Тема уроку: Білки як високомолекулярні сполуки. Хімічні властивості білків.
Мета уроку: навчальна: розширити і поглибити знання учнів про органічні полімери на прикладі білків, з’ясувати особливості будови білків, їх властивості, ознайомити учнів з характерними реакціями білків, показати взаємозв’язок будови, властивостей та функцій білків, сформувати поняття «денатурація, кольорові реакції»;
розвиваюча: розвивати логічне мислення, здатність порівнювати, робити висновки; виховна: виховувати відповідальне ставлення до свого здоров’я.
Очікувані результати навчання
Знаннєвий компонент - учень наводить приклади білків.
Діяльнісний компонент - учень характеризує хімічні властивості білків (гідроліз, кольорові реакції); біологічну роль білків; встановлює причиннонаслідкові зв’язки між складом, будовою, властивостями нітрогеновмісних органічних сполук.
Ціннісний компонент - учень висловлює судження про вплив окремих нітрогеновмісних органічних сполук на організм людини; оцінює біологічне значення білків; розв’язує проблему власного раціонального харчування на основі знань про білки; робить висновки про властивості білків, виходячи з будови молекул речовин, і про будову речовин, виходячи з їхніх властивостей; на основі спостережень.
Формування ключових компетентностей:
- спілкування державною мовою;
- математична;
- основні компетентності в природничих науках;
- інформаційно цифрова;
- соціальна;
- екологічна грамотність та здорове життя.
Тип уроку:урок формування компетентностей.
Методи і засоби навчання: словесні (бесіда, пояснення), наочні (демонстрація), практичні (виконання вправ, лабораторний дослід).
Підходи та технології навчання:інформаційно – комунікативні, здоров'язбережувальні, STEM - елементи (інтегроване навчання (біологія)), компетентнісний, діяльнісний, практико – орієнтований, елементи змішаного навчання (“перевернутий” клас).
Форми роботи:індивідуальна та фронтальна робота, групова робота учнів.
Обладнання:набір реактивів відповідно до інструкції для лабораторної роботи, дидактичні матеріали, презентація вчителя.
«Недостатньо лише отримувати знання,
набагато важливішим є вміння їх застосовувати»
Гете
Хід уроку І. Організація класу.
I.Організаційний етап.
Добрий день, шановні учні та гості. У народі говорять: «Хто володіє інформацією, той володіє світом».
Чи згодні ви з таким висловлюванням? Німецький поет Гете говорив : «Недостатньо лише отримувати знання, набагато важливішим є вміння їх застосовувати». Тож і сьогодні ми будемо застосовувати теоретичні знання при виконанні вправ та дослідів.
II. Актуалізація знань. Мотивація навчальної діяльності.
Прийом «Здивуй». Перед нами зображення: шовк, шерсть, яйце, м’ясо, волосся, горох, квасоля, пір’я.
Проблемне питання : що об’єднує ці зображення, які речовини входить до кожного з них. Ці речовини є також у шкірі, оці, рогах, копитах, нігтях, лусках змії, панцирі черепахи.
"У всіх рослинах і тваринах присутні якісь речовини, вони без сумніву є найважливішими зі всіх відомих речовин живої природи, і без яких життя було б на нашій планеті неможливе. Ці речовини я найменував – протеїни". Так писав ще в 1838 році голландський біохімік Герріт Ян Мюлдер, який вперше відкрив їх існування в природі і сформулював свою теорію протеїну.
Слово "протеїн" походить від грецького слова "протейос", що означає "займаючий перше місце". І справді, все живе на землі містить їх. o Ці слова про них: “Вони будівельний матеріал і регулятор процесу будівництва тканини, агенти біологічної специфічності, вони приводять до руху наші м’язи, захищають нас. Вони – саме життя.” І це саме про них закодована інформація в генетичному коді. o Так. Це білки.
Вчитель.
Давайте сформулюємо тему уроку. (Білки. Будова та властивості.)
Перед тим, як приступити до роботи пропоную Вам поставити мету нашої роботи. Що потрібно … повторити чи….. закріпити
Мета учнів: повторити будову, властивості та функції білків , закріпити практичні вміння (проведення експерименту)
Чи доводилося вам раніше вивчати білки? На яких уроках?
