Белки – природные полимеры. Состав, строение и свойства белков. Превращение белков в организме. Успехи в изучении и синтез белков

Автор: Никоненко Инна Сергеевна

Организация: МБОУ «Петровская школа №1»

Населенный пункт: Республика Крым

Тема: Белки – природные полимеры. Состав, строение и свойства белков. Превращение белков в организме. Успехи в изучении и синтез белков.

Цель урока: Расширить знания учащихся о многообразии органических соединений на примере белков как природных полимерах; ознакомить учащихся с разнообразием, особенностями строения, свойствами и функциями белков; раскрыть значение белков, проблему их синтеза, достижение в синтезе; закрепить умение проводить наблюдение при выполнении лабораторного опыта и объяснять полученные результаты; научить учащихся использовать знания смежных предметов для получения новых знаний; формировать у учащихся стойкое мировоззрение.

Тип урока: изучение новых знаний.

Форма проведения: интегрированный урок

Оборудование и материалы: таблицы, комплект реактивов и оборудования для проведения опыта.

Девиз урока:

«Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим,

что она связана с каким-либо белковым телом.

Ф. Энгельс

Ход урока

1. Организационный момент.

- Здравствуйте ребята! Садитесь.

1. Актуализация опорных знаний

Учитель биологии. - Догадайтесь, о каких органических веществах идет речь: «Работа мышц, иммунитет, осуществление обмена веществ, ускорение биохимических реакций, восприятие окружающего мира – все это работа этих веществ». Они – основа жизни на Земле (Белки). В XIX веке ученные дали формулировку: «Жизнь – есть способ существования белковых тел»

- как вы думаете, почему? (Преобладают в клетке количественно и качественно; в клетке животных составляют 40 – 50 %, растений – до 20 – 35 %. Один грамм белка образует 17,2 кДж).

1. Объяснение нового материала.

Учитель химии. - Запишите тему нашего урока «Белки – природные полимеры. Состав, строение и свойства белков. Превращение белков в организме. Успехи в изучении и синтез белков».

Сформулируйте цель нашего урока (сравнивается со слайдом)

1. Белок в природе.

Сообщение учащегося.

Название «белок» происходит от немецкого слова eiweis, что обозначает «белок яйца», или «белок». В 1839 году датский ученный А. Мульдер, учитывая важное значение белков, предложил название «протеины».

Белки входят в состав всех клеток и тканей живых организмов. В организме они выполняют разнообразные функции. С ними связано существование жизни на Земле. Белками являются все ферменты, которые ускоряют в организме разнообразные реакции обмена веществ. К белкам относят разнообразные гормоны, которые регулируют работу органов. Белковую природу имеют антитела, которые защищают организм от инфекций. К белкам принадлежат и токсины – вещества, которые угнетают физиологические функции организма. Способность организма к росту и размножению обусловлено наличием в них сложных белков – нуклеопротеидов, где им принадлежит особенно важная роль в передаче наследственных признаков.

Из белков состоит основная масса цитоплазмы и ядер клеток живых организмов – от простейших к высшим растениям и животным. В организме человека есть более 5 млн. типов белковых молекул. Такое разнообразие обеспечивает 20 аминокислот.

Анализ таблицы «Содержание белков в различных тканях человека» (Слайд)

Орган человека	% содержания белка
мышцы	До 80%
легкие	72%
кожа	63%
печень	57%
мозг	15%
жировая и костная ткань, зубы	14-28%

Учитель биологии. Белок – это высокомолекулярное органическое соединение, представляющее собой биополимер, состоящий из мономеров, которыми являются α – аминокислоты соединенные пептидной связью.

2. Химический состав белков.

Учитель химии. В состав белка входят: (анализ таблицы)

Название элемента	Содержание в белке (%)
углерод	50 – 52%
кислород	19 – 24 %
азот	15 – 18 %
водород	6 – 8 %
сера	0,5 – 2 %
фосфор, йод, железо, медь и др. микро- и макроэлементы

Молекулы белков состоят из остатков аминокислот. В состав белков входит 20 аминокислот, их названия приведены в учебнике. Вспомните с прошлого урока общую формулу аминокислот. (учащийся записывает формулу на доске):

​​​​​​​3. Строение белков.

