Амины. Аминокислоты. Белки
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока объяснить строение и свойства аминов, аминокислот и белков, составить уравнения не менее двух реакций аминокислот как амфотерных соединений и применить знания к профессиональной ситуации, связанной с приготовлением пищи.
- Сформировать представление об аминах как производных аммиака, содержащих аминогруппу, и связать их строение с основными свойствами.
- Научиться распознавать аминокислоты по наличию аминогруппы и карбоксильной группы, записывать их структурные формулы и уравнения взаимодействия с кислотами и основаниями.
- Раскрыть причины многообразия белков, показать образование пептидной связи и значение белков для организма и пищевых технологий.
- Развивать умение анализировать химическую информацию, работать в парах, выбирать уровень задания и аргументировать выводы.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение знаний о белках и аминокислотах для здоровья человека, рационального питания и будущей профессиональной деятельности повара.
- Проявляют ответственное отношение к достоверности сведений о составе и свойствах пищевых продуктов.
- Осознают связь химических знаний с выбором профессии и качеством приготовленной пищи.
- Проявляют готовность к сотрудничеству и уважительному обсуждению разных способов решения.
Метапредметные
- Извлекают информацию из схем, формул, таблиц и краткого химического текста.
- Сравнивают строение и свойства аминов, аминокислот и белков, выделяют общее и различия.
- Планируют решение учебной задачи, выбирают необходимый уровень сложности и осуществляют самопроверку.
- Формулируют выводы, аргументируют их химическими уравнениями и связывают теорию с профессиональным контекстом.
Предметные
- Знать, что амины являются производными аммиака, в которых атомы водорода замещены углеводородными радикалами.
- Уметь распознавать аминогруппу $-NH_2$ и карбоксильную группу $-COOH$ в составе аминокислот.
- Уметь записывать уравнения реакций аминокислот с кислотами и щелочами и объяснять их амфотерность.
- Знать понятия пептидной связи, первичной структуры белка, денатурации и качественных реакций белков.
- Уметь объяснять значение белков в питании и анализировать изменение белков при нагревании.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную значимость темы через связь химии белков с питанием, здоровьем и профессией повара.
- Оценивают ответственность специалиста пищевой отрасли за безопасный и качественный продукт.
- Формируют познавательный интерес к исследованию состава и превращений пищевых веществ.
- Осознают необходимость проверки химических утверждений перед их практическим применением.
Регулятивные УУД
- Формулируют учебную цель на основе проблемного вопроса о свойствах аминокислот.
- Планируют действия при составлении формул и уравнений реакций.
- Проверяют правильность записи функциональных групп и коэффициентов.
- Исправляют ошибки после сравнения с эталоном и оценивают степень освоения материала.
Познавательные УУД
- Анализируют строение органических соединений и устанавливают связь между функциональными группами и свойствами.
- Моделируют образование пептидной связи между аминокислотами.
- Сравнивают аминные и карбоксильные свойства аминокислот.
- Классифицируют задания по уровню сложности и применяют химические знания в новом контексте.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре при анализе формул и обсуждении решения.
- Формулируют вопросы к партнёру и уточняют химическое обоснование ответа.
- Представляют общий вывод пары, используя корректную химическую терминологию.
- Принимают иную точку зрения и аргументированно согласуют итоговый ответ.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию со структурными формулами метиламина, анилина, глицина, аланина, дипептида и фрагмента белковой цепи.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: по одной карточке каждого уровня на каждого ученика, всего 24 экземпляра.
- Распечатать набор парных карточек с формулами соединений и вопросами к ним — по одному набору на пару, всего 12 наборов.
- Подготовить профессиональную карточку для студентов поварского дела: состав продукта, условия нагревания и вопросы о денатурации белка.
- Вывести на доску или слайд памятку: «аминогруппа — $-NH_2$; карбоксильная группа — $-COOH$; пептидная связь — $-CO-NH-$».
- Подготовить магнитные карточки с обозначениями функциональных групп для моделирования реакции.
