Владикавказский многопрофильный техникум

«Белки» Подготовила преподаватель химии - Дзагоева Фатима Борисовна


Цели урока

Образовательная.

Изучить состав, строение и свойства белков, их основные биологические функции; Развивающая.

Уметь сравнивать состав, строение и свойства различных органических соединений; Воспитательная.

Воспитывать у школьников потребность к изучению своего организма на примере изучения белков; осознание важности жизни.


План

1. Биологические функции белков.

2. Состав белков.

3. Строение белковых молекул.

4. Физические свойства.

5. Химические свойства.

6. Превращения белков в организме.

7. Успехи в изучении и синтезе белков.


Вопросы для повторения

1. Какие органические вещества называются аминокислотами? Приведите примеры формул и названий таких соединений. Можно ли их назвать соединениями с двойными функциями?

2. В чем проявляется амфотерный характер аминокислот? Напишите уравнения реакций аланина с соляной кислотой и гидроксидом калия.

3. Напишите уравнение реакции глицина с аланином.

4. Что такое пептидная связь, дипептид, полипептид?

5. В медицине для стимулирования работы головного мозга применяют глицин в таблетках. Рассчитайте массовую долю глицина в растворе, полученном растворением одной таблетки массой 0,2 г в 30 мл воды.


«Жизнь есть способ существования белковых тел» Ф.Энгельс

В 1838 г. для обозначения беков выдающийся шведский химик Й.Я.Берцелиус ввел термин протеин (греч. Protos – первый).

Белки – это природные полимеры, которые играют ключевую роль почти во всех структурах живых организмов и происходящих в них процессах.


Биологические функции белков:

1. Структурная . Белки являются обязательными компонентоми всех составных частей растительных и животных клеток.

2. Транспортная . Белки накапливают и переносят по организму важные вещества.

3. Защитная . Антитела препятствуют проникновению в организм бактерий и ядовитых веществ, обеспечивают иммунитет.

4. Каталитическая . Все биологические катализаторы (ферменты) – это белки.

5. Двигательная. Мышечные ткани состоят из белковых молекул, способных сокращаться и скользить друг относительно друга.

6. Энергетическая . При окислении белков выделяется значительное количество энергии.

7. Регуляторная . Белки-гормоны регулируют многие процессы в организме.


Определение

Белки – это природные полимеры, образованные остатками α- аминокислот, связанные пептидной связью.


Строение белковых молекул 1. Первичная структура белка

Это последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи.

Например, гормон инсулин, фермент рибонуклеаза, белок крови гемоглобин, белки некоторых вирусов.


2. Вторичная структура белка

Это α- спираль, которая образуется в результате скручивания полипептидной цепи за счет водородных связей между группами:

− CО − и − NН −


3. Третичная структура белка

Это пространственная конфигурация спирали.

Образована дисульфидными (- S - S -), гидрофобными и ионными связями.


Физические свойства

Свойства белков также разнообразны, как и функции, которые они выполняют.

Одни белки растворяются в воде, образуя, как правило, коллоидные растворы (например, белок яйца); другие растворяются в разбавленных растворах солей; третьи не растворимы (например, белки покровных тканей).


Химические свойства

1. Горение белков.

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

2 . Гидролиз белков:

Белок + Н 2 О → α-аминокислоты


Химические свойста белков

3. Денатурация белков (свёртывание):

Белок в растворе + кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, t˚, УФ - лучи → Белок с изменённой вторичной и третичной структурой.

4. Цветные (качественные) реакции на белки:

а) Ксантопротеиновая реакция:

Белок + HNO 3 → Жёлтое

окрашивание

б) Биуретовая реакция:

Белок + CuSO 4 + NaOH →

Ярко-фиолетовое окрашивание


Превращение белков в организме

В организме животных и человека под влиянием ферментов происходит гидролиз белков. В результате этого образуются аминокислоты, которые всасываются ворсинками кишечник в кровь и используются для образования белков, специфических данному организму.


Успехи в изучении и синтезе белков

Белки имеют чрезвычайно сложное строение. Первый белок, у которого в 1954 г. удалось расшифровать первичную структуру, был инсулин . Для этого потребовалось почти 10 лет.

Синтез белков в условиях лабораторий и химических заводов – задача очень сложная. Решение её явится величайшей победой всего человечества.

Осуществится проблема биохимического и синтетического получения пищи. В настоящее время уже разработаны пути получения более 120 разных видов искусственных мясных и рыбных продуктов. Практическое осуществление этого ведется в двух направлениях:

1) использование белков растений, например сои;

2) использование белков продуктов, полученных микробиологическим путём из нефти.


