Возьмите три пробирки и в каждую положите небольшое количество
измельченного картофеля. Первую пробирку поместите в морозилку
холодильника, вторую — на нижнюю полку холодильника, а третью — в банку с
теплой водой (t = 40 °С) . Через 30 мин достаньте пробирки и в каждую
капните небольшое количество пероксида водорода. Пронаблюдайте, что
будет происходить в каждой пробирке. Объясните полученные результаты. 2.
Возьмите три пробирки и в каждую из них положите небольшое количество
измельченного сырого картофеля. В первую пробирку с картофелем капните
несколько капель воды, во вторую — несколько капель кислоты (столовый
уксус) , а в третью — щелочи. Пронаблюдайте, что будет происходить в
каждой пробирке. Объясните полученные результаты. Сделайте выводы.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| konspekt_uroka_belki.doc | 147 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Зареченская СОШ Собинского района, Владимирской области
по биологии в 10 классе
«Строение и функции белков»
Учитель: Тихонова Елена Викторовна
(1 квалификационная категория)
Строение и функции белков.
Систематизировать и углубить у учащихся учебно-познавательные компетентности в области изучения строения и функций белков.
Конкретизировать и углубить знания учащихся
А) строение белка
Б) классификация белков
В) уровни организации белковой молекулы
Г) функции белков
А) развитие необходимости понимания важнейшей биологической роли белков в мире живой природы
Б) развивать методы исследования живой природы развитие коммуникативных умений
А) Овладение опытом межличностной коммуникации корректное ведение диалога участие в работе парой
Мультимедийный проектор, экран, презентация, инструкция к лабораторной работе на каждую парту, тексты по теме и оборудования для проведения практической и лабораторной работы.
1. Каменский А.А. Общая биология. 10-11 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/ А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник.- 3-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2007.- 367, [1]с.: ил.
2. Биология. 10 класс: поурочные планы по учебнику А.А. Каменский, Е.А Криксунова, В.В. Пасечник / авт.- сост. И.В Лысенко.- Волгоград: Учитель, 2007.- 217с.
3. Корабельникова Т.А. Деятельностный подход в обучении и его применение на уроках химии М.: Чистые пруды, 2009.- 31с.
Белки, протеины, протеиды, пептидная связь, первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белков; денатурация, ренатурация, ферменты.
- Организационный момент (1 мин).
- Вызов (5 мин).
- Изучение нового материала (20 мин).
- Рефлексия (тест) 13 мин.
- Домашнее задание 1 мин.
Добрый день. Присаживайтесь. Рада Вас видеть. Кто отсутствует? Среди органических веществ в живых организмах самыми важными являются белки. Содержание в клетках может колебаться от 50 до 80%. «Жизнь есть способ существования белковых молекул», — Энгельс (см. презентацию). Вы уже имеете определенные знания о строении и функциях белков. Предлагаю вспомнить их. Учитель записывает на доске слово белок, ставит от него в разные стороны стрелочки и предлагает составить кластер (что известно о белке). Кластер учителя на обратной стороне доски, где содержатся дополнительные сведения, а также те моменты, которые изучались в 9 классе. Затем обсуждаем и сравниваем кластеры и делают вывод, что известно о белках, а что неизвестно учитель предлагает сформулировать цель урока: углубить знания по теме строение и функции белков.
Содержание кластера учителя:
Образуются в результате реакции полимеризации.
Остатки аминокислот соединяются посредством пептидной связи.
Белки классифицируют на простые и сложные.
Существует четыре уровня организации белковых молекул:
Белки выполняют многообразные функции в организме.
Белки подвергаются денатурации и ренатурации.
Изучение нового материала (осмысление):
Текст на партах;
работа с учебником
Записать в тетради
Рассказ с использованием таблиц и слайдов
Самостоятельная работа с учебником, со слайдами
Работа с текстом учебника
Функции белков (работа с учебником, с тетрадью, со слайдами)
Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот. Биологи называют их «волшебными» аминокислотами. Аминокислоты имеют общий план строения, но отличаются друг от друга по строению радикала. Соединяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи. Реакция, на рисунке 13, называется реакцией полимеризации. В результате взаимодействия аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты выделяется молекула воды, а освобождающиеся электроны образуют ковалентную связь, которая получила название пептидной.
