Белки – биологические полимеры

Дощанов Дурат Галимович

учитель биологии

Буденновской СШ

Мендыкаринского района

Костанайской области

Урок биологии в 10 классе

Тема : Белки – биологические полимеры.

Цели и задачи урока:

1. Изучить строение и свойства белковой молекулы как одной из самой высокоорганизованной структурной единицы живой материи на Земле.

2. Расширить и углубить кругозор учащихся о биоразнообразии и неповторимости организмов.

3. Убедить учащихся в познаваемости сложного органического мира.

4. Научить учащихся бережно относиться к растительному и животному миру, к окружающим, к себе, как частице природы , разумному существу , достоянию эволюции.

5. Развивать память, умение объяснять, доказывать, отстаивать свое мнение. Помочь учащимся в развитии пространственного мышление и абстрагирования.

План урока

1. Свойства, функции белков и биологическое их значение.

2. Структура белков (уровень организации белковой молекулы).

3. Классификация белков по структуре и функции.

4. Выводы.

Ход урока

Актуализация знаний. Тесты по пройденной теме.

Задания:

1). В состав каких органических соединений входит дезоксирибоза ?

а) и РНК

б) РНК

в) ДНК

г) ЭПС

2). Больше всего углеводов содержится в:

а) клетке человека

б) клетках растений

в) клетках животных

г) в минералах

3). Мономером крахмала является:

а) аминокислота

б) деоксирибоза

в) глюкоза

г) сахароза

4). Животным крахмалом называют:

а) рибозу

б) лактозу

в) глюкозу

г) гликоген

5) Крахмал - продукт фотосинтеза, поэтому входит в состав только:

а) клеток животных

б) клеток растений

в) клеток грибов

г) клеток мозга

6).Структурной и функциональной единицей любого организма является:

а) органоид

б) миоглобин

в) ядро

г) клетка

7). Клеточную теорию разработали:

а) Ламарк и Линней

б) Шлейден и Шванн

в) Мечников и Пирогов

г) Мичурин и Тимирязев

Правильные ответы задания:

1 - в; 2 - б; 3 - в; 4 - в; 5 – б; 6 – г; 7 – б.

Объявление темы урока. Сегодня мы изучим и поговорим о белках по следующему плану:

План урока.

1.Свойства, функции белков и биологическое их значение.

2.Структура белков (уровень организации белковой молекулы).

3.Классификация белков по структуре и функции.

4.Выводы.

(Постановка вопросов учителем)

1. Как вы думаете

- почему белки играют такую большую роль в жизни живых существ и почему такое большое внимание мы обращаем на изучение этой темы ?

- почему многие люди отожествляют понятие «белок» с понятием «жизнь» ?

- какова роль белков в жизни живых организмов?

- что такое жизнь?

(на экране)

Портрет Энгельса и его определение: "Жизнь – это способ существования белковых тел".

Начнем мы изучение новой темы со свойств, белков, функций и биологического значения. Послушаем сообщение:

4.Свойства, функции белков, биологическое значение.

(Сообщение учащегося о физических свойствах белков)

Белки бывают твердыми, к примеру мясо: имеет специфический вкус, цвет и запах. Сваренное мясо цвет меняет. Белок куриного яйца – жидкий, не имеет цвета, растворяется в воде, а сваренный имеет белый цвет –

(демонстрация и опыт с растворением белка куриного яйца в воде).

Белки – это строительный материал в живых организмах. Белков в клетке больше, чем других соединений. На их массовую долю приходится более 50% к общей сухой массе клетки:

(таблица на экране)

- в мышцах - 80%

- в коже - 63%

- в печени - 57%

- в мозге - 45%

- в костях - 28%

(Сообщение учащегося)

Белки – защитники организма. Лейкоциты – фагоциты уничтожают попавшие в организм чужеродные тела и разные бактерии. При иммунизации – прививке или вакцинации в организме вырабатываются специфические, белковые антитела против определенной инфекции. У нас у всех есть иммунитет против кори, дифтерии, полиемиелита, но против ВИЧ инфекции и гепатита пока не придуманы препараты вызывающие иммунитет.

