Урок. "Білки-природні полімери, основа життя на Землі"

ДИСЦИПЛІНА : БІОЛОГІЯ,ХІМІЯ

 

 

  ТЕМА ЗАНЯТТЯ : БІЛКИ

    ВИД  ЗАНЯТТЯ : бінарне

    ТИП ЗАНЯТТЯ : узагальнення і систематизації знань.

    ТРИВАЛІСТЬ ЗАНЯТТЯ : 90хв.

 

                                                              ЦІЛІ  ЗАНЯТТЯ:

 

ОСВІТНІ:формувати міжпредметні знання про природні полімери – білки,як основу життя на Землі; на основі інтеграції знань формувати цілісне уявлення про навколишній світ;

формувати вміння встановлювати причинно-наслідкові зв’язки,узагальнюючи та розширюючи уявлення студентів про залежність хімічних властивостей і біологічних функцій білків від їх складу та структури

 

РОЗВИВАЮЧІ:розвивати пізнавальну активність студентів; творче самостійне мислення; розвивати експериментальні вміння

 

ВИХОВНІ: на основі пізнання взаємозалежності будови форм живої матерії і їх функцій  виховувати навики здорового способу життя ; формувати культуру спілкування

 

                                                    МІЖПРЕДМЕТНІ ЗВ’ЯЗКИ:

 

ЗАБЕЗПЕЧУЮЧІ :  Технологія харчування, Біохімія, Мікробіологія, Органічна

хімія,Аналітична хімія

ЗАБЕЗПЕЧЕНІ: Біологія “ Біосинтез білків”, “Хімічна організація клітини”; Хімія          “Нітроген”, “Сульфур”, “Амінокислоти”.

 

                                                   ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАНЯТТЯ:

 

А.НАОЧНІ ПОСІБНИКИ : таблиці “ Амінокислоти”, “ Біосинтез білків”, “Генетичний код”,

динамічна модель”Біосинтез білка”,картки для логічних вправ,спиртівка,штатив з пробірками, реактиви: купрум (ІІ) сульфат, натрій гідроксид,нітратна кислота,ацетат свинцю.

 

Б.РОЗДАТКОВИЙ МАТЕРІАЛ : варіанти індивідуальних завдань,опорні конспекти

 

В.ТЗН: слайди “Контрольні тести з теми “Білки”,”Коди відповідей”,”Структури білків”

 

Г.УЧБОВІ МІСЦЯ: лабораторія хімії,неорганічної та органічної хімії

 

                                                        ЗМІСТ ЗАНЯТТЯ

 

І.ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ.

Відмітити відсутніх,відповісти на запитання студентів.2хв.

 

ІІ.ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ, МЕТИ  І ПЛАНУ ЗАНЯТТЯ.МОТИВАЦІЯ УЧІННЯ. 8хв.

 

Заняття розпочинає викладач біології.Він наголошує на тому,що вивчення біології почалось з розділу “Молекулярна біологія”,в якому студенти ознайомились з природніми полімерами –білками.На занятті з хімії буде закріплено знання про білки як хімічні речовини і форму живої матерії,встановлено взаємозалежність функцій та властивостей білків від їх хімічної будови.

     До даного матеріалу доведеться ще звертатись в ході вивчення таких дисциплін, як органічна хімія,біохімія,технологія приготування їжі тощо.

    Отже,мета заняття – поглибити і систематизувати знання про значення,склад,будову,

властивості  білків і процеси їх біосинтезу; за допомогою хімічного експерименту закріпити навички розпізнавання білків.

 

Питання,що виносяться для узагальнення і систематизації знань:

1.Значення білків для життєдіяльності організмів.

2.Склад та будова білків.

3.Структури білків.

4.Властивості білків.

5.Харчування людини та забезпечення білковою їжею.

6.Біосинтез білків.

      Далі студентам пояснюється методика виставлення рейтингових оцінок.

 

ІІІ .ПОВТОРЕННЯ  І  УЗАГАЛЬНЕННЯ ОСНОВНИХ ТЕОРЕТИЧНИХ ПОЛОЖЕНЬ. 5хв.

1.Значення білків для життєдіяльності організмів.

• з дисципліни “Біологія”

Щоб з’ясувати значення білків для життєдіяльності організмів, викладач біології проводить фронтальну бесіду,під час якої розглядаються будівельна,ферментативна,рухова,

каталітична,захисна,регуляторна,енергетична функції білків.Бесіда розпочинається зі слів Ф.Енгельса “ Життя є форма існування білкових тіл...”

• з дисципліни “Хімія”

У бесіду вступає викладач хімії із запитаннями “Чому білки посідають особливе місце в реалізації життєвих процесів?” та “ У чому полягає причина здатності білків виконувати різноманітні та складні функції?”

Студенти повинні висловити думку про те,що функціональні особливості білків зумовлені їх хімічним складом та будовою.

 

ІV.ПОВТОРЕННЯ ОКРЕМИХ ФАКТІВ,ПОНЯТЬ  І  УЗАГАЛЬНЕННЯ ВІДПОВІДНОЇ  ЇМ СИСТЕМИ ЗНАНЬ.

 2.Склад та будова білків.20хв.

Усне фронтальне опитування:

1.Які речовини називають білками?Як класифікують білки за складом?

2.Які речовини називають амінокислотами? Їх структурна формула.

3.Скільки є видів амінокислот?

4.Завдяки чому можлива взаємодія амінокислот між собою?

Відповідь на це запитання супроводжується виконанням логічної вправи на з’ясування того,який зв’язок утворюється під час їхньої взаємодії,пояснюється механізм реакції поліконденсації.

Самостійна робота студентів з опорними конспектами.

Завдання №1 .Перед кожним із студентів на картках записано структурні формули двох амінокислот.Записати формули дипептидів.   5хв.

Завдання №2.Провести якісну реакцію на пептидний зв’язок і пояснити її хід.

Використовується творчо-дослідницький метод,студенти експериментують,викладач хімії  слідкує за ходом експерименту та контролює дотримання правил техніки безпеки.

     Викладач біології перевіряє правильність написання дипептидів.

Підсумовуючи обговорення цього питання,студенти роблять висновок,що до складу білкової молекули входять амінокислотні залишки,які можуть багаторазово повторюватись,що саме й зумовлює існування величезної кількості білків ( 2 х10²³).

 

3.Структури білків.10хв.

Завдання пропонує викладач біології.

Пояснити,як утворюється первинна, вторинна, третинна структури білка. При цьому викладач біології зазначає, що первинна структура визначає специфічність білків,а вторинна і третинна зумовлюють їх функціональну специфічність.Для унаочнення розповіді студенти використовують слайд “Структури білків”.

Витягнутий дріт – це модель поліпептидного ланцюга; закручений у спіраль дріт – модель вторинної структури; спіраль, закручена у клубок дає уявлення про третинну структуру.

Викладач хіміїї обговорює,чому саме утворюються водневі зв’язки, дисульфідні, складноефірні ,нагадує про існування амінокислот з різними функціональними групами,

використовуючи таблицю “Амінокислоти”.

     Підсумовуючи обговорення будови білків,викладач біології проводить рубрику “Цікаво знати...”,наголошуючи,що будова білків харчових продуктів визначає їх поживну цінність за амінокислотним складом; відхилення в будові живих організмів зумовлює ряд захворювань.

 

4.Властивості білків.20хв.

Бесіду проводить викладач хімії:

1.Охарактеризувати фізичні властивості білків.

2.Як білки класифікують за розчинністю?

3.Чому білки мають різну молекулярну масу?

4.Як амінокислоти зумовлюють хімічні властивості білків?

5.Що відбувається з білком під час висолювання?

6.Що відбувається з білком під час денатурації?

Бесіда викладача біології.Денатурація має важливе значення і використовується при виготовленні сиру,дубленні шкіри.Денатурація виникає при підвищенні температури теплокровних організмів.Тому,коли виникає захворювання,лікарі рекомендують знижувати температуру тіла до 38⁰.

Викладач хімії пропонує студентам розв’язати таку експериментальну задачу:

-продемонструвати процеси денатурації білка під впливом різних факторів.

Студенти проводять відповідні лабораторні досліди,роблять висновки.Викладач слідкує за дотриманням правил техніки безпеки.

Далі звучить запитання:

7.Як проходить гідроліз білків? Записати стадії гідролізу білків.

Відповідь студентів з доповненням викладача біології.

Гідроліз білків – це процес, коли білки розпадаються на  амінокислоти.Під час гідролізу руйнується первинна структура білків.Отже,вони втрачають свою специфічність.Дані процеси відбуваються в травній системі людини в ході перетравлювання їжі.Основним джерелом їжі є білки рослинного і тваринного походження.

8.Пригадайте і скажіть,які рослинні продукти багаті на білок?

 

5 Харчування людини та забезпечення білковою їжею.Пошуковий метод.5хв.

Із повідомленням виступає один із студентів.

 

    Формування сучасних наукових уявлень про харчування людини можна вважати одним із важливих досягнень людства.Людина забула про такі хвороби, як бері-бері,пелагра, рахіт, які були широко поширені в багатьох країнах.Разом з тим добре відомо,що 1/8 частині людства їжі не вистачає, в той же час в більшості розвинених країнах світу люди хворіють від переїдання і незбалансованої дієти.

Повноцінний раціон людини має містити п’ять основних компонентів:

1.Джерело енергії і речовин: білки,жири,вуглеводи.

2.Незамінні амінокислоти: гістидин,ізолейцин,лізин,метіонін,фенілаланін,треонін, триптофан, валін, аргінін ( в раціоні дорослих людей).

3.Вітаміни.

4.Незамінні жирні кислоти.

5.Неорганічні елементи.

Білки самі по собі не є незамінними компонентами харчового раціону людини,проте в них містяться незамінні амінокислоти, добова потреба в яких варіює в межах від 0,5 г до 2г.

Кожен день молодим людям рекомендовано вживати 54г білків.12г білків повинно припадати на долю незамінних амінокислот і 42г – на долю замінних амінокислот.

Якість білків їжі залежить від амінокислотного складу і від його засвоєння організмом.За даними біохімії найвищу хімічну і біологічну цінність мають білки жіночого молока,м’яса яловичини,яєць,коров’ячого молока.

     Слід враховувати під час приготування їжі,що рослинні продукти містять менше білків, ніж тваринні.Проте при певній комбінації рослинних харчових продуктів можна повністю забезпечити організм сумішшю амінокислот.Наприклад, білки кукурудзи містять мало лізину, але достатню кількість триптофану, тоді як білки бобів багаті на лізин, але не містять триптофану.Отже, суміш бобів і кукурудзи містить необхідну для людини суміш амінокислот.Така суміш відома під назвою “суккоташ” (страва з кукурудзи і бобів).Дана суміш була інтуїтивно відкрита індійцями Нового Світу.Населення Сходу також комбінує певні рослинні продукти.Наприклад, рис поєднують з різноманітними соєвими соусами.  В  Центральній і Південній Америці використовують повноцінну харчову суміш,відому під назвою “ Incaparina”,яка містить дешеві рослинні білки кукурудзи, сорго і бавовника. Кожен із цих компонентів має низьку харчову якість, проте їх сукупність утворює білкову суміш, еквівалентну за харчовою цінністю білкам молока..

     На цих закономірностях грунтується харчування людини в період росту.Для того,щоб поповнити організм людини незамінними амінокислотами, потрібно вживати білки риби і комбінувати рослинні білки.

   Але завжди на Землі є голодуючі люди,число яких закономірно зростає в неврожайні і воєнні роки. Україна також зазнала періодів голодомору 1933 року, голоду 1947 року.

За даними ООН, тільки в одній Індії від недоїдання помирає 1млн.людей.В зв’язку з тим, що населення планети  збільшується в геометричній прогресії, виникає проблема харчування. В останні роки на Землі поширюються штучні харчові продукти, які мають значно нижчу харчову цінність, ніж натуральні продукти.

 

6.Біосинтез білка. Ігровий та частково-пошуковий метод.10хв.

Студенти повинні озвучити процеси, які відбуваються під час біосинтезу білка.Для пояснення викладач біології використовує динамічну модель “Біосинтез білка”.В бесіду вступає викладач хімії, акцентуючи увагу на проблемах хімічного синтезу природних білків і вирішення їх за допомогою біохімічного синтезу.Звучить повідомлення студента на цю тему.

 

В живому організмі білки синтезуються під прямим контролем генетичного матеріалу клітини і під дією ферментів.Інструкції,необхідні для синтезу цих ферментів та всіх інших білків,  що закодовані в ДНК,знаходяться в ядрі клітини,але в 50х роках ХХст. було досліджено,що   синтез білка проходить в цитоплазмі і в ньому беруть участь рибосоми.

