А. С. Крюкова ;
А. А. Степанова
Интегрированный урок «Белки»
Данный урок позволяет выстроить единую линию обобщения знаний о белках, полученных на уроках биологии и химии в 10-м классе средней школы.
Актуальность выбранной темы заключается в следующем: белки – основа организации живой материи; знание химической структуры и биологических функций белков необходимо для понимания механизма реализации наследственной информации в клетке и доказательства уникальности каждого живого организма. Таким образом, тему «Белки» можно считать одной из ключевых в школьных курсах «Органическая химия» и «Общая биология». Однако прохождение данной темы не согласовано на уроках химии и биологии. Так, в курсе биологии учащиеся знакомятся с белками в начале учебного года, а в курсе химии это одна из заключительных тем в 10-м классе. Разработанный нами урок позволяет установить взаимосвязь между темами на межпредметном уровне интеграции.
Предлагаемый урок занимает важное место в системе обобщения и углубления знаний учащихся о биологических высокомолекулярных соединениях. Рекомендуется к проведению на заключительном этапе изучения темы «Азотсодержащие соединения» в курсе «Органическая химия» в 10-м классе.
Реализация урока подразумевает подготовку учащимися докладов на заданные темы (Приложение 1), создание моделей белковых молекул и отработку постановки лабораторных опытов.
В ходе урока используются следующие формы работы учащихся: индивидуальная работа, работа в парах и группах сменного состава, постановка лабораторного эксперимента. Формами обратной связи и контроля являются: выполнение реферативной работы и выступления учащихся; наблюдения и их анализ (постановка эксперимента, видеодемонстрации); обзор научной и учебной литературы; стендовые доклады.
Ожидаемый результат: интеграция знаний учащихся о белках, их свойствах и функциях, полученных в курсах химии и биологии, а также ее реализация в ходе урока.
Цель урока: создать условия для интеграции знаний о белках, полученных на уроках биологии и химии в 10-м классе.
Задачи урока:
– систематизировать учебный материал;
– продолжить формирование умений делать выводы;
– развивать умения и навыки подготовки
сообщений в форме доклада;
– продолжить формирование навыков в подготовке
и демонстрации химических опытов;
– познакомить с историей открытия и изучения
белков;
– обобщить и закрепить знания о структурах,
химических свойствах белковых молекул;
– закрепить представления о семи основных
функциях белков;
– продемонстрировать качественные реакции на
белки.
Учебно-методический комплект и материально-техническая база:
Учебники: Габриелян О.С., Масков Ф.И., Пономарев С.Ю., Теренин В.И. Органическая химия, 10-й класс. – М: Дрофа, 2003; Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология, 10–11-й класс. – М: Дрофа, 2005.
Модель гемоглобина; набор карточек с формулами аминокислот; дидактическое пособие «Белки»; комплекс мультимедиа; видеоматериалы «Качественные реакции на белки».
Оборудование и реактивы: пробирки, спиртовка, держатель, спички, проволока, штатив, клеенка, химические стаканы, пипетки; вода, картофель, раствор яичного белка, раствор сульфата меди (CuSO4), раствор гидроксида натрия (NaOH), концентрированная азотная кислота (HNO3), пероксид водорода (Н2О2), этиловый спирт (С2Н5ОН).
План урока
1. Организационный момент (3 мин):
– раскрытие цели и постановка задач
урока;
– инструктаж по правилам поведения в кабинете
химии и технике безопасности при выполнении
химических опытов.
2. История открытия и изучения белков (доклад учащихся, 5 мин).
3. Первичная структура белка (10 мин):
– доклад учащихся;
– работа в группах сменного состава (Приложение
2, задачи 1–2);
– демонстрация биуретовой реакции.
4. Вторичная, третичная и четвертичная структуры белка (7 мин):
– доклад учащихся;
– самостоятельная работа учащихся в парах
сменного состава: составление моделей белковых
молекул названных структур с их последующим
объяснением.
5. Функции белков (15 мин):
– транспортная функция (доклад);
– двигательная и строительная функции (доклад);
– демонстрация ксантопротеиновой реакции
(Приложение 3, опыт 2);
– защитная функция (доклад «Иммунитет»);
– сигнальная функция (доклад);
– демонстрация опытов де- и ренатурации белка
(Приложение 3, опыт 3). После демонстрации и
объяснения опыта учащимся предлагается ответить
на вопрос: почему происходит уменьшение веса
мяса и рыбы после их тепловой обработки? Ответ:
во время тепловой обработки происходит
денатурация белков мяса и рыбы. Белки становятся
практически нерастворимыми в воде и отдают
значительную часть содержащейся в них воды, при
этом масса мяса, например, уменьшается на 20–40%);
– каталитическая и энергетическая функции
(доклад; демонстрация опыта, иллюстрирующего
каталитическую функцию белков (Приложение 3, опыт
4).
6. Подведение итогов урока с оцениванием работы каждого учащегося (5 мин).
Приложение 1. Рекомендуемые темы реферативных работ
История открытия и изучения белков.
Состав и строение белковых молекул.
Транспортная функция белков. Гемоглобин.
Двигательная и строительная функции белков.
Защитная функция белков. Иммунитет.
Сигнальная функция белков. Денатурация.
Каталитическая функция белков. Ферменты.
Роль белков в рационе питания.
