Какие характеристики живого вы связали бы со свойствами белков

Цель: актуализировать и углубить знания
учащихся об уникальных особенностях строения
молекул белка и ее свойствах.

Методы, используемые на уроке:
репродуктивные, частично-поисковые.

Задачи.

Раскрыть особенности строения белков.
Углубить знания учащихся об уникальных
особенностях строения молекулы белка.
Изучить химические свойства белков.

Структура урока:

I этап: организационный момент;

II этап: подготовка учащихся к активному
усвоению знаний;

III этап: изучение нового материала;

IV этап: закрепление;

V этап: итоги, д/з.

Оборудование: раствор куриного белка,
куриные перья, раствор фенола, спиртовка, спички,
зажим, пробирки, растворы: гидроксида натрия,
сульфата меди, нитрата свинца, концентрированная
азотная кислота.

Ход урока

I этап. Приветствие

II этап

Учитель приводит высказывание Ф.Энгельса о том,
что такое жизнь: “Жизнь есть способ
существования белковых тел, существенным
моментом которого является постоянный обмен
веществ с окружающей их внешней природой….
Причем при прекращении обмена веществ
прекращается и сама жизнь, что приводит к
разложению белка…”.

Ни одно из веществ не выполняет стль
специфических и разнообразных функций в
организме, как белок. В организме человека
имеется более 10 000 видов белков.

Тема нашего урока: Белки с различных точек
зрения.

III этап

. Изучение нового материала

Вопросы.

– Какие соединения называют белками? (Природные
полимеры, мономерами которых являются
аминокислоты)

– Изучение какого процесса помогло установить
строение белков? (Изучение гидролиза белков)

1. Самостоятельная работа учащихся с текстом и
рисунками учебника биологии.

Задание: найти в тексте информацию о том:

– Сколько типов белковых молекул, отличающихся
друг от друга, содержится в организме человека? (5
млн. типов белковых молекул)

– Сколько аминокислот входит в состав белка?
(Двадцать)

– Рассмотрите формулу аминокислоты и ответьте
на вопрос: “Почему аминокислоты являются
амфотерными соединениями? (Потому что содержит
одновременно аминогруппу и карбоксильную
группу, обладающие противоположными свойствами)

– Рассмолтрите схему образования дипептида.
Какие атомы образовали молекулу воды в
результате соединения двух аминокислот? (Водород
от аминогруппы и гидроксогруппа от
карбоксильной группы)

– Сколько уровней организации может иметь
белковая молекула? Назовите эти структуры.

Обсуждение материала учебника.

2. Работа с текстом учебника и рис. 1 по
заполнению таблицы “Структуры белковых
молекул”.

Структура белковой молекулы	Характеристика структуры	Тип связи, определяющий структуры
Первичная	Последовательность аминокислот в полипептидной цепи	Пептидная связь между углеродом кислотной и азотом основной групп
Вторичная	Белковая молекула принимает вид спирали или складчатого слоя гармошки	Водородная связь между остатками карбоксильных и аминогрупп разных аминокислот
Третичная	Белковая спираль сворачивается и приобретает форму шарика или глобулы	Атомы серы двух аминокислот, находящихся на некотором расстоянии друг от друга в полипептидной цепи соединяются образуя так называемые дисульфидные связи
Четвертичная	Функциональное объединение нескольких молекул белка обладающих третичной структурной организацией.

3. Составление схемы “Классификация белков”.

По составу

Простые – протеины (состоят
только из аминокислот): альбумины, глобулины,
гистоны.
Сложные – протеиды (состоят из
аминокислот и небелковой составляющей):
фосфопротеиды, нуклеопротеиды, липопротеиды.

По функциям

Структурные.
Каталитические.
Регуляторные.
Транспортные.
Защитные.
Двигательные.
Запасательные.
Токсичные.
Сигнальные.

По структуре

Фибриллярные (коллаген).
Глобулярные (ферменты и гормоны).
Промежуточные (фибриноген).

4. Практическая работа по изучению химических
свойств белков (работа в парах по инструкциям с
предварительным повторением правил техники
безопасности)

Обсуждение амфотерности белков можно начать с
вопроса: аминокислоты – соединения амфотерные,
будет ли присуще это свойство белкам?

Растворимость белков. Различная растворимость
белков в воде связана, прежде всего, с их
молекулярной массой. Растворимость в большей
степени зависит также от природы радикалов
аминокислотных звеньев.
Гидролиз белков – разрушение первичной
структуры. В лаборатории этот процесс проводится
в присутствии кислот и щелочей при нагревании. В
организме он проходит под действием ферментов.
Денатурация белков. Необратимая – полное
разрушение пространственной структуры белка.
Денатурация происходит под действием солей
тяжелых металлов, высокой температуры, излучения
– демонстрация видеофрагмента.

