Урок 13. Биологические полимеры - белки

Методические разработки уроков 10-11класс

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биоло­гическим вопросам;

-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

 Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

УУД

Личностные результаты обучения биологии:

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблем­ного, раз­вивающего обучения, групповой деятельно­сти

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Ход урока

Задачи

Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. ,

Объяснить строение макромолекул белка, име­ющих характер информационных биополимеров.

Углубить знания школьников о связи строения молекул веществ и их функции на примере бел­ков.

Основные положения

Первичная структура белка определяется геноти­пом.

Вторичная, третичная и четвертичная структурная организация белка зависит от первичной структу­ры.

Все биологические катализаторы — ферменты — имеют белковую природу.

4.Белковые молекулы обеспечивают иммуноло­гическую защиту организма от чужеродных ве­ществ.

Вопросы для обсуждения

Чем: определяется специфичность деятельности биологических катализаторов - ментов?

Каков механизм действия рецептор точной поверхности?

Биологические полимеры — белки

Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. У жи­вотных на них приходится около 50% сухой массы клетки. В организме человека встречаются 5 млн типов белковых мо­, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и слож­ность строения они построены всего из 20 различных амино­кислот.

Аминокислоты имеют общий план строения, но отлича­ются друг от друга по строению радикала (К), которое весьма разнообразно. Например, у аминокислоты аланина радикал простой — СН3, радикал цистеина содержит серу — СН28Н, другие аминокислоты имеют более сложные радикалы.

Белки, выделенные из живых организмов животных, растений и микроорганизмов, включают несколько сотен, а иногда и тысяч комбинаций 20 основных аминокислот. Порядок их чередования самый разнообразный, что делает возможным существование огромного числа молекул белка, отличающихся друг от друга. Например, для белка, состоя­щего всего из 20 остатков аминокислот, теоретически воз­можно около 2 • 1018 вариантов различных белковых моле­кул, отличающихся чередованием аминокислот, а значит, и свойствами. Последовательность аминокислот в поли- пептидной цепи принято называть первичной структурой белка.

Однако молекула белка в виде цепи аминокислотных ос­татков, последовательно соединенных между собой пептид­ными связями, еще не способна выполнять специфические функции. Для этого необходима более высокая структурная организация. Путем образования водородных связей между остатками карбоксильных и аминогрупп разных аминокис­лот белковая молекула принимает вид спирали (а-структу- ра) или складчатого слоя — «гармошки» (Р-структура). Это вторичная структура но и ее часто не­достаточно для приобретения характерной биологической активности.

Вторичном структура белка ((3-структура) — сверху. Третичная структура белка внизу:

— ионные взаимодействия,

— водородные связи.

— дисульфидные связи,

— гидрофобные взаимодействия,

— гидратируемые группы

Часто только молекула, обладающая третичной струк­турой, может выполнять роль катализатора или какую-либо другую. Третичная структура образуется благодаря взаимо­действию радикалов, в частности радикалов аминокисло­ты цистеина, которые содержат серу. Атомы серы двух ами­нокислот, находящихся на некотором расстоянии друг от друга в полипептидной цепи, соединяются, образуя так называемые дисульфидные, или 8—8, связи. Благодаря этим взаимодействиям, а также другим, менее сильным связям, белковая спираль сворачивается и приобретает фор­му шарика, или глобулы. Способ укладки полипептид- ных спиралей в глобуле называют третичной структурой белка. Многие белки, обладающие третичной структурой, мо­гут выполнять свою биологическую роль в клетке. Однако для осуществления некоторых функций организма требует­ся участие белков с еще более высоким уровнем организа­ции. Такую организацию называют четвертичной структу­рой. Она представляет собой функциональное объединение нескольких (двух, трех и более) молекул белка, обладающих третичной структурной организацией. Пример такого слож­ного белка — гемоглобин. Его молекула состоит из четырех связанных между собой молекул. Другим примером может служить гормон поджелудочной железы — инсулин, вклю­чающий два компонента. В состав четвертичной структуры некоторых белков включаются помимо белковых субъеди­ниц и разнообразные небелковые компоненты. Тот же гемо­глобин содержит сложное гетероциклическое соединение, в состав которого входит железо. Свойства белка. Белки, как и другие неорганические и органические соединения, обладают рядом физико-хими­ческих свойств, обусловленных их структурной организа­цией. Это во многом обусловливает функциональную актив­ность каждой молекулы. Во-первых, белки — преимущественно водорастворимые молекулы.

Во-вторых, белковые молекулы несут большой поверхно­стный заряд. Это определяет целый ряд электрохимических эффектов, например изменение проницаемости мембран, ка­талитической активности ферментов и других функций.

В-третьих, белки термолабильны, т. е. проявляют свою активность в узких температурных рамках.

Действие повышенной температуры, а также обезвожи­вание, изменение рН и другие воздействия вызывают разру­шение структурной организации белков. Вначале разруша­ется самая слабая структура — четвертичная, затем третич­ная, вторичная и при более жестких условиях — первичная. Утрата белковой молекулой своей структурной организации называется денатурацией.

Если изменение условий среды не приводит к разруше­нию первичной структуры молекулы, то при восстанов­лении нормальных условий среды полностью воссоздается структура белка и его функциональная активность. Такой процесс носит название ренату рации. Это свойство белков полностью восстанавливать утраченную структуру широко используется в медицинской и пищевой промышленнос­ти для приготовления некоторых медицинских препара­тов, например антибиотиков, вакцин, сывороток, фермен­тов; для получения пищевых концентратов, сохраняющих длительное время в высушенном виде свои питательные свойства.

