Белок - основа жизни

Глава II

Про­граммаспец­курса„Бе­лок – ос­новажизни”.

2.1. Объ­яс­ни­тель­наяза­писка.

Пред­ла­гае­маяпро­граммаспецкурса„Белок – основажизни” предназначенадля учащихсяX-XI классов.Программапостроена сучетом имеющихсязнаний у учащихсяпо химии и биологии,она направленана рассмотрение,углублениеэтих знаний,а также наформированиеправильногопониманияжизненныхпроцессов.Преподаваниеспецкурсанеобходимопостроить взависимостиот уровняподготовленностиучащихся. Материалдля преподаванияв X классеможет бытьнесколькоупрощен, но несведен лишьк изучениюбиологическихфункций белков.

При изученииспецкурса „Белок – основажизни” в Xклассерекомендуемподробно остановитьсяна вопросах,касающихсяособенностейбелковых телкак носителейжизни, аминокислотногосостава белков,свойств белкови их функцийорганизмечеловека.

При изученииспецкурса вXI классеследует особоевнимание уделятьхимическомустроению, структурамбелковых молекул,методам выделенияи очистки белков,их биологическомудействию вживых организмах.

Спецкурсрассчитан на30 часов, из них14 часов отводитсяна лекции, 9 часов– на выполнениелабораторныхработ, 5 часов– на семинарскиезанятия.

При проведенииспецкурсапредусмотренучет и контрользнаний учащихся.Проверка знанийможет осуществлятьсяс помощью контрольныхработ, опросана занятиях,индивидуальныхбесед, тестовыхзаданий.

В вариантпрограммы могутбыть внесенынекоторыеизменения:перестановкатем, включениенекоторыхдополнительныхвопросов дляизучения. Измененияв планированиеспецкурса могутбыть внесеныиз-за отсутствиянеобходимогонабора реактивовв кабинетехимии. Однаковнесенныеизменения недолжны нарушатьлогическуюструктуру курсаи существенноотражатьсяна объеме иуровне знанийучащихся.Предлагаемыйкурса „Белок– основа жизни”может бытьиспользованкак факультативныезанятия похимии, биологииили как межпредметныйкомплекс.

Разработанныйнами спецкурсможет способствоватьинтеграциихимии с другимиестественнонаучнымидисциплинами,позволяетзнакомитьучащихся спроцессами,протекающимив окружающейсреде, в организмечеловека иживотных иприближаетизучение химиик жизни.

2.2. Рабочаяпрограммаспецкурса

I. Введение

Химическийсостав организмов.Общее знакомствос белками. Рольбелковых телв построенииживой материии в осуществлениипроцессовжизнедеятельности.Особенностибелковых телкак носителейжизни. Современныепредставленияо сущностижизни и ролибелков в еёосуществлении.

II. Историяоткрытия иизучения белков.

Внедрениепервого препаратабелковоговещества. РаботыЯ.Б. Беккари.Экспериментыс белковымивеществамирастительногопроисхождения(И.М.Руэль, А.Пармантье идр.). Экспериментальныеработы с белковымивеществамиживотногопроисхождения(Ф. Кене, Ф. Вассерберг,И. Пленк).

ПопыткиА. Ф. Фукруа поустановлениюстроения белкови сравнениюбелковых веществразличныхтканей и жидкостейживого организма.

Первые данныеоб элементарномсоставе белков(Гей-Люссак иТенар).

Работы поустановлениюэмпирическихформул белковыхвеществ (Ш.А.Вюрц,Э. Бауленхауер,Э. Фреши и А.Валансьен идр.).

Открытиеаминокислот(Л.Н. Воклен, У.Г.Волластон, Г.Мульдер, А. Браконнои др.).

Способсвязи аминокислотв белковоймолекуле. РаботыА.Я. Данилевскогои Э. Фишера. Синтезпервого дипептида.Развитиепредставленийо структурахбелковой молекулы(К.У. Линдерстрем-Ланги др.).

Отечественнаяхимия белкадо 50-х годовXX-века.Открытие Московскогобиохимическогоинститута(1921). Работы Н.Д.Зелинскогокак логическоепродолжениеработ Э. Фишера.

Физико-химическиеметоды исследованиябелков в 30-40 гг.XXвека (Д.Л. Талмуд,П.В. Афанасьеви др.). Вклад Ф.И.Гизе, А.И. Коднева,П.Т. Ильенкова,А.Я. Данилевского,А.П. Сабанеева,Н.Н. Любавинаи других отечественныхученых в развитиепредставленийо химическомстроении белка.

III. Элементарныйсостав белков.Методы выделенияи фракционированиябелков.

Основныехимическиеэлементы, входящиев состав белка,их процентноесодержание.Понятие о факторепересчета.

Способыгомогенизацииматериала:размалываниена специальныхмельницах,измельчениев гомогенизаторахУорринга иПоттера, ультразвуком,попеременнымзамораживаниеми оттаиванием,осмотическимшоком, методомазотной бомбы.Экстракциябелков растворамисолей, буфернымисмесями (фосфатный,цитратный,боратный),органическимирастворителями(водными растворамиодно- и многоатомныхспиртов, уксуснойи дихлоруксуснойкислот, ацетонаи др.). Методыфракционированиябелков: высаживание,осаждениеорганическимирастворителями(метиловым иэтиловым спиртами,ацетоном, диоксаноми др.); осаждениесолями тяжёлыхметаллов (Hg²⁺,Zn²⁺,Ca²⁺,Ba²⁺,Pb²⁺,Cu²⁺,и др.), электрофорезжидкостный,на бумаге иблоке агар-агара.

Лабораторно– практическиеработы:

1. „Выделениебелков из тканейи биологическихжидкостей“.

2. „ Реакцииосаждениябелков“.

IV. Гомогенностьи молекулярнаямасса белков.

Способыочистки белковыхпрепаратовот низкомолекулярныхпримесей: диализ,электродиализ,кристаллизацияи ильфильтрация.Методы определениягомогенностибелковых препаратов:по независимостирастворимостиот количестватвердой фазы,по хроматографической,электроогорепическойи гравитационнойоднородности,по кристалличности,по содержаниюHS-группыи концевыхаминокислот.

Молекулярнаямасса белков.Понятие о физическоми химическомзначенияхмолекулярноймассы белков.

Методыопределениямолекулярноймассы белка:гравитационный(ультрацентрифугирование),вискозометрический,осмометрический,электронно-микроскопический,хроматографический,химический,оптический.

Ультрацентрифугии их достоинство.

Лабораторно-практическаяработа:

2. „Диализбелка“.

V. Аминокислотныйсостав белков.

Аминокислоты– основныеструктурныеэлементы всехбелков. Разнообразиеаминокислот.Природныеаминокислоты.Понятие орацемическихи оптическихактивныхаминокислотах.Особое значениедля жизниα-аминокислот.

Заменимыеи незаменимыедля человекааминокислоты.

VI. Строениебелковой молекулы.

Способ связиаминокислотв белковоймолекуле. РаботыА.Я. Данилевскогои Э. Фишера. Пептиды.Методы синтезапептидов. Синтезпептидов пометоду Р. Меррифильда.

Природныепептиды: карнозин,глутатион,офтальмоваякислота, окситоцин,вазопрессин,ораллондини др.

Структурабелковой молекулы.Доказательстваполипептиднойтеории строениябелка.

Первичнаяструктурабелков. Схемаустановленияпервичнойструктурыбелка.

ОпределениеN-и C-концевыхаминокислот,расщеплениедисульфидныхсвязей и окислениеостатков цистеинав цистеиновуюкислоту, селективныйгидролиз трепсиноми химотрипсином,фракционированиепептидов методомэлектрофорезаи хроматографии,расшифровкапервичнойструктурывыделенныхпептидов, воссозданиеполной структурыполипептиднойцепи. Характеристикапервичнойструктуры A-и B-цепейинсулина, α-и β-цепейгемоглобинаи других белков.Первичнаяструктура ивидовая специфичностьбелков.

Вторичнаяструктурабелков. Понятиеоб α- иβ-конформацияхполипептиднойцепи. Правыеи левые α-спирали,их реализацияв белках и пептидах.Силы, удерживающиеполипептиднуюцепь в α-конформации.Связь первичнойвторичнойструктурыбелковой молекулы.Степень спирализацииполипептидныхцепей белков.