Обратимая денатурация – частичное разрушение
пространственной структуры белка. Обратный
процесс называется ренатурация.

Цветные реакции белков.

Цветные реакции применяются для установления
белковой природы веществ, идентификации белков и
определение их аминокислотного состава в
различных биологических жидкостях. В
клинической лабораторной практике эти методы
используются для определения количества белка в
плазме крови, аминокислот в моче и крови, для
выявления наследственных и приобретенных
патологий обмена у новорожденных.

– Биуретовая реакция на пептидную связь;

– Ксантопротеиновая реакция.

Горение белков. Учащиеся поджигают шерстяную
нитку и делают вывод.

Вывод. Денатурация приводит к нарушению
антигенной чувствительности белка, а иногда и к
полному блокированию ряда иммунологических
реакций, к инактивации ферментов и нарушению
обмена веществ. Ученые предполагают, что
процессы старения связаны с медленно
протекающей денатурацией. Реакция гидролиза
белков приводит к образованию аминокислот, из
которых в клетках организма образуются белки,
характерные для данного организма.

1. Знакомство с основными функциями белков.

Белки – основная структурная часть любого
живого организма, а также неотъемлемая часть
пищи животных и человека. При исключении из
рациона белкового компонента, несмотря на
достаточную калорийность пищи, у живых
организмов наблюдаются патологические явления:
остановка роста, изменение состава крови и т.д. С
чем же связано огромное значение белков для
живых организмов?

С сообщением “Функции белков в организме”
выступают учащиеся:

– каталитическая функция,

– защитная функция,

– строительная функция,

– сигнальная функция,

– транспортная,

– двигательная.

Вывод. приоритетная роль белков в клетке
объясняется многообразием их функций. Поэтому
они являются основой жизни.

Учащиеся составляют краткий конспект по
выступлениям.

Каталитическая функция белков. Опыт
проводит учитель.

Прилейте по 2 мл Н2О2 в пробирке с
кусочками мяса, картофелем (сырой, вареный).

Запишите наблюдаемые вами явления в таблицу.
Предлагает записать уравнение, выполненной
реакции.

Дайте объяснения вашим наблюдениям.

Что брали? Что делали? Что наблюдали?
Объяснения.

Вывод. При варке картофеля, мяса
произошла денатурация белка фермента каталазы,
разрушилась 3-ая структура белка и это привело в
разрушению активного центра фермента. Выделение
кислорода при действии Н2О2 на сырой
картофель и мясо свидетельствует о проявлении
каталитической функции белка – фермента
каталазы.

2Н2О2 = 2Н2О + О2

2. Выступление учащегося – превращение белков в
организме. В качестве дополнения слово
предоставляется специалистам врачебной
практики (учащиеся заранее готовят сообщения,
опираясь не только на учебную литературу, но и
через беседы с врачами – практиками районной
поликлиники).

Врач-генетик. Сообщение о том, что
генетическими болезнями страдают не только
жертвы этих болезней, но и их семьи. Родителей
часто мучает чувство вины.

Генетические консультации врачей генетиков
могут помочь супругам определить, на сколько
велик риск рождения у них больного ребенка.

В ряде случаев медико-генетические
консультации выявляют у новорожденных или у
грудных детей наследственное предрасположение к
наследственным болезням, возникновение которых
в очень сильной степени зависит от определенных
внешних условий.

Врач-эндокринолог. Сообщение о биохимии
опухолей желудочно–кишечного тракта и их
влиянии на процесс белкового обмена.

Врач-косметолог. Беды нашего организма
отражаются на коже, а особенно на коже лица –
самой уязвимой части тела.

Сообщение о влияние кремов на кожу.

Врач-невропатолог. Сообщение о том, что
эндокринная и нервная системы действуют
координировано, поддерживая постоянство
внутренней среды организма. Взаимодействие
между нервной и эндокринной системами
осуществляется в основном посредством
гипоталамуса. Оказывают стрессы, поэтому
здоровый образ жизни, снижение стрессов является
залогом здоровья.

Врач-терапевт. Белки в иммунной
системе.

Иммунная система – это самостоятельная
система организма, представленная своими
функциями и органами.

Основные функции иммунной системы:

1) распознать “чужое”, разрушить,
нейтрализовать, вывести из организма;

2) обеспечить препятствие внедрению и
размножению чужеродных антигенов;

3) Запомнить строение, свойства “чужого”,
быстрее встречать его как “чужое” и сохранять в
иммунологической памяти;

Начальные события в клеточном взаимодействии
включают два этапа:

Прямое физическое взаимодействие между
клетками, либо действие лиманда (антигена) –
этого белка на клетку. В результате следует
второй этап.