Вопросы для закрепления

1. Что такое белки?

2. Дайте характеристику каждой из трёх структур белковых молекул.

3. Охарактеризуйте биологическую роль белка

4. Опишите физические и химические свойства белков.

5. Что такое денатурация? Чем она может быть вызвана?

6. Что вы знаете о синдроме приобретённого иммунодефицита (СПИДе)? Как это заболевание связано с нарушением белкового обмена в организме?

7. В двух пробирках находятся растворы глицерина и белка. Как с помощью одного и того же реактива различить их?


Домашнее задание

§ 11.3 стр. 221 – 224 упр.1 – 6.

О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов,

Химия для профессий и специальностей технического профиля, Москва ИЦ «Академия» 2013

Обобщающий урок по теме «Белки. Их строение и функции.»


  • Определение белков
  • Структура
  • Денатурация
  • Качественные реакции
  • Функции

История изучения

  • Белки были выделены в отдельный класс биологических молекул в XVIII веке в результате работ французского химика Антуана де Фуркруа и других учёных.
  • Голландский химик Геррит Мульдер в 1836 предложил первую модель химического строения белков.
  • В 1894 году немецкий физиолог Альбрехт Коссель выдвинул теорию, согласно которой именно аминокислоты являются основными структурными элементами белков.
  • В начале XX века немецкий химик Эмиль Фишер экспериментально доказал, что белки состоят из аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями.

Антуан де Фуркруа

Альбрехт Коссель

Геррит Мульдер

Эмиль Фишер


Белки

Белки́ - высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот, соединённых в цепочку пептидной связью.

Аминокисло́ты - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.



Белки

Нерастворимые (склеропротеины )

  • Кератин
  • фиброин

Растворимые (альбумины)

  • Белок крови
  • Белок молока


Денатурация

Денатурация - потеря белками их естественных свойств вследствие нарушения пространственной структуры их молекул.

Обычно денатурация вызывается повышением температуры, действием сильных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов, некоторых растворителей (спирт), радиации и др.


C6H3(NO2)CH(NH2)COOH↓ + H2O - выпадает осадок белого цвета. C6H3(NO2)CH(NH2)COOH -t-- раствор желтый-- + NH3 -- оранжевый раствор в) Биуретовая реакция: Белок + CuSO4 + NaOH - сине-фиолетовое окрашивание." width="640"

Химические свойства

Качественные реакции на белки:

а) На определение серы в белках:

Белок + О2→ запах палёных перьев

б) Ксантопротеиновая реакция:

Белок +HNO3 → белый осадок

С 6H4CH(NH2)COOH + HNO3 (конц) --H2SO4-- C6H3(NO2)CH(NH2)COOH↓ + H2O - выпадает осадок белого цвета.

C6H3(NO2)CH(NH2)COOH -t-- раствор желтый-- + NH3 -- оранжевый раствор

в) Биуретовая реакция:

Белок + CuSO4 + NaOH - сине-фиолетовое окрашивание.


Химические свойства

Гидролиз

Гидролиз белков – это разрушение пептидных связей, т.е. связей между атомами углерода и азота в пептидных группировках (-CO - NH-). Образуется смесь α-аминокислот.

Белок + Н2О → смесь аминокислот

H2N–CH2–CO–NH–CH(CH2OH)–CO–NH–CH(CH2SH)–COOH + 2H2O → H2N–CH2–COOH + H2N–CH(CH2OH)–COOH + H2N–CH(CH2SH)–COOH


Ферментативная

Все ферменты по своей природе являются белками


Транспортная

Белок крови гемоглобин осуществляет перенос кислорода к органам и тканям.


Структурная

Белки соединительной ткани, креатин, коллаген, эластин, ретикулин выполняют структурную функцию. Из них состоят покровы тела (кожи, волосы, ногти), сосуды.


Защитная

Защитная функция реализуется белками-антителами, которые вырабатываются иммунной системой организма при попадании в него чужеродных веществ, называемых антигенами (бактерий, вирусов и др.). также реализуется в способности белков крови, в частности фибриногена, образовывать сгусток (сворачиваться). Это защищает организм от потери крови при ранениях.


Сигнальная

Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы из окружающей среды. Например, при действии света на сетчатку глаза.


Гормональная

Множество гормонов представлены белками или полипептидами. Например, гормон щитовидной железы- трийодтиронин .


Двигательная

Все виды движения живых организмов, в том числе сокращение мышц, мерцание ресничек, движение жгутиков, листьев у растений, выполняют особые сократительные белки. В работе мышц человека главную роль играют актин и миозин.