- Подготовить сигнальные карточки зелёного, жёлтого и красного цвета для быстрой самооценки.
- Оборудование: компьютер, проектор или интерактивная доска, маркеры, таймер, доска; демонстрационные реактивы для качественной реакции белка использовать только при наличии инструкций по технике безопасности.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и связать тему с будущей профессиональной практикой.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране фотографии творога, яйца, мяса и хлеба: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы будем говорить о веществах, которые встречаются в привычной пище и определяют её питательную ценность. Посмотрите на изображения и назовите общее химическое вещество, важное для всех этих продуктов. Не спешите отвечать одним словом — предположите, какие частицы могут быть общими для разных продуктов." | Рассматривают изображения, обсуждают предположение с соседом и отвечают: "Белки"; называют аминокислоты как возможные структурные единицы белков. |
2 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: "Почему белок яйца при нагревании становится белым и плотным, а аминокислота может реагировать и с кислотой, и со щёлочью? Сегодня нам нужно не только вспомнить названия веществ, но и объяснить эти явления через строение молекул." | Формулируют первоначальные гипотезы: "Белок изменяет структуру при нагревании"; "в аминокислоте есть две разные функциональные группы". Записывают тему урока. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что тема связана одновременно с химическим строением пищи и с практикой её приготовления. Теперь восстановим знания, без которых объяснить свойства аминокислот будет невозможно."
Этап 2. Актуализация знаний и работа в парах (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о функциональных группах, аммиаке, карбоновых кислотах и химических связях.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт парам карточки с формулами $NH_3$, $CH_3NH_2$, $CH_3COOH$, $NH_2CH_2COOH$: "Приём называется «Подумай — обсуди в паре — поделись». Сначала каждый самостоятельно за 30 секунд найдёт знакомые функциональные группы, затем сравните ответы. На доске зафиксируйте только названия групп, а не готовый вывод." | Индивидуально отмечают знакомые фрагменты, затем в парах называют аминогруппу и карбоксильную группу, находят формулу аммиака. |
2 мин | Учитель задаёт вопросы: "Какая частица определяет основные свойства аммиака? Что происходит с карбоновыми кислотами в реакции с щёлочью? Какие признаки реакции нейтрализации вы знаете?" Учитель фиксирует краткие ответы в двух колонках: «основание» и «кислота». | Отвечают: "Основные свойства связаны с неподелённой электронной парой азота"; "кислота реагирует со щёлочью с образованием соли и воды"; записывают пример реакции нейтрализации. |
2 мин | Учитель предлагает парную проверку: "Сравните две формулы: $CH_3NH_2$ и $NH_2CH_2COOH$. Какая дополнительная группа появилась во второй формуле? Предположите, как это может изменить свойства вещества." | Сравнивают формулы, отвечают: "Появилась карбоксильная группа"; предполагают: "Соединение может проявлять не только основные, но и кислотные свойства". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что свойства органических веществ зависят от функциональных групп. В формуле аминокислоты одновременно присутствуют аминогруппа и карбоксильная группа — именно это создаёт наше основное учебное затруднение."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную задачу — объяснить амфотерность аминокислот и образование белков.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель записывает на доске формулу глицина $NH_2CH_2COOH$: "Рассмотрите формулу. Если аминогруппа проявляет основные свойства, а карбоксильная группа — кислотные, может ли одна молекула реагировать и с кислотой, и со щёлочью? Сформулируйте вопрос урока так, чтобы на него можно было ответить уравнениями реакций." | Формулируют вопрос: "Почему аминокислоты амфотерны и как это доказать уравнениями?" Предлагают цель: "Научиться объяснять свойства аминокислот через строение". |
2 мин | Учитель принимает формулировки и добавляет: "Вторая часть урока посвящена белкам. Нам предстоит установить, как аминокислоты соединяются между собой и почему нагревание изменяет свойства белка. Выберите в тетради три пункта плана: строение, свойства, практическое значение." | Записывают план: «Амины — аминокислоты — белки», уточняют последовательность действий и называют ожидаемый результат урока. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель определена: от строения отдельных групп мы перейдём к свойствам аминокислот, а затем к строению и превращениям белков. Начнём с соединений, которые являются производными аммиака."
