Белки-природные биополимеры

Белки

Урок химии для 10 класса

Автор: Сентякова Елена Аркадьевна

Учитель химии высшей квалификационной категории

МБОУ СОШ № 76 г. Ижевска

Удмуртской Республики

Вспомним

• Органические вещества, в молекулах которых содержатся одновременно аминогруппа –NH 2 и карбоксильную группу – COOH называются?

Аминокислоты

• На какие группы делятся аминокислоты?

Заменимые и незаменимые

• Могут ли молекулы аминокислот соединяться друг с другом?

Да, могут

• Как называется химическая связь, возникающая между молекулами аминокислот?

Полипептидная или амидная связь

Белки – высшая ступень развития вещества в природе

Белки – это природные полимеры, обладающие высокими значениями молекулярной массы, молекулы которых построены из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью.

Содержание

• Понятие о белках
• Историческая справка
• Состав и строение белков
• Классификация белков
• Структура белков
• Химические свойства белков
• Значение белков
• Выводы
• Первичное закрепление знаний

Понятие о белках

Белки – основа жизни на Земле. Содержание белков в различных тканях человека неодинаково. Так, мышцы содержат до 80% белка, селезенка, кровь, легкие – 72%, кожа – 63%, печень - 57%, мозг – 15%, жировая ткань, костная и ткань зубов – 14-28%.

Историческая справка

Яконо Бартоломео Беккари

в 1728 году впервые выделил белок (в виде клейковины) из пшеничной муки.

Это событие принято считать рождением химии белка.

Историческая справка

1903 году Э. Фишер предложил пептидную теорию строения белка:

Белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью

NH – CO

Историческая справка

Н. Д. Зелинский ставил проблему познания внутренней структуры белка в один ряд с проблемой использования внутриатомной энергии.

Строение белков было доказано в 1888 году А. Я. Данилевским. Он указал на то, что в молекулах белков содержатся повторяющиеся пептидные группы атомов.

Состав и строение белков

В состав белковых веществ входят:

углерод – 50-55%, водород – 6,5-7,3%, кислород – 19-24%, азот – 15-19%,

сера – 0,2-2,4%.

Молекулярная масса белков колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Mr (белка яйца) = 36000;

Mr (белка мышц) = 1500000

В настоящее время известны свыше 150 природных аминокислот и только 20 из них входят в состав белков

Некоторые а-аминокислоты, встречающиеся во всех животных и растительных белках

Название аминокислоты

Сокращенное обозначение аминокислотных остатков

Глицин

Строение молекулы аминокислоты

Gly (Гли)

Аланин

NH 2 – CH 2 - COOH

Ala (Ала)

Валин

CH 3 – CH NH 2 - COOH

Val (Вал)

Лейцин

Серин

(CH 3 ) 2 CH - CH NH 2 - COOH

Leu (Лей)

(CH 3 ) 2 CHCH 2 - CH NH 2 - COOH

Ser (Сер)

Цистеин

HO – CH 2 - CH NH 2 - COOH

Cys (Цис)

Фенилаланин

HS – CH 2 - CH NH 2 - COOH

Phen (Фен)

C 6 H 5 CH 2 - CH NH 2 - COOH

В 1903 г. немецкий ученый Э.Г.Фишер предложил пептидную теорию строения белка. Белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот

Каждый организм имеет собственный набор белков, т.е. индивидуален.

На Земле нет двух одинаковых людей по белковому веществу, за исключением однояйцовых близнецов

Классификация белков

• По составу

• По функциям

• По структуре

По составу

Простые (протеины) – состоят только из аминокислот

Сложные (протеиды) – состоят из глобулярных белков и небелкового материала

По функциям

• Строительная – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков состоят кровеносные сосуды, сухожилия, волосы .
• Каталитическая – все клеточные катализаторы – белки.
• 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 .

По структуре

Фибриллярные. Наиболее важна вторичная структура, нерастворимые в воде, отличаются механической прочностью. К ним относятся коллаген и миозин.

Глобулярные. Наиболее важна третичная структура, полипептидные цепи свернуты в компактные глобулы, растворимы, легко образуют коллоидные суспензии. К ним относятся ферменты, гормоны.

Промежуточные. Фибриллярной природы, но растворимы. К ним относится фибриноген .

Фибриллярные белки

Глобулярные белки

Структура белков

• Первичная структура

• Вторичная структура

• Третичная структура

• Четвертичная структура

Первичная структура

Представляет собой вытянутую нить; определяется тремя факторами:

• природой аминокислот, входящих в состав белков;
• количеством аминокислот;
• последовательностью аминокислот .

Вторичная структура

Вторичной структурой обладает большая часть белков.

Полипептидные цепочки во вторичной структуре могут быть по – разному расположены в пространстве .

Третичная структура

В формировании третичной структуры, кроме водородных связей, большую роль играет ионное и гидрофобное взаимодействие.

Четвертичная структура

Четвертичная структура - агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей.

Химические свойства белков

• Гидролиз белков

• Денатурация белков

• Цветные реакции белков

Гидролиз белков

Гидролиз белков сводится к расщеплению полипептидных связей

Денатурация белков

Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания и химических реагентов.

• Высокая или низкая температура;
• Механическое воздействие;
• Облучение;
• Яды;
• Действие спирта;

Денатурация белка под действием спирта

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/af86b986-b5b8-d0e6-c6ad-e191b7c355eb/index.htm

Взаимодействие белков с тяжелыми металлами

https://www.youtube.com/watch?v=Vz02eSLVzyU

Цветные реакции белков

Биуретовая реакция

Белок + NaOH + CuSO 4 фиолетовое окрашивание

Ксантопротеиновая реакция

Белок + HNO 3 (конц.) желтое окрашивание

Биуретовая реакция

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/d4f18c54-0286-bab3-b084-9cb5f6854c0b/index.htm

Ксантопротеиновая реакция

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/7fc9510d-3617-92a5-b05c-2d9346b131c5/index.htm

Значение белков

• Отдельные белки применяются в народном хозяйстве (белки шерсти, шелка, кожи и рогов животных)

• Выяснение структуры белков позволяет понять механизм наследственности

• Изучение белков помогает понять природу многих заболеваний

• Лечение с помощью белков некоторых заболеваний (инсулин используется при лечении сахарного диабета)

Вывод

Понятие “белок” и “жизнь” неразрывно связаны друг с другом. Что такое жизнь? Откуда она появилась на Земле? Эти вопросы волновали людей всегда.

Белок – вот самая высшая ступень развития вещества, обусловившая появление человека и жизни вообще на Земле .

Первичное закрепление знаний

1. Белки в организме выполняют различные функции. Отметьте наиболее важные:

А) гормональная;

Б) ферментативная;

В) токсикологическая;

Г) энергетическая;

Д) покровная

2. Качественной реакцией на белки является:

А) биуретовая;

Б) денатурация;

В) гидролиз белка;

Г) синтез белка

3. Первичная структура белка это:

А) последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи:

Б) образование многочисленных водородных связей;

В) образование водородных связей и дисульфидных мостиков.

Использованные ресурсы:

• http :// files.school-collection.edu.ru/dlrstore/af86b986-b5b8-d0e6-c6ad-e191b7c355eb/index.htm
• https:// www.youtube.com/watch?v=Vz02eSLVzyU
• http:// files.school-collection.edu.ru/dlrstore/d4f18c54-0286-bab3-b084-9cb5f6854c0b/index.htm
• http:// files.school-collection.edu.ru/dlrstore/7fc9510d-3617-92a5-b05c-2d9346b131c5/index.htm