Двигательная функция организмов обеспечивается сократительными белками. При этом нити актина как бы входят в миозин и наоборот, так совершается любой вид движения. Повышение температуры тела при активной работе объясняется те только освобождением энергии , но и тем, что тепло выделяется при трении нитей актина и миозина. (Потирает ладони)

Транспортная функция белков

(Сообщение учащегося)

Гемоглобин переносит кислород, кровь переносит гормоны, ферменты, питательные вещества, РНК и метаболиты, чужеродные тела, токсины, медикаментозные вещества, которые введены в организм.Под действием различных факторов белки теряют свои физико – химические свойства , нарушается структура - происходит денатурация. Процесс восстановления структур белка называется ренатурацией.

(таблица на экране)

Физические факторы:

- высокая температура

- давление

- механическое воздействие

- ионизирующее излучение

Химические факторы:

- кислоты

- щелочи

- растворители

- СМС

- тяжелые металлы

(сообщение учащегося)

Белки – катализаторы. Ферменты катализируют биохимические реакции в организме. Такие реакции происходят за очень короткое время , а вне организма они идут долго или их невозможно провести, так как ферментативная активность зависит от многих факторов и условий которые вне организма создать очень трудно или пока невозможно

Белки дают нам энергию – это мясная, молочная пища. Мышечный белок миозин – сокращается. В организме есть белки переносчики кислорода, ионов металлов, углекислого газа, продуктов распада – метаболитов. Многие антибиотики имеют белковую природу, к примеру всем известный пенициллин. Казеин - это серу содержащая аминокислота, а в состав гемоглобина входят 4 атома железа.

(таблица на экране)

-пенициллин – С16Н18О4N

-казеин – С1864Н3021О576N468S21

-гемоглобина – С3032Н4816О872N780S8Fe4

Учитель

Белки имеют огромную молекулярную массу по сравнению с минеральными веществами:

(таблица на экране)

- серная кислота – 98 - белок куриного яйца-36000- этилового спирта – 46 - белок мышц- 1500 000

Вывод по функциям

1.стройматериал.

2.защитная функция.

3.двигательная.

4.катализаторы.

5. носители энергии.

Вот мы и разобрались в том, что белки имеют самое разнообразное биологическое значение из - за выполнения ими определенной функции в живом организме и вне организма. Возникает вопрос - а как белки устроены? Знание молекулярной массы еще мало о чем говорит . Как, по- вашему. устроены эти чудесные, загадочные кирпичики жизни?

Давайте и в этом разберемся.

Структура и функции белков

(Уровни организации белковых молекул)

Сообщение учителя: Белки – это сложные органические соединения. Состав и строение белков удалось установить только с развитием таких наук как химия, физика, молекулярная биология.

Каков же элементный состав белков?

(на экране)

Н – водород, О – кислород, С – углерод, N – азот, S – сера, Р – фосфор, Fe – железо, Zn – цинк, Сu - медь)

Белки – это биополимеры, мономерами которых являются 20 альфа аминокислот. Легко изучать тему, потому, что многие термины: мономер, полимер, полимеризация, гомологи вам известны из химии.

(На экране)

Некоторые аминокислоты

Глицин, Аланин, Валин, Лейцин, Серин, Тирозин, Аспарагиновая кислота, Глутаминовая кислота, Цистеин, аспарагин, Лизин, Фенилаланин.

Гомологический ряд аминокислот

Из этих мономеров происходит биосинтез белков, то есть реакция полимеризации. Вспомните пожалуйста – какой органоид клеточной структуры принимает участие в биосинтезе белков. Подскажу – они имеют очень маленькие размеры????