Учитель химии. Если представить, что белок слово, а аминокислоты – буквы, то становится понятным разнообразие белков. Подобно тому, как из букв алфавита составляются слова, так же из аминокислот составляются белки. Если переставить или заменить одну букву, получим уже другое слово. Если заменить или переставить хотя бы одну из аминокислот – получим другой белок.

Количество аминокислот может быть различно: от минимум двух до любых разумных величин. Биохимики условились, что если количество кислот не превышает 10, то такое соединение называется пептид; если от 10 до 40 кислот – полипептид, если более 40 аминокислот – белок.

Запишите формулу образования молекулы дипептида.

​​​​​​​4. Структура белков.

Учитель биологии. Белки имеют сложную структуру. Известно 4 уровня пространственной организации, или конформации белков: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. (опыт с проволокой)

1. Первичная структура - последовательность чередования различных аминокислотных остатков. Ее образуют пептидные связи. (представляемая молекула – проволока).
2. Вторичная структура - возникает за счет скручивания первичной структуры в спираль. Это обеспечивают водородные связи, возникающие между атомами водорода NH-группы одного витка спирали и кислорода CO-группы другого витка спирали. (проволоку необходимо накрутить на карандаш)
3. Третичная структура обусловлена способностью полипептидной спирали закручиваться определенным образом в клубок, или глобулу, благодаря так называемым дисульфидным связям. Поддержание третичной структуры обеспечивают гидрофобные, электростатические и другие взаимодействия. Третичная структура обуславливает специфическую биологическую активность белковой молекулы. (образовавшуюся спираль слаживают в пространстве).
4. Четвертичная структура представляет собой объединение нескольких глобул.

5.Свойства белков.

Учитель химии. Физические свойства. Все белки имеют большую молекулярную массу (от десяти тысяч до миллиона). Белки бывают растворимые и нерастворимые в воде. (демонстрация способности растворения в воде яичного белка и волос человека. Некоторые из них образуют коллоидные растворы. В живых организмах белки находятся в твердом и растворенном состоянии.

Белки способны образовывать высококонцентрированные системы «жидкость-газ», называемые пенами. Белки в качестве пенообразователей широко используются в кондитерской промышленности (пастила, зефир, суфле).

Химические свойства.

Горение. Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых других веществ. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

Гидролиз – это основа процесса пищеварения. В желудке под действием ферментов и соляной кислоты белковые молекулы распадаются на аминокислоты.

Денатурация – частичное или полное разрушение пространственной структуры, присущей данной белковой молекуле. Денатурация происходит под действием:

• высокой температуры;
• раствором кислот, щелочей и концентрированных растворов солей;
• растворов солей тяжелых металлов;
• некоторых органических веществ (формальдегида, фенола);
• радиоактивного излучения.

Наряду с денатурацией существует и обратный процесс – ренатурация. При снятии фактора денатурации возможно восстановления исходной структуры белка.

Лабораторный опыт №17. Цветные реакции на белки (биуретовая и ксантопротеиновая реакции). (самостоятельная работа учащихся).

1) ксантопротеиновая реакция.

В пробирку поместить 2 мл. раствора белка и несколько капель азотной кислоты. Нагреваем. Что наблюдаем? Желтый осадок.

Вывод. Осадок желтого цвета подтверждает наличие в яичном белке α-аминокислот ароматического ряда.

2) биуретовая реакция.

В пробирку налить 2 мл. раствора белка и 2 мл. раствора гидроксида натрия, затем 1 мл. раствора медного купороса. Что наблюдаем? Появляется фиолетовое окрашивание.

Вывод. Фиолетовое окрашивание подтверждает наличие в яичном белке пептидных связей.

• 1. Функции белков.

Учитель биологии. Белки выполняют очень важные функции в жизнедеятельности организмов.