СООТНЕСИТЕ:

Формулы:

I) СН 3 – СН 2 – NH – CH

II) C6H5 – NH2

III) CH3 – CH2 – NH2

Тип амина:

1)первичный

2)вторичный

3)третичный

Название:

а) анилин

б) метилэтиланин

в)диметилизопропиламин

г) этиламин


В молекуле амина влияние радикала С6Н5 на группу NH 2 проявляется в том, что:

1. повышается электронная плотность на атоме азота

2. усиливаются основные свойства

3. свойства вещества, как основания ослабевает

4. заметных изменений в свойствах вещества не наблюдается.

При взаимодействии, с каким веществом диэтиламин образует соль?

Осадок белого цвета образуется при взаимодействии анилина с раствором:

1. серной кислоты

3. гидроксида калия

4. уксусной кислоты


Тема урока: Белки – основа органической жизни.

«Жизнь есть способ существования белковых тел…» (Ф.Энгельс)


Мышцы – 80%;

Почки – 72%;

Кожа – 63%;

Печень – 57%;

Мозг – 45%;

Жировая ткань, кости, зубы – 14 – 28%;

Семена растений – 10 – 15 %;

Стебли, корни, листья – 3% - 5%

Плоды – 1-2%


Химический состав

В белке следующие химические элементы:

С, Н, О, N , S , P , Fe .

Массовая доля элементов:

С – 50% - 55%;

О – 19% - 24%;

Н – 6,5% - 7,3%;

N – 15% – 19%;

S – 0,3% - 2,5%;

P – 0,1% - 2%


Белки – высокомолекулярные природные соединения (биополимеры), состоящие из остатков аминокислот, которые соединены пептидной связью.

В природе существует около 100 α-аминокислот,

в организме встречается 25

в каждом белке 20, из них может быть образовано 2 432 902 008 176 640 000 комбинаций.


Основными структурными компонентами белков являются аминокислоты.

NH 2 – CH – COOH

Общая формула

Аминокислоты –органические соединения, которые обязательно содержат две функциональные группы: аминогруппу – NH 2 и карбоксильную группу – COOH , связанные с углеводородным радикалом.



АМИНОКИСЛОТЫ

  • Заменимые аминокислоты - они могут синтезироваться в организме

2. Незаменимые - в организме не образуются, их получают с пищей (лизин, валин, лейцин, изолейцин, тиреонин, фенилаланин, триптофан, тирозин, метионин)


Образование пептидной связи

  • Аминокислоты могут реагировать друг с другом: карбоксильная группа одной аминокислоты реагирует с аминогруппой другой аминокислоты с образованием пептидной связи и молекулы воды.

NH 2 – CH 2 – COOH + NH 2 – CH 2 – COOH =

NH 2 – CH 2 – CO – NH – CH 2 – COOH + H 2 O

  • Связь – CO – NH – , соединяющая отдельные аминокислоты в пептид, называется пептидной.

Способы получения аминокислот

промышленный

уксусная кислота →хлоруксусная кислота→аминоуксусная кислота

1. СН 3 -СООН + С l 2 → СН 2 -СООН

2. СН 2 -СООН + NH 3 → СН 2 -СООН

| |

С l NH 2

гидролиз белков


Свойства аминокислот:

С кислотами

NH2 – CH 2 – COOH + НС l → С l

как основание

С основаниями

NH2 – CH 2 – COOH + Na OH → NH2 – CH 2 – COONa + H2O

как кислота

Вывод:

АМИНОКИСЛОТЫ - органические амфотерные соединения


Состав и классификация белков

Протеины - состоят только из аминокислот.

Протеиды – содержат небелковую часть.

Сложные белки ( могут включать углеводы (гликопротеиды), жиры (липопротеиды), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды).

Полноценные – содержат весь набор аминокислот.

Неполноценные – какие -то аминокислоты в них отсутствуют.



Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в полипептидной цепи.


Вторичная структура – возникает за счет скручивания первичной структуры в спираль или в гармошку за счет водородных связей между соседними витками или звеньями.

β – спираль

α -спираль


Третичная структура – трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль.

Образуется за счет гидрофобных связей между радикалами аминокислот вторичной структуры

Третичной структурой объясняется специфичность белковой молекулы и ее биологическая активность.


Четвертичная структура –

расположение в пространстве нескольких полипептидных цепей, каждая из которых имеет свою первичную, вторичную и третичную структуру и называется субъединицей .

Классический пример: гемоглобин, хлорофилл.

В гемоглобине - гем небелковая часть, глобин белковая часть.




  • При обработке хлоридом натрия белки высаливаются из раствора. Этот процесс обратим.

  • Кислоты, щелочи и высокая температура разрушают структуру белков и приводят к их денатурации .
  • Белки также денатурируют под действием спирта и тяжелых металлов.
  • Процесс восстановления структуры белка называется ренатурацией .

(Ксантопротеиновая реакция)


(Биуретовая реакция)


Функции белков

Строительная (пластическая) – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки.

Каталитическая – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента).

Двигательная – сократительные белки вызывают всякое движение.

Транспортная – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.

Защитная – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ.

Энергетическая – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

Рецепторная – реакция на внешний раздражитель


ВЫВОДЫ:

  • белки – это высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, состоящие из мономеров – аминокислот.
  • аминокислоты соединяются в полипептидную цепочку за счёт пептидной связи.
  • аминокислоты - заменимые и незаменимые.
  • белки могут быть простыми и сложным.
  • четыре структуры белка ( первичная, вторичная, третичная и четвертичная).
  • денатурация – это утрата белковой молекулой своей структурной организации, обеспечивающей функциональные свойства белка.
  • ренатурация - процесс восстановления структуры белка.

Слайд 2

«Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, не находящееся в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни». (К. Маркс, Ф.Энгельс. Собрание сочинений. Т.20).

Слайд 3

Антуан Франсуа де Фуркруа

Слайд 4

Белки – это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из остатков α – аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями ―СО ― NH ―.

Слайд 5

Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы белков, различно: в инсулине их 51 (20 в одной и 31 – в другой цепочке), в миоглобине – 140. Молекулярные массы белков могут колебаться от 10 000 до нескольких миллионов.

Слайд 6

Mr(белка яйца) = 36 000; Mr(белка мышц) = 1 500 000. Состав гемоглобина выражается формулой (C738H1166O208N203S2Fe)4

Слайд 7

В состав белков входят: С – 50 – 52%; Н – 6 – 8%; О – 19 – 24%; N – 15 – 18%; S – 0,5 – 2,0%.

Слайд 8

Структуры белковой молекулы

  • Слайд 9

    Разные способы изображения трёхмерной структуры белка

  • Слайд 10

    Химические свойства:

    гидролиз (при нагревании с растворами кислот, щелочей, при действии ферментов) Белок ↔ аминокислоты → кровь во все клетки и ткани организма

    Слайд 11

    OH O H IIIII I H2N─CH2 ─C ─N ─CH─C─N ─CH─C=O → H2OI H2OI I CH2 CH2 OH I I трипептид OH SH → H2N─CH2 ─C=O + H2N─CH─C=O + H2N─CH─C=O I I III OH CH2 OHCH2 OH I I OHSH глицин серин цистеин

    Слайд 12

    2) денатурация – нарушение природной структуры белка (под действием нагревания и химических реагентов)

    Слайд 13

    3) амфотерность: + NaOH __________ cвойства кислот Белок __________ свойства оснований + HCl

    Слайд 14

    4) цветные реакции белков – качественные реакции а) ксантопротеиновая реакция: Белок +HNO3 конц. → желтое окрашивание б) биуретовая реакция: Белок + Cu(OH)2↓ → раствор фиолетового цвета 5) горение – запах жжённых перьев

    Слайд 15

    Роль белков в клетке: 1. Строительный материал дляоболочки, органоидов и мембран клетки. Из них построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы. 2. Каталитическая функция. Все клеточные катализаторы – белки. 3. Двигательная функция. Сократительные белки вызывают всякое движение.

    Слайд 16

    4. Транспортная роль – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит по всем тканям. 5. Защитная функция – выработка белковых тел антител для обезвреживания чужеродных веществ. 6. Энергетическая функция - при разложении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

    Слайд 17

    Содержание белков в различных тканях человека

    В мышцах – до 80%; в селезенке, крови, легких – около 72%; в коже – 63%; в печени – 57%; в мозге – 15%; жировая ткань, костная и ткань зубов содержат от 14 до 28% белков.

    Слайд 18

    Синтез белков

    Слайд 19

    По данным Всемирной организации здравоохранения примерно половина населения земного шара находится в состоянии белкового голодания, а мировая нехватка пищевого белка составляет около 15 млн. тонн в год при норме потребления белка в сутки взрослым человеком 115 грамм

    Слайд 20

    Проверь себя

    1. Главным носителем жизни являются … 2. … - это сложные высокомолекулярные соединения, построенные из … . 3. Элементный состав белков: … . 4. Молекулярная масса белков изменяется от … до … .