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: открыть особенности строения аминов и аминокислот, вывести их основные и кислотные свойства.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает формулы $NH_3$, $CH_3NH_2$ и $C_6H_5NH_2$: "Амины — органические производные аммиака, в которых атомы водорода замещены углеводородными радикалами. Сравните три формулы и определите, что сохранилось. Посмотрите на атом азота: почему амины способны присоединять протон?" | Сравнивают формулы, выделяют атом азота и аминогруппу, отвечают: "У азота есть неподелённая электронная пара, поэтому он может присоединять протон". Записывают определение аминов. |
3 мин | Учитель демонстрирует схему аминокислоты и говорит: "Аминокислоты содержат аминогруппу и карбоксильную группу. На примере глицина запишите реакцию с соляной кислотой. А теперь определите, какой продукт образуется при взаимодействии глицина с гидроксидом натрия." Учитель направляет вопросы, не сообщая уравнения сразу. | Составляют уравнения: $NH_2CH_2COOH+HCl\rightarrow [NH_3CH_2COOH]Cl$ и $NH_2CH_2COOH+NaOH\rightarrow NH_2CH_2COONa+H_2O$. Формулируют вывод: "Аминокислоты проявляют основные и кислотные свойства, то есть являются амфотерными соединениями". |
4 мин | Учитель использует приём «Сократовский диалог»: "Какая группа взаимодействует с кислотой? Какая — со щёлочью? Что произойдёт, если две аминокислоты соединятся? Посмотрите на схему и найдите фрагмент $-CO-NH-$. Какую связь называют пептидной?" Учитель показывает схему образования дипептида с выделением воды. | Отвечают: "Аминогруппа реагирует с кислотой, карбоксильная — со щёлочью"; находят пептидную связь $-CO-NH-$; объясняют, что при соединении аминокислот выделяется вода. |
Запись в тетрадях
Амины — производные аммиака. Аминокислоты содержат аминогруппу $-NH_2$ и карбоксильную группу $-COOH$. Аминокислоты амфотерны. Пептидная связь имеет вид $-CO-NH-$ и образуется с выделением воды.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили, что двойственность свойств аминокислот объясняется двумя функциональными группами. Теперь применим это открытие к заданиям разной сложности и проверим, умеем ли мы распознавать формулы и составлять реакции самостоятельно."
Этап 5. Первичное закрепление и физкультминутка (6 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритм анализа формулы и снять кратковременное физическое напряжение.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт парам карточки с формулами $CH_3NH_2$, $NH_2CH_2COOH$, $H_2NCH(CH_3)COOH$, $CH_3COOH$: "Выполните приём «Химическая сортировка». Разложите карточки на амины, аминокислоты и карбоновые кислоты. Для одной аминокислоты запишите реакцию с кислотой, для другой — со щёлочью. Через две минуты одна пара объяснит классификацию." | Распределяют карточки, подчёркивают функциональные группы, составляют уравнения для выбранных аминокислот, объясняют: "В аминокислоте есть обе группы; в амине — аминогруппа без карбоксильной группы". |
1 мин | Учитель проводит физкультминутку: "Встаньте рядом с партой. На вдохе поднимите руки, на выдохе опустите. При слове «аминогруппа» сделайте шаг вправо, при слове «карбоксильная группа» — шаг влево. Выполним четыре движения спокойно, без резких наклонов." | Выполняют четыре спокойных движения, повторяют названия функциональных групп и возвращаются к работе. |
2 мин | Учитель просит две пары предъявить решения и задаёт вопрос: "Как проверить, что уравнение отражает амфотерность, а не только одно из свойств?" | Представляют записи, отвечают: "Нужно показать две реакции: с кислотой и с основанием". Сверяют решения с памяткой на доске. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Классифицировать вещества вы уже умеете, а амфотерность подтверждается двумя типами реакций. Следующий шаг — индивидуально применить алгоритм и затем использовать его в профессиональной задаче."