Третичнаяструктурабелков. Методыеё выявления.Работы Дж. Кендрю,М. Петруца иФилипса порентгеноструктурномуанализу третичнойструктурыгемоглобина.Типы связей,обеспечивающихподдержаниеструктурыбелковой молекулы.Гидрофобныезоны в молекулахглобумерныхбелков. Приоритетотечественныхисследователей(Д.Л. Талмуда,Б.Н. Талмуда иП.В. Афанасьева)в разработкеучения об ориентациигидрофобныхи гидрофильныхрадикалов впроцессе свёртыванияполипептиднойцепи в глобулу.Динамичностьтретичнойструктурыбелков.

Четвертичнаяструктурабелков. Субъединицы,протомеры и эпимолекулы (мультимеры).Конкретныепримеры четвертичнойструктурыбелков (инсулин,гемоглобин,вирус табачноймозаики и т.п.).Типы связеймежду субъединицамив эпимолекуле.

Лабораторно-практическиеработы:

2. „Кислотныйи ферментативныйгидролиз белка“.

3. „Биуретоваяи мингидриноваяреакции набелки“.

VII.Свойства белков

Реакционнаяспособностьбелков. Химическиесвойства белков.Оптическиесвойства белков.Амфотерность.Гезоэлектическоесостояниебелковой молекулы.Нативные иденатурированныебелки. Механизмденатурациибелков.

Лабораторныеработы:

2. „Качественныереакции набелки“.

VIII.Номенклатураи классификациябелков.

Простые(протеины) исложные (протеиды)белки. Классификацияпротеинов поформе белковоймолекулы, попроисхождению,по аминокислотномусоставу. Характеристиканекоторыхпростых белков(клупеин, фиброиншёлка, яичныйи сывороточныйальбумины).Классификацияпротеидов.Белковый компоненти прстепическая?Группа в протеидах.Металлопротеиды(феррипин).Фосфопротеины(казеин, фосфопротеидыяйца, пепсин).Гликопротеиды,хромопротеиды,мепопротеиды?Нуклеотиды;тонкая организацияих структуры.

IX.Биологическиефункции белков.

Белки– ферменты.Белки – гормоны.Белки – антибиотикии др. Характеристиканаиболее изученныхпредставителейбелков и полипептидов:окситоцин,вазопрессин,инсулин, гормонроста, рибонуклеаза,интерфероныи некоторыедругие. Превращениебелков в организме.

X.Современныеисследованияв области химиибелка.

Органическаяхимия и биохимия:подходы к изучениюсложных природныхсоединений.Синтез аминокислоти белков. Формированиеэнзимологии.Изучение химическойприроды биокатализаторов.

Химияи клетка. Химическиеметоды изученияклетки. Цитохимияи биохимия,проблема организацииклетки.

Биохимическиеисследованияв медицине.

Созданиебиохимическихкафедр и лабораторий.

2.3. Планированиеспецкурса„Белок – основажизни“ дляизучения в XIклассе среднейшколы.

Припланированииспецкурса мыучитывалирекомендацииданные в методическойлитературе[7,18,22,28].

Посколькуучащиеся имеливесьма ограниченныезнания пообозначеннойпроблеме, мыотобрали дляизучения наиболееинтересныетемы с тем, чтобызаинтересоватьих, развитьнавыки экспериментальнойработы в школьнойхимическойлабораториии развить умениесамостоятельнойработы с литературой.

Намитакже учитывалсяуровень подготовленностиучащихся, ипоэтому мысочли нужнымразработатьпланированиеспецкурса дляXI классовсредней школы.

Таблица.Тематическоепланированиеспецкурса„Белок – основажизни“.

2.4. Учебно-материальнаябаза организацииучебного процесса.

Дляпроведенияспецкурса„Белок – основажизни“ необходимасоответствующаяучебно-материальнаябаза, включающаяосновные химическиереактивы,оборудование.

Такженами подобранынаглядныепособия в видесхем, таблиц,рисунков, гдеотражены структурыбелковой молекулы,аминокислотныйсостав белков,фрагмент первичнойструктурымолекулы инсулинаи др.

Кромеимеющихся впродаже намииспользовалисьи рекомендованыпособия, которыемогут бытьвыполненыучителем илиучащимися.(Примеры некоторыхтаблиц, используемыхпри проведениизанятий. См. вприложении№ ).

Намисоставленатаблица, в которойотражен переченьреактивов,оборудованияи дополнительногоматериала дляпроведениялабораторногоэксперимента.

Таблица.Перечень необходимыхреактивов иоборудованиядля проведениялабораторно-практическихработ и демонстрационногоэксперимента.

Выводыпо II главе:

1. Впервыеразработанаи предложенапрограммаспецкурса„Белок – основажизни“.

2. В объяснительнуюзаписку включеныцели и задачиспецкурса, атакже общееколичествочасов отводимыхна его изучение.

3. В рекомендованнойнами рабочейпрограммераскрыто содержаниеизучаемыхвопросов подесяти основнымразделам.

4. Тематическоепланированиеспецкурсараспределяетматериал почасам с указаниемформ, методови средств обучения.

ГлаваIII.

Апробациянекоторыхдидактическихматериаловспецкурса влабораторныхи школьныхусловиях.

3.1.Задачи и организацияапробации.

Непретендуя наисчерпывающеерешение рассматриваемойпроблемы формированияу учащихсязнаний о химическойприроде белкови особенностяхбелковых телкак носителейжизни, мы выделилидля исследованияследующиевопросы:

• Разработатьпрограммуспецкурса„Белок – основажизни“.

• Отработатьеё содержаниена основетематическогопланирования.

• Апробироватьнекоторыематериалыспецкурса влабораторныхи школьныхусловиях.

• Показатьэффективностьпредлагаемыхформ, методови средств изучениябелков на примеренекоторых темкурса.

Присоставлениипрограммы иразработкетематическогопланированияспецкурса мыпоставили иреализовалиследующиезадачи.

1. Датьучащимсяпредставлениео химическойприроде белков.

2. Познакомитьих с особенностямибелковых тел,как носителейжизни.

3. Углубить,расширить иактуализироватьимеющиеся уучащихся знанияпо химии, биологис помощьюрассмотрениятеоретическихвопросов, касающихсястроения, способоввыделения,свойств и функцийбелков, подтверждаяих химическимэкспериментом.

4. Познакомитьс некоторымиметодическимиприёмами,используемымипри выделениибелков из различныхтканей и биологическихжидкостей.

5. Способствоватьовладениюметодами анализааминокислотногосостава белковс помощью цветныхреакций.

6. Акцентироватьвнимание учащихсяна биологическойценности белковпо аминокислотномусоставу.

7. Выработатьу школьниковправильноеотношение ксвоему здоровью,дать рекомендациипо повышениюих осведомленностив области влияниярациональногопитания нанормальноефункционированиеорганизма.

Приотборе материала,для апробациинекоторых темспецкурса,наряду с углублениемтеоретическихвопросов большоевнимание намиуделялосьдемонстрационномуэксперименту,практическими лабораторнымработам, благодарякоторым формируетсятвердое убеждениев истинностинаучных фактов.Экспериментпроводилсяв естественныхусловиях, в немучаствовалиучащиеся X,XI классов.

Введение

Ниодно веществоиз всех веществбиологическогопроисхожденияне имеет стольбольшого значенияи не обладаетстоль многообразнымифункциями вжизни организма,как белки.

Во-первых,белки обладаютрядом особенностей,которые несвойственныникаким другиморганическимсоединениям.Эти особенностиобеспечиваютфункционированиебелковых телкак носителейжизни. К их числуотносятся:

1. Бесконечноеразнообразиеструктуры ивместе с темвысокая видоваяспецифичностьеё;

2. Способностьк внутримолекулярнымвзаимодействиям;

3. Способностьотвечать навнешнее воздействиезакономернымизменениемконфигурациимолекулы;

4. Наличиебиокаталитических свойств и ряддругих качеств.

