Аминокислоты. Белки. Нуклеиновые кислоты

Урок №29 11 класс Дата:

Тема: Аминокислоты. Белки. Нуклеиновые кислоты.

Цель: изучить состав, строение, свойства аминокислот, белков, нуклеиновых кислот.

Задачи: 1. обеспечить сознательное усвоение учащимися важнейших химических законов, понятий, теорий в контексте изучения аминокислот, белков, нуклеиновых кислот.

1. формировать высокий уровень мыслительной деятельности, научить использовать в решении повседневных задач различные мыслительные приемы.

2. показать диалектическую взаимосвязь и взаимообусловленность химических фактов. Довести до учащихся мысль о том, что опровергаются только теории, факты опровергнуть нельзя. С помощью межпредметных связей способствовать формированию картины мира.

Тип урока: изучение новой темы.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Опрос.

3. Изучение новой темы.

Аминокислотами называются соединения, в молекулах которых содержатся одновременно аминные и карбоксильные группы.

В зависимости от положения аминогруппы по отношению к карбоксилу различают ,  и - аминокислоты:

Наибольшее значение в процессах жизнедеятельности играют α-аминокислоты, из них как раз состоят белки.

Чаще используют тривиальные названия. Наиболее важные кислоты представлены в таблице.

Таблица"Важнейшие α-аминокислоты"

Физические свойства

Аминокислоты - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворяются в воде, температура плавления 230-300·С. Многие а-аминокислоты имеют сладкий вкус [5].

Способы получения

Для получения а-аминокислот в лабораторных условиях обычно используют два следующих способа.

1. Взаимодействие а-галогенкарбоновых кислот с избытком аммиака. В ходе этих реакций происходит замещение атома галогена в галогенкарбоновых кислотах (об их получении см. § 10.4) на аминогруппу. Выделяющийся при ЭТОМ хлороводород связывается избытком аммиака в хлорид аммония.

2. Гидролиз белков. При гидролизе белков обычно образуются сложные смеси аминокислот, однако с помощью специальных методов из этих смесей можно выделять отдельные чистые аминокислоты.

Химические свойства

Основные свойства аминов кислотные свойства карбоновых кислот

Амфотерные свойства

1. Взаимодействие с основаниями и с кислотами:

а) как кислота (участвует карбоксильная группа):

б) как основание (участвует аминогруппа)

2. Взаимодействие внутри молекулы- образование внутренних солей

3. Взаимодействие аминокислот друг с другом - образование пептидов

Значение и применение аминокислот

Аминокислоты и их производные используются в качестве лекарственных средств в медицине. Так глицин оказывает укрепляющее действие на организм и стимулирует работу мозга. Лизин и метионин применяются в качестве добавок в корм сельскохозяйственным животным. Человеческий организм может синтезировать 12 из 20 аминокислот. Остальные восемь должны поступать в организм в готовом виде вместе с белками пещи, поэтому они называются незаменимыми. Незаменимые аминокислоты включают изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин и (для детей) гистидин. При ограниченном поступление такой аминокислоты в организм она становится лимитирующим веществом при построении любого белка, в состав которого она должна входить. Если такое случается, то единственное, что может предпринять организм, - это разрушить собственный белок, содержащий эту же аминокислоту. Большинство животных белков содержат все восемь незаменимых аминокислот в достаточных количествах. Любой белок, имеющий необходимое содержание всех незаменимых аминокислот, называется совершенным. Растительные белки несовершенны: в них низок уровень некоторых незаменимых аминокислот. Хотя ни один из растительных белков не может обеспечить нас всеми незаменимыми аминокислотами, смеси таких белков - могут. Такие комбинированные продукты питания, которые содержат взаимодополняющие (комплементарные) белки, входят в состав традиционной кухни всех народов мира.

I Актуализация знаний.
Ребята, вам индивидуально дан текст, который содержит ошибочную информацию. Ваша задача - выявить допущенные ошибки. При этом не забываем, что в начале работаем индивидуально (1-2 мин.), затем в паре (1 мин.) и только потом уже в группе (1-2 мин.) и выбираем спикера, который представит найденные вами ошибки (1 мин.)
Текст имеется на партах у учащихся.

ТЕКСТ с ошибками (стратеги «Лови ошибку»)
Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.
Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают фиолетовое окрашивание. Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Вторичная структура белков – это чередование аминокислот в линейной структуре. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы. Содержание белка в яйце меньше, чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок не меняет свой цвет.

После работы с текстом найденные ребятами ошибки записываются на доску. Данная запись сохраняется в течение всего урока для проведения рефлексии.

II Осмысление
Продолжение работы по стратегии «Сводная таблица»
Давайте с вами вернемся к «Сводной таблице». Проверяя домашнее задание, мы с вами заполнили только ее первую часть. Для того чтобы заполнить ее вторую часть, необходимо изучить новый материал по белкам. Для этого перед вами имеются тексты, ознакомьтесь, пожалуйста, с ними. (Индивидуально, парно, в группе). Выполнение задания на фоне музыки

Текст «Белки»
Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. не синтезируются в организме, поэтому их поступление в организм обязательно вместе с пищей.
Впервые белковую молекулу изучил и установил, что она состоит из аминокислот – Я.Беккори.
При расщеплении 1 г. белка выделяется 17 кДж энергии. Растворимость белков в воде – некоторые растворимы, некоторые нет.