Две аминокислоты, соединившись, образуют дипептид, три – трипептид. Продолжите ряд, (4 — тетрапепсид, 5 — пентапептид, 6 — гекса… , а много — полипептид). Если вам в тексте учебника попадутся термины «полипептид», «полипептидная молекула», то вы уже будете знать, что речь идет о молекуле белка.информация учителя.
Белковые молекулы могут быть короткими и длинными, например:
- Инсулин — гормон поджелудочной железы, состоит из двух цепей: в одной 21, а в другой 30 аминокислотных остатков.
- Миоглобин — белок, мышечной ткани, состоит из 153 аминокислот.
- Коллаген- состоит из трех полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 1000 аминокислотных остатков.
Помогите мне сформулировать определение понятия «белок».
— низкомолекулярное соединение или высокомолекулярное? (высокомолекулярное)
— можем мы назвать ее биополимером? (да)
— аргументируйте свою мысль (биополимеры – это крупные органические молекулы, состоящие из мономеров)
— что является мономером белковой молекулы? (аминокислоты)
— сколько видов аминокислот может входить в состав белковой молекулы? (20)
— белок относится к гомополимерам или гетерополимерам? Аргуменитруйте свою мысль. (к гетерополимерам, потому что в состав белков входят отличающиеся друг от друга мономеры – 20 аминокислот).
Белок это нерегулярный биополимер, мономерами которого являются аминокислоты.
По составу белки можно классифицировать :
- протеины – состоят только из белков
- протеиды – белок + небелковая часть:
а. гликопротеиды – аминокислоты + углеводы
б. липопротеиды – аминокислоты + жиры
в. нуклеопротеиды – аминокислоты + нуклеиновая кислота
г. металлопротеиды – аминокислоты + металлы (гемоглобин)
Уровни организации белковой молекулы (см. презентацию).
Молекулы белков имеют сложную пространственную структуру.
Линейная последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка. Она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.
Вторичная структура белков представляет собой спираль или гармошку. Витки спирали или ребра гармошки удерживаются водородными связями между группами — СООН и —NН 2 — . Хотя водородные связи малопрочные, но благодаря их значительному количеству в комплексе они обеспечивают довольно прочную структуру.
Третичная структура представляет собой причудливую, но для каждого белка специфическую конфигурацию, имеющую вид клубка (глобулу). Прочность третичной структуры обеспечивается ионными, водородными и дисульфидными (—S—S—) связями между остатками цистеина, а также гидрофобным взаимодействием.
Четвертичная структура характерна не для всех белков. Она возникает в результате соединения нескольких глобул в сложный комплекс. Например, гемоглобин крови человека представляет комплекс из четырех таких субъединиц, инсулин – из двух.
Денатурация и ренатурация белков.
1. Почему врачи рекомендуют «сбивать» температуру больного, если она превышает 38 °С? (Из-за возможной тепловой денатурации белков).
2. Почему из сваренного яйца никогда не появится цыпленок? (Белки яйца необратимо теряют структуру из-за тепловой денатурации).
Денатурация — это утрата белковой молекулой своей структурной организации: четвертичной, третичной, вторичной, а при более жестких условиях — и первичной структуры (рис. 19). В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию. Причинами денатурации могут быть высокая температура, ультрафиолетовое излучение, действие сильных кислот и щелочей, тяжелых металлов и органических растворителей.
Денатурация может быть обратимой и необратимой, частичной и полной. Иногда, если воздействие денатурирующих факторов оказалось не слишком сильным и разрушение первичной структуры молекулы не произошло, при наступлении благоприятных условий денатурированный белок может вновь восстановить свою трехмерную форму. Этот процесс называется ренатурацией, и он убедительно доказывает зависимость третичной структуры белка от последовательности аминокислотных остатков, т. е. от его первичной структуры.
Вопросы к тексту:
- Что называется денатурацией? (утрата белковой молекулой своей структурной организации)
- Что может явиться причиной денатурации? (высокая температура, ультрафиолетовое излучение, действие сильных кислот и щелочей)
- В каком случае возможно восстановление структуры белковой молекулы? (если не произошло разрушение первичной структуры белка)
- Как называется этот процесс? (ренатурация)
- Какая структура белковой молекулы обеспечивает свойства белка и ее пространственную конфигурацию? (первичная)
Выполните опыты и объясните их результаты:
Белок яйца является типичным протеином. Выясните, что с ним произойдет, если на него подействовать водой, спиртом, ацетоном, кислотой, щелочью, растительным маслом, высокой температурой и т. д.