Во-вторых,наша пища – этобелки, жиры,углеводы, витамины,соли, вода. Всеэти компонентыжизненно важны,необходимы,у каждого своифункции в организме.Но только белкииспользуютсядля построениятела организма,для созданиясвоих собственныхбелковых веществ.Однако, еслиорганизму нехватаем энергии,он сжигаетаминокислотыбелков.

Белкиявляются основнойсоставнойчастью протоплазмыклетки; существованиеживой клетки,не содержащейбелковых веществ,невозможно.

Сложнаясовокупностьявлений, котораяхарактернодля живогоорганизма,имеет в своейоснове процессысинтеза и разложениябелковых веществ.Упрощенно можнопредставитьпостроениебелка организмомтаким образом,что из кишечникааминокислотывсасываютсяв кровь, котораяразносит ихпо всем клеткаморганизма. Вклетках аминокислотыснова синтезируютсяв белки, но ухедругие, необходимыеименно этимклеткам. Изэтой упрощеннойсхемы видно,наскольконеобходимопоступлениев организмчеловека полноценнойбелковой пищи.

Актуальностьнашей работызаключаетсяв том, что всовременномобществе отмечаетсяобщее ухудшениеусловий жизнии, в частности,питания, чтоприводит кголоданиюбольшого числалюдей. Особенноне дополучаютнеобходимоеколичествопищи за счётеё белковыхкомпонентов(мяса, яиц, молочныхпродуктов).

Разработанныйнами спецкурс„Белок – основажизни“ помогаетучащимся понятьважность белковыхтел для процессовжизнедеятельностии необходимостьполноценногопитания длянормальногофункционированияорганизма.

Поэтомупроблема изучениябелков, особеннов вопросе заменытрадиционнойбелковой пищидругими природнымипродуктамис высоким содержаниембелка являетсяв настоящеевремя актуальной.

Цельюнашего исследованияиз всего сказанноговыше являетсяразработкаспецкурса длясредне школы„Белок – основажизни“ дляуглубленногоизучения этойтемы старшеклассниками.

Длядостиженияпоставленнойцели нами былисформулированыследующиезадачи:

• изучитьи составитьобзор литературыпо обозначеннойпроблеме.

• Наоснованииизученнойнаучной, научно-и учебно-методическойлитературыразработатьрабочую программуи провеститематическоепланированиеспецкурса.

3.2.Формы, методыи средстваобучения,используемыепри изученииспецкурса.

Ознакомившисьс методическойлитературойпо организациифакультативныхкурсов [17,18, 39], пособиямпо методикепреподаванияхимии в среднейшколе [10,11, 16, 28, 39, 53], мыпришли выводуо том, что спецкурсзанимаетпромежуточноеположение междууроками и внеурочнойработой. Отуроков он отличаетсятем, что учащиесязанимаютсяна спецкурсепо желанию взависимостиот своих индивидуальныхзапросов, интересов,но по определеннойпрограмме ирасписанию.

В методическойлитературепо химии нетединство вопределенииэтой формы, чтопо-видимому,связано с большимразнообразиемразличныхвариантоворганизацииспецкурса.Основнаяпедагогическаяцель спецкурса– развитиеучащихся, ихинтересов исклонностик какой-либонауке.

Занятияна спецкурсеменьше ограниченыпрограммой,временем, чемфакультативныезанятия. Этопозволяетзначительнополнее удовлетворятьиндивидуальныезапросы учащихся,особенно вотношенииэксперимента.

На спецкурспринимаютсякак учащиесяс уже определившимсястойким интересомк химии, так иучащиеся, ещёне проявившиеособых наклонностейк занятиямхимией.

Спецкурспо химии являетсяпродолжениемучебно-воспитательногопроцесса, начатогона уроке. Онспособствуетзакреплениюрасширениюи углублениюзнаний учащихсяпо данной дисциплине.Занятия наспецкурсахразвиваютумение самостоятельноработать слитературойи экспериментировать,воспитываютдисциплинированность,настойчивостьв работе, наблюдательность,точность,аккуратность,развиваютчувство взаимопомощии коллективизма.

В.А. Сухомлинскийписал: „Логикаучебного процессатаит в себеопасностьзамкнутостии обособленности,потому что вшколе на каждомшагу подчёркивается(иначе не возможно):достигай успехасобственнымиусилиями, ненадейся накого-то и результатыумственноготруда оцениваютсяиндивидуально.Чтобы школьнаяжизнь былапроникнутадухам коллективизма,она не должнаисчерпыватьсяуроками“.¹

При выбореформ организацииучебного процессаи методов работына спецкурсенеобходимоучитыватьсодержаниеспецкурса,интерес учащихсяк предмету, атакже уровеньразвития иподготовленностишкольников.

Одно изглавнейшихтребованийк формам и методамобучения состоитв том, что онидолжны стимулироватьактивную работумысли учащихся,развиватьсамостоятельность мышления атакже способностьтворческойразностороннейдеятельности.

Тщательныйанализ литературы[10,16, 17, 18, 19, 20, 26, 28, 30, 39, 49],позволил намвыбрать тенеобходимыеметоды, формы,средства, спомощью которыхможно достигнутьвыполнениепоставленныхзадач.

Из словесныхметодов наиболеечасть применяетсянами лекция.

Лекциядолжна бытьпостроена такимобразам, чтобывызвать у учащихсяинтерес к еёсодержанию,привести кпоискам ответовна поставленныевопросы.

От лекцийв ВУЗе школьнаялекция отличаетсятем, что оначасто превращаетсябеседу послеизложенияотдельныхвопросов сцелью выявленияпонимания,материала ипривлечениязнаний; имеющихсяу учащихся прираскрытии новыхвопросов [23,26, 30, 41]. Припроведениилекций мы частоиспользуемдемонстрационныйэксперимент,иллюстрирующийфизические,химическиесвойства аминокислоти белков, а такжекачественныереакции набелки (Примерурока-лекциисм. в приложении№ ).

Семинаротносится кновым в школьнойпрактике методам.Как правило,он проводитсяпосле изучениябольшой темы,раздела в формеобсуждениятой или инойпроблемы. Входе семинаравозможно выяснениетрудных дляпонимания иусвоения вопросов[17, 23, 26, 30]. (Примерурока-семинарасм. в приложении№ ). Семинарскиезанятия побуждаютучащихся ксамостоятельномуизучению литературыи способствуютобщению и закреплениюзнаний.

Из наглядно-действенныхметодов намирекомендуютсялабораторно-практическиеработы. Онипроводятсянепосредственнопосле изучениянекоторых теми касаютсявыделениябелков из тканейи биологическихжидкостей,гидролизабелка, качественныхреакций набелки и др.

(Описаниеопытов см. вприложении№ …, пример урокапрактическойработы см. вприложении№…).

3.3. Методикаапробацииматериаловспецкурса иопределениерезультативностивыполненнойработы.

Организацияапробациипотребовалацеленаправленногопланирования.При постановкеэкспериментамы руководствовалисьне только содержаниеми структуройспецкурса„Белок – основажизни“, но иразработалинекоторыедидактическиематериалы кнему, а такжеопределенныеформы организациизанятий. Разумеетсямы основывалисьна тех знаниях,умениях и навыкахучащихся, которыесформировалисьу них в течениевсего времениобучения химиии биологии. Приэтом были поставленыцели формированияу учащихсяновых уменийи навыков:

1. Выделениев излагаемомматериалеглавного.

2. Краткаязапись основныхположений.

3. Наблюдениеза демонстрационнымхимическимэкспериментом,объяснениеего результатов,формулированиевыводов.

4. Выполнениезаданий предлагаемыхпо ходу изложенияматериала.

5. Практическоеприменениеизучаемыхвопросов вжизни.

6. Формированиеисследовательскихнавыков и прочногоинтереса кхимии.

7. Умениесамостоятельноработать сучебными пособиями,научной литературой.

Были отобранытемы для апробацииспецкурса, приэтом учитывалосьследующее:

• материал,отобранныйнами, углубляетзнания, получаемыеучащимся входе изученияхимии; и вместес тем он являетсяпринципиальноновым, т.к. связанс практическойнаправленностьюданной учебнойдисциплины;

• материал,для апробациипредставляетцелый курс,раскрывающийвопросы строения,свойств, открытия,функций белков,подтверждаемыйрезультатамивыполняемыхлабораторно– практическихработ к демонстрациихимическихэкспериментов.