Тому ми перевернули наш урок.
Частина 1.Робота над темою: теоретична підготовка. Яке будо завдання розміщено на Clаssrom продумати і записати питання, які можуть виникнути після перегляду цього уроку.
- Перевірка домашнього завдання
Які виникли запитання, труднощі при опрацюванні навчальних матеріалів?
Вправа «Скарбничка знань» (хмарина слів) допоможе Вам краще відновитив памˈяті вивчене домашнє завдання . Як ви опанували теоретичну основу .
Вибери поняття чи термін з хмарини і сформулюй запитання до учнів іншої групи.
1. Які речовини називаються білками?
2 Скільки амінокислот входить до складу білків.
3 Чому білки є високомолекулярними сполуками?
4 Згадаємо будову білків: які є рівні структурної організації білкової молекули?
5 Як пояснити поділ амінокислот на замінні та незамінні?
6. Скільки молекул амінокислот об’єднані у трипептиді?
7. Що таке денатурація білка?
8. Що таке деструкція?
9. Чому кольорові реакції ще називають якісними на білки7
10. Який процес може бути оборотним : денатурація чи деструкція.
Частина 2.Робота в класі. Для перевірки засвоєння матеріалу на уроці учні розбиваються на міні-групи (за рівнем підготовленості). Кожній групі дається певне завдання.
ВЧИТЕЛЬ.Пропоную створити колективний навчальний проєкт «Білки – основа життя»
(по 4 учні)
Зараз ми об’єднаємося у дослідницькі групи.
Чотири елементи
Зливаються в одне,
Дають життя і творять світ.
- Витягніть картку з символ хімічного елемента( H, O, N, C) який вам подобається.
Об’єднаєтесь у групи дослідників за однаковими символами. :
(Учні пересаджуються по групам.) - Протягом однієї хвилини розподіліть обов’язки: доповідач –буде представляти міні –проект;
координатор– допомагає знайти спільне рішення, спрямовує роботу , секретар – записує ідеї, малює, хронометражер – слідкує за часом, прискорює роботу.
Памˈятайте! Ваше завдання не тільки виконати, але й захистити свій проєкт яскраво, але стисло та зрозуміло для своїх однокласників.
По закінченню виконання завдань, оціните свою роботу у групі за листом самооцінювання діяльності на уроці
2. Прийняття правил роботи
Наприклад :Пам’ятка «Правила роботи в групі»
1. Слухай уважно.
2. Роби висновки, задавай питання.
3. Говори спокійно, ясно.
4. Аналізуй свою діяльність.
5. Допомагай товаришам. 6. Виконуй свою роль.
3. Робота в групах за завданнями
4. Презентація міні - проектів
Вправа «Вчусь, навчаючи»
Проекти вивішуються, доповідачі коментують результати роботи груп. Учні з інших груп
III. Усвідомлення й практичне закріплення знань (виконання хімічних дослідів) одержаних теоретичних знань.
Проблемні питання:1) Чому вживання алкоголю призводить до загибелі клітин мозку?
2) Чому температура 42о С смертельна для людини та чому на упаковці прального порошку з ензимами стоїть обмеження по температурі для прання 40о С ?
Будовою білків пояснюються їхні різноманітні властивості.
Для пошуку відповідей проведемо досліди.
Учні працюють в групах та доповідають.
Властивості білків.
Для дослідження властивостей білків пропоную виконати практичний експеримент. Повторення правил ТБ.
Виконання завдань:
1група (завдання – денатурація з етанолом), 2 група(завдання - біуретова реакція), 3група (завдання - ксантопротеїнова реакція).
4 група (завдання - денатурація з купром ІІ) хлорилом або варій нітратом або нагрівання)
Інструкції на столах у кожної групи.
Бесіда:
Питання до групи 1: до яких реакцій відноситься реакція, яку ви щойно провели?
Кольорова реакція на білки, а саме біуретова реакція
Наявність яких функціональних груп чи просто груп атомів підтверджує дана реакція? Сполуки фіолетовий кольору свідчать про наявність у вихідних речовинах пептидних зв’язків
Питання до групи 2: Що ви спостерігали під час проведення реакції? ксантопротеїнова на бензенове кільце в молекулах амінокислот.