( Учащийся с учителем демонстрация таблицы)

Аминокислоты на полирибосомах соединяются в длинные полимерные цепи путем пептидной или амидной связи – (биосинтез белков)

( Учащийся с помощью учителя - запись уравнения на доске). Взаимодействие аминоуксусной и аминопропионовой кислот. Выделяем амидную – пептидную связь связь – образуется дипептид. Какому типу реакций можно отнести данную реакцию ??? (Дегидратация)

(Учитель)

В структуре белков таких как казеин молока, миозин мышц, альбумин яйца содержат набор всех 20 аминокислот, в рибонуклеазе – 19, в инсулине – 18. В составе большинства белков 300 – 500 аминокислотных остатков, но есть и более крупные белки состоящие из 1500 и более аминокислот.

Как различить такое разнообразие белков? Чем они отличаются?

(таблица на экране)

1 – Составом аминокислот

2 – Числом аминокислотных остатков

3 – Порядком чередования аминокислот в

полипептидной цепи

Учитель, как – то академично все. А какие белки встречаются в жизни? Какие еще сюрпризы можно ожидать от белков?

(Сообщение учащихся о белке сна) стр.67№3 – 96

Учитель: Но какова же структура белка ? Какова его архитектоника? Рассмотрим уровни организации белковой молекулы.

Первичная структура

(Учащийся - учитель)__Стр.92 1 абзац_________________

Самая простая структура полипептидной цепи – нить аминокислотных остатков. (учащийся помогает распрямить проволоку). Пептидные связи достаточно жесткие, они придают молекуле определенную стабильность. Первыми выяснили принцип построения белка и определили структуру белка Американские ученые Э.Фишер и Ф.Сэнгер и стали лауреатами Нобелевской премии.

Вторичная структура

________ Стр.93 рис32_______________

(Учащийся - учитель)

Учащийся демонстрирует пружину и объясняет. Благодаря образования водородных связей между близко расположенными нитями , происходит дальнейшая укладка белковой молекулы. В результате образуется спираль или винтовая лестница. Водородные связи образуются между первым и четвертым аминокислотными остатками, боковые радикалы не принимают в построении спирали.

За счет вторичной структуры длина полипептидной цепи сокращается 4 раза и называется альфа структурой. Имеется и более сложная структура называемая бета конфигурацией - это вид гармошки. (Демонстрация проволочной модели) Возможно взаимное превращение этих структур, что свойственно белку волос кератину при поседении .Третичная структура

(Учащийся - учитель) Стр.94 1 абзац_________________

Эта структура определяет форму молекулы белка. Глобулярная форма – в виде клубка и фибриллярная в виде цепей (Демонстрация). В результате длина молекулы белка сокращается еще 10 раз и становится еще более компактной. Третичная стуктура образуется за счет дисульфидных мостиков –S-S-, пептиднвые полярные, водородные, ионные и гидрофобные неполярные. Эти связи определяют стабильность – устойчивость, энергетическую насыщенность белковой молекулы. Клубок – домен – это относительно постоянная структурная единица молекулы белка (Демонстрация) доменов соединенных участками шарнирами.третичная структура – это комплекс доменов.

Четвертичная структура

(Учащийся – учитель)___Стр94 3 абзац______________________

В состав белков входит несколько полипептидных цепей обладающих третичной структурой. Одиночная цепь называется субъединицей. Субъединицы , связанные в единый комплекс, образуют четвертичную структуру. Белок гемоглобин состоит из 4 х субъединиц и ионов железа, имеет глобулярную конфигурацию. (Демонстрация таблицы и проволочной модели). Закрепляют его структуру гидрофобные связи. Примером спиральной структуры служит молекула белка актина . Актин и миозин образуют комплекс , называемый мышечным волокном.

(На экране)

Классификация белков по структуре и функции

Простые и сложные белки

Простые белки:

1.Гистоны – тканевые белки

2.Белки – заменители тканевых белков - протамины

3. Проламины - растительные белки – не растворяются в воде (в муке)

4. Белки кровяной плазмы – альбумины и глобулины

5. протеины – белкикостей, хрящей, ногтей, волос.

