Яковлева О. А.Белки

Мастер-класс
«Использование ИКТ в сочетании с химическим экспериментом при
осуществлении профильного обучения»
на примере фрагмента урока «Белки – высокомолекулярные
соединения» (10 класс).
Яковлева Ольга Алексеевна,
учитель химии МОУ «сош № 28» г. Балаково, Саратовской области
Методическая цель: показать, как компьютерные технологии
можно сочетать на уроке с химическим экспериментом.
Химический эксперимент – важнейший метод и средство обучения
химии. Методика применения химического эксперимента на уроках
достаточно исследована и разработана учёными-методистами. В настоящее
время с появлением ИКТ значительно расширились возможности
использования эксперимента на уроках химии. Сейчас многие реактивы
запрещены к использованию, однако появилась возможность применять на
уроке видеоэксперименты. Но отходить от реального эксперимента не
стоит, так как в процессе изучения химии учащиеся должны приобрести
определённые умения и навыки применять полученные знания на
практике. Важно умело сочетать ИКТ и химический эксперимент.
Фрагмент урока «Белки как высокомолекулярные соединения»
(10 класс).
Задачи, реализуемые на уроке:
Образовательные задачи: дать знания учащимся о составе, строении и
свойствах белка
Развивающие
задачи:
совершенствовать
умения
учащихся
анализировать, сравнивать, устанавливать взаимосвязь между строением и
свойствами; проводить исследовательскую работу по инструктивной карте.
Воспитательные задачи: с помощью опыта “изменение структуры и
свойств белков при воздействии на них алкоголя” убедить учащихся, что
спирт губительно воздействует на организм человек
Оборудование урока: презентация «Белки как ВМС», инструктивные
карты, мультимедийный проектор, экран, компьютер, штативы с
пробирками
Реактивы: растворы сульфата меди (II) CuSO4, гидроксида натрия NaOH,
азотной кислоты HNO3, хлорида натрия NaCl, соляной кислоты HCl,
этиловый спирт C2H5OH.
1
“Белки, жиры и углеводы,
Пройдут века, эпохи годы,
К вам мы прикованы на век,
Без вас немыслим человек”
Аудиофрагмент. Белки – самые сложные органические соединения.
Их молекулы содержат огромное число атомов: от нескольких тысяч до
нескольких миллионов в зависимости от вида белка.
Слова учителя: Многообразие живых организмов, населяющих нашу
планету, обуславливается во многом многообразием белков, из которых
они построены. Белки – это основная составная часть всех живых
организмов, так как из них состоит протоплазма и ядра живых клеток. Без
белка нет жизни и они действительно являются ее основой.
Белками являются все ферменты, ускоряющие в организмах
разнообразные реакции обмена веществ. К белкам относятся и многие
гормоны,
регулирующие
работу
различных
органов.
Белковую природу имеют и антитела, защищающие организм от
инфекций. Но к белкам принадлежат и токсины – вещества, угнетающие
физиологические функции организма.
Состав и строение белков.
Химики пытаются расшифровать строение белковых молекул-великанов.
Задача эта очень трудная: природа тщательно прячет чертежи, по которым
построены эти частицы.
Выдающийся американский химик и физик Лайнус Карл Полинг с
1940-х гг. начал изучать структуру сложных молекул живых тканей. Он
заложил основы структурного анализа белковых молекул, разработал
представления о структуре полипептидной цепи в белках, впервые
высказал мысль о её спиральном строении.
На рисунках представлены молекулы самых сложных белков
гемоглобина, миоглогина и коллагена.
Белок гемоглобин – переносчик кислорода и углекислого газа. В
крови взрослого человека содержится около 1 кг гемоглобина.
Миоглобин – глобулярный белок, осуществляющий в мышцах запас
молекулярного кислорода и передачу его окислительным системам клеток.
Белок коллаген – основная часть коллагеновых волокон
соединительных тканей животных. При денатурации превращается в
желатин.
Качественный состав белка.
Изучение качественного и количественного состава разных белков
показало, что в среднем массовые доли химических элементов составляют:
2
Химический элемент
Массовая доля (в %)
С (углерод)
50-55
О (кислород)
19-24
N (азот)
15-18
Н (водород)
S (сера)
Р (фосфор)
6-8
0,3-2,5
0-5
Молекула белка куриного яйца имеет формулу C237H386O78N58S2
Молекулярная формула одной из 4-х белковых молекул, образующих
гемоглобин C738H1160O208N203S2Fe
Молекула белка, выделенного из молока, состоит из ещё большего числа
атомов:
C1864H3012O576N468S21
Строение белков.
Белки – протеины. “Протос” от греческого
важнейший”.
– “первичный,
Аудиофрагмент: Основными строительными блоками молекул белков
являются аминокислоты.
20 АК – “кирпичики” белкового здания. Соединяя их в разном порядке,
можно выстроить неисчислимое множество веществ с самыми разными
свойствами.
Первичная структура белка – это последовательное чередование
АК (полипептидная цепь ППЦ).
Пространственная
конфигурация
белковой
молекулы,
напоминающая
спираль
образуется
благодаря
многочисленным
водородным связям между группами – СО– и –NH–. Такая структура белка
называется вторичной.
В пространстве закрученная спираль образует третичную структуру
белка, которая поддерживается взаимодействием разных функциональных
групп.
3
Некоторые белковые макромолекулами могут соединяться друг с
другом и образовывать крупные молекулы. Полимерные образования
белков называются четвертичными структурами (гемоглобин только
при такой структуре способен присоединять и транспортировать О2 в
организм)
Физические свойства белков.