Дляреализациипоставленныхзадач намиапробированыи предложенына основанииэтого некоторыеформы, методыи средства.

Следуетпри этом отметить,что мы не изобрелиничего нового,а использовалидля проведенияэкспериментаматериалы,описанные впедагогическойи методическойлитературе.В большинствеслучаев авторыделятся опытомработы, на естьи результатыпо проведённымпедагогическимисследованиям,подобным нашему.

Однако,как уже отмечалось,работ по исследуемойнами проблемене имеется,поэтому нампришлось дляапробациивпервые самостоятельноразрабатыватьматериалы,подобные описаннымв литературе(но по другимтемам).

Апробированонесколько темспецкурса дляучащихся Xи XIклассовс использованиемразнообразныхприёмов и методовпреподавания.

Кромеэтого намипроведеноанкетирование,выявляющееотношениешкольниковпо всем видамдеятельности,предлагаемыхпри апробацииспецкурса.

Вопросыанкеты 1, выявляющейотношениеучащихся кспецкурсу„Белок – основажизни“.

1. Нравитсяли вам посещатьспецкурс?

2. Способствовалли спецкурс„Белок – основажизни“ узнатьновые, до этогонеизвестныенам факты?

3. Читаетели вы литературупо проблемебелков до посещенияспецкурса?

4. Читаетели вы её сейчас?

5. Понравиласьли вам лекционно-семинарскаяформа проведениязанятий?

6. Трудноли было вамработать снаучной литературойпо проблемебелков?

7. Интересноли было слушатьвыступленияодноклассниковна семинарскихзанятиях?

8. Нравилосьли вам изготавливатьтаблицы, схемы,рисунки, моделик спецкурсу?

9. Нравилосьли вам выполнятьлабораторно-практическиеработы?

10. Трудноли было вамсамостоятельнообъяснитьрезультатыхимическогоэксперимента?

11. Каквы считаете,необходим лидемонстрационныйэкспериментпри проведениилекции?

12. Считаетели вы необходимымпроводитьконтрольныеработы приизучении спецкурса?

Результатыответов учащихсяна вопросыанкеты представленына графике1.

Г
рафик1. Ответы учащихсяна вопросыанкеты 1 (выявляющейотношениеучащихся кспецкурсу„Белок – основажизни“).

Анализи график ответовучащихся навопросы анкетыпоказал, что83 % учащихсянравилосьпосещать спецкурс,причем 94 % школьниковпосещающихспецкурс, имеливозможностьузнать новые,до этого неизвестныефакты.

Лишьнемногие (8 %) читалилитературупо проблемебелков до посещениязанятий. В ходеспецкурсаприменялисьразличные формыобучения: лекции,семинарскиезанятия, выполнениелабораторно-практическихработ. 78 % учащихсяпонравилисьлекционно-семинарскиезанятия, а 89 %положительноответили навопрос. „Нравилосьли вам выполнятьлабораторнопрактическиеработы“. Приподготовкек семинарамучащиесясамостоятельноработали слитературой,в том числе инаучной. Ноизучение научнойлитературыу 63 % школьниковвызвало затруднения.33 % учащихся былотрудно самостоятельнообъяснятьрезультатыхимическогоэксперимента.

Приизготовлениисхем, таблиц,моделей учащиесяпроявили своётворчество(52 % положительныхответов). 72 % школьниковво время семинарскихзанятий интереснобыло слушатьвыступленияодноклассников.Что касаетсяповеденияконтрольныхработ во времяспецкурса, то43 % учащихся считаютих необходимыми.

Такимобразом, результатыанкеты № 1, представленныена графике 1,показали, восновном,положительноеотношениеучащихся ксодержаниюспецкурса, атакже к формам,методам и средствамиспользуемымпри его преподавании.

3.4.Показателирезультативностипроведённойработы.

Цельюи критериемрезультативностиработы являлосьоптимальноеусвоение учащимисятех знаний,которые предлагалисьна занятияхспецкурса.

Присравнительномизучении методови приёмов, былосочтено необходимымпринять заоснову критерии,которые оправдалисебя в практикеобщеобразовательнойшколы.

Вкачестве показателейэффективностиявились результатыписьменногои устного опросов,прямого и косвенногонаблюдений,сравнений.

Опроспроводилсяв виде анкетирования,контрольныхработ, тестирования.Проанализировавответы учащихсяна вопросыанкеты, мы вывелипроцентноесоотношениечисла правильныхответов школьниковк общему числуопрошенных.На основанииполученныхданных былипостроеныграфики и диаграммы.Анкетированиевыявило информированностьучащихся обелках до посещенияими спецкурсаи после него.

Вопросы анкеты2,

выявляющиеинформированностьучащихся обелках до посещенияспецкурса.

1. Чтотакое белки?

2. Изчего они состоят?

3. Вкаких продуктахпитания онисодержатсяв наибольшемколичестве?

4. Какуюроль выполняютбелки в организмечеловека?

5. Какполучают белки?

6. Можноли синтезироватьбелки в промышленныхусловиях?

Ответы учащихсяанализировались,результатыанализов представленыв таблицах…

Таблица1. Ответы учащихсяна вопросыанкеты 2 (допосещенияспецкурса).

Исходяиз данных таблицывидно, чтонеобходимостьвведенияпредлагаемогоспецкурса вшкольных условияхобусловлена:

1. Малойинформированностьюшкольниковпо обозначеннойпроблеме.

2. Важностьюпредлагаемогоматериала дляправильногопониманияжизненныхпроцессов.

3. Формированиемновых представленийо химическойприроде белкав дополнениек тем знаниям,которые учащиесяполучили науроках биологии.

4. Развитиемустойчивогоинтереса кхимии.

Таблица2. Ответы учащихсяна вопросы(после посещенияспецкурса).

Диаграмма1. Правильныеответы учащихсяна вопросыанкеты 2 до посещенияими спецкурсаи после него.

Ряд1 – результатыдо и Ряд2 – послеэксперимента.

Выводпо таблицам:

Анализрезультатованкеты 2, представленныхв таблице …ина диаграмме1, показал, чтонаибольшийприрост знанийсоставил по2-му вопросу.На диаграмме1 наглядно видно,что начальныезнания наименьшимибыли по 2,5 и 6 вопросам.Но после посещенияспецкурсаименно по этимвопросам анкетыинформированностьучащихся резкоповысилась(95, 64, 63).

Дляопределенияэффективностиприменяемыхформ, методови средств обученияиспользовалисьрезультатыконтрольнойработы и тестированияпо 2-м вариантам.

Контрольнаяработа и тестированиепроводилисьпосле изучениянекоторых темспецкурса.Результатыконтрольнойработы отраженына столбчатойдиаграмме 2,результатытестированияне круговыхдиаграммах.

Контрольнаяработа.

Вариант I.

1. Чтотакое белки?Дайте определение.

2. Перечислитеосновные химическиеэлементы, входящиев состав белков.

3. Выберитеиз таблицы №… три аминокислотыи составьтеформулы всехобразуемыхими трипептидов.

4. Какобъяснитьбольшое многообразиебелков в природе?

5. Какв лабораторныхусловиях можноосадить белок?

6. Напишитеформулы веществ,образующихсяпри гидролизесоединения:

…

Используятаблицу № …назовите этивещества.

Вариант II.

1. Напишитеобщую формулубелка. Выделитесвязь характернуюдля молекулыбелков.

2. Гдебелки встречаютсяв природе? Каковоих значение?

3. Напишитеструктурныеформулы пептидов:

а)цис – тир;

б)ала – глу – вал.

4. Какойреакцией можнодоказать наличиебелка, в томили ином продуктепитания?

5. Какиеявления происходятс белком:

а)при нагревании;

б)при добавленииформальдегида.

6. Напишитеформулы веществ,образующихсяпри гидролизесоединения:

…

Используятаблицу № …назовите этивещества.

Д
иаграмма2. Ответы учащихсяна вопросыконтрольнойработы по Iи IIвариантам.