Сложные белки

1. Гликопротеиды – обеспечивают контакты между клетками

2. Иммуноглобулины, ферменты, гормоны

3. Липопротеиды входят в состав всех мембран клеток и оболочек нервов – миелин

4. Белки – переносчики, (транспортники)

5. Металлопротеиды – некоторые ферменты .

(На экране)

Выводы:

1. Белки – обязательный компонент всех клеточных структур.

2. Белки – совершенно исключительные вещества, без которых не может обойтись ни одно живое существо.

3. Сложность и многообразие белков представлен в органическом мире биоразнообразием.

4. Строении и свойства веществ познаваемы, какими сложными эти вещества не были бы.

5. Знание свойств и строения веществ имеют не только познавательное , но практическое значение.

Закрепление

1. Каков элементный состав белков ой молекулы?

2. Что такое пептиды?

3. Как образуются структуры белковой молекулы?

4. Что такое денатурация и ренатурация белков?

5. Расскажите об областях применения белков?

6. Решение задачи на нахождение формулы аминокислоты

Домашнее задание: §321. Стр. 90 – 100. Вопросы 1-7.

сообщения учащихся

Белок сна

Засыпаем мы , не только от усталости и от влияния биоритмов, но и от вещества, которое вызывает сон. Это вещество, состоящее из 9 аминокислот бело – пептид под названием ДСИП, то есть дельта сон индуцирующий пептид или сон в котором мы видим сновидения. Вещество это находится в мозгу, почках, печени, кишечнике, мышцах, в крови. Много его в молозиве – грудном молоке. Поэтому сытые дети грудного возраста засыпают и видят сны, спят много. У людей страдающих бессонницей уровень ДСИП понижен и введение его в организм путем инъекции нормализует сон, но точно до сих пор не известно – в каком органе вырабатывается это вещество.

Черви – источник белка

Биомасса дождевых червей содержит56 – 72 % белков, 12% жиров. В состав белков дождевого червя входят незаменимые аминокислоты, витамины. 11 аминокислот из 20 могут синтезироваться в организме, а остальные 9 должны поступить в организм с пищей. Бело дождевых червей используется для сбалансирования кормления животных, птиц, рыб. Мех пушных зверей будет значительно лучшего качества при добавлении в корм белка дождевых червей. В Китае, Японии, Венгрии в сыром виде вскармливают дождевыми червями свиней, птиц, бычков в течении трех недель по 5 – 6 штук ежедневно. При этом живая масса животных бывает на 40% больше, чем у контрольных. Хлеб с дождевыми червями - любимое лакомство Филиппинцев, а в Японии в тонизирующие напитки обязательно добавляют экстракт из дождевых червей, в США в штате Калифорния в магазинах продают червей для пищевых целей. В Перми ведутся исследования и разработки по использовании продукта из дождевых червей для добавки в детское питание.

Белок – возбудитель заболевания

Возбудителем и переносчиком болезни является белок вызывающий энцелпатию – приводящую сначала к слабоумию, а затем к потере памяти и гибели. Назвали этот белок прион, он находится в нервных клетках, а его ген локализован в 20 ой хромосоме человека. В организм человека этот белок может попасть с мясом зараженных "корвьим бешенством" коров, особенно из Англии Пэтому завоз коровьего мяса из Англии во многие страны запрещен. А в Новой Гвинее люди заболевают из – за каннибализма – ритуального поедания мозга соплеменников с целью оказания им почестей. Прионы содержат некоторые виды грибов и дрожжей.

Аминокислоты, белки, ферменты и их применеие

1. Метионин – лечение сахарного диабета, атеросклероза, цирроза печени, при ожирении.

2. Глутаминовая кислота – обезвреживает аммиак, лечит шизофрению, болезнь Дауана, дистрофию.

Первым белком, строение которого расшифровали был инсулин – гормон поджелудочной железы . Инсулином лечат сахарный диабет.

Ферменты применяют в хлебопекарной, пивоваренной, спиртовой текстильной, сокоморсовой, винодельческой, мясной, кожевенной, сыродельческой, косметической, промышленности и в бытовой химии.

Д.З. §321. Стр.90 - 100