Этап 6. Самостоятельная работа с дифференциацией (8 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное понимание темы и дать возможность выбрать посильный уровень сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель объясняет выбор: "На карточке есть обязательный минимальный уровень, базовый и повышенный. Каждый выполняет обязательный пункт и выбирает ещё один уровень по готовности. Критерий выбора — не скорость, а желание проверить себя. На работу четыре минуты, затем будет самопроверка." | Выбирают карточку или уровень, записывают номер выбранного задания и приступают к индивидуальной работе. |
4 мин | Учитель предлагает задания: "Минимум: назовите функциональные группы в $NH_2CH_2COOH$ и объясните, почему это аминокислота. Базовый: составьте два уравнения реакций глицина — с $HCl$ и $NaOH$. Повышенный: составьте структурную формулу дипептида из двух молекул глицина и укажите пептидную связь." Учитель консультирует, не подсказывая готовую запись. | Выполняют выбранные задания. В повышенном варианте записывают: $2NH_2CH_2COOH\rightarrow NH_2CH_2CO-NHCH_2COOH+H_2O$, выделяют связь $-CO-NH-$. |
3 мин | Учитель выводит эталон: "Проверьте сначала функциональные группы, затем заряд и состав продуктов. Если нашли ошибку, зачеркните только неверный фрагмент и рядом запишите исправление. После проверки покажите зелёную карточку при полном понимании, жёлтую — если нужен вопрос, красную — если требуется разбор." | Сверяют работу с эталоном, исправляют ошибки, показывают сигнальные карточки и формулируют вопрос при затруднении. |
Эталон решения
Для глицина $NH_2CH_2COOH$: с кислотой реагирует аминогруппа: $NH_2CH_2COOH+HCl\rightarrow [NH_3CH_2COOH]Cl$; со щёлочью реагирует карбоксильная группа: $NH_2CH_2COOH+NaOH\rightarrow NH_2CH_2COONa+H_2O$. При образовании дипептида карбоксильная группа одной молекулы взаимодействует с аминогруппой другой, выделяется вода и образуется фрагмент $-CO-NH-$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что вы можете перейти от распознавания групп к записи реакций и модели пептида. Теперь проверим, как химические знания помогают объяснить профессиональную ситуацию на кухне."
Этап 7. Профессиональное творческое задание для студентов поварского дела (5 мин)
Цель этапа: применить знания о белках и аминокислотах к анализу приготовления пищи и развить профессиональное мышление.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку: "При приготовлении омлета прозрачный белок яйца становится белым и плотным. При длительном нагревании мясо может становиться жёстким, а при добавлении кислоты меняются вкус и структура продукта. Обсудите: какое изменение белка происходит, обратимо ли оно, и как повар может использовать это знание?" | Читают профессиональную ситуацию, выделяют ключевые слова «нагревание», «кислота», «структура», записывают три тезиса о денатурации белка. |
2 мин | Учитель предлагает творческий формат: "Составьте мини-рекомендацию для повара из трёх предложений: объясните химическое явление, назовите один полезный приём технологии приготовления и укажите, почему нельзя обещать полное восстановление исходных свойств белка после сильного нагревания." | В парах формулируют рекомендацию: "При нагревании белок денатурирует и сворачивается. Контроль температуры помогает сохранить желаемую текстуру. Сильное воздействие разрушает пространственную структуру, поэтому свойства могут не восстановиться." |
1 мин | Учитель просит одну пару представить текст и уточняет: "Чем денатурация отличается от разрушения первичной структуры? Почему изменение структуры влияет на консистенцию?" | Представляют рекомендацию, отвечают: "При денатурации изменяется пространственная организация белка, а последовательность аминокислот обычно сохраняется". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы связали формулы и реакции с реальной технологической ситуацией. В завершение зафиксируем, что именно узнали, какие ошибки исправили и какой вопрос требует дальнейшего изучения."