Синтез и секреция биологически активных
веществ на клетку-мишень. Это обеспечивает
формирование иммунных реакций. Белки в крови
обеспечивают защитные реакции организма.
Например, антитела участвуют в формировании
иммунных реакций. Тромбин обеспечивает
свертываемость крови. Иммунная система состоит
из В-системы и Т-системы, иначе происходят сбои в
реализации иммунных реакций. Пагубное влияние на
состояние иммунной системы оказывают внешние
условия (природно-климатические, промышленное
воздействие, изменение места жительства) и
факторы риска (алкоголь, наркотики, курение).

3. Новости из области синтезирования нового
вида белка – сообщение учителя.

США: учёные создали самоорганизующиеся белки.

Исследователи из университета Джона Хопкинса
(Johns Hopkins University) создали новый класс белков,
которые способны самостоятельно собираться в
гель.

Этот гель представляет собой
макромолекулярные белковые сети, погружённые в
воду. При добавлении белков в ёмкость их
подключение к растущей сети происходит
автоматически, за счёт специальных концевых
молекул-модулей, обеспечивающих стыковку.

Эти концевые модули могут быть трёх разных
видов, и “сконструированы” так, чтобы
притягивать друг друга. Так что каждая молекула в
сети соединена с тремя соседями.

В середине нового искусственного белка учёные
научились размещать произвольный набор
аминокислот, способных выдавать определённые
биохимические сигналы живым клеткам. В
частности, это сигналы для поощрения
дифференциации и роста клеток нужного типа.

Эта работа, как рассчитывают американцы,
поможет найти новые методы восстановления
повреждённых (или больных) тканей человека.

IV этап урока:

закрепление
пройденного материала

Для закрепления новых понятий проводится
логический брифинг. Учащимся в течение 3-х мин.
необходимо заполнить таблицу.

Другие названия белка.

Мономеры белка.

Группы атомов, обуславливающие амфотерные
свойства белков.

Связь, поддерживающая I структуру белков.

Структура белка, представляющая спираль.

Полное разрушение пространственных структур
белков.

Реакция, лежащая в основе получения белков.

Гормон поджелудочной железы.

Биологические катализаторы.

Болезнь, вызываемая недостатком инсулина в
организме.

Связи, поддерживающие вторичную структуру
белка?

Структура белка, определяющая биологическую
активность белка.

Процесс взаимодействия белков с водой.

Структура белка, которая разрушается при
нагревании белка с водой.

Структура белка, которая поддерживается
эфирными и дисульфидными мостиками.

Учитель предлагает учащимся самостоятельно
сделать вывод.

Итак, понятие “жизнь” и “белок” неразрывно
связаны. Чтобы ответить на вопрос “что такое
жизнь?”, надо знать, что такое белок. Чем больше о
белках мы узнаем, тем глубже проникаем в понятие
“жизнь”. Насколько многообразны белки,
настолько сложна, загадочна и многолика жизнь.
Подтверждением служат слова Гете: “Я всегда
говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог
существовать, если бы был так просто устроен”.

V этап. Итоги, д/з.

Оценивание работы учащихся.

Домашнее задание: § 3.2.1 (учебник биологии) и §
27 (учебник химии).

Задания для проектов (рисунки, рассказы, схемы,
сказки и т.д.):

Какие характеристики живого (рост, развитие,
раздражимость, размножение, обмен веществ) вы
связали бы со свойствами белков?
Какова взаимосвязь между функциями белков и
необходимостью белковой пищи для человека?
Как белки попадают в организм и что с ними
происходит?

Положительные аспекты урока:

– интерес к предмету;

– взаимосвязь с другими предметами;

– умение делать обобщения, сравнение
(логическое мышление);

– практические навыки для учащихся;

– применение в жизни.

Литература

В.Б. Захаров, С.Г.Мамонтов, Н.И.Сонин, “Общая
биология” – учебник для 10-11 класса
общеобразовательных учреждений – Дрофа: Москва.
2010 года.
О.С Габриэлян, И.Г.Остроумова “Химия. 10 класс” –
ООО “Дрофа”: Москва. 2009 года.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Источник

по теме: «Свойства белков».

Выполнила преподаватель: Пивкина Н.В.

г. Пенза. 2018 г.

Тема: «Свойства белков».

Цель урока: ознакомить студентов со свойствами и функциями белков, их значением в природе.

Задачи урока.