Обозначения:Ряд 1 – ответыучащихся Iварианта;

Ряд2 – ответы учащихсяII варианта.

Выводыпо результатамконтрольнойработы.

Анализрезультатовконтрольнойработы по двумвариантам,представленныйна диаграмме№ 2 доказывает,что предложенныенами формы иметоды обучениятем спецкурсаявляютсяэффективными.Число правильныхответов учащихсяпо обоим вариантамв процентномотношениисоставляетбольше 50 %.

Такпо первомуварианту числоправильныхответов варьируетот 62 % до 88 %, а повторому вариантуот 63 % до 80 %.

Тестирование.

Вопросытеста для первоговарианта.

1. Первыйбелок (клейковина)был выделен:

а) в1728 году Я. Беккари;

б) в1839 году Г. Мульдером;

в) в1899 году Э. Фишером.

2. Пригидролизебелка образуются:

а)нуклеиновыекислоты;

б)моносахариды;

в)аминокислоты.

3. Первичнаяструктурабелка – это:

а)последовательность,в которой соединеныостатки различных  -аминокислот;

б)взаимноепространственноерасположениесубъединицв единой белковоймолекуле;

в)обусловленавнутри- и межмолекулярнымиводороднымисвязями.

4. Какаясвязь имеетсямежду остаткамиаминокислотв молекулахбелков:

а)

б)

в)

5. Биуретоваяреакция доказываетналичие в белках:

а)аминогрупп;

б)пептиднойсвязи;

в)остатка аминокислотыаргинина.

6. Ксантопротеиноваяреакция доказываетналичие в белках:

а)аминогрупп;

б)остатков циклическихаминокислот;

в)пептиднойсвязи.

7. Дыхательнуюфункцию в организмевыполняетбелок:

а) - глобулин;

б)интерферон;

в)гемоглобин.

8. Незаменимыеаминокислоты:

а)синтезируютсяв организмечеловека иживотных;

б) несинтезируютсяв организмечеловека иживотных, апоступают вготовом видес пищей;

в)образуютсяиз углеводов.

Диаграмма №3. Ответы на вопросытеста (Iвариант).

Обозначения:

• положительныеответы;

• отрицательныеответы.

Вопросы тестадля IIварианта:

1. Первыйдипептид былсинтезирован:

а) А.Браконно;

б) Э.Фишером;

в) Н.Зелинским;

2. Белокмолока называется:

а)фибрин;

б)альбумин;

в)казеин.

3. Вторичнаяструктурабелка – это:

а)последовательность,в которой соединеныостатки различных - аминокислот;

б)взаимноепространственноерасположениесубъединицв единой белковоймолекуле;

в)обусловленавнутри- и межмолекулярнымиводороднымисвязями.

4. Ворганизмечеловека происходитследующийгидролиз белка:

а)щелочной;

б)ферментативный;

в)кислотный.

5. Нингидриноваяреакция доказываетналичие в белках:

а)аминогрупп;

б)пептиднойсвязи;

в)аргинина.

6. РеакцияСакагучи доказываетналичие в белках:

а)остатка аминокислотыаргенина;

б)аминогрупп;

в)пептиднойсвязи.

7. Защитнуюфункцию в организмечеловека выполняетбелок:

а)миозин;

б)гемоглобин;

в) - глобулин.

8. Прирасщеплении1 г белка освобождается:

а)38,9 кДж энергии;

б) 17кДж энергии;

в)16,1 кДж энергии.

Диаграмма №4. Ответы на вопросытеста (IIвариант).

Обозначения:

• положительныеответы;

• отрицательныеответы.

Анализируярезультатытестирования,проведенногопо двум вариантам,следует отметить,что несмотряна сложностьматериалапредполагаемогодля изученияшкольникам,он воспринимаетсяими успешно.Об этом говорятданные, нагляднопредставленныена диаграммах№№ 3-4.

Числоотрицательныхответов повосьми вопросамтеста № 1 колеблетсяот 4 % до 18 %. Наибольшеезатруднениевызвал вопросо незаменимыхаминокислотах.

Числоже отрицательныхответов повторому тестуизменяетсяот 2 % до 27 %. Однако,как видно издиаграмм №№3-4 число правильныхответов потестам 1-го и2-го вариантовот 82 % до 95 % (I вариант)и от 73 % до 98 % (IIвариант).

Этодоказываетдоступностьдля изученияпредлагаемогосодержанияспецкурса, аотобранныйматериал можетбыть рекомендовандля изученияв условияхсредней школы.

Выводы по IIIглаве.

1. Втретьей главеописаны и предложеныформы, методыи средства,которые былииспользованынами при апробацииспецкурса.

2. Вкачестве показателейэффективностипроведенногоисследованиянами были избраны:

• анкетирование;

• контрольныеработы;

• тестирование.

3. Вопросыанкет, содержаниеконтрольныхработ и тестовбыли в первыеразработанынами и предложеныучащимся.

4. Анализрезультатовответов учащихсяна вопросыанкет, контрольныхработ и тестовпоказал высокуюэффективностьосвоения материаловспецкурса, адля наглядностиполученныхрезультатовапробации намибыли использованытаблицы, графики,диаграммы.

Выводы.

1. Анализлитературыпоказал, чтопроблема изучениябелков являетсяактуальной,но до нашейработы подобныхисследованийв школьныхусловиях непроводилось.

2. Намивпервые разработанспецкурс длясредней школы„Белок – основажизни“ рассчитанныйна 30 часов. Содержаниеспецкурсаотражено врабочей программе,проведенопланированиепо темам.

3. Проведенаапробацияпредлагаемогодля изученияматериала сприменениемвыбранных намиформ, методови средств, а вкачестве показателейэффективностипроведенногоисследованиябыли предложены:

• анкетирование;

• контрольныеработы;

• тестирование.

4. Анализрезультатовответов учащихсяпоказал высокуюэффективностьусвоения содержанияспецкурса.Однако былобы интересными необходимымпродолжитьработу в направленииначатых педагогическихисследованийв области модульногообучения, применениекомпьютерныхразработоки др. при изучениибелков.

Заключение

Внаучной литературеимеется многосведений обелках, онихорошо изучены,но в методическойлитературеи школьнойпрактике имуделяетсянедостаточноевнимание.

Чтобывосполнитьпробелы в знанияхшкольниково белках, каквеществахобладающихмногообразнымифункциями вжизнедеятельностиорганизмови, в частности,построениитела организма,а также какнеобходимогокомпонентажизни, на нашвзгляд необходимоввести спецкурс„Белок – основажизни“.

Этомупосвящено нашеисследование.Проведённаянами работапоказываетвысокую эффективностьусвоения содержанияспецкурсастаршеклассникамии вызывает уних интереск этой проблеме.В конечномитоге этоспособствуетпониманиюжизненныхпроцессов,выработкеправильногоотношения ксвоему здоровьюи экологиичеловека вцелом.

1СухомлинскийВ.А. О воспитании.М., 1973.

Приложение№ …

Описаниенекоторыхлабораторно-практическихработ, используемыхпри апробацииспецкурса„Белок – основажизни“.

1. Выделениебелков из тканейи биологическихжидкостей.

Цель: выявитьсодержаниебелков в тканяхи биологическихжидкостях.

1. Выделениеказеина измолока.

Вариант I.

В химическийстакан вместимостью50 мл отмериваютцилиндром 3 млмолока и добавляют7 мл дистиллированнойводы. Смесьперемешиваюти добавляют10-15 капель 1%-ногораствора солянойкислоты. Кислотуприливаютаккуратно, покаплям, так какв избытке кислотыосадок растворяется.Суспензиюперемешивают,через 3-5 минутобразуетсярыхлый осадок.

Для удалениясоляной кислотыв стакан добавляют10 мл дистиллированнойводы, перемешиваюти оставляютещё на 5 минут.Жидкость осторожносливают с осадка.К осадку ещёраз добавляют10 мл дистиллированнойводы, осторожноперемешиваютсодержимоестакана и через5 минут фильтруютсмесь черезбумажный фильтр.

