заработок на кликах
Вы еще не зарегестрированы на Uchit.net? Зачем?
Login: Pass:

Белок - основа жизни

реферат: Биология

Оцените работу
всего оценок0 общий балл0
Зарегистрируйтесь

Глава II


Про­грамма спец­курса „Бе­лок ос­нова жизни”.

2.1. Объ­яс­ни­тель­ная за­писка.

Пред­ла­гае­мая про­грамма спецкурса „Белок основа жизни” предназначена для учащихся X-XI классов. Программа построена с учетом имеющихся знаний у учащихся по химии и биологии, она направлена на рассмотрение, углубление этих знаний, а также на формирование правильного понимания жизненных процессов. Преподавание спецкурса необходимо построить в зависимости от уровня подготовленности учащихся. Материал для преподавания в X классе может быть несколько упрощен, но не сведен лишь к изучению биологических функций белков.

При изучении спецкурса  „Белок основа жизни” в X классе рекомендуем подробно остановиться на вопросах, касающихся особенностей белковых тел как носителей жизни, аминокислотного состава белков, свойств белков и их функций организме человека.

При изучении спецкурса в XI классе следует особое внимание уделять химическому строению, структурам белковых молекул, методам выделения и  очистки белков, их биологическому действию в живых организмах.

Спецкурс рассчитан на 30 часов, из них 14 часов отводится на лекции, 9 часов на выполнение лабораторных работ, 5 часов на семинарские занятия.

При проведении спецкурса предусмотрен учет и контроль знаний учащихся. Проверка знаний может осуществляться с помощью контрольных работ, опроса на занятиях, индивидуальных бесед, тестовых заданий.

В вариант программы могут быть внесены некоторые изменения: перестановка тем, включение некоторых дополнительных вопросов для изучения. Изменения в планирование спецкурса могут быть внесены из-за отсутствия необходимого набора реактивов в кабинете химии. Однако внесенные изменения не должны нарушать логическую структуру курса и существенно отражаться на объеме и уровне знаний учащихся. Предлагаемый курса „Белок основа жизни” может быть использован как факультативные занятия по химии, биологии или как межпредметный комплекс.

Разработанный нами спецкурс может способствовать интеграции химии с другими естественнонаучными дисциплинами, позволяет знакомить учащихся с процессами, протекающими в окружающей среде, в организме человека и животных и приближает изучение химии к жизни.


2.2. Рабочая программа спецкурса

I. Введение

Химический состав организмов. Общее знакомство с белками. Роль белковых тел в построении живой материи и в осуществлении процессов жизнедеятельности. Особенности белковых тел как носителей жизни. Современные представления о сущности жизни и роли белков в её осуществлении.

       

II. История открытия и изучения белков.

       Внедрение первого препарата белкового вещества. Работы Я.Б. Беккари. Эксперименты с белковыми веществами растительного происхождения (И.М.Руэль, А. Пармантье и др.). Экспериментальные работы с белковыми веществами животного происхождения (Ф. Кене, Ф. Вассерберг, И. Пленк).

Попытки А. Ф. Фукруа по установлению строения белков и сравнению белковых веществ различных тканей и жидкостей живого организма.

Первые данные об элементарном составе белков (Гей-Люссак и Тенар).

Работы по установлению эмпирических формул белковых веществ (Ш.А.Вюрц, Э. Бауленхауер, Э. Фреши и А. Валансьен и др.).

Открытие аминокислот (Л.Н. Воклен, У.Г. Волластон, Г. Мульдер, А. Браконно и др.).

Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Работы А.Я. Данилевского и Э. Фишера. Синтез первого дипептида. Развитие представлений о структурах белковой молекулы (К.У. Линдерстрем-Ланг и др.).

Отечественная химия белка до 50-х годов XX-века. Открытие Московского биохимического института (1921). Работы Н.Д. Зелинского как логическое продолжение работ Э. Фишера.