Денатурация белка
Приложение 2. Задачи и решения
Задача 1. Составьте все возможные трипептиды из предложенных аминокислот:
Ответ: 1) Гли–Фен–Сер; 2) Фен–Гли–Сер; 3) Сер–Гли–Фен; 4) Гли–Сер–Фен; 5) Фен–Сер–Гли; 6) Сер–Фен–Гли.
Задача 2. Серповидно-клеточная
анемия возникает в результате замены одного
аминокислотного остатка глутаминовой кислоты на
остаток валина в 
-полипептидной
цепи молекулы гемоглобина. Фрагмент цепи
нормального гемоглобина: –Глу–Глу–Лиз–.
Фрагмент цепи аномального гемоглобина:
–Вал–Глу–Лиз–. Изобразите эти фрагменты при
помощи химических формул.
Ответ:
–Глу–Глу–Лиз–
–Вал–Глу–Лиз–
Приложение 3. Описание опытов
Опыт 1. Биуретовая реакция.
К 2–3 мл раствора белка прилить несколько миллилитров слабого раствора гидроксида натрия NaOH, затем по каплям добавить раствор сульфата меди (II) CuSO4. В результате появится красно-фиолетовая окраска, доказывающая наличие в белковой молекуле пептидных (амидных) связей.
Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция.
К 2–3 мл раствора белка прилить 0,5–1 мл концентрированной азотной кислоты HNO3. Появление желтой окраски будет свидетельствовать о том, что в состав полипептидной цепи белковой молекулы входят остатки ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина).
Опыт 3. Де- и ренатурация белка.
К 2–3 мл раствора белка добавить несколько кристалликов поваренной соли, размешать. Появление белого мутного осадка будет свидетельствовать о денатурации белка. Если к полученному осадку добавить несколько миллилитров воды и снова размешать, осадок растворяется, т.е. происходит ренатурация белка.
Опыт 4. Реакция каталитического расщепления пероксида водорода Н2О2 каталазой (пероксидазой) картофеля.
В пробирку или в химический стакан наливают несколько миллилитров 1% раствора перекиси водорода и добавляют несколько капель картофельного сока или кусочек картофеля, натертого на терке. Происходит бурное выделение кислорода: жидкость вспенивается, и пена заполняет всю пробирку или химический стакан. Данный опыт иллюстрирует каталитическую функцию белков. Каталаза обладает способностью разлагать перекись водорода Н2О2 на молекулярный кислород О2 и воду Н2О. При этом одна молекула перекиси водорода окисляется и служит донором электронов, а другая восстанавливается и является при этом акцептором электронов.
Ответ.
2H2O Пероксидаза картофеля > O2 + 2H2O
Литература для учителя
1. Высоцкая Л.В., Глаголев С.М., Дымшиц
Г.М. Общая биология: Учебник для 10–11-го класса с
углубленным изучения биологии в школе. – М.:
Просвещение, 1995.
2. Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Карцева А.А. Органическая
химия. – М.: Просвещение, 2004.
3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т.
Т1. – М.: Мир, 1990.
4. Карцова А.А., Лёвкин А.Н. Органическая химия:
Задачи и практические работы. – СПб: Авалон,
Азбука-классика, 2005.
5. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 2500 задач по химии
с решениями. – М.: Оникс 21 век, 2002.
6. Орлова Л.Н. Межпредметные связи на уроках
химии в общеобразовательной школе. – Омск, 1988.
7. Слесарев В.И. Химия: Основы химии живого:
Учебник для вузов. – СПб: Химиздат, 2000.
8. Соловьёв Ю.И. История химии. Пособие для
учителей. – М.: Просвещение, 1993.
Литература для учащихся
1. Азимов А. Краткая история химии. –
М.: ЗАО Центрполиграф, 2002.
2. Большая детская энциклопедия: Химия / Сост.
К.Люцис. – М.: РЭТ, 2000.
3. Карцова А.А., Левкин А.Н. Органическая химия:
иллюстрированный курс: Пособие для учащихся 10
(11)-й класс. – М.: Просвещение, 2005.
4. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. – М.:
Мир, 1988.
5. Малая энциклопедия открытий. – М.: ООО Изд-во
АСТ, 2001.
6. Пуговкин А.П., Пуговкина Н.А., Михеев В.С.
Практикум по общей биологии: Пособие для
учащихся 10–11-го класса общеобразовательных
учреждений. – М.: Просвещение, 2002.
7. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Занимательные
задания и эффектные опыты по химии. – М.: Дрофа,
2002.
8. Степин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии
для домашнего чтения. – М.: Химия. 1995.
9. Шапиро Я.С. Биологическая химия. – Изд.
СпбГУ «Элби-СПб», 2004.
10. Энциклопедия для детей. Т. 17. Химия. – М.:
Аванта+, 2000.
11. Энциклопедия для детей. Т. 18. Человек. – М.:
Аванта+, 2001.
CD
1. Большая электронная энциклопедия
Кирилла и Мефодия.
2. Органическая химия. Полный мультимедийный
курс. ООО «Руссобит-Паблишинг», 2004.
3. Электронная энциклопедия «Кругосвет», 2003.
Интернет-источники
1. www.alchimik.ru
2. www.chemport.ru
3. www.anchem.ru
4. www.novedu.ru