Доказательствомтого, что в составказеина входитфосфор: осадокс фильтромпереносят вширокую пробиркус обратнымхолодильникоми добавляют6 мл 10%-ного растворагидроксиданатрия. Пробиркунагревают напесчаной банев течение 1 часа.Жидкости даютостыть и нейтрализуютеё концентрированнойазотной кислотойдо слабокислойреакции налакмус. Принейтрализациивыпадает осадоквысокомолекулярныхпродуктовнеполногогидролизабелка.

После отстаиванияжидкость фильтруюти с фильтратомпроделываютбиуретовуюреакцию имолибденовуюпробу на фосфорнуюкислоту. К 5 каплямгидролизатадобавляют10%-ый растворNaOH и2 капли 1%-огораствора CuSO₄.Наблюдаетсяфиолетовоеокрашивание.К 10 каплям молибденовогореактива добавляют5 капель гидролизатаи кипятят несколькоминут. В присутствииH₃PO₄жидкостьокрашиваетсяв лимонно-жёлтыйцвет. При охлаждениивыпадает жёлтыйкристаллическийосадок комплексногосоединения(NH₄)₃PO₄12MoO₃.

Вариант II.

К 50-ти мл свежегомолока добавляютравный объёмнасыщенногораствора сульфатааммония. Приэтом выпадаютв осадок альбуминыи казеин. Отфильтровываютчерез складчатыйбумажный фильтрраствор альбуминов.

2. Получениераствора яичногоальбумина.

Осторожнопроделываютотверстие вскорлупе яйцас двух концови выливаютбелок в стаканвместимостью500 мл. В тот жестакан добавляют250 мл дистиллированнойводы и содержимоестакана тщательноперемешиваютстекляннойпалочкой срезиновымнаконечником.

Затем растворпереносят вмерный цилиндр,и объём растворадоводят до 300мл добавлениемдистиллированнойводы. Раствороставляют на30 минут прикомнатнойтемпературедля образованияхлопьевидногоосадка глобулинов,затем разливаютв пробирки по20 мл.

20 мл полученнойсуспензиидважды фильтруютчерез складчатыйфильтр. Фильтрат,содержащийяичный альбумин,используютдля дальнейшейработы.

3. Выделениебелков мяса.

Помещаютв стакан 40-50 гпропущенногочерез мясорубкуобезжиренногомяса, добавляют80-100 мл 10%-го раствораNaClи оставляютсмесь стоять15-20 минут причастом помешивании.Отфильтровываютчерез бумажныйскладчатыйфильтр иличерез двойнойслой марлиокрашеннуюв красный цветжидкость. Врастворе содержатсяглавным образом,мышечный альбумини глобулин.

4. Выделениерастительныхальбуминов.

25 грамм пшеничноймуки смешиваютсо 100 мл дистиллированнойводы, и смесьстряхиваютв течение одногочаса с помощьювстряхивателя.Взвесь мукицентрифугируюти надосадочнуюжидкость фильтруютчерез складчатыйфильтр. Отфильтрованныйпрозрачныйраствор содержитпреимущественноальбумин пшеничныхзёрен.

2. Реакцииосаждениябелков.

Цель: выявитьвлияние различныхорганическихи неорганическихвеществ наосаждениебелков. Изучитьфизическиесвойства белков.

1. Осаждениебелков концентрированнымиминеральнымикислотами.

В три сухиепробирки наливаютпо 1-2 мл концентрированнойHNO₃,H₂SO₄,HCl. Затем,наклонив каждуюпробирку, осторожнопо стенке добавляютиз пипетки по0,5 мл исследуемогораствора белка,так чтобы онне смешивалсяс кислотой.Вместе соприкосновениядвух жидкостейпоявляетсябелый аморфныйосадок белка.При встряхиванииосадок, выпавшийпри действииHNO₃,увеличивается,а осадки выпавшиепри действииHCl иH₂SO₄,растворяютсяв их избытке.

Концентрированныеминеральныекислоты вызываютнеобратимыеосаждениябелков. Этосвязано какс дегидратациейбелковых молекул,так и с денатурациейбелка.

2. Осаждениебелков органическимикислотами.

В две пробиркидобавляют по2-3 мл растворабелка и добавляютв одну из нихнесколькокапель 5%-го растворатрихлоруксуснойкислоты (ТХУ),а в другую –несколькокапель 20%-горастворасульфосалициловойкислоты. В обоихслучаях наблюдаетсявыпадениеосадка белка.Сульфосалициловаяи ТХУ кислотыявляютсячувствительнымии специфическимиреактивамина белок.

ТХУ кислотаосаждает толькобелки и не осаждаетпродукты распадабелка и аминокислоты,поэтому еюпользуютсячасто для полногоудаления белковиз биологическихжидкостей(например, сывороткикрови).

3. Осаждениебелков солямитяжелых металлов.

В две пробиркидобавляют по1-1,5 мл исследуемогопастора белка,по каплям привстряхивании,добавляют водну из нихраствор CuSO₄,а другую –

Pb(CH₃COO)₂. Выпадаетхлопьевидныйосадок вследствиеобразованиямалорастворимогосолеобразногосоединения(с солью меди– голубогоцвета). При избыткереактива осадокснова растворяется.

Соли тяжелыхметаллов (Hg,Ag, Cu, Pb и др.)вызывают необратимоеосаждениебелков, образуяс ними нерастворимыев воде соединения.Потому чтобелки применяютв качествепротивоядияпри отравлении,например, ртутнымисолями (сулема).

3. Гидролизбелка.

Цель: датьучащимсяпредставлениео кислотном,щелочном иферментативномгидролизебелка. Опытнымпутём установитьпродукты распадабелковой молекулы.

1. Кислотныйгидролиз простогобелка.

При гидролизебелки распадаютсясначала навысокомолекулярныепродукты –пептоны, затемна полипептидыи, наконец, нааминокислоты.

Для гидролизаотмериваютв круглодоннуюколбу 20 мл раствораяичного белкаи 5 мл концентрированнойHCl.Колбу закрываютпробкой с длиннойстекляннойтрубкой. Кипятятсодержимоеколбы под тягойв течение 45 или90 минут.

Открытиепромежуточныхпродуктовраспада белкав гидролизатепри помощибиуретовойреакции. Промежуточныепродукты распадабелка – пептоны– при проведениибиуретовойреакции даютрозовое иликрасное окрашивание,а белки – сине-фиолетовое.

2. Ферментативныйгидролиз белка.

Подготовительныйэтап: белоккуриновогояйца развести1:1 водой и растворбелка влитьв кипящую воду(V=100 мл)при помешивании.

В две пробиркиналить по 2 млприготовленногораствора белка.В первую добавить1 мл дистиллированнойводы, во вторую– 1 мл 1%-го растворапепсина. Обепробирки поставитьв водяную банюпри t=37-40⁰Cна 15 минут. Проделатьбиуретовуюреакцию с содержимымобеих пробирок.

В воде окраскаболее интенсивная(фиолетоваяс синим оттенком),так как пригидролизеосталось большепептидныхсвязей, чем вслучае с пепсином(окраска менееинтенсивная– фиолетоваяс розовым оттенком)– меньше пептидныхсвязей.

В присутствиипепсина гидролизидёт интенсивнее,чем в присутствииводы.

4. Денатурациябелков.

Цель: определитьфакторы, вызывающиеденатурациюбелка.

4.1. В три пробиркиналивают подва мл растворабелка куриногояйца, предварительноразведённого1:20 и профильтрованногочерез двойнойслой марли.

В первуюпробирку наливаютнасыщенныйраствор сульфатааммония; вовторую – концентрированнуюHNO₃;в третью – этиловыйспирт. Белоксвёртываетсяво всех пробирках.

4.2. В три пробиркидобавляют по2 мл растворабелка. Во вторуюдобавляют однукаплю 1%-го растворауксусной кислоты;в третью – однукаплю 10%-го раствораNaOH.Все три пробиркинагревают надпламенем спиртовки.

В первойпробирке (pH=7)образуетсяосадок белка,вследствиеего денатурациипри нагревании,во второй пробиркеосадок образуетсябыстрее и полнеевследствиенейтрализациибелка в слабокислойсреде; в третьейпробирке (pH>7)осадкане образуетсядаже при кипячении.

5. Качественныереакции набелки.

(Цветныереакции набелки; определениеаминокислотногосостава белков).

Цель: Путемкачественныхреакций определитьналичие пептидныхсвязей и NH₂–группв молекулахбелков; выявитьаминокислотныйсостав белков.

1. Обнаружениев молекулахбелков пептидныхсвязей (биуретоваяреакция).

К 1-2 мл разбавленногобелка добавляютдвойной объем30%-ного раствораNaOHхорошо перемешиваюти приливают2-3 капли 1%-ногораствора CuSO₄.Снова тщательноперемешивают.Развиваетсякрасно-фиолетовоеокрашивание.(Химизм реакциисм. на стр.…).

2. Нингидриноваяреакция.

К 2-3 мл разбавленногораствора белкаприливают 3-4капли 1%-ногораствора нингидринав 95%-ном раствореацетона. Растворперемешиваюти ставят в водянуюбаню при t=70⁰С на несколькоминут. Развиваетсясине-фиолетовоеили розово-фиолетовоеокрашивание.

Нингидриноваяреакция доказываетналичие NH₂–групп в белках(химизм реакциина стр.…).

3. Ксантопротеиноваяреакция (реакцияна ароматическиеаминокислоты:фенилаланин,тирозин, триктофан).

В одну пробиркудобавляют 5капель раствораяичного белка,во вторую –раствора желатина,в третью – растворамиозина. Во всепробирки приливаютпо 3-5 капельконцентрированнойHNO₃ инагревают. Впервой и третьейпробиркахобразовалсябелый осадок,который принагреванииокрашиваетсяв желтый цвети постепеннорастворяетсяв (происходитгидролиз белка),сообщая желтуюокраску раствору.Желатина, несодержащаяароматическихаминокислот,не дает ксантопротеиновойпробы. Образованиежелтых пятенна коже припопаданииконцентрированнойHNO₃ обусловленоэтой реакцией(химизм реакциина стр.…).

4. Реакция натирозин (реакцияМиллона).

Реакцияобусловленаналичием вбелках аминокислотытирозина. Принагреванииили продолжительномстоянии растворабелка с реактивомМиллона (растворнитратов ртути(I) и(II) вHNO₃с примесьюHNO₂)образуетсяосадок, окрашенныйсначала в розовый,а затем в кроваво-красныйцвет.

В 4 пробиркиналивают по5 капель: в первую– раствораяичного белка,во вторую –раствора желатина;в третью – растворамиозина; в четвертую– растворатирозина. Вовсе 4 пробиркидобавляют по2-3 капли реактиваМиллона и осторожнонагревают.Наблюдаютпроисходящиеизменения(химизм реакциина стр.…).

5. Реакция нацистеин (реакцияФоме).

В первуюпробирку приливают5 капель 1%-ногораствора яичногобелка, во вторую– 1%-ного растворажелатины, втретью – растворамиозина. В каждуюпробирку добавляютпо 5 капель 30%-ногораствора NaOHи по 1 капли5%-ного раствораацетата свинца.При интенсивномкипячениижидкость впробирках сяичным белкоми миозиномтемнеет, таккак образуетсячерный осадоксульфида свинца.В пробирке срастворомжелатина черногоосадка не образуется,так как данноевещество несодержитсеросодержащихаминокислот(химизм реакциина стр.…).

6. Реакция нааргинин (реакцияСакагути).

В первуюпробирку приливают5 капель раствораяичного белка,во вторую –раствора желатина,в третью растворамиозина. Во всепробирки добавляютнесколькокристалловрезорцина, 1 мл3%-ного раствораH₂O₂и осторожнопо стенке приливают1 мл концентрированнойсерной кислоты.Через некотороевремя на границераздела (белок– кислота)развиваетсяоранжевоеокрашивание(химизм реакциисм. на стр.…).

7. Реакция натриптофан(реакцияШульце-Распайля).

В пробиркус растворомбелка приливают2 капли растворасахарозы и 1 млконцентрированнойсерной кислоты,следя, чтобыжидкости несмешивались.На границераздела жидкостейпоявляетсявишнево-красноеокрашивание.

Суть: подвлиянием сернойкислоты происходитгидролиз сахарозыдо моносахаридов,которые обезвоживаются,превращаясьв оксиметилфурфурол.

8. Реакция нагиспеидин итирозин (реакцияПаули).

В пробиркус растворомбелка приливают1 мл 1%-ного растворасульфаниловойкислоты, 2 млNaNO₂,переливаюти добавляют2-4 мл 10%-ного раствораNa₂CO₃.

После смешиванияраствор окрашиваетсяв вишнёво-красныйцвет (химизмреакции см. настр.…).

Приложение№ …

Конспектурока – лекции.

Тема: „Химическийсостав организмов.Общее знакомствос белками“.

Цель: изучитьхимическийсостав организмов.Определитьзначение белковв осуществлениипроцессовжизнедеятельности,выявить особенностифункционированиябелковых телкак носителейжизни.

Задачи:

1. Образовательные:познакомитьучащихся схимическимсоставом организмов:макроэлементы,микроэлементы,ультраэлементы.Определитьместо белковв жизненныхпроцессах,выявить ихзначение иособенностифункционированиякак носителейжизни. Изучитьэлементныйсостав белков.

2. Развивающие:довести досознания учащихсянеобходимостьизучения белковыхтел. Развитьпонятие „белок“.Формированиеинтеллекта,мышления учащихся,правильногопониманияжизненныхпроцессов.

3. Воспитательные:воспитаниенаучногомировоззрения;эстетическое,экологическое,нравственноевоспитание.

Тип урока:изучение новогоматериала.

Методы:

• словесные(лекция);

• наглядные(демонстрациятаблиц „Элементарныйсостав белков“,„Первичнаяструктурамолекулы инсулинабыка“, „Аминокислоты,постоянновстречающиесяв составе белков“,демонстрациямодели белкагемоглобина).

Структураурока:

1. Вводнаячасть.

• подготовкаучащихся куроку;

• подготовкак восприятиюнового материала.

2. Изучениенового материала.

• изучениенового материала;

• запись выводовв тетрадь.

3. Заключительнаячасть.

• выявлениепониманияизученногоматериала;

• домашнеезадание.

План урока:

1. Химическийсостав организмов.

2. Значимостьпроблемы изучениябелков.

3. Особенностибелковых телкак носителейжизни.

4. Общее знакомствос белками.

Ход урока:

1. Водная часть.

• подготовкаучащихся куроку;

• сообщениетемы и целиурока.

2. Изучениенового материала.

1. Химическийсостав организмов.

Вопрос учащимся:

1. Как вы считаете,какие химическиеэлементы входятв состав живыхорганизмов?

2. Какие из нихвстречаютсяв наибольшемколичестве?

В организмах,составляющихбиомассу Земли,обнаруженосвыше 60 химическихэлементов.Среди них имеетсягруппа элементов,постоянновстречающихсяв составе любогоорганизма,независимоот систематическойпринадлежностии уровня организациипоследнего.К их числу относятся:C, N, H, O, S, P, K, Ca, Mg,Zn, Fe, Mn, Cu, и Co.Остальныеэлементы,обнаруженныев биомассе,принадлежатк категориииногда встречающихся;их присутствиехарактернолишь для некоторыхгрупп организмов.Наиболеераспространеннымииз них являютсяMo, B, V, Na, J, Cl инекоторыедругие.

По количественномусодержаниюв живом веществеэлементы делятна три категории:макроэлементы,концентрациякоторых превышает0,001% (O, C, H, Ca, K, N, P,S, Mg, Na, Cl и Fe),микроэлементы,доля которыхсоставляетот 0,001% до 0,00001% (Mg,Zn, Cu, B, Mo, Co, и многиедругие), и ультраэлементы,содержаниекоторых непревышает0,000001% (Hg, Au, U, Ra, идр.).

Многочисленныемакро- и микроэлементы,образующиеживую материю,присутствуютв ней в видеразнообразныххимическихсоединений.

Примерно75% биомассысоставляетвода. Вода играетогромную рольв созданииусловий дляжизнедеятельности.Она образуетту среду, в которойпротекаютфизико-химическиепроцесс, обеспечивающиепостоянноевозобновлениеживого вещества.Вторым поколичественномусодержаниюв биологическихобъектах, но,несомненно,первым и главнымпо значениюклассом соединенийявляются белки.В среднем можнопринять, в сухомвеществе организмовсодержится40-50% белка, причемрастительномумиру свойственноотклонениеот этой среднейвеличины всторону понижения,а животному– повышения.Микроорганизмыобычно богачебелком (некоторыеже вирусы являютсяпочти чистымибелками). Такимобразом, в среднемможно принять,что 10% биомассына Земле представленобелком, то естьего количествоизмеряетсявеличинойпорядка 10¹²- 10¹³тонн. Остальные50% сухого веществаорганизмовсоставленысоединениямидругих классов.Это – углеводы,ликиды и минеральныевещества, содержаниекоторых в организмахсильно варьирует.

2. Значимостьпроблемы изучениябелков.

В природенасчитывается10¹² разныхбелков. Ониобеспечиваютжизнь более2 млн. видаморганизмов.

Ни одно веществоиз всех веществбиологическогопроисхожденияне имеет стольбольшого значенияи не обладаетстоль многограннымифункциями вжизни организмакак белки.

Ф. Энгельсписал: „Повсюду,где мы встречаемжизнь, мы находим,что она связанас каким-либобелковым теломи повсюду, гдемы встречаемкакое-либобелковое тело,которое ненаходится впроцессе разложения,мы без исключениявстречаем иявления жизни“.

Почему именнобелки являютсяматериальнымсубстратомжизни?

Потому, чтоони обладаютрядом особенностей,которые несвойственныникаким другиморганическимсоединениям.

2. Особенностибелковых телкак носителейжизни.

1. бесконечноеразнообразиеструктуры ивместе с темвысокая видоваяспецифичностьеё;

2. крайнеемногообразиефизическихи химическихпревращений;

3. способностьк внутримолекулярнымвзаимодействиям;

4. способностьотвечать навнешнее воздействиезакономернымизменениемконфигурациимолекулы.

5. Склонностьк взаимодействиюс другимихимическимисоединениямис образованиемнадмолекулярныхкомплексови структур;

6. Наличиебиокаталитическихсвойств и ряддругих качеств.

Только детальноизучив строениебелков и ихсвойства, можнопонять какуказанныеособенностибелков, так иих функции.

2. Общее знакомствос белками.

Белки – этовысокомолекулярныеазотсодержащиеорганическиесоединения,полифункциональныеамфотерныеэлектролиты,молекулы которыхсостоят изостатков аминокислот.

Элементныйсостав белков:

C – 50 – 55%;H – 7 – 8%;

O – 21 – 25%;S – 1 – 2%;

N – 16%;P – менее1%.

Особеннохарактерныйпоказатель– процентноесодержаниеазота. В большинствеслучаев оносоставляет16%, поэтому посодержаниюбелкового азотачасто вычисляютсодержаниебелка в кормахи продуктахпитания. Дляэтого величину,выражающуюпроцентноесодержаниебелкового азотав препарате,умножают нафактор пересчета,равный 6,25, которыйвыводят путемделения: 100:16 = 6,25.

Белки кромеосновных химическихэлементоввключают идругие химическиеэлементы. Например,гемоглобинсодержит железо,ферменты –оксидазы содержатмедь, ДНК-аза– кальций; РНК-аза– магний и др.

Молекулабелка состоитиз одной илинесколькихполипептидныхцепей, которыесостоят избольшого числаостатков аминокислот(протеиногенныхкислот). В природенасчитываетсясвыше 200 различныхаминокислот.Из них только20 – белковые(18 аминокислот+ 2 амида: аспарагини глутамин).

Общая формулабелка:

O O

|| ||

NH₂– CH –C – N – CH – C – N – CH – COOH

| | | | |

R H R H R

n

Опорныйконспект

60 химическихэлементов

ОРГАНИЗМ (микро– растительный,животный)

Макро - Микро- Ультра –

Э Л Е М Е Н Т Ы

O, C, H, Ca, K, N,Mn, Zn, Cu,B,Hg, Au, U, Ra и др.

P, S, Mg, NaMo, Co, идр.

Сухоевеществоорганизмов

40 – 50%остальные50%

белки углеводы,липиды, минеральныевещества

вприроде 10¹²в однойклетке до 3000

белок

C, O, N, H, S, P 18 а.к + 2 амида

+ 20

другие химические

элементы

(Pe, Cu, Mg, Ca,и др.).

IIIЗаключительнаячасть

• запись опорногоконспекта втетрадь;

• домашнеезадание: записив тетрадях,подготовкак семинарскомузанятию.

Литературадля подготовкик семинарскомузанятию:

1. АндрееваЕ.В. Химия жизни.– Л.: Детскаялитература,1967.

2. АсатианиВ.С. Химия нашегоорганизма. –М.: Наука, 1969.

3. Макаров К.А.Химия и здоровье:Книга длявнеклассногочтения учащихся8 – 10 классовсредней школы.– М.: Просвещение,1985.

4. Шамин А.Н.История биологическойхимии. – М.: Наука,1994.

5. Шульпин Г.Б.Химия для всех.– М.: Знание, 1987.

Приложение№…

Конспектлабораторно– практическойработы „Выделениебелков из тканейбиологическихжидкостей“.

Цель: формированиепрактическихумений, совершенствованиезнаний полученныхпри изучениитемы „Методывыделениябелков“.

Задачи:

1. Образовательные:углубить, расширитьи систематизироватьзнания учащихсяопираясь наосновные понятиятемы. Дать работупо вариантам.Четко сформулироватьвопросы. Познакомитьучащихся стехникой выполненияработы. Датьрекомендациипо её выполнению.

2. Развивающие:познакомитьучащихся снекоторымиметодическимиприемами,используемымипри выделениибелков из тканейи биологическихжидкостей.Сформулироватьпрактическиеумения работыс химическимоборудованием,химическимиреактивамии биологическимиобъектами.Развитие интеллекта,мышления учащихся,развитие уменияделать выводына основе полученныхрезультатов.

3. Воспитательные:воспитаниенаучногомировоззренияна основевыполненнойработы сделанныхвыводов, эстетическое,экологическоеи нравственноевоспитание.

Тип урока:совершенствованиезнаний.

Методы:

• словесные(рассказ, беседа);

• наглядные(демонстрациятаблиц);

• наглядно– действенные(выполнениелабораторно– практическойработы).

Оборудование:цилиндры, химическиестаканы на 50 и 500 мл, пробирки,стеклянныепалочки с резиновыминаконечниками,складчатыефильтры, марли,обратный холодильник.

Реактивы:1% раствор HCl;концентрированнаяазотная кислота;10% раствор NaOH;1% раствор сульфидамеди; насыщенныйраствор (NH₄)₂SO₄;дистиллированнаявода; 10% растворNaCl.

Материал,содержащийбелок: молоко,куриное яйцо,обезжиренноемясо, пшеничнаямука.

Структураурока:

1. Вводнаячасть.

2. Главнаячасть.

3. Заключительнаячасть.

Подготовительныйэтап: работапроводитсяпо группам(всего три группы).За урок долабораторно-практическогозадания учительделит классна группы, определяеттему лабораторно-практическойработы длякаждой группыи раздает карточки– инструкциидля ознакомленияучащихся сходом работы.

Предварительноучитель и лаборантготовит необходимыереактивы иоборудование.

Ход урока:

1. Вводнаячасть.

• подготовкаучащихся куроку;

• выяснениетехники проведенияэкспериментау каждой группы(последовательностьвыполнениядействий, ожидаемыйрезультат,техника безопасности).

2. Главнаячасть.

• выполнениелабораторно-практическойработы:

I вариант(группа) - „Выделениеказеина измолока“.

II вариант(группа) - „Получениераствора яичногоальбумина“,„Выделениерастительныхальбуминов“.

IIIвариант (группа)- „Выделениебелков мяса“.

(Описаниелабораторно-практическихработ см. вприложении№…).

Учитель следитза ходом выполненияработы каждойгруппы, подсказывает,замечает ошибки.

3. Заключительнаячасть.

• краткаязапись ходаработы;

• формулированиевыводов;

• учительотмечаетположительныеи отрицательныемоменты выполненияработы.