Белки выполняют следующие функции:
1. Структурная (строительный материал организма)
2. Транспортная (гемоглобин – переносит кислород)
3. Защитная (выработка иммунитета)
4. Энергетическая (17 кДж)
5. Каталитическая (ускоряет протекание реакций в организме)
6. Сокращающая (мышечные белки)
7. Регулирующая (регулирует обменные процессы)
Слово учителя:
При ознакомлении с новым материалом делайте себе пометки, заполняйте третий столбик «Сводной таблицы»
Белки имеют сложное строение. Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белковой молекулы.
Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в белковой молекуле (линейное расположение).
Вторичная структура – закручивание первичной структуры белка в спираль.
Третичная структура – упаковка закрученной спирали в конфигурацию в виде клубка.
Четвертичная структура – несколько третичных структур (клубков), объединенных в одно целое.

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические соединения. Они состоят из углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота.

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1869 году швейцарским врачом Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, бактериях, грибах и вирусах (презентация).

В природе существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые, или ДНК, и рибонуклеиновые, или РНК. Название произошло от углевода, входящего в состав нуклеиновых кислот. Молекула ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.

Строение ДНК.

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 году американским биологом Д. Уотсоном и английским ученым Ф. Криком. История открытия этого вещества и, следовательно, механизма наследственности является едва ли не самым ярким достижением науки XX века.

Весенним утром 1953 года Ф. Крик вбежал в лабораторию со словами: «Это не просто спираль. Это двойная спираль!» И как в сказке все сразу стало ясно. Жена Ф. Крика в этот же день набросала рисунок спирали, состоящей из 2-х переплетающихся витков.

Механизм копирования наследственной информации объяснялся новой моделью с такой ясностью и казался таким очевидным, что почти не встретил возражений.

В 1962 году Уотсон, Крик за свое открытие были удостоены Нобелевской премии по медицине.

Молекула ДНК состоит из 2-х правозакрученных спиральных цепочек полинуклеотидов. Недавно была открыта левозакрученная ДНК. РНК состоит из одной спирально закрученной полинуклеотидной цепочки. Полинуклеотидная цепь ДНК состоит из нуклеотидов. А что является структурными компонентами нуклеотидов?

В состав любого нуклеотида ДНК входит одно из четырех азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г). Они отличаются только азотистыми основаниями, которые попарно имеют близкое химическое строение: Ц (цитозин) подобен Т (тимин), (они относятся к пиримидиновым основаниям). А и Г по размерам несколько больше, чем Т и Ц. В ДНК входят нуклеотиды только четырех видов. Как объединяются две поленуклиетидные цепи в единую молекулу ДНК? (приложение – кластер).

Между азотистыми основаниями нуклеотидов разных цепей образуются водородные связи (между А и Т – две, а между Г и Ц – три). При этом А соединяется водородными связями только с Т, а Г – с Ц. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название правила Чаргаффа. Благодаря этому свойству последовательность в другой, т.е. цепи ДНК являются как бы зеркальными отражениями друг друга. Такое избирательное соединение нуклеотидов называется комплементарностью и это свойство лежит в основе самосборки новой полинуклеотидной цепи ДНК на базе исходной. Помимо водородных связей в стабилизации структуры двойной спирали участвуют и гидрофобные взаимодействия.

Чем отличаются составы нуклеотидов ДНК и РНК? учащиеся отмечают особенности молекулы РНК.

Рибонуклеиновая кислота (РНК), также линейный полимер, но гораздо более короткий. Основания РНК комплементарны основаниям ДНК, но в молекуле РНК одно основание тимин (Т) – заменено на урацил (У) и вместо дезоксирибозы использована просто рибоза, имеющая на один атом кислорода больше. Кроме того, РНК – одноцепочечная структура.

Виды РНК:  и – РНК

                      т – РНК

                      р – РНК

Функции: Биосинтез белка.

1. Закрепление

ТЕСТ для проверки:
1.Какая структура белка закручена в спираль?
А) первичная;
Б) вторичная;
В) третичная;
Г) четвертичная.
2. Какое количество энергии выделяется при расщеплении 1 г.белка?
А) 25 кДж; Б) 38 кДж; В) 18 кДж; Г) 17 кДж.
3. Сколько незаменимых аминокислот существует?
А) 10; Б) 8; В) 20; Г) 5.

Ответы
1. Б

2. Г

3. Б

Рефлексия
А теперь ребята давайте мы с вами вернемся к нашему тексту с ошибками, который мы изучали в начале урока. И проверим, правильно ли мы нашли ошибки и все ли их указали.
ТЕКСТ с ошибками
Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.
Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают фиолетовое окрашивание. Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Вторичная структура белков – это чередование аминокислот в линейной структуре. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы. Содержание белка в яйце меньше, чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок не меняет свой цвет.

1. Д.з. §