Функции белков. Функции белков в клетке чрезвы­чайно многообразны. Одна из важнейших — пластическая (строительная) функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также вне­клеточных структур.

Исключительно важное значение имеет каталитическая роль белков. Все биологические катализаторы — фермен­ты — вещества белковой природы, они ускоряют химиче­ские реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз.

Взаимодействие фермента (Ф) с веществом (С), в результате чего образуются продукты реакции (П)

Остановимся на этой важнейшей функции несколько подробнее. Термин «катализ», который в биохимии встре­чается не менее часто, чем в химической промышленности, где широко используются катализаторы, буквально означа­ет «развязывание», «освобождение». Сущность каталитиче­ской реакции, несмотря на огромное разнообразие катали­заторов и типов реакций, в которых они принимают участие, в основных чертах сводится к тому, что исходные вещества образуют с катализатором промежуточные соединения. Они сравнительно быстро превращаются в конечные продукты реакции, а катализатор восстанавливается в первоначаль­ном виде. Ферменты — те же катализаторы. На них распро­страняются все законы катализа. Но ферменты имеют бел­ковую природу, и это сообщает им особые свойства. Что же общего у ферментов с известными из неорганической химии катализаторами, например платиной, оксидом ванадия и дру­гими неорганическими ускорителями реакций, а что их от­личает? Один и тот же неорганический катализатор может применяться во многих различных производствах. Ферменты активны только при физиологических зна­чениях кислотности раствора, т. е. при такой концен­трации ионов водорода, которая совместима с жизнью и нормальным функционированием клетки, органа или сис­темы.

Регуляторная функция белков заключается в осуществ­лении ими контроля обменных процессов: инсулин, гормо­ны гипофиза и др.

Двигательная функция живых организмов обеспечива­ется специальными сократительными белками. Эти бел­ки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и движение жгути­ков у простейших, сокращение мышц у многоклеточных животных, движение листьев у растений и др.

Транспортная функция белков заключается в присое­динении химических элементов (например, кислорода к ге­моглобину) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к различным тканям и органам тела. Специ­альные транспортные белки перемещают РНК, синтезиро­ванные в клеточном ядре, в цитоплазму. Широко представ­лены транспортные белки в наружных мембранах клеток, они переносят различные вещества из окружающей среды в цитоплазму.

При поступлении в организм чужеродных белков или микроорганизмов в белых кровяных тельцах — лейкоци­тах — образуются особые белки — антитела. Они связы­

ваются с несвойственными организму веществами (антиге­нами) по принципу соответствия пространственных конфи­гураций молекул (принцип — «ключ-замок»). В результате этого образуется безвредный, нетоксичный комплекс — «ан­тиген-антитело», который впоследствии фагоцитируется и переваривается другими формами лейкоцитов — это за­щитная функция.

Белки могут служить и одним из источников энергии в клетке, т. е. выполняют энергетическую функцию. При полном расщеплении 1 г белка до конечных продуктов вы­деляется 17,6 кДж энергии. Однако белки в таком качестве используются редко. Аминокислоты, высвобождающиеся при расщеплении белковых молекул, участвуют в реакциях пластического обмена для построения новых белков.

Вопросы и задания для повторения

Какие органические вещества входят в со­став клетки?

Из каких простых органических соединений состоят белки?

Что такое пептиды?

Какова первичная структура белка?

Как образуется вторичная, третичная структуры белка?

Что такое денатурация белка?

Какие функции белков Вам известны?

 

Выберите правильный на ваш взгляд вариант ответа.

1. Кто открыл существование клеток?

Роберт Гук

Архимед

Карл Линней

2. Чем заполнена клетка?

Цитоплазмой

Оболочкой

Ядром

3. Как называется плотное тело расположенное в цитоплазме?

ядро

оболочка

органоиды

4. Какой из органоидов помогает клетке дышать?

лизосома

митохондрия

мембрана

5. Какой органоид придает зеленый цвет растениям?

лизосома

хлоропласт

митохондрия

6. Какого вещества больше всего в неорганических клетках?

вода

белки

минеральные соли

7. Какие вещества составляют органическую клетку на 20%?

Нуклеиновые кислоты

Жиры

Белки

8. Каким общим названием можно объединить следующие вещества: сахар, клетчатка, крахмал?

углеводы

жиры

белки

9. Какое из веществ дает 30 % энергии клетке?

белки

жиры

углеводы

10. Какого вещества больше всего в клетке?

Углерод

Кислород

Водород

 

Аминокислоты, белки. Строение белков. Уровни организации белковой молекулы

 

 

 

 

 

Видеоурок по биологии "Белки"

 

 

 

 

Функции белков

 

 

 

Ресурсы

В. Б. ЗАХАРОВ, С. Г. МАМОНТОВ, Н. И. СОНИН, Е. Т. ЗАХАРОВА УЧЕБНИК «БИОЛОГИЯ» ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ (10-11класс) .

А. П. Плехов Биология с основами экологии. Серия «Учебники для вузов. Специальная литература» .

Книга для учителя Сивоглазов В.И., Сухова Т.С. Козлова Т. А. Биология: общие закономерности .

Школьный мир ИНФО http://www.shkolnymir.info/content/view/95/9

Природа мира

https://natworld.info/novosti/babochki-mogut-byt-starshe-cvetov-na-desjatki-millionov-let

FB.ru http://fb.ru/article/198783/hvostatyie-zemnovodnyie-samyie-yarkie-predstaviteli etogo-otryada

Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

- http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html