Чи мають кольорові реакції практичне застосування?
Кольорові реакції мають велике практичне застосування в діагностиці ряду захворювань. Якщо в сечі за допомогою цієї реакції вдається виявити білок, то у людини хворі нирки або сечовий міхур, бо у здорової людини в сечі білків немає.
Питання до груп 3 та 4:
• Що спостерігаємо? (осад)
• Яка це властивість білка? (денатурація) Підсумуємо: Що може стати причиною денатурації Вчитель. Питання:
Які ще специфічні властивості характерні для білків? Що відбувається в шлунку з білками? Як називають цю властивість? (гідроліз)
Повернення до дипептиду - приєднання молекули води (учні в групах виконують моделювання процесу гідролізу)
Якщо ми забули білковий продукт в теплому приміщенні, що з ним відбувається? (розклад, гниття) Які продукти утворюються в результаті такого процесу? (продукти мають поганий запах - амоніак, сірководень тощо)
Який запах ми відчуваємо під час горіння білків? (запах паленого пір’я)
Демонстрація: спалювання пташиного пір’я
ІV. Підсумок уроку. Самоцінювання. Рефлексія.
Вправа «Незакінчені речення»
Учня працюють із відкритими реченнями
- На сьогоднішньому уроці для мене найважливішим відкриттям було…
- Урок важливий тому, що … - Мені сподобалося…
- Мені не сподобалося..
VІ. Домашнє завдання.
Виконати контролюючий тест за QR- кодом.
Додатки
Додаток 1.Завдання для груп
1група «БІОХІМІКИ»
1 Прочитати текст
2 Побудувати з конструктора бангемс модель первинної, вторинної( використати дротину) та третинної структур молекули білка.
3 Презентувати модель класу і пояснити кожну структуру.
Виберіть основну інформацію для презентації з текста:
Так як в алфавіті з букв складаються слова, так з 20 амінокислот може утворитися безмежна кількість білків. Ланцюг може складатися з 50-1500 залишків. 2 432 902 008 176 640 000 ( Два квінтильйони чотириста тридцять два квадрильйони дев'ятьсот два трильйони вісім мільярдів сто сімдесят шість мільйонів шістсот сорок тисяч ) комбінацій, тому на планеті немає двох організмів з однаковим набором білка.
Первинна структура – це ланцюг з амінокислот, які сполучені пептидними звˈязками. При цьому кожний індивідуальний білок має свою строгу послідовність амінокислотних ланок.
Послідуючі дослідження показали, що поліпептидний ланцюг знаходиться в закрученому вигляді – спіралі або складчасті шари- це вторинну структуру білка.
Дана спіралізація забезпечується водневими зв'язками, які виникають між залишками карбоксильних і амідних груп, розміщених на протилежних витках спіралі.
Ще складнішу просторову конфігурацію білка має третинна структура білка. При цьому спіральний ланцюг укладається у глобулу – грудку. Вона підтримується сольовими, ефірними містками, атоми сірки утворюють дисульфідні (-S-S-) містки між функціональними групами поліпептидного ланцюга.
Третинна структура зумовлює специфічну біологічну активність білка. Тобто на рівні третинної структури білок виконує функції у клітині.
У живих організмах є ще складніші конфігурації білка типу четвертинного структури. Це комплекс з чотирьох глобул.
2 група «БІОЛОГИ»
Значення і функції білків у живих організмах. Білки є насамперед незамінним пластичним матеріалом, потрібним для побудови клітини і тканини. Вони відіграють велику роль у процесах росту, розмноженням, передачі організмом спадкових властивостей. Білки входять до складу ферментів і гормонів. Білки, як і жири та вуглеводи, є важливим джерелом енергії в організмі. Енергетична роль білків має особливе значення при тяжких захворюваннях, на останніх стадіях голодування організму тощо.
В промисловостібілки використовують як сировину для різних виробництв. Так, з шерсті і шовку з давніх часів виготовляють тканини. З рогу і панцера черепахи виробляють гудзики, гребінці та інші дрібні речі. Білки кісток, хрящів і обрізків шкіри при кип'ятінні з водою утворюють клей.