Физико-химические методы исследования белков в 30-40 гг. XX века (Д.Л. Талмуд, П.В. Афанасьев и др.). Вклад Ф.И. Гизе, А.И. Коднева, П.Т. Ильенкова, А.Я. Данилевского, А.П. Сабанеева, Н.Н. Любавина и других отечественных ученых в развитие представлений о химическом строении белка.


III. Элементарный состав белков. Методы выделения и фракционирования белков.


Основные химические элементы, входящие в состав белка, их процентное содержание. Понятие о факторе пересчета.

Способы гомогенизации материала: размалывание на специальных мельницах, измельчение в гомогенизаторах Уорринга и Поттера, ультразвуком, попеременным замораживанием и оттаиванием, осмотическим шоком, методом азотной бомбы. Экстракция белков растворами солей, буферными смесями (фосфатный, цитратный, боратный), органическими растворителями (водными растворами одно- и многоатомных спиртов, уксусной и дихлоруксусной кислот, ацетона и др.). Методы фракционирования белков: высаживание, осаждение органическими растворителями (метиловым и этиловым спиртами, ацетоном, диоксаном и др.); осаждение солями тяжёлых металлов (Hg2+, Zn2+, Ca2+, Ba2+, Pb2+, Cu2+, и др.), электрофорез жидкостный, на бумаге и блоке агар-агара.

Лабораторно практические работы:

1. „Выделение белков из тканей и биологических жидкостей“.

  1. „ Реакции осаждения белков“.


IV. Гомогенность и молекулярная масса белков.

Способы очистки белковых препаратов от низкомолекулярных примесей: диализ, электродиализ, кристаллизация и ильфильтрация. Методы определения гомогенности белковых препаратов: по независимости растворимости от количества твердой фазы, по хроматографической, электроогорепической и гравитационной однородности, по кристалличности, по содержанию HS-группы и концевых аминокислот.

Молекулярная масса белков. Понятие о физическом и химическом значениях молекулярной массы белков.

Методы определения молекулярной массы белка: гравитационный (ультрацентрифугирование), вискозометрический, осмометрический, электронно-микроскопический, хроматографический, химический, оптический.

Ультрацентрифуги и их достоинство.

Лабораторно-практическая работа:

  1. „Диализ белка“.


V. Аминокислотный состав белков.


Аминокислоты основные структурные элементы всех белков. Разнообразие аминокислот. Природные аминокислоты. Понятие о рацемических и оптических активных аминокислотах. Особое значение для жизни α-аминокислот.

Заменимые и незаменимые для человека аминокислоты.


VI. Строение белковой молекулы.

Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Работы А.Я. Данилевского и Э. Фишера. Пептиды. Методы синтеза пептидов. Синтез пептидов по методу Р. Меррифильда.

Природные пептиды: карнозин, глутатион, офтальмовая кислота, окситоцин, вазопрессин, ораллондин и др.

       Структура белковой молекулы. Доказательства полипептидной теории строения белка.

Первичная структура белков. Схема установления первичной структуры белка.

ОпределениеN- и C-концевых аминокислот, расщепление дисульфидных связей и окисление остатков цистеина в цистеиновую кислоту, селективный гидролиз трепсином и химотрипсином, фракционирование пептидов методом электрофореза и хроматографии, расшифровка первичной структуры выделенных пептидов, воссоздание полной структуры полипептидной цепи. Характеристика первичной структуры A- и B-цепей инсулина, α- и β-цепей гемоглобина и других белков. Первичная структура и видовая специфичность белков.

Вторичная структура белков. Понятие об α- и β-конформациях полипептидной цепи. Правые и левые α-спирали, их реализация в белках и пептидах. Силы, удерживающие полипептидную цепь в α-конформации. Связь первичной вторичной структуры белковой молекулы. Степень спирализации полипептидных цепей белков.