Нарисуйте таблицу. Какие функции белков вы знаете?
Образование мембраны клеток и органоидов и др. структур
Регулирование обмена веществ в организме
-При попадании в организм чужеродных белков и микроорганизмов в лейкоцитах образуются защитные белки
-защита от потери крови при ранении в результате свертывания
Присоединение и перенос химических элементов по организму
Осуществление всех типов движения
Резерв для организма, плода
Не основной, но источник энергии в клетке
Узнавание молекул мембраной клетки
Каталитическое ускорение биохимических реакций в клетке
Изучим подробнее каталитическую функцию белков.
Каталитическая функция — одна из важнейших функций белков. Все биохимические реакции протекают с огромной скоростью благодаря участию в них биокатализаторов — ферментов. Определение: ферменты — это белки, ускоряющие протекание реакций. Скорость ферментативных реакций в десятки тысяч (а иногда и в миллионы раз) выше скорости реакций, идущих с участием неорганических катализаторов. Например, пероксид водорода без катализаторов разлагается медленно: 2Н 2 О 2 -> 2Н 2 О + О 2 . В присутствии солей железа (катализатора) эта реакция идет несколько быстрее. Фермент каталаза за 1 сек. расщепляет до 5 млн. молекул Н 2 О 2 .
Известно более 2000 ферментов. Несмотря на большое количество и разнообразие ферментов, все их по особенностям строения можно разделить на две группы: простые белки и сложные белки. У сложных ферментов помимо белковой части имеется добавочная группа- кофактор (например, у многих витаминов).
Активный центр фермента взаимодействует с молекулой субстрата с образованием фермент-субстратного комплекса. Затем фермент-субстратный комплекс распадается на фермент и продукт (продукты) реакции.
Согласно гипотезе, выдвинутой в 1890 г. Э. Фишером, субстрат подходит к ферменту, как ключ к замку, то есть пространственные конфигурации активного центра фермента и субстрата точно соответствуют друг другу. Субстрат сравнивается с «ключом», который подходит к «замку» — ферменту.
В 1959 году Д. Кошланд выдвинул гипотезу, по которой пространственное соответствие структуры субстрата и активного центра фермента создается лишь в момент их взаимодействия друг с другом. Эту гипотезу называют гипотезой «руки и перчатки» (гипотезой индуцированного соответствия).
Поскольку все ферменты являются белками, их активность наиболее высока при физиологически нормальных условиях: большинство ферментов наиболее активно работает только при определенной температуре. При повышении температуры до некоторого значения (в среднем до 50 °С) каталитическая активность растет (на каждые 10 °С скорость реакции повышается примерно в 2 раза). При температуре выше 50 °С белок подвергается денатурации и активность фермента падает.
Кроме того, для каждого фермента существует оптимальное значение рН, при котором он проявляет максимальную активность.
На скорость реакции влияет также концентрация субстрата и концентрация фермента. При увеличении количества субстрата скорость ферментативной реакции растет до тех пор, пока количество молекул субстрата не станет равным количеству молекул фермента. При дальнейшем; увеличении количества субстрата скорость увеличиваться не будет, так как происходит насыщение активных центров фермента. Увеличение концентрации фермента приводит к усилению каталитической активности, так как в единицу времени преобразованиям подвергается большее количество молекул субстрата.
Подробное решение параграф § 11 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
- Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 10 класс можно найти тут
1. Почему белки считаются полимерами?
Ответ. Белки — это полимеры, то есть молекулы, построенные, как цепи, из повторяющихся мономерных звеньев, или субъединиц, состоящие из аминокислот, соединенных в определенной последовательности пептидной связью. Они — основные и необходимые составные части всех организмов.
Различают белки простые (протеины) и сложные (протеиды) . Протеины — белки, молекулы которых содержат только белковые компоненты. При полном их гидролизе образуются аминокислоты.
Протеидами называют сложные белки, молекулы которых существенно отличаются от молекул протеинов тем, что помимо собственно белкового компонента содержат низкомолекулярный компонент небелковой природы
2. Какие функции белков вам известны?
Ответ. Белки выполняют следующие функции: строительную, энергетическую, каталитическую, защитную, транспортную, сократительную, сигнальную и другие.