ПРИВЕСТИ У ВІДПОВІДНІСТЬ створити колаж
|
функція білка |
характеристика / приклади |
|
рухова |
утворення клітин, кератин, колаген |
|
регуляторна |
перенос кисню та мінеральних речовин, гемоглобін |
|
транспортна |
обмін речовин, гормони, інсулін |
|
каталітична |
антитіла, фібрин |
|
структурна |
скорочення м’язів, актин, міозин |
|
захисна |
виділення енергії, 17.6 кДж |
|
енергетична |
біохімічні реакції, ферменти |
3 група «Математики»
Пояснити , чому молекули білків є макромолекулами за допомогою розрахунків.
(Застосуваим Періодичну система, калькулятор) ,оформити яскраво на аркуші
Придумати назву (наприклад, математика білка)
Завдання 1.Обислити відносну молекулярну масу білків Мr :
Овальбуміну (курячого яйця) - С237Н386N58S2 O78
Казеїну (молока) – С708Н1130N180 S4 Р5 О224
Завдання 2. Яку відносну молекулярну масу має білок з масовою часткою сульфуру 0,32%, якщо відомо, що в його молекулі міститься 1 атом S. Розрахунки зробити , склавши пропорцію
Завдання 3. Білок вазопресин складається з 9 амінокислотних ланок. Яка його молекулярна маса? Мr ( 1 амінок.) = 100
Завдання 4. Молекулярна маса ферменту каталази 224 000. Скільки амінокислотних ланок в цій молекулі? Мr ( 1 амінок.) = 100
4 група «Дієтологи»
Завдання
1. Довести за допомогою поданої інформації, що Білки це важлива і незамінна складова їжі людини.
2. За шаблоном створити фішбоун «Вегетаріанство»
Білки не накопичуються про запас, тому при їхній нестачі швидко порушується білковий обмін, погіршується імунітет, розумова діяльність, гормональний баланс, відновлення тканин, кровотворення. Усе це підвищує виникнення онкологічних захворювань.
Для людини масою 70 кг зі звичайною руховою активністю щоденна потреба в білку становить 70-90 г (або 1-1,5 г на 1 кг маси тіла). Для дитячого організму вона більша 1,9 г на 1 кг маси тіла. Дуже важливим є не тільки достатня кількість надходження білка з їжею, але й збалансованість його за амінокислотним складом і здатністю засвоюватися.
Найкраще перетравлюються й засвоюються білки риби й молочних продуктів, на другому місці – білки м’яса, і гірше за всіх – білки хліба і круп. Для постійного надходження амінокислот в оптимальному співвідношенні, ми щодня повинні харчуватися змішаною їжею: 25—55% – риба і морепродукти, м’ясо тварин і птахів, яйця, молочні продукти і 45— 75% рослинна – бобові, хліб, крупи.
Створити фішбоун «Вегетаріанство». Вегетаріанці проти м'ясоїдів: що корисніше для здоров'я?
Шкідливо чи корисно їсти м’ясо? Вічне протистояння вегетаріанців та м’ясоїдів. Ми зважимо всі за і проти. Наведемо аргументи.
|
ЗА |
ПРОТИ |
|
1. Вегетаріанське харчування знижує рівень холестерину, а також нормалізує роботу і покращують стан судин і серця. |
1 Білок м'яса засвоюється організмом людини майже повністю, тоді як рослинні білки, як більш чужі людині, всмоктуються в |
|
2. Вегетаріанці менш схильні до артрозів, артритів, гіпертонії, атеросклерозу, діабету, ішемічної хвороби серця і жовчнокам’яної хвороби.
3.Вегетаріанці можуть похвалитися відмінною роботою кишечника, адже багаті клітковиною овочі та фрукти нормалізують його мікрофлору і перистальтику.
4. Допомагає позбутися зайвої ваги – в м'ясі багато калорій, а овочефруктова дієта сприяє схудненню, пригнічує процеси гниття.