    Описание презентации по отдельным слайдам:

    1 слайд

    Описание слайда:

    БЕЛКИ Цели: Дать определение Изучить состав Изучить пространственное строение Изучить основные функции белков Изучить классификацию Изучить свойства

    2 слайд

    Описание слайда:

    Исключительное свойство белка – самоорганизация структуры, т.е. его способность самопроизвольно создавать определённую, свойственную только данному белку пространственную структуру. По существу, вся деятельность организма (развитие, движение, выполнение им различных функций и многое другое) связана с белковыми веществами. Без белков невозможно представить себе жизнь.

    3 слайд

    Описание слайда:

    Белки – высокомолекулярные природные соединения (биополимеры), состоящие из остатков аминокислот, которые соединены пептидной связью. Белки Протеины Протеиды

    4 слайд

    Описание слайда:

    В состав белковых веществ входят: углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор. Гемоглобин – C3032H4816O872N780S8Fe4. Молекулярная масса белков колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Mr белка яйца = 36 000, Mr белка мышц = 1 500 000 ВОДА – 65% ЖИРЫ – 10% БЕЛКИ – 18% УГЛЕВОДЫ – 5% Другие неорганические и органические вещества – 2% Качественный состав белков

    5 слайд

    Описание слайда:

    СТРОЕНИЕ В молекулах белка α - аминокислоты связаны между собой пептидными (-СO-NH-) связями О О О О R R1 R2 R3 Построенные таким образом полипептидные цепи или отдельные участки внутри полипептидной цепи могут быть в отдельных случаях дополнительно связаны между собой дисульфидными (-S-S-) связями, или, как их часто называют, дисульфидными мостиками

    6 слайд

    Описание слайда:

    Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Последовательность соединения аминокислотных остатков в полипептидной цепи получила название первичной структурой белка. Общее число различных типов белков у всех видов живых организмов составляет 1010-1012

    7 слайд

    Описание слайда:

    Вторичная структура – пространственная конфигурация полипептидной цепи, то есть ее возможное расположение в пространстве. Для белков наиболее часто встречающимся вариантом вторичной структуры является спираль. Вторичной структурой обладает большая часть белков, правда, не всегда на всём протяжении полипептидной цепи.

    8 слайд

    Описание слайда:

    Третичная структура – трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль. Третичной структурой объясняется специфичность белковой молекулы и ее биологическая активность. В формировании третичной структуры, кроме водородных связей, большую роль играет ионное и гидрофобное взаимодействие. По характеры «упаковки» белковой молекулы различают глобулярные, или шаровидные, и фибриллярные, или нитевидные, белки.

    9 слайд

    Описание слайда:

    Четвертичная структура – расположение в пространстве нескольких полипептидных цепей, каждая из которых имеет свою первичную, вторичную и третичную структуру и называется субъединицей. В ряде случаев отдельные субъединицы белка с помощью водородных связей, электростатического и других взаимодействий образуют сложные ансамбли. В этом случае образуется четвертичная структура белков.

    10 слайд

    Описание слайда:

    КЛАССИФИКАЦИЯ Существует несколько классификаций белков. В их основе лежат разные признаки: Степень сложности (простые и сложные); Форма молекул (глобулярные и фибриллярные белки); Растворимость в отдельных растворителях (водорастворимые, растворимые в разбавленных солевых растворах – альбумины, спирторастворимые – проламины, растворимые в разбавленных щелочах и кислотах – глутелины); Выполняемая функция (например, запасные белки, скелетные и т.п.).

    11 слайд

    Описание слайда:

    Функции белков Строительная (пластическая) – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Каталитическая – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента). Двигательная – сократительные белки вызывают всякое движение. Транспортная – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям. Защитная – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ. Энергетическая – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж. Рецепторная – реакция на внешний раздражитель

    12 слайд

    Описание слайда:

    ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ Белки – амфотерные электролиты. При определённом значении рН среды (она называется изоэлектрической точкой) число положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка одинаково. Это одной из свойств белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их растворимость в воде наименьшая. Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул используется для выделения их из растворов, например в технологии получения белковых продуктов.

    13 слайд

    Описание слайда:

    1. Гидролиз (кислотно-основный, ферментативный), в результате которого образуются аминокислоты. 2. Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания или химических реагентов. Денатурированный белок теряет свои биологические свойства. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ Первичная структура белка при денатурации сохраняется. Денатурация может быть обратимой (так называемая, ренатурация) и необратимой. Пример необратимой денатурации при тепловом воздействии – свертывание яичного альбумина при варке яиц.

    14 слайд