сприяти розвитку в учнів наукового світогляду, правильного уявлення про роль природних наук в сучасному суспільстві, цілісної картини світу;
• сприяти розвитку в учнів комунікативних навичок роботи в групі і парі.
Обладнання та матеріали: інтерактивна дошка, комп’ютер, відеоматеріали, сире та варене яйце, пташине перо, хутро, ріг, пластмасова лінійка, намистинки, дріт, набір пластиліну різного кольору, реактиви для кольорових реакцій на білки (10% розчин NaOH, CuSO4- розчин, HNO3 концентрований розчин, спиртівка, сірники)
Хід уроку
Етапи уроку:
I. Організаційно-мотиваційний
II. Цілепокладання. Проблемна ситуація і актуалізація знань
III. Вивчення нового матеріалу. Робота в парах
IV. Самостійне застосування знань. Проміжна рефлексія
V. Домашнє завдання
VI. рефлексія
І. Організаційно-мотиваційний
Демонстрація яйця, пера, хутра, рогу. Питання класу:
що ви можете сказати про ці речі?
як ви гадаєте, важливі вони? (так, вони дуже важливі для життєдіяльності песця, курки, оленя, голуба)
як ви гадаєте, що об’єднує ці речі? (вони всі утворилися в живих організмах)
з чого складаються ці речі, живі організми, яка речовина безперечно входить до складу всіх без виключення живих організмів? (білки).
Ось ми і підійшли до формування теми нашого уроку. Вона звучить так: «Білки, їхня структурна організація та основні функції»
ІІ. Цілепокладання. Проблемна ситуація і актуалізація знань
І для початку я пропоную вам заповнити ЗХД. Заповніть, будь ласка, 2 стовпчика цих табличок, останню графу ми заповнимо в кінці уроку.
Таблиця ЗХД до теми «________ »
(Знаю, Хочу дізнатися, Дізнався (-лася))
Клас ______ Прізвище _______________
|
Що я знаю про білки? |
Що я хочу дізнатися про білки? |
Що я дізнався (-лася) про білки? |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ну що ж, давайте заслухаємо що ви знаєте з теми, що очкуєте дізнатися. Заслухати 1 учня.
Завдання: вивчити особливості будови білкових молекул, фізичні, хімічні властивості, біологічні функціі білків.
Відповісти на проблемне питання:
БІЛКИ - ОСНОВА ЖИТТЯ. ЧОМУ?
Давайте спробуємо в кінці уроку відповісти на це питання.
ІІІ. Вивчення нового матеріалу. Робота в парах
Білки обов'язковий компонент всіх клітин в організмі. Наприклад, тіло людини на одну п'яту складається з білка. До речі, цікавий факт. Антропологи протягом багатьох років сперечаються, як саме харчувалися наші далекі предки. Багато вчених вважають, що для розвитку такого унікального органу, як наш мозок, треба було обсмоктати чимало кісточок, тобто їжі, яка містить багато різних білків. Деякі навіть впевнені, що саме м'ясо зробило нас людьми.
Чим складніший організм, тим більше білків він містить. В організмі бактерії приблизно 3-4 тис. різних білків, а у ссавців - вже близько 50 тис.
Що ви можете сказати про білки, виходячи з наведеної інформації? (вони мають складну будову, їх велика кількість в організмі, вони дуже важливі).
Будова
Як же побудовані такі складні речовини? Пропоную подивитися на моделі.
Білки — це макромолекули, біополімери, мономерами яких є малі органічні молекули — амінокислоти.
Білок утворюється в результаті взаємодії аміногрупи (-NH2) однієї амінокислоти з карбоксильною групою (-СООН) іншої амінокислоти з утворенням пептидних зв'язків.
В природі існує 20 амінокислот.
Якщо уявити, що білок — слово, а амінокислоти — букви, то стає зрозумілою різноманітність білків. Подібно до того як з букв алфавіту складаються слова, так само з амінокислот складаються білки. Якщо переставити або замінити хоча б одну з букв, отримаємо інше слово, наприклад: суд — суп.
Якщо замінити або переставити хоча б одну з амінокислот — отримаємо інший білок.
Білки утворюються завдяки поєднанню амінокислотних залишків через пептидний зв'язок.