       Третичная структура белков. Методы её выявления. Работы Дж. Кендрю, М. Петруца и Филипса по рентгеноструктурному анализу третичной структуры гемоглобина. Типы связей, обеспечивающих поддержание структуры белковой молекулы. Гидрофобные зоны в молекулах глобумерных белков. Приоритет отечественных исследователей (Д.Л. Талмуда, Б.Н. Талмуда и П.В. Афанасьева) в разработке учения об ориентации гидрофобных и гидрофильных радикалов в процессе свёртывания полипептидной цепи в глобулу. Динамичность третичной структуры белков.

       Четвертичная структура белков. Субъединицы, протомеры и  эпимолекулы  (мультимеры). Конкретные примеры четвертичной структуры белков (инсулин, гемоглобин, вирус табачной мозаики и т.п.). Типы связей между субъединицами в эпимолекуле.

Лабораторно-практические работы:

  1. „Кислотный и ферментативный гидролиз белка“.
  2. „Биуретовая и  мингидриновая реакции на белки“.


VII. Свойства белков

Реакционная способность белков. Химические свойства белков. Оптические свойства белков. Амфотерность. Гезоэлектическое состояние белковой молекулы. Нативные и денатурированные белки. Механизм денатурации белков.

Лабораторные работы:

  1. „Качественные реакции на белки“.


VIII. Номенклатура и классификация белков.

Простые (протеины) и сложные (протеиды) белки. Классификация протеинов по форме белковой молекулы, по происхождению, по аминокислотному составу. Характеристика некоторых простых белков (клупеин, фиброин шёлка, яичный и сывороточный альбумины). Классификация протеидов. Белковый компонент и прстепическая? Группа в протеидах. Металлопротеиды (феррипин). Фосфопротеины (казеин, фосфопротеиды яйца, пепсин). Гликопротеиды, хромопротеиды, мепопротеиды? Нуклеотиды; тонкая организация их структуры.


IX. Биологические функции белков.

Белки ферменты. Белки гормоны. Белки антибиотики и др. Характеристика наиболее изученных представителей белков и полипептидов: окситоцин, вазопрессин, инсулин, гормон роста, рибонуклеаза, интерфероны и некоторые другие. Превращение белков в организме.


X. Современные исследования в области химии белка.

Органическая химия и биохимия: подходы к изучению сложных природных соединений. Синтез аминокислот и белков. Формирование энзимологии. Изучение химической природы биокатализаторов.

Химия и клетка. Химические методы изучения клетки. Цитохимия и биохимия, проблема организации клетки.

Биохимические исследования в медицине.

Создание биохимических кафедр и лабораторий.


2.3. Планирование спецкурса „Белок основа жизни“ для изучения в XI классе средней школы.

При планировании спецкурса мы учитывали рекомендации данные в методической литературе [7,18,22,28].

Поскольку учащиеся имели весьма ограниченные знания по обозначенной проблеме, мы отобрали для изучения наиболее интересные темы с тем, чтобы заинтересовать их, развить навыки экспериментальной работы в школьной химической лаборатории и развить умение самостоятельной работы с литературой.

Нами также учитывался уровень подготовленности учащихся, и поэтому мы сочли нужным разработать планирование спецкурса для XI классов средней школы.

Таблица. Тематическое планирование спецкурса „Белок основа жизни“.

занятия

Содержание изучаемого материала

Темы методы и средства обучения

Количество часов

1

I. Введение

Химический состав организмов. Общее знакомство с белками. Особенности белковых тел как носителей жизни.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация наглядных пособий (иллюстраций, фотографий, таблиц).

1

2

II. История открытия и изучения белков.

Выделение первого препарата белкового происхождения. Попытки установления строения белков. Данные об элементарном составе белков. Работы зарубежных учёных-химиков.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация фотографий, таблиц, белко­вых препаратов.

1

3

Отечественная химия белка до 50-х годов XX века. Работы отечественных учёных-химиков.

Семинар.

Словесные: рассказ учителя, доклады и содоклады учащихся.

Наглядные: демонстрация фотографий, схем, таблиц.

1

4

III. Элементарный состав белков. Методы выделения и фракционирования белков.

Основные химические элементы входящие в состав белка. Способы гомогенизации и экстракция белков.




Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация таб­лиц, демонстрационный экспе­римент. Лабораторно-практиче­ская работа.

1

5-6

Лабораторно-практическая работа:

„Выделение белков из тканей биологических жидкостей“.

  • выделение казеина из молока;
  • получение раствора яичного альбумина;
  • белки мяса;
  • растительные альбумины.

Словесные: беседа.

Наглядные: демонстрация приборов, схем, таблиц.

Наглядно-действенные: выполнение практической работы.

2

7

Методы фракционирования белков. Способы очистки белковых препаратов от низкомолекулярных примесей.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация схем, таблиц, демонстрационный эксперимент.

1

8-9

Лабораторно-практическая работа:

„Реакции осаждения белков“.

  • при нагревании;
  • концентрированными минеральными кислотами;
  • солями тяжелых металлов;
  • фенолом;
  • спиртом.

Лабораторно-практическая работа:

Словесные: беседа.

Наглядные: демонстрация схем, таблиц, приборов.

Наглядно-действенные: выполнение практической работы.

2

10-11

IV. Гомогенность и молекулярная масса белков.

Методы определения гомогенности белковых препаратов. Методы определения молекулярной массы белка. Ультрацентрифуги и их устройство.

Лекция.

Словесные: рассказ, фронтальная беседа.

Наглядные: демонстрация таблиц, рисунков, схемы „Устройство центрифуги“.

2

12

Лабораторно-практическая работа:

„Диализ белка“.

Лабораторно-практическая работа:

Словесные: беседа.

Наглядно-действенные: выполнение практической работы.

1

13-14

V. Состав белков.

Аминокислотный состав белков. Разнообразие аминокислот. Природные аминокислоты. Особое значение для жизни α-аминокислот. Заменимые и незаменимые для человека аминокислоты.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация таблиц „Аминокислоты, постоянно встречающиеся в составе белка для взрослого организма“, рисунков, схем.

2

15

Семинарское занятие „Методы выделения и фракционирования белков. Природные аминокислоты. Заменимые и незаменимые для человека аминокислоты“

Семинар.

Словесные: рассказ учителя, доклады и содоклады учащихся, беседа.

Наглядные: демонстрация таблиц, схем, фотографий.

1

16

Контрольная работа

Контроль знаний.

Словесные: беседа.

Наглядные: таблицы, схемы.

1

17

VI. Строение белковой молекулы.

Способ связи аминокислот в белковой молекуле. Работы А.Я. Данилевского и Э. Фишера. Пептиды. Доказательство полипептидной теории строения белка.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрационный эксперимент, таблицы, схемы установок

1

18

Лабораторно-практическая работа:

„Гидролиз белка“.

  • кислотный гидролиз;
  • ферментативный гидролиз.

Лабораторно-практическая работа.

Словесные: беседа.

Наглядно-действенные: выполнение практической работы.

1

19

Первичная структура белков. Схема установления первичной структуры белка. Характеристика первичной структуры А- и В-цепей инсулина; α- и β- цепей гемоглобина.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация таблиц, рисунков, схемы установки первичной структуры белка.

1

20

Вторичная структура белков. Понятие об α- и β-конформациях полипептидной цепи. Правые и левые α-спирали, их реализация в пептидах и белках

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрация таблиц, рисунков.

1

21

Третичная структура белков. Методы её выявления. Типы связей, обеспечивающих поддержание структуры белковой молекулы.

Четвертичная структура белков. Конкретные примеры четвертичной структуры белков (инсулин, гемоглобин, вирус табачной мозаики и др.).

Лекция.

Словесные: лекция

Наглядные: демонстрация фотографий „Третичная структура белка“, „Четвертичная структура белка“. Демонстрация моделей белков: инсулина, гемоглобина и др.

1

22-23

VI. Свойства белков.

Химические, физические. Аморфность. Изоэлектрическое состояние белковой молекулы. Механизм денатурации белков.

Лабораторная работа:

„Денатурация белков“

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: демонстрационный эксперимент, иллюстрирующий химические свойства белков.