1. Белки обычно бесцветны (одно из исключений – красный
гемоглобин крови). Некоторые белки могут быть получены в
кристаллическом виде (например, желатин)
2. Некоторые белки не растворяются в воде, другие – растворяются.
3. Некоторые белки способны к набуханию.
Изучение химических свойств белков
Слова учителя: Как действуют на белки различные вещества? Что
происходит с ними при нагревании? Ответ на эти вопросы дадут опыты.
Видеоэксперимент «Денатурация белка».
Ход эксперимента: Возьмём немного мяса, творога и белок куриного
яйца. Поместим в пробирки и нагреем.
Наблюдения: При нагревании белки обугливаются, а на стенках
пробирок появляются капельки воды.
Вывод: При нагревании белки подвергаются необратимому
свёртыванию (вывод делают учащиеся).
Денатурация – это изменение третичной и четвертичной структур
белковой макромолекулы под влиянием внешних факторов (повышение
температуры, давления, механического воздействия, действия химических
реагентов, УФ – излучения, радиации)
4
Ренатурация – это процесс обратный денатурации.
Ученики получают инструктивную карту и проводят эксперимент.
Инструктивная карта.
Опыт 1. Денатурация белка.
1. В пробирки с раствором яичного белка добавьте вещества,
приведённые в таблице. Что наблюдаете?
2. Содержимое пробирок перемешайте, а затем добавьте воды. В каким
пробирках наблюдался осадок до и после добавления воды?
Поставьте знак «+» или «–» в клетках таблицы.
№
п/п
Добавляемые
вещества
1.
HCl
2.
NaOH
3.
C2H5OH
4.
NaCl
5.
CuSO4
Осадок
Осадок после
добавления
воды
Учащиеся делают вывод о том, при действии каких веществ белок
необратимо свёртывается.
Учитель: В организме лучше усваиваются белки, подвергнутые
тепловой обработке, т.к. происходит денатурация, а при этом белок теряет
свои свойства. Это облегчает доступ к молекулам ферментов желудочнокишечного тракта.
Демонстрация опыта учителем “Изменение структуры и
свойств белков при воздействии на них алкоголя”
Описание опыта: В стакан налить спирт, в него опустить кусочек сырого
мяса. Через некоторое время мясо приобретает вид вареного.
Учащиеся делают вывод о влиянии алкоголя на организм человека.
К чему может привести денатурация?
5
- нарушению антигенной чувствительности белка
- блокированию ряда иммунологических реакций
- нарушению обмена веществ
- воспалению слизистой оболочки ряда органов пищеварения (гастриты,
колит)
- камнеобразованию (камни имеют белковую основу).
Выводы: 1.Белки, которые мы употребляем в пищу, должны подвергаться
тепловой обработке.
2. Денатурация белков, входящих в состав организма может привести к
неблагоприятным последствиям.
Слова учителя: Для обнаружения белков в различных природных смесях
проводят качественные реакции. Проще всего обнаружить белок,
например, в продуктах питания, с помощью сжигания. А также можно
провести цветные реакции белков.
Видеоэксперимент «Биуретовая реакция».
Описание эксперимента: Возьмём белок куриного яйца, добавим к нему
раствор гидроксида натрия и несколько капель раствора сульфата меди (II).
В присутствии белков появляется красно-фиолетовое окрашивание. Эта
реакция получила название биуретовой реакции.
Затем учащиеся проводят аналогичный лабораторный опыт по
инструктивной карте.
Опыт 2. Биуретовая реакция
К раствору белка куриного яйца добавьте раствор гидроксида натрия
NaOH и несколько капель раствора сульфата меди (II) CuSO4. Что
наблюдаете?
Видеоэксперимент «Ксантопротеиновая реакция».
Описание эксперимента: Возьмём небольшой кусочек творога, добавим к
нему концентрированную азотную кислоту и нагреем. Появление
оранжевой окраски указывает на то, что в твороге есть белки.
Вопрос классу: При попадании азотной кислоты на кожу и ногти
появляется жёлтое окрашивание Чем оно вызвано? Какой практически
важный вывод можно сделать из этого опыта?
6
Рефлексия




Что заинтересовало вас сегодня на уроке более всего?
Как вы усвоили пройденный материал?
Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?
Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?
Домашнее задание.
Темы проектов учащихся.
1. Роль белков в питании человека.
2. Исследование состава белков.
3. Исследование различных факторов на активность ферментов.
4. О пользе молочных продуктов.
5. Химия, питание, здоровье.
Задача. Пользуясь таблицей, расcчитайте массу каждого из продуктов
питания, обеспечивающую дневную потребность взрослого человека в
белках, равную 200 г.
Продукт питания Содержание белка (в %)
Сыр
25
Свинина
8-15
Говядина
16-20
Баранина
16-17
Птица
14
Рыба
13-21
Яйца
13
Творог
14
Молоко
3
Хлеб
7-8
Выводы по уроку:
Аудиофрагменты:
1. Белки – природные полимеры, образованные многократно
повторяющимися остатками аминокислот.
2. Химические свойства и биологические функции белков определяются
последовательностью аминокислотных остатков, строго определённой
для каждого белка.
7
Понятие “белок” и “жизнь” неразрывно связаны друг с другом. Что
такое жизнь? Откуда она появилась на Земле? Эти вопросы волновали
людей всегда. Белок – вот самая высшая ступень развития вещества,
обусловившая появление человека и жизни вообще на Земле.
Информационные ресурсы:
1. Электронная библиотека «Просвещение» Химия. 9 класс.
ЗАО «Просвещение МЕДИА», 2005
2. Открытая химия 2.5. ООО «Физикон», 2003
3. http: // school-collection/edu.ru. Видеоопыты. Органическая химия.
8