5. Вживання великої кількості фруктів і овочів сприяє виведенню з організму людини різних токсинів і шлаків, а також нормалізує обмін речовин.
|
кров лише наполовину і вимагають на це більше часу. Організм не доотримує належної кількості білків, вітамінів, мінералів,
2. До 30 років відмова від білків тваринного походження може завдати серйозної шкоди організму, а дітям і вагітним вегетаріанство протипоказано – деякі незамінні амінокислоти для росту і розвитку потрапляють тільки з молочною та м*ясною їжею.
3. В результаті нестачі білка, що має тваринне походження, організм починає розщеплювати власний білок, також і м’язовий. Це здатне призвести до дистрофії, Погіршується стан шкіри, нігтів, випадає волосся
4. Виникає хронічна нестача вітамінів В2 і В12 у тих, хто відмовляється від молочних продуктів – це може призвести до проблем з кровотворенням і нервовою системою.
5.Невживання риби спричиняє брак важливих речовин, наприклад, омега-3. Це здатне стати причиною катаракти та деяких серцево-судинних хвороб. «м’ясного» добре засвоюваного феруму. Ну а дефіцит цієї речовини є причиною анемії. |
|
Висновок: Ми пропонуємо компроміс, щоб повноцінно жити, бути здоровим та гарним необхідно споживати як рослинну так і тваринну їжу. У повній мірі організм забезпечується білками, коли із 100 г білкової їжі 60 % - це тваринні білки, а 40% - рослинні. Щоб підтримати свою форму людині необхідно споживати м'ясо 3 – 4 рази на тиждень, тоді як щоденне його вживання дійсно шкідливе! |
|
1. Коротка історія вивчення білків.
Завдання: знайдіть у роздатковому матеріалі інформацію про вчених, що досліджували білки та заповніть таблицю:
2.
|
Прізвище вченого |
Країна |
Досягнення |
Роки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Слово надається групі учнів з історичною довідкою
Уперше білок був виділений (у вигляді клейковини) в 1728 р. італійцем Якопо Бартоломео Беккари (1682 - 1766) з пшеничного борошна. Цю подію прийнято вважати народженням хімії білку.
Білки були виділені в окремий клас біологічних молекул в 18 столітті в результаті робіт французького хіміка Антуан Франсуа де Фуркруа та інших учених, в яких було відмічено властивість білків коагулювати при нагріванні або під дією кислот. У той час були досліджені такі білки, як альбумін з яєчних білків, фібрин з крові і глютен із зерна пшениці.
Голландський хімік Герріт Мульдер визначив продукти руйнування білків — амінокислоти. Мульдеру також належить перша модель хімічної будови білків, запропонована ним у 1836 році. Він сформулював поняття про мінімальну структурну одиницю в складі білків, яка отримала пізніше назву «протеїну».
В 1894 році німецький фізіолог Альбрехт Коссель висунув теорію, що амінокислоти є головними структурними елементами білків.
Слід відмітити вагомий внесок і українських учених хіміків у вивчення білків. І. Я. Горбачевський висловив думку про амінокислотний склад білків. Він одним з перших виділив у чистому вигляді амінокислоти і вважав, що вони є «будівельними цеглинками» білків.
Беліцер В.О. займався проблемами консервування крові та створення білкових замінників крові. Беліцер показав, що білки мають дискретні фазові стани — біологічно активний та денатурований.
Додаток 2 Завдання експериментальної
Дослід №1 Біуретова реакція
Білок + NaOH+CuSO4 → синьо - фіолетове забарвлення до червоного
Cu(OH)2
(вказує на наявність пептидних зв’язків, тобто, що це поліпептид - білок)
Біуретову реакцію дають усі білки, бо вони містять пептидні зв’язки. У лабораторіях медичних закладів під час аналізу сечі проводять біуретову реакцію.
Так виявляють білок в сечі (ознака хвороби)
Дослід № 2 Ксантопротеїнова реакція t
Білок + HNO3 конц → жовте забарвлення
(вказує на наявність бензенового ядра в складі ароматичних кислот фенілаланіну, тирозину, триптофану)
Якщо потім + луг чи амоніак → оранжеве забарвлення
1група Денатурація білків
Візьміть штативи з пробірками.
У пробірках: № 1-2 – розчин білка курячого яйця.