Наглядно-действенные: выполнение лабораторной работы.

2

24-25

Лабораторно-практическая работа:

„Качественные реакции на белки“.

Лабораторно-практическая работа.

Словесные: беседа.

Наглядно-действенные: выполнение практической работы.

2

26

VII. Номенклатура и классификация белков.

Лекция.

Словесные: рассказ, беседа.

Наглядные: таблицы.

1

27

Характеристика некоторых простых и сложных белков.

Семинар.

Словесные: доклады учащихся.

Наглядные: демонстрация фотографий и моделей.

1

28

VIII. Биологические функции белков.

Семинар.

Словесные: рассказ учителя, доклады учащихся.

Наглядные: демонстрация белковых препаратов, схем, таблиц.

1

29

IX. Современные исследования в области химии белка.

Семинар.

Словесные: рассказ учителя, доклады учащихся.

Наглядные: демонстрация схем, фотографий, моделей.

1

30

Контрольная работа.

Контроль знаний.

Словесные: беседа.

Наглядные: таблицы, схемы.

1


2.4. Учебно-материальная база организации учебного процесса.

Для проведения спецкурса „Белок основа жизни“ необходима соответствующая учебно-материальная база, включающая основные химические реактивы, оборудование.

Также нами подобраны наглядные пособия в виде схем, таблиц, рисунков, где отражены структуры белковой молекулы, аминокислотный состав белков, фрагмент первичной структуры молекулы инсулина и др.

Кроме имеющихся в продаже нами использовались и рекомендованы пособия, которые могут быть выполнены учителем или учащимися. (Примеры некоторых таблиц, используемых при проведении занятий. См. в приложении №   ).

Нами составлена таблица, в которой отражен перечень реактивов, оборудования и дополнительного материала для проведения лабораторного эксперимента.


Таблица. Перечень необходимых реактивов и оборудования для проведения лабораторно-практических работ и демонстрационного эксперимента.

п/п

Название лабораторно - практических работ

Реактивы

Оборудование

Материал, содержащий белок

1.

„Выделение белков из тканей и биологических жидкостей“.

- выделение казеина из молока;

10 % раствор HCl;

10 % раствор NaOH;

конц. HNO3; 1 % раствор CuSO4, молибденовый реактив; лакмусовая бумага, дистиллированная вода.

Химические стаканы (V=50 мл); мерные цилиндры, стеклянные палочки и воронка; бюретка, фильтры бумажные, пробирки с обратным холодильником, штативы с пробирками, песчаные бани

Молоко


- получение раствора яичного альбумина;

дистиллированная вода.

химические стаканы ( 500 и 100 мл); цилиндры (500 и 250 мл); мерная колба (100 мл); воронка, стеклянная палочка с резиновым наконечником, складчатые фильтры.

белок куриного яйца

- белки мяса;

10 % раствор NaCl;

химические стаканы; стеклянная палочка; бумажный складчатый фильтр (или двойной слой марли).

обезжиренное мясо

- растительные альбумины;

100 мл дистиллированной воды

химические стаканы, центрифуга, воронка, складчатый фильтр; колбы.

пшеничная мука

2

„Реакция осаждения белков”

- свёртывание белков при нагревании;

1 % раствор уксусной кислоты; 10 % раствор уксусной кислоты, насыщенный раствор NaCl;

5 пробирок, спиртовка, пипетки.

раствор белка


- осаждение белков концентрированными минеральными кислотами

Концентрированные HNO3; H2SO4; HCl;

3 пробирки; пипетки; стеклянные палочки

раствор белка


-осаждение белков органическими кислотами

5 % раствор трихлоруксусной кислоты;

20 % раствор сульфосалициловой кислоты

2 пробирки; пипетки

раствор белка


- осаждение белков солями тяжёлых металлов

раствор CuSO4, раствор ацетата свинца

2 пробирки; пипетки

раствор белка


- осаждение белков фенолом и формалином

насыщенный водный раствор фенола, формалин

2 пробирки; пипетки

раствор белка


- осаждение белков спиртом

кристаллический NaCl

пробирка; пипетка

раствор белка

3.