Вопросы после § 11
1. Какие вещества называются белками?
Ответ. Белки, или протеины, представляют собой биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Все аминокислоты имеют аминогруппу (-NH2) и карбоксильную группу (-СООН) и различаются строением и свойствами радикалов. Аминокислоты связаны между собой пептидными связями, поэтому белки называют еще полипептидами.
Ответ. Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы – конформации, которые представляют собой четыре уровня их организации. Линейная последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи представляет первичную структуру белка. Она уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.
3. Как образуются вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?
Ответ. Вторичная структура белка формируется при образовании водородных связей между -СО- и -NH- группами. При этом полипептидная цепь закручивается в спираль. Спираль может приобретать конфигурацию глобулы, так как между радикалами аминокислот в спирали возникают разнообразные связи. Глобула — третичная структура белка. Если несколько глобул объединяются в единый сложный комплекс, то возникает четвертичная структура. Например, гемоглобин крови человека образован четырьмя глобулами.
4. Что такое денатурация белка?
Ответ. Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. Под действием ряда факторов (химических, радиоактивных, температурных и др.) может разрушиться четвертичная, третичная и вторичная структуры белка. В случае, если действие фактора прекращается, белок может восстановить свою структуру. Если же действие фактора нарастает, разрушается и первичная структура белка — полипептидная цепь. Это уже необратимый процесс — восстановить структуру белок не может
5. По какому признаку белки делятся на простые и сложные?
Ответ. Простые белки состоят исключительно из аминокислот. В состав сложных белков могут входить другие органические вещества: углеводы (тогда они называются гликопротеинами), жиры (липопротеины), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеины).
6. Какие функции белков вам известны?
Ответ. Строительная (пластическая) функция. Белки являются структурным компонентом биологических мембран и органоидов клетки, а также входят в состав опорных структур организма, волос, ногтей, сосудов. Ферментативная функция. Белки служат ферментами, т. е. биологическими катализаторами, ускоряющими скорость биохимических реакций в десятки и сотни миллионов раз. Примером может служить амилаза, расщепляющая крахмал до моносахаридов. Сократительная (двигательная) функция. Ее выполняют особые сократительные белки, обеспечивающие движение клеток и внутриклеточных структур. Благодаря им перемещаются хромосомы при делении клетки, а жгутики и реснички приводят в движение клетки простейших. Сократительные свойства белков актина и миозина лежат в основе работы мышц. Транспортная функция. Белки участвуют в транспорте молекул и ионов в пределах организма (гемоглобин переносит кислород из легких к органам и тканям, альбумин сыворотки крови участвует в транспорте жирных кислот). Защитная функция. Она заключается в предохранении организма от повреждений и вторжения чужеродных белков и бактерий. Белки-антитела, вырабатываемые лимфоцитами, создают защиту организма от чужеродной инфекции, тромбин и фибрин участвуют в образовании тромба, тем самым помогая организму избежать больших потерь крови. Регуляторная функция. Ее выполняют белки-гормоны. Они участвуют в регуляции активности клетки и всех жизненных процессов организма. Так, инсулин регулирует уровень сахара в крови и поддерживает его на определенном уровне. Сигнальная функция. Белки, встроенные в мембрану клетки, способны менять свою структуру в ответ на раздражение. Тем самым передаются сигналы из внешней среды внутрь клетки. Энергетическая функция. Она реализуется белками крайне редко. При полном расщеплении 1 г белка способно выделиться 17,6 кДж энергии. Однако белки для организма — очень ценное соединение. Поэтому расщепление белка происходит обычно до аминокислот, из которых строятся новые полипептидные цепочки. Белки-гормоны регулируют активность клетки и всех жизненных процессов организма. Так, в организме человека соматотропин участвует в регуляции роста тела, инсулин поддерживает на постоянном уровне содержание глюкозы в крови.
7. Какую роль выполняют белки-гормоны?
Ответ. Регуляторная функция присуща белкам-гормонам (регуляторам). Они регулируют различные физиологические процессы. Например, наиболее известным гормоном является инсулин, регулирующий содержание глюкозы в крови. При недостатке инсулина в организме возникает заболевание, известное как сахарный диабет.
8. Какую функцию выполняют белки-ферменты?
Ответ. Ферменты являются биологическими катализаторами, то есть ