Конспект занятия "Химия в биологии"
Занятие№5
Тема: Химия в биологии. Практическая работа №2 «Качественное определение белков, жиров, крахмала»
Цели: ознакомление учащихся с химическим составом пищи, систематизация и обобщение
представлений учащихся о необходимости осознанного выбора пищевых продуктов в рационе
питания.
Задачи:
Образовательные: формирование представлений учащихся о химических веществах и их
функциональном значении в организме человека.
Воспитательные: воспитание бережного отношения к своему здоровью и здоровью
окружающих, формирование критического мышления, культуры речи.
Развивающие: развитие представлений учащихся об организме человека как целостной системе,
химических свойствах органических и неорганических веществ, развитие исследовательских
навыков работы.
Тип занятия: комбинированный, предполагает развитие метапредметных связей в рамках
образовательной области «Биология», «Химия», «ОБЖ».
Методы: беседа, наблюдение, лабораторная работа, демонстрация.
Оборудование: презентация, мультимедийный проектор, микролаборатории, пищевые продукты.
План проведения занятия
1. Организационный момент
2. Изучение нового материала. Постановка цели.
2.1. Вступительное слово
Человеческий организм можно сравнить с огромным химическим концерном, в котором запускаются
различные по своей сути процессы. При пищеварении пища превращается в питательные вещества,
поступающие в кровь или лимфу. И.П. Павлов, рассматривая значение пищеварения, указывал: «Сырой
материал, поступающий на завод, проходит длинный ряд учреждений, в которых он подвергается
известной механической и главным образом химической обработке и через бесчисленные боковые
ворота переводится в магазины тела». Сколько раз в сутки надо есть? Какие продукты питания
выбрать? Эти вопросы волнуют людей. И это обоснованно, ведь количество тепла от костра,
сложенного из сухих березовых или подгнивших осиновых дров различно, столь различно и наше
здоровье в зависимости от качества принимаемой пищи. «Познай самого себя», – утверждал Ювенал.
«Глубоко простирает руки химия в дела человеческие», – писал М. Ломоносов. И мы, познавая себя,
используя химические опыты, попытаемся экспериментально изучить химический состав некоторых
продуктов питания, свойства химических веществ, их функциональное назначение в клетке.
2.2 Работа учащихся в группах. Алгоритм выполнения задания
Изучение предложенного материала, распределение материала среди участников группы для
представления вопроса в рамках презентации, выполнение практической работы по инструктивным
карточкам, составление вопросов (четыре вопроса по тексту), которые задаются учащимся других
групп после презентации материала. Проводится инструктаж по технике безопасности.
Учитель оказывает консультативную помощь, следит за соблюдением правил техники безопасности.
Группа №1. «Мы – это жизнь»
Общая характеристика белков. Из органических веществ клетки по количеству и значению на первом
месте стоят белки. При нарушении обмена белков человек заболевает, в дальнейшем может наступить
летальный исход. В состав белков входят: углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует
комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь. Белки обладают
большой молекулярной массой: молекулярная масса альбумина (одного из белков яйца) 36 000.
Белки – это сложные высокомолекулярные органические вещества, непериодичные биополимеры,
мономерами которых являются 20 аминокислот.
В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме, различают: заменимые
аминокислот, синтезируемые в организме; незаменимые аминокислоты – аминокислоты, которые в
организме не синтезируются. В зависимости от аминокислотного состава белки бывают:
полноценными, если содержат весь набор аминокислот; неполноценными, если какие-то аминокислоты
в их составе отсутствуют. Различают простые белки, состоящие только из аминокислот (фибрин,
трипсин), и сложные белки, содержащие помимо аминокислот еще и небелковую. Она может быть
представлена ионами металлов (металлопротеины – гемоглобин), углеводами (гликопротеины),
липидами, нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины). Белки – это пептиды; органические вещества,
состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью, которая образуется при
взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой.