Познавательные. Сформировать знания о свойствах и функциях белков, их ведущей роли в процессах жизнедеятельности; рассказать о физических методах познания природы, в частности биологических микросистем; обобщить знания, получаемые студентами на уроках химии и биологии по теме «Белки», с использованием физических теорий.

Развивающие. Развивать умения анализировать результаты лабораторных опытов, устанавливать причинно-следственные связи между явлениями живой и неживой природы, развивать познавательный интерес студентов на основе межпредметных связей, научить применять знания, получаемые на одном предмете, при анализе явлений или процессов, изучаемых другими предметами.

Воспитательные. Формировать научное мировоззрение, представление о роли естественных наук в современном обществе, целостную картину мира.

Методы: словесные, наглядные, практическая работа.

Оборудование: таблицы, штатив для пробирок, пробирки, лоток, спиртовка, спички, лакмусовая бумажка, картофель (сырой и вареный), мясной бульон, шерстяная нить.

Реактивы: раствор куриного белка, азотная кислота, раствор аммиака, раствор щелочи, раствор сульфата меди, ацетат свинца, этиловый спирт, перекись водорода,

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

– Классификация белков.

– Состав белков.

– Свойства белков.
– Белок и окружающая среда

3. Закрепление материала.
4. Итоги урока. Домашнее задание.

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала.

Учитель. Чем глубже химики познают природу и строение белковых тел, тем более они убеждаются в исключительном значении неисчерпаемых данных для раскрытия одной из важнейших тайн природы – тайны жизни. Раскрытие связи между структурой и функцией в белковых веществах – краеугольный камень, та основа, которая послужит в будущем исходным рубежом для нового качественного скачка в развитии биологии и медицины. Как мы видим, белки имеют сложное строение, молекулы их большие по размерам, молярные массы огромны.

Классификация белков по составу

1) К простым белкам (протеинам) относят альбумины, глобулины, гистоны, склеропротеины.

2) К сложным белкам (протеидам) относят: фосфопротеиды (казеин), глюкопротеиды (муцин), нуклеопротеиды, хромопротеиды, липопротеиды, флавопротеиды, металлопротеиды.

Классификация белков по их структуре

1) Фибриллярные белки – в них наиболее важна вторичная структура – нерастворимы в воде, отличаются механической прочностью. К ним относят коллаген и миозин.

2) Глобулярные белки – в них наиболее важна третичная структура. Полипептидные цепи таких белков свернуты в компактные глобулы, они растворимы в воде или солевых растворах, легко образуют коллоидные суспензии. К глобулярным белкам относят ферменты и гормоны.

3) Промежуточные белки – фибриллярной природы, но растворимы в воде, к ним относится фибриноген.

Классификация белков по их функциям

1) Структурные белки – коллаген, склеротин, эластин.

2) Каталитические белки – полимеразы, рибонуклеазы.

3) Регуляторные белки – инсулин, глюкагон.

4) Транспортные белки – гемоглобин, гемоцианин.

5) Защитные белки – антитела, фибриноген.

6) Двигательные, или мышечные, белки – миозин, актин.

7) Запасательные белки – казеин, альбумин.

8) Токсичные белки – змеиный яд, токсины.

9) Сигнальные белки – рецепторы.

Остановимся на двух очень важных функциях белков – каталитической, защитной и структурной.

Сообщения делают заранее подготовленные ученики.

Каталитическая функция белков.

Белки-ферменты катализируют протекание в организме химических реакций. Многие реакции в силу энергетических причин без катализа либо вообще не протекают, либо протекают слишком медленно. Подавляющее большинство биологических катализаторов по своей химической природе является белками.

В молекуле фермента имеется так называемый активный центр. Он состоит из двух участков – сорбционного и каталитического. Первый отвечает за связывание фермента с молекулой субстрата, а второй – за протекание собственно процесса катализа . По своей организации ферменты обладают либо третичной, либо четвертичной белковой структурой.

У живых организмов сформировались две системы иммунитета – клеточная и гуморальная. Такое разделение функций иммунной системы связано с существованием двух типов лимфоузлов – Т-клеток и В-клеток.

Клеточный иммунитет – при взаимодействии с антигеном Т-лимфоциты, несущие на мембране рецепторы, способные распознать этот антиген, начинают размножаться и образуют клон таких же Т-клеток. Клетки этого клона вступают в борьбу с несущими антиген микроорганизмами или вызывают отторжение чужеродной ткани.

В-лимфоциты распознают антиген таким же образом, как и Т-клетки, но реагируют иначе. Они синтезируют антитела, которые нейтрализуют антигены.

Строительная и структурная функция белков.

Студент (сообщение). По определению физика – наука о формах движения и взаимодействия материи. Но сюда же можно включить и различные формы движения и взаимодействия живой материи, поскольку в определении не уточняется, о каких формах материи идет речь. Например, в последнее время ученых интересуют следующие процессы в живых организмах:

– механизм восприятия световой информации;

– распространение нервного импульса;

– прочность костей и сухожилий;

– работа внутренних органов, ее механическая модель;

– явление акустики в живой природе и т.д.

В частности, большой интерес вызывают сократительная и структурная функции белков. Ведь именно в результате взаимодействия белков и процессов, происходящих внутри них, человек двигается в пространстве, сокращается и расслабляется сердце и т.п.

Структурная функция белков заключается в том, что они составляют основу строения организма (коллаген соединительной ткани, кератин волос, ногтей и кожи, эластин соединительной ткани стенок и др.). Именно от этих двух функций белков зависит устройство, масса, надежность и другие параметры живого организма.

.Плотность белков сравнима со средней плотностью водной оболочки нашей планеты. Это позволяет человеку удерживаться на поверхности воды при минимальныx затратах энергии (уравновешивание силы тяжести и Архимедовой силы – условие плавания тел).

Большое значение величины удельной теплоемкости и теплопроводности необходимо живому организму для эффективного отвода избытка энергии из организма за счет теплообмена с окружающей средой. Меньшее значение этих величин привело бы к повышению температуры тела. Проблема переохлаждения решается еще проще.

У животных, обитающих в холодном климате, существует дополнительный жировой слой с низким значением теплопроводности. При смене температуры животное избавляется от жирового запаса, т.е. происходит саморегулирование теплового обмена с окружающей средой.

Итак, белки являются основой всего живого на Земле и выполняют в организмах многообразные функции.

– расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм);

– репликации и репарации ДНК и синтезе РНК;

– фермент пепсин, расщепляют белки в процессе пищеварения.

6. Сократительная

Выполняет все виды движений, к которым способны клетки и организмы.

Сокращение и расслабление сердца, движение других внутренних органов.

Сокращение мышц (сгибание,разгибание конечностей).

Движение ресничек и жгутиков.

7. Регуляторная

Регулируют обменные процессы.

Гормоны, например, инсулин (обмен глюкозы),который регулирует концентрацию глюкозы в крови и фактор некроза опухолей, и передаёт сигналы воспаления между клетками организма.

Учитель. Вещества белковой природы известны с давних времен. Начало их изучению положено в середине XVIII в. итальянцем Я.Б.Беккари, который предложил углеродную теорию. Через 100 лет ученые пришли к выводу, что белки – главный компонент живых организмов. Затем из белковых гидролизатов были получены продукты расщепления, и возникла гипотеза о том, что белки состоят из остатков аминокислот (А.Я.Данилевский). Над проблемой строения белков долгое время работал Э.Г.Фишер. На основе его работ была создана полипептидная теория строения белков. Было доказано, что в состав белков входят атомы углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора и другие.

Элементный состав белков

Второй тип повреждений – косвенный. В этом случае ущерб биологической структуре наносят реактивные частицы, которые образовались вдали от этой структуры, но приблизились к ней в результате блужданий. При таком типе поражения действие тяжелых частиц менее опасно, т. к. они создают область ионизации небольших размеров.
А вот легкие частицы, создавая небольшую концентрацию свободных ион-радикалов, более опасны. Оказывается, чем меньше концентрация ион-радикалов, тем меньше вероятность их рекомбинации, а это означает увеличение расстояния их прохождения. Возрастает время возможного проявления последствий облучения.

3. Закрепление материала.

Учитель. А теперь ответьте на вопросы.

Вопросы по разделу «Белок и окружающая среда».

1. Какое действие на организм оказывают на молекулярном уровне все виды радиации?

2. Установлено, что при достаточной калорийности пищи, но при отсутствии в ней белка у животных наблюдаются патологические явления: останавливается рост, изменяется состав крови и т.д. С чем это связано?

3. Какие характеристики живого вы связали бы со свойствами белков?

4. Итоги урока.

Учитель. Вот и подошел к концу наш урок. На нем мы попытались объединить разрозненные знания химии, физики и биологии о белках, рассмотрели строение и свойства белков, научились отличать их от других веществ, узнали о воздействии на белок внешних факторов. Вам были предложены вопросы, на которые вы ответили в ходе урока.

5. ДЗ: Учебник О.С. Габриелян

И.Г. Остроумов Химия для профессий и специальностей технического

профиля. Параграф 20.2 стр. 304-309. Ответить на вопросы параграфа.

Всем спасибо за урок!

Источник