Białka - budowa i powstawanie. Scenariusz lekcji integrującej wiedzę chemiczno - biologiczną w klasie III

Cel ogólny:

Zapoznanie uczniów z budową białek, metodą ich otrzymywania na drodze reakcji polikondensacji oraz ich powstawaniem w organizmach, a także z mechanizmach, a także z mechanizmem przekazywaniem informacji genetycznej.

Cele operacyjne:

Cześć chemiczna- Uczeń:

- wyjaśni, na przykładzie alaniny, że aminokwasy budujące białka to α- aminokwasy (zaznaczy asymetryczny atom C, wskaże jego enancjomery w formie L i D),
- wskaż grupy funkcyjne aminokwasów i określi charakter chemiczny tych grup w cząsteczce alaniny,
- wie, że między grupami -NH3 i –COOH mogą zachodzić reakcje chemiczne(tworzenie soli wewnętrznych),
- zapisze równania reakcji między kolejnymi aminokwasami na przykładzie alaniny, wskaże wiązania peptydowe,
- określi co to jest reakcja polikondensacji, zdefiniuje pojęcia: polipeptydy, białka,
- wyjaśni mechanizm tworzenia wiązania wiązań peptydowych w oparciu o tripeptyd Gly-Cys-Glu,
- na podstawie powyższych tripeptydów wywnioskuje, że o właściwościach białek i ich budowie decyduje sekwencja aminokwasów,
- poda rzędowość białek, wskaże istnienie wiązań wodorowych i mostków siarczkowych,
- wyjaśni, na czym polega hydroliza białek i jakie jest jej znaczenie.

Cześć biologiczna- Uczeń:

- określi co to są enzymy i poda ich znaczenie,
- poda podział białek na proste i złożone,
- wyjaśni jaka jest różnica w budowie między białkami prostymi i złożonymi,
- poda gdzie produkowana jest insulina w organizmie człowieka i jakie jest jej znaczenie (choroba cukrzyca),
- omówi mechanizm przekazywania informacji genetycznej w powstawaniu białek.

Metoda: słowna, problemowa.

Środki dydaktyczne: rzutnik oraz plansze, schematy, foliogramy

A) Chemia:
- wzory stereochemiczne alaniny (forma L i D),
- tworzenie wiązań wodorowych w łańcuchach aminokwasowych,
- schemat struktury II- rzędowej białek:
• forma α
• forma β
- tworzenie mostków siarczkowych w łańcuchach polipeptydowych,
- sekwencja aminokwasów w insulinie,
- elementy wzorów aminokwasów do budowy tripeptydów;

B) Biologia:
- podział białek,
- budowa kodu genetycznego,
- mechanizm przekazywania informacji genetycznej.

Struktura lekcji

I. Czynności organizacyjne.
II. Podanie celu lekcji i jej tematu.
III. Realizacja tematu lekcji.

1. Pytania dotyczące aminokwasów.

Nauczyciel chemii:

- Omów budowę aminokwasów na przykładzie alaniny- podaj nawę chemiczną tego aminokwasu.
- Wskaż asymetryczny atom C w cząsteczce alaniny oraz formę L i D (na foliogramie)- podaj różnice w budowie.
- Wyjaśnij, że aminokwasy białkowe to L α – aminokwasy.
- Określ charakter chemiczny grup funkcyjnych aminokwasów:
- czy mogą zachodzić reakcje w obrębie aminokwasu?- tworzenie soli wewnętrznych,
- czy mogą zachodzić reakcje chemiczne między aminokwasami? Tworzenie wiązań peptydowych,
- Zapisz równania reakcji między dwiema cząsteczkami alaniny – zaznacz wiązania peptydowe- polipeptydy.
- Wskaż reakcje hydrolizy polipeptydów, wyjaśnij jakie jest jej znaczenie.

2. Nauczyciel wyjaśnia na czym polegają reakcje polikondensacji w oparciu o powyższe równania reakcji.
3. Pytania korelujące wiadomości z biologii i chemii:

Nauczyciel biologii:

- Podaj jakie substancje pełnią rolę katalizatorów w reakcjach zachodzących w organizmach, omów ich rolę.

Nauczyciel chemii:

- Podaje najmniejszą ilość aminokwasów budujących białko, naprowadzając uczniów do wyciągnięcia wniosków, że białko to polipeptyd.

Nauczyciel biologii:

- Podaje podział białek na proste i złożone, pokazując przykłady na planszy.
- Wyjaśnij różnice w budowie między białkami prostymi a złożonymi.

Nauczyciel chemii:

- Wyjaśnia i pokazuje mechanizm tworzenia wiązań peptydowych na przykładzie tripeptyd: Glu-Cys-Gly,

Pytania do uczniów:

- Zbuduj tripeptyd Gly-Cys-Glu z przygotowanych elementów wzorów, czy powyższe wzory tripeptydów są takie same? (sekwencja aminokwasów i jej ważność- schemat łańcucha białkowego cząsteczki insuliny).

Nauczyciel biologii:

- Podaj jaki gruczoł ludzki odpowiada za produkcję hormonu insuliny?
- Wyjaśnij jaką rolę pełni insulina w organizmie człowieka (cukrzyca).

Nauczyciel chemii:

- Omawia struktury białek na przykładzie przykładów plansz i schematów.

Nauczyciel biologii:

- Omawia, przy udziale uczniów, proces biosyntezy białek w oparciu o plansze i foliogramy:
- Podaj w czym zawarta jest informacja o sekwencji aminokwasów w białku,
- Wyjaśnij w jaki sposób następuje przekazywanie informacji genetycznej o sekwencji aminokwasów (transkrypcja, translacja, budowa kodu genetycznego, reguła komplementarności),
- Odczytaj, na podstawie kodu genetycznego, odpowiadające kodonom aminokwasy- ćwiczenia.

IV. Powtórzenie i utrwalenie wiadomości.
V. Ocena pracy uczniów.
VI. Praca domowa.
Uczniowie otrzymują wydrukowane na kartkach wzory tripeptydów oraz budowę kodu genetycznego.

Zadanie 1.

Podaj wzory aminokwasów budujących dany tripeptyd:


Zadanie 2.

Jakie nukleotydy w DNA odpowiadają podanym aminokwasów.

alanina – tryptofan – leucyna – fenyloalanina -histydyna

VIII. Pytania ewaluacyjne:

1. Co wam się szczególnie podobało w dzisiejszych zajęciach?
2. Co was najbardziej zainteresowało?
3. Co wydawało się nietypowe?
4. Jakie są wasz odczucia?