№ 3 – етиловий спирт
Додайте обережно до розчину білку пробіки № 1 етиловий спирт.
А розчин білку пробірки № 2 нагріємо.
- Що спостерігаємо?
- Яка це властивість білка?
- Які фактори викликають денатурацію?
2 Група
Ксантопротеїнова реакція на білки Хід роботи:
До 1мл білка додати 5-6 крапель конц. HNO₃, до появи білого осаду, або каламуті.
Потім осад нагріти до появи яскраво-жовтого кольору.
- Що спостерігаємо?
(вказує на наявність бензенового ядра в складі ароматичних кислот фенілаланіну, тирозину, триптофану)
- Чому пальці руки при потраплянні на них крапель конц. HNO₃, стають жовтими?
3 Група
Біуретова реакція Хід роботи:
До 2мл розчину білка додати такий самий об’єм 10% розчину NaOH. До суміші прилити 2-3 краплі розчину CuSO₄.
- Що спостерігаємо?
- Який зв'язок називають пептидним?
- Між якими функціональними групами він утворюється?
Група 4
Осадження білків солями важких металів
Хід роботи:
До 1-2 мл розчину білка додати декілька крапель барій нітрату.
- Що спостерігаємо?
- Які метали називають важкими? (купрум, аргентум) - Яке значення має ця реакція?
Лист самооцінювання діяльності здобувачів освіти (групова) на уроці Прізвище: _____________________________________
Оцініть себе за кожним напрямком від 0 до 2 балів.
|
1. Ви брали активну участь у роботі групи |
|
|
2.Ви вносили вдалі пропозиції, які врахувала група |
|
|
3. Ви надавали підтримку іншим членам групи, заохочували їх до |
|
|
роботи4. Ви висунули цілком нову ідею, що сподобалась іншим |
|
|
5.Ви вдало узагальнювали думки інших і просували роботу групи вперед |
|
|
6.Ви доповідали класу про результати групової роботи |
|
|
7.Усього: |
|
Тест за темою уроку (індивідуальне) 1) Які органічні речовини в клітині на першому місці по масі? а) вуглеводи б) білки в) ліпіди г) нуклеїнові кислоти 2) Скільки амінокислот утворює все різноманіття білків?
а) 170 б) 26 в) 20 г) 10
3) Скільки амінокислот є незамінними для людини? а) 20 б) таких амінокислот немає в) 10 г) 7 4) Які білки називаються неповноцінними? а) в яких відсутні деякі амінокислоти?
б) в яких відсутні деякі незамінні амінокислоти?
в) у яких відсутні деякі замінні амінокислоти?
г) всі відомі білки є повноцінними.
5) Вкажіть змінну частину амінокислоти:
а) радикал б) аміногрупа в) карбоксильна група г) такої немає.
6) Між якими угрупованнями амінокислот утворюється пептидний зв’язок: а) між карбоксильними групами сусідніх амінокислот;
б) між аміногрупами сусідніх амінокислот;
в) між аміногрупою однієї амінокислоти та радикалом іншої;
г) між аміногрупою однієї амінокислоти і карбоксильною групою іншої. 7) Білки - високомолекулярні біополімери, мономерами яких є:
а) моносахариди; б) залишки амінокислот; в) вуглеводи; г) ліпіди. 8) Вкажіть, які зв’язки лежать в основі утворення первинної структури білка: а) водневі; б) пептидні; в) ковалентні; г) не існують взагалі.
9) Вкажіть хімічні зв’язки, якими стабілізується вторинна структура молекули білка: а) іонні; б) водневі; в) пептидні; г) дисульфідні.
10) Денатурація це:
а) взаємодія білкових молекул між собою; б) руйнування структури білка;
в) кольорова реакція на білки; г) утворення колоїдного розчину. 11) ренатурація – це:
а) взаємодія амінокислот між собою; б) руйнування структури білка;
в) відновлення структури білка; г) утворення колоїдного розчину. 12) Ксантопротеїнова реакція - це взаємодія білка з:
а) нітратною кислотою; б) з купрум (ІІ) гідроксидом;
в) зі спиртовим розчином йоду; г) з розчином калій перманганату.