Оскільки білки містять до 20 різних амінокислот, а окрема білкова ланцюжок може складатися із сотні амінокислот, число можливих комбінацій амінокислот неймовірно велике. У природі зустрічається лише частина з цих комбінацій, але все одно число різних білків виявляється дуже великим.
Запитання до учнів:
— Які функціональні групи містяться у всіх амінокислотах?
— Які властивості лугів або кислот притаманні молекулам амінокислот? Білки є амфотерними електролітами, оскільки у складі їх молекули містяться як кислотні, так і лужні групи.
— Як утворюються зв’язки між амінокислотами? Як називають такий зв’язок?
Структури
Первинна структура.
Кожному виду білка строго індивідуально притаманні певний склад і послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі; будь-яка ланка ланцюга - це певна амінокислота. Послідовність амінокислотних залишків в білкової молекулі і структуру, підтримувану ковалентними зв'язками, називають первинною структурою білка.
Як ви гадаєте, яким може бути число можливих первинних структур молекул білка (практично необмеженим).
Вторинна структура
Являє собою спіраль, що підтримується завдяки водневим зв’язкам. Водневі зв'язки виникають в результаті відносно слабких зв'язків між атомами водню і вільної парою - електронів негативного елементу поліпептидного ланцюга білка, наприклад між водневим атомом> NH-групи одного пептидного зв'язку і атомами кисню> СО-групи іншого.
Якщо водневі зв'язки утворюються в межах одного поліпептидного ланцюга, то вона закручується в спіраль; водневі зв'язки стабілізують спіральну конформацію поліпептидного ланцюга. При утворенні водневих містків між двома пептидними ланцюгами створюються структури складчастого типу. Велика кількість водневих зв'язків забезпечує високу стабільність молекули білка.
Третинна структура
Це просторові структури - глобули (округлі) або фібрили ( витягнуті, ниткоподібні). Стабілізуються за рахунок гідрофільно-гідрофобних, ковалентних дисульфідних водневих зв’язків, які утворюються при взаємодії бічних груп, амінокислот, набуваючи специфічну для кожного білка просторову структуру (конформацію).
Четвертинна структура
Це асоціація кількох окремих поліпептидних ланцюгів у єдину структуру. Молекули багатьох білків складаються з декількох поліпептидів ланцюгів, субодиниць, з'єднаних між собою непептідние зв'язками: водневими, іонними або гідрофобними, які і утворюють четвертинних структуру. Якщо взаємне розташування субодиниць буде усунута з посади, то це може викликати різні зміни функції білка.
Четвертинну структуру мають не всі білки — найчастіше вона буває в регуляторних білків (наприклад імуноглобулінів).
Найбільш стійка — первинна структура, решта легко руйнуються при підвищенні температури, різкій зміні pH середовища та інших впливах.
Робота в парах
Перед вами намистинки і дріт. Пропоную вам спорудити первинну, вторинну, третинну і четвертинну структури білка.
Упарах виконують моделювання і дають пояснення: первинна структура - розтягнутий дріт; вторинна структура - дріт згинають в спіраль; третинна - формують в клубок - глобулу; четвертичная - з'єднують кілька глобул, всередину поміщають чотири пластилінових кульки (гемоглобін)
Запитання до учнів:
-чим характеризується первинна структура білка? Які її особливості?
- які типи вторинної структури існують?
- які сили утримують ділянки білкової молекули в спіралях?
- що утримує молекулу в третинній структурі?
- чи змінюватисмуться властивості білка при заміні єдиною намистинки? (При заміні всього однієї молекули гліцину на валін відбувається мутація, що призводить до народження дитини з серпоподібноклітинної анемією)
Тепер таке питання. Що може стати причиною порушення природної структури білка? Як ви думаєте? Демонстрація курячих яєць: вареного і сирого.
Демонстрація відео.
Руйнування природної структури білка називається денатурацією.
Виникає вона під дією різних фізичних та хімічних факторів. Зміна температури, високий тиск, обробка спиртом або ацетоном, вплив променевої або радіоактивної енергії, сильних кислот або лугів, солей тяжких металів.
Процес денатурації залежить від природи білка, сили діючого фактору, часу впливу на білок.