„Диализ белка“

насыщенный раствор (NH4)2SO4; 5 % раствор BaCl2; 1% раствор CuSO4;

10 % раствор NaOH

стаканы (100 мл); целлофан в виде квадратов 150x150 мм; стеклянные палочки; резиновые колечки; штатив с пробирками; пипетки с делениями

3 % раствор яичного альбумина

4.

„Гидролиз белка“

- кислотный гидролиз;

Концентрированная HCl;

10 % раствор NaOH;

1 % раствор CuSO4

Штатив с пробирками, круглодонная колба с воздушным холодильником; капельницы

раствор яичного белка


ферментативный гидролиз

дистиллированная вода;

1 % раствор пепсина

2 пробирки; водяная баня; колба (V=100 мл)

раствор яичного белка

5.

„Денатурация белков“

насыщенный раствор (NH4)2SO4; концентрированная HNO3; этиловый спирт; 1 % раствор уксусной кислоты; 10 % раствор NaOH

6 пробирок; пипетка; спиртовка; двойной слой марли; зажим для пробирок

раствор яичного белка

6.

„Качественные реакции на белки“.

- Биуретовая реакция (обнаружение в молекулах белков пептидных связей)

30 % раствор NaOH;

1 % раствор CuSO4

пробирки, пипетка

раствор белка


- Нингидриновая реакция

1 % раствор мингидрина в 95 % -ом растворе ацетона

пробирки, колбы, пипетка, водяная баня

раствор белка


- Ксантопротеиновая реакция

концентрированная HNO3;

3 пробирки; пипетка; спиртовка; зажим для пробирок

раствор яичного белка, миозина, желатина


- Реакция на тирозин (реакция Миллона)

реактив Миллона

4 пробирки; пипетки, спиртовка; зажим для пробирок

раствор яичного белка, миозина, желатина, тирозина


- Реакция на цистеин (реакция Фоля).

30 % раствор NaOH; 5 % раствор ацетата свинца

3 пробирки; пипетки; спиртовка; зажим для пробирок

раствор яичного белка, миозина, желатина


- Реакция на аргинин (реакция Саканути)

Кристаллический резорцин; 3 % раствор H2O2; концентрированная H2SO4

3 пробирки, пипетка, стеклянная ложечка.

раствор яичного белка, миозина, желатина


- Реакция на триптофан (реакция Шульца-Распайля)

раствор сахарозы; концентрированная H2SO4

пробирка, пипетка

раствор яичного белка


- Реакция на гистидин и тирозин

(реакция Паули)

1 % раствор сульфаниловой кислоты; 10 % раствор NaNO2; 10 % раствор Na2CO3

пробирка, пипетка, стеклянная палочка

раствор яичного белка


- Реакция на триптофан (реакция Адамкевича).

ледяная уксусная кислота; глиоксиловая кислота, концентрированная H2SO4;

пробирки; пипетка; стеклянная палочка, спиртовка; зажим для пробирок, лёд.

неразбавленный яичный белок


- Реакция Вуазене

2,5 % раствор формальдегида, концентрированная HCl; 0,5 % раствор NaNO2

пробирка; пипетка; стеклянная палочка

разбавленный раствор белка


- Нитропруссидная реакция

насыщенный раствор (NH4)2SO4; 5 % раствор нитропруссида натрия; концентрированный раствор аммиака

пробирка, пипетка, стеклянная палочка

раствор белка


Выводы по II главе:

  1. Впервые разработана и предложена программа спецкурса „Белок основа жизни“.
  2. В объяснительную записку включены цели и задачи спецкурса, а также общее количество часов отводимых на его изучение.
  3. В рекомендованной нами рабочей программе раскрыто содержание изучаемых вопросов по десяти основным разделам.
  4. Тематическое планирование спецкурса распределяет материал по часам с указанием форм, методов и средств обучения.


 
Дружить
Uchit.net в социальных сетях