Таким чином,якщо експериментатор має в своєму розпорядженні м-РНК,свого роду відпечаток гена, то це означає одержання ним самого гена,а внаслідок цього – синтез   конкретного білка.Відкрились нові можливості біотехнологічного синтезу білків методами   генної інженерії.

  Якщо перенести відомий ген в мікроорганізм,забезпечивши його функціонування,біосинте-  тичний апарат бактеріальної клітини почне синтезувати необхідний нам  білок.Так сталось з  геном інсуліна.Його навчились виділяти з організму людини і тварин,а потім одержувати ме-  тодами матричного і хімічного синтезу.Помістивши його в ДНК звичайної кишкової палич-  ки,тобто,модифікуючи генетичний апарат мікроорганізмів,добились суттєвого виходу унікального гормону.

Налагоджено генноінженерні технології одержання інтерферону людини – білка,який    виробляється в організмі у відповідь на вірусну інфекцію; ферменту лактази,що здійснює   розщеплення молочного цукру в організмі і широко застосовується в медицині і харчовій   промисловості.

Українські вчені також працюють над фундаментальними і прикладними аспектами синтезу білків. В інституті біохімії ім.А.В.Палладіна успішно з’ясовано регуляторну роль амінокислот в процесах біосинтезу білка,а також механізми модифікації білків після трансляції.  В інституті молекулярної біології і генетики Академії наук України вивчено структурно-функціональні основи  участі транспортної РНК в регуляції трансляції під час синтезу білків.

Визначним досягненням українських вчених є одержання транскриптази віруса  мієлобластозу домашніх птахів ,який являється інструментом для синтезу генів. В інституті мікробіології ім. А.В.Заболотного одержано штами – продуценти різних білків,запропоновано методи добування кормових білків за допомогою мікроорганізмів з рослинних відходів.

 

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ 5хв.

Самостійна робота студентів,яка проводиться у вигляді тестового диктанту.Для диктанту використовується контролююча кодограма.

 

                     ТЕСТОВІ ЗАПИТАННЯ:

 

1.Які сполуки є мономерами білкової молекули?

а)глюкоза  б)гліцерин  в)жирні кислоти  г)амінокислоти  д)нуклеотиди

2.Скільки амінокислот беруть участь у синтезі білка?

а)20  б)30  в)40  г)60  д) 100

3.Які функціональні групи містяться в молекулах амінокислот?

а) аміногрупа б)альдегідна група в)карбоксильна група г)гідроксогрупа д)карбонільна група

4.Яким зв’язком з’єднані між собою амінокислоти в молекулі білка первинної структури?

а)дисульфідним б)водневим  в)пептидним  г)ковалентним  д)йонним

5.Для якої структури білка характерне утворення глобули?

а)первинної  б)вторинної  в)третинної  г)четвертинної

6.Ферменти – це білкові речовини:

а)каталізатори б)антитіла  в)м’язів  г)гормони  д)барвники

7.Яка найважливіша функція білків?

а)рухова  б)сигнальна  в)ферментативна  г)енергетична  д)будівельна

8.Скільки енергії звільняється при розщепленні 1г білків?

а)17,6 кДж б)38,9 кДж  в) 41 кДж  г) 50 кДж д) 1289 кДж

9.Білок містить 51 амінокислоту.Скільки нуклеотидів містить ген,де закодовано цей білок?

а)51  б)153  в) 306  г) 469  д)102

10.Від чого залежить специфічність молекули білка?

а)від амінокислотного набору

б)від послідовності сполучення амінокислот між собою

в)від структури білкової молекули

11.Від чого залежить активність білків?

а)від амінокислотного набору

б)від послідовності сполучення амінокислот між собою

в)від структури білкової молекули

12.     Білки  

                                 (за складом молекул)

 

 

 

Після диктанту студенти самокоректують роботи, виставляючи оцінки згідно з тест-карткою

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
г	а	а,в	в	в	а,г	в	а	в	б	в	прості і складні

 

 

VI. ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ ЗАНЯТТЯ.4хв.

   Підсумки бінарного заняття підводять студенти разом з викладачами,наголошуючи на залежності властивостей та функцій білків від їх будови, підкреслюючи незаперечно важливу роль білків у життєдіяльності організмів.

 

VIІ.ПОВІДОМЛЕННЯ ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ.1хв.

А.В.Домбровський.Хімія.с.169-171