При сильному впливі руйнівного фактору відбувається зміна четвертинної , третинної, а потім вторинної та навіть первинної структури білка. Така денатурація незворотна.
Якщо ж сили впливу на білкову молекулу невеликі та нетривалі, то руйнування первинної структури білка не відбувається і при поверненні до нормальних умов, процес денатурації буде зворотним, білок відновить свою структуру.
Такий процес називається ренатурацією. Він показує, що особливості будови білка визначаються його первинною структурою і якщо вона не руйнується, то білок відновить свою структуру.
Погляньте на екран.
Недолік білків в харчуванні у дітей призводить до уповільнення росту і розвитку (будівельна), а у дорослих - глибока зміна в печінці, порушення діяльності залоз внутрішньої секреції, зміна гормонального фону (регуляторна), погіршення засвоєння поживних речовин (ферментативна), проблеми з серцевим м'язом (рухова), погіршення пам'яті і працездатності, анемія (транспортна)
Відзначалися смертельні випадки у людей, тривалий час дотримуються низькокалорійні дієти з вираженим недоліком білка. Відбувається це через серйозні порушень в діяльності серцевого м'яза. Дефіцит білка зменшує стійкість організму до інфекцій (захисна). Крім того, білкова недостатність часто супроводжується авітамінозом В12, А, Д, К і так далі, що також впливає на стан здоров'я. Які функції білків можна назвати виходячи з тексту? Записати на дошці.
IV. Самостійне застосування знань. Проміжна рефлексія
Перевірка:
- Співвіднести на екрані білки та їх функції.
Білки: Функції:
А. Кератин 1. Будівельна
Б. Гемоглобін 2. Запасаюча
В. Актин 3. Захисна
Г. Антитіла 4. Рухова
Д. Міозин 5. Транспортна
Е. Фібриноген 6. Ферментативна
Ж. Колаген 7. Регуляторна
З. Альбумін
І. Каталаза
К. Пепсин
Л. Інсулін
2.Заповнити пропуски
|
Функція білків |
У чому полягає |
Приклади білків |
|
Ферментативна |
Прискорюють біохімічні реакції |
Пепсин, амілаза |
|
Будівельна |
Є складниками мембран |
Мембранні білки |
|
Транспортна |
Переносять кисень, вуглекислий газ тощо |
Гемоглобін, альбумін |
|
Рухова |
Скорочують м’язи |
Актин, міозин |
|
Захисна |
Є основою покриву; утворюють білкові антитіла, захищають від крововтрати |
Антитіла |
|
Енергетична |
1 г білка = 17,2 кДж енергії |
Усі білки |
|
Сигнальна |
Сприймають збудження |
Родопсин |
|
Регуляторна |
Гормони регулюють фізіологічні процеси, відновлення тканин |
Гормон інсулін, фактори росту |
Ну що ж. Тепер ми можемо відповісти на проблемне питання. І послухати сіквейн, який приготував нам Нікіта.
БІЛКИ - ОСНОВА ЖИТТЯ. ЧОМУ?
Ми вже зрозуміли, що:
Білки,
Тривимірні, унікальні,
Прискорюють, регулюють, захищають
Без протеїнів життя неможливе, ні!
Трудяги
V. Домашнє завдання
Роздруківати
Знати:
- що білки - важливі біополімери, мономерами яких є амінокислоти;
- що молекули білків називають макромолекулами;
- що різноманітність білків залежить від кількості амінокислот, складу, послідовності амінокислот;
- що тип зв'язку між амінокислотами називають пептидними;
- що виділяють чотири просторових структури білка;
- що схожість і відмінність організмів визначається набором білків
вміти:
- демонструвати просторову структуру білків;
- пояснювати схему денатурації білка;
- описувати функції білків
Для тих, хто хоче знати більше:
VI. Рефлексія
Заповнення 3 стовпчика таблиці. Що я дізнався (-лася) про білки?
Заслухати 2-3 учнів.
Що таке білки? __________________________________________________________________
Що є мономером білків? ______________________________________________________
Яка будова амінокислот? ________________________________________________________
Чим відрізняються амінокислоти один від одного? ___________________________________________
Чому білки називають поліпептидами? _______________________________________________
Чим створюється різноманітність білків? ___________________________________________________
про публікацію авторської розробки
Додати розробку