• Ферментативная функция заключается в ускорении химических реакций в миллион раз. Известно около 2000 ферментов. Ферменты желудка пепсин, липаза действуют в условиях кислой среды, t = 39 ⁰С, а ферменты ротовой полости – в условиях щелочной среды, t = 36 ⁰С.
• Строительная функция. Тысячи разнообразных белков входят в состав мембран, придают форму и свойства тканям (коллаген, эластин);
• Транспортная функция – перенос специфических веществ из одного органа в другой, а также в клетку. Альбумин плазмы крови переносит жирные кислоты и билирубин, а гемоглобин – кислород и углекислый газ.
• Двигательная функция. Мышечное сокращение является процессом, в ходе которого происходит превращение химической энергии в механическую. Непосредственными участниками процесса сокращения являются два белка - актин и миозин.
• Защитная функция. Иммуноглобулины распознают, связывают и нейтрализуют инородные молекулы, вирусы, бактерии. Защита организма от кровопотери осуществляется при участии белков фибриногена и фибрина.
• Энергетическая функция. При полном окислении 1 г белка образуется 17, 2 кДж энергии. Пища главный источник белков – это рыба, мясо, яйца, сыр, творог и др.
• Сигнальная функция. Сигнальные молекулы (гормоны, нейромедиаторы) действуют на процессы обмена веществ благодаря взаимодействию со специфическими белками-рецепторами. Восприятие света, цвета, вкуса, запаха и других видов рецепции осуществляется благодаря действию молекул белков. Например, в восприятии света принимает участие белок родопсин.
• Регуляторная функция. Некоторые гормоны имеют белковую биохимическую природу. Гормоны регулируют обмен веществ, поддерживают постоянность внутренней среды. Например, гормон инсулин снижает уровень глюкозы в крови, поддерживая его на постоянном уровне. Некоторые регуляторные белки присоединяются к определенным участкам ДНК, влияют на скорость считывания информации с нее.

• 1. Превращение белков в организме.

Учитель биологии.

• 1. Живые организмы строят свои белки из аминокислот тех белков, которые они получают с пищей. Поэтому на ряду с жирами и углеводами, белки – обязательный компонент нашей пищи.
  2. В процессе переваривания пищи происходит гидролиз белков под влиянием ферментов. В желудке они расщепляются на более или менее крупные «осколки» - пептиды, которые далее в кишечнике гидролизуются до аминокислот. Последние всасываются ворсинками кишечника в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. В отличие от углеводов и жиров белки в запас не откладываются.
  3. Успехи в изучении и синтезе белков.

Учитель химии. Изучение белков важно для выяснения природы заболеваний, наблюдаемых у человека и животных. Выведения новых высокопродуктивных пород животных и сортов растений. Развитие направлений современной биоорганической химии – генной инженерии и биотехнологии.

Сообщение учащихся.

1. Закрепление материала, изученного на уроке.

1. Какое значение имеют белки? (белки – носители жизни)
2. Какие элементы входят в состав белков? (С, О, N, Н, S, P, I, Fe, Cu)
3. Как называется связь, которая обуславливает образования первичной структуры белка? (пептидная связь)
4. Каким строением обеспечивается специфическая биологическая активность белков? (четвертичная структура)
5. Как определить наличие белка в продуктах питания? (благодаря качественным реакциям – биуретовая, ксантопротеиновая)

1. Домашнее задание

§38 чит, конспект - выучить основные понятия.

1. Итоги урока. Оценивание

Итак, сегодня на уроке мы познакомились с белками, узнали их состав, строение свойства, функции и значение для жизни человека. Научились определять белки с помощью цветных реакций.

Оценивание учащихся.

1. VII.Рефлексия.

1. Что на уроке больше всего заинтересовало?
2. Что было новым?
3. Где вы сможете использовать полученные знания в жизни?
4. Что понравилось на уроке?
5. Чем запомнился урок?
6. Какие возникли пожелания по поводу урока?

Опубликовано: 17.06.2020