Этап 8. Рефлексия и домашнее задание (3 мин)
Цель этапа: осмыслить результаты урока, выявить затруднения и принять домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит рефлексию: "Закончите три фразы: «Сегодня я понял…», «Теперь я умею…», «Мне нужно повторить…». Затем покажите карточку цвета, который соответствует вашей уверенности. Вспомните исходный вопрос: почему аминокислота реагирует и с кислотой, и со щёлочью?" | Заполняют три фразы, поднимают сигнальные карточки, отвечают: "Потому что содержит аминогруппу и карбоксильную группу"; называют личное затруднение. |
1 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите уровень, но базовый выполняют все. В работе обязательно показывайте функциональные группы и объясняйте, почему реакция возможна." | Записывают выбранный уровень и контрольные вопросы, уточняют критерии выполнения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня мы прошли путь от аминов и функциональных групп к амфотерности аминокислот и строению белков. На следующем уроке продолжим изучать химические свойства белков и качественные реакции, связывая их с анализом пищевых продуктов."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены обязательное и выбранное задания, корректно записаны не менее двух уравнений реакций аминокислоты, правильно указаны функциональные группы и дано объяснение амфотерности.
- «4» — выполнены обязательное и выбранное задания, допущена одна неточность в формуле или объяснении, не нарушающая общего понимания свойств аминокислот.
- «3» — распознаны аминогруппа и карбоксильная группа, записано хотя бы одно корректное уравнение или дано верное словесное объяснение амфотерности при наличии отдельных ошибок.
- Ниже «3» — функциональные группы определены неверно, уравнения не составлены и связь между строением и свойствами не объяснена; требуется повторная работа по памятке.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что в строении аминокислоты объясняет её амфотерность? | Проверка осознания связи между функциональными группами и свойствами. |
Какую реакцию аминокислоты с кислотой или щёлочью вы можете записать без подсказки? | Выявление степени освоения алгоритма составления уравнений. |
Почему при нагревании яичный белок изменяет цвет и консистенцию? | Проверка переноса знаний о белках в практический контекст. |
Какой уровень домашнего задания вы выбрали и почему? | Развитие самооценки, ответственности и осознанного выбора сложности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы установили, что свойства аминокислот определяются одновременным присутствием аминогруппы и карбоксильной группы. Вы научились подтверждать амфотерность уравнениями и увидели, как аминокислоты соединяются в белковые цепи. Обратите внимание на типичную ошибку: нельзя называть аминокислоту только основанием или только кислотой. На следующем уроке мы рассмотрим качественные реакции белков и подробнее разберём изменения белковых веществ при обработке пищи."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Выполнить 4 задания: распознать амины и аминокислоты по формулам; подписать аминогруппу и карбоксильную группу; записать две реакции глицина — с кислотой и щёлочью; дать определение пептидной связи. | Закрепляет базовые понятия и алгоритм доказательства амфотерности; при проверке смотреть на правильность функциональных групп и продуктов реакций. |
Средний (повышающий) | Решить 3 задания: составить уравнения образования дипептида из двух аминокислот; объяснить роль воды в реакции конденсации; сравнить строение амина и аминокислоты в таблице из трёх строк. | Развивает умение моделировать образование пептидной связи и сравнивать органические соединения; проверять выделение воды и запись фрагмента $-CO-NH-$. |
Продвинутый (дополнительный) | Создать профессиональную памятку для повара «Белки при приготовлении пищи»: привести 2 примера денатурации, объяснить влияние нагревания или кислоты и предложить способ контроля текстуры продукта; использовать не менее трёх химических терминов. | Формирует творческое применение знаний и профессиональную функциональную грамотность; оценивать научную точность, связь причины и следствия и практическую применимость. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Какие соединения называют аминами? Какие две функциональные группы входят в состав аминокислот? Почему аминокислоты амфотерны? Как называется связь между остатками аминокислот в белке? Что происходит с белком при сильном нагревании?»