Функции белков
1. Каталитическая. Благодаря работе биокатализаторов – ферментов белковой природы, скорость
реакций в десятки тысяч выше скорости реакций, идущих с участием неорганических веществ.
2. Строительная. Белки участвуют в образовании клеточных и внеклеточных структур: входят в состав
клеточных мембран, шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов и т.д. ковой молекулы.
3. Транспортная. Некоторые белки способны присоединять различные вещества и переносить их к
различным тканям и органам тела, из одного места клетки в другое.
4. Регуляторная. Большая группа белков организма принимает участие в регуляции процессов обмена
веществ.
5. Защитная. В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов
(антигенов) образуются особые белки – антитела
6. Двигательная. Особые сократительные белки участвуют во всех видах движения клетки и организма.
7. Сигнальная функция
8. Запасающая. Благодаря белкам в организме могут откладываться про запас некоторые вещества.
9. Энергетическая. Белки являются одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до
конечных продуктов выделяется 17,6 кДж.
Практическая работа №2 « качественное определение белков»
Реактивы: NaOH, CuSO
4
, настойка йода, белок куриного яйца, вода, этанол, Pb(NO
3
)
2
.
Задача 1. Денатурация белка.
1. Приготовить раствор белка. Для этого отделить белок куриного яйца, растворить его в 150 мл воды.
В пробирку налить 4 – 5 мл раствора белка и нагреть на спиртовке. Записать наблюдения. Охладить
раствор и разбавить водой в 2 раза.
2. В пробирку налить 2 – 3 мл раствора белка, добавить 1 мл этанола, записать наблюдения. Разбавить
содержимое пробирки в 2 раза.
Вывод: Почему раствор белка при нагревании мутнеет? Почему осадок не растворяется при
охлаждении и разбавлении водой? Почему раствор белка при добавлении этанола мутнеет? Почему
осадок при разбавлении водой не растворяется?
Задача 2. Осаждение белка солями тяжелых металлов.
В две пробирки налить по 1 – 2 мл раствора белка и медленно, при встряхивании, по каплям добавить в
одну пробирку раствор медного купороса, а в другую – раствор нитрата свинца. Записать наблюдения.
Вывод: Почему соли тяжелых металлов приводят к отравлению организма?
Задача 3. Цветные реакции белков.
Биуретовая проба. В пробирку налить 2 – 3 мл раствора белка и 2 – 3 мл раствора NaOH, затем 1 – 2
мл раствора медного купороса, записать наблюдения.
Вывод: Какие группы можно определить с помощью этих реакций?
Группа №2. «Жиры – друзья или враги?»
Жиры – органические соединения, входящие в состав животных и растительных тканей и состоящие в
основном из триглицеридов (сложных эфиров глицерина и различных жирных кислот ж и ли). Жиры и
жироподобные вещества объединяют обычно под названием липиды. Жиры бывают растительные и
животные, простые и смешанные.
У человека и животных наибольшее количество жиров находится в подкожной жировой клетчатке. в
мышечной ткани, костном мозге, печени и других органах. В растениях жиры накапливаются в
основном в плодовых телах и семенах. Особенно высокое содержание жиров свойственно так
называемым масличным культурам. Например, в семенах подсолнечника жиров содержится до 50% и
выше (в пересчете на сухое вещество). Источниками жиров являются живые организмы: коровы.
свиньи, гуси, киты, акулы, тресковые. Из печени трески и акулы получают рыбий жир. Рыбий жир
отличается самым высоким содержанием наиболее активной из полиненасыщенных жирных кислот
арахидоновой; не исключено, что высокая эффективность рыбьего жира объясняется не только
содержанием в нем витаминов А и D, но и высоким содержанием этой дефицитной и столь
необходимой организму Еще шире используются масла растений: хлопка, льна, клещевины, горчицы.
Биологическая роль жиров заключается прежде всего в том, что они входят в состав клеточных
структур всех видов тканей и органов и необходимы для построения новых структур (так называемая
пластическая функция). Важнейшее значение имеют жиры для процессов жизнедеятельности, т. к.
жиры вместе с углеводами участвуют в энергообеспечении всех жизненных функций организма. Кроме
того, жиры, накапливаясь в жировой ткани, окружающей внутренние органы, и в подкожной жировой
клетчатке, обеспечивают механическую защиту. Жиры, входящие в состав жировой ткани, служат
резервуаром питательных веществ и принимают участие в процессах обмена веществ и энергии в
организме. Энергетическая функция жира заключается в том, что при распаде 1 г. жира образуется 38,9
кДж энергии. Жиры выполняют функцию терморегуляции, что позволяет теплокровным животным
жить в холодной воде. Жир – поставщик эндогенной воды у верблюдов, тушканчиков. Жироподобные
соединения покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать вовремя дождя.
По усвояемости жиры можно разделить на три группы: 1) жир с температурой плавления ниже
температуры тела человека, усвояемость таких жиров составляет 97–98%; 2) жир с температурой
плавления выше 37°, его усвояемость – около 90%; 3) жир с температурой плавления 50–60°, его
усвояемость – около 70-80%.
Практическая работа «Качественное определение жиров».
Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель.
Реактивы: растительное масло, вода, раствор KMnO
4
.
Задача: Свойства жиров.
В пробирку с 2 мл воды добавить несколько капель растительного масла, затем хорошо встряхнуть
эту пробирку, записать наблюдения. Потом в эту пробирку добавить этанол, записать наблюдения.
В пробирку налить 2мл раствора марганцовки, добавить несколько капель растительного масла,
встряхнуть, записать наблюдения.
Вывод: Почему растительное масло не смешивается с водой и плавает на ее поверхности? Что
образуется при встряхивании пробирки со смесью масла и воды? Почему при добавлении этанола в
пробирку со смесью, эмульсия посветлела? Почему растительное масло обесцвечивает растворы
марганцовки?
Группа №3. «Дары фотосинтеза»
Углеводы – важный класс природных веществ – встречаются повсеместно в растительных, животных и
бактериальных организмах. Углеводы – органические соединения, состоящие из одной или многих
молекул простых сахаров.. Их общую формулу обычно записывают в виде Сn (Н
2
О) n (где n – не
меньше трех). Впервые в 1844 г. этот термин ввел отечественный ученый К. Шмид (1822–1894). В
животной клетке углеводы находятся в количестве, не превышающем 2-5%. Наиболее богаты
углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90% сухой массы
(например, в клубнях картофеля, семенах). Выделяют три группы углеводов: моносахариды, или
простые сахара (глюкоза, фруктоза); олигосахариды – соединения, состоящие из 2-10 последовательно
соединенных молекул простых сахаров (сахароза, мальтоза); полисахариды, включающие более 10
молекул сахаров (крахмал, целлюлоза).
Глюкоза – первичный источник энергии для клеток, образуется в результате фотосинтеза в клетках
растений. Глюкоза (виноградный сахар, декстроза) содержится в соке винограда и других сладких
плодов и в небольших количествах – в организмах животных и человека. Глюкоза входит в состав
важнейших дисахаридов – тростникового и виноградного сахаров. Высокомолекулярные полисахариды,
т. е. крахмал, гликоген (животный крахмал) и клетчатка, целиком построены из остатков молекул
глюкозы, соединенных друг с другом различными способами.
Крахмал – это сложный углевод, который есть во фруктах, овощах, бобовых, орехах и злаках. Он
обладает высокой энергетической ценностью и легкой усвояемостью, быстро проходя по желудочно-
кишечному тракту, крахмал превращается в глюкозу и усваивается организмом буквально за 3-4 часа,
то есть наш организм в максимально быстрый срок насыщается энергией.
Свойства крахмала таковы, что его нельзя смешивать с белковыми продуктами, которые требуют для
своего переваривания щелочную кислоту, такую нужную для усвоения крахмала, а это приводит в свою
очередь к оседанию в клетках жировых отложений, а значит питание будет приносить больше вреда,
чем пользы. А для того, чтобы крахмалистые овощи лучше усваивались в нашем организме, нужно
добавлять к ним жиры: растительное масло, сливки, сметану.
Целлюлоза (фр. cellulose от лат. cellula – «клетка, клетушка»), белое твердое вещество, нерастворимое в
воде, молекула имеет линейное (полимерное) строение. Целлюлоза представляет собой длинные нити,
содержащие 300-10 000 остатков глюкозы, без боковых ответвлений. Эти нити соединены между собой
множеством водородных связей, что придает целлюлозе большую механическую прочность, при
сохранении эластичности. Практически все зеленые растения вырабатывают целлюлозу для своих
потребностей. Сахар образуется в листьях и, растворяясь в соке, распространяется по всему растению.
Растение использует ее для создания оболочки новых клеток. Целлюлоза входит в состав растений,
применяемых человеком в качестве продуктов питания – салата, сельдерея, а также отрубей. Организм
человека не в состоянии переварить целлюлозу, однако она полезна как «грубые корма» в его диете.
Гликоген – более разветвленный, чем крахмал, полисахарид животного происхождения, состоящий из
глюкозы. Он играет исключительно важную роль в организмах животных как запасной полисахарид:
все процессы жизнедеятельности, в первую очередь мышечная работа, сопровождаются расщеплением
гликогена, отдающего сосредоточенную в нем энергию.
Биологические функции
1. Резервная. Крахмал и гликоген представляют собой форму хранения питательных веществ.
2. Структурная. Целлюлоза и многие полисахариды входят в состав мембран растительных
клеток
3. Защитная. Кислые гетерополисахариды выполняют роль смазочного материала, выстилая
трущиеся поверхности суставов, дыхательных и пищеварительных путей.
4. Участие в создании комплексных молекурл, например, гликопротеины.
5. Энергетическая. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,8 кДж энергии.
Практическая работа «Качественное определение крахмала»
Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель.
Реактивы: глюкоза, продукты питания, NaOH, CuSO
4
, настойка йода.
Задача: Обнаружение крахмала в продуктах питания.
Приготовить пробы продуктов. На каждую из проб капнуть капельку раствора йода. Для
определения использовать аптечную настойку йода. Так как реакция очень чувствительна, для
опыта настойку йода следует разбавить водой. Заполнить таблицу.
Вывод: В каких продуктах содержится крахмал? В каком продукте крахмала больше? В каком
меньше?
3.Закрепление. Проведение игры
1этап. На слайде таблица с закрытыми вопросами. Группа выбирает вопрос, за выбор вопроса в рамках
своей темы получает один балл, по другим – 2 балла. Кто набирает большее количество баллов,
побеждает.
2 этап. Каждая команда выбирает одного представителя который демонстрирует результаты
практической работы, делая выводы по опытам.
Продукт
Цвет пятна
Картофель сырой
Картофель вареный
………
3.1. «Мы – это жизнь!»
1. «Переносчик» кислорода (гемоглобин).
2. Основа белка (аминокислота).
3. Белки мышц (актин, миозин).
4. Энергетический вклад белка (17, 8 кДж).
5.Место синтеза белка в клетке (рибосомы).
3.2. «Жиры – друзья или враги?»
1. Искусственно полученный жир (маргарин).
2. «Недруг» сосудов (холестерин).
3. Результаты гидролиза жира (глицерин, жирные кислоты).
4. Подарок рыб (рыбий жир)
5. «Жировая» норма человека (70-80г в день).
3.3. «Дары фотосинтеза»
1.Автор учения о фотосинтезе (К.А. Тимирязев).
2. Место синтеза глюкозы (хлоропласты листа растений).
3. Доспехи насекомого (хитин).
4. Основа меда (глюкоза, фруктоза).
5.База оболочки растительной клетки (целлюлоза).
4. Рефлексия
Продолжить фразы:
Я узнал(а) ………..
Теперь я умею………..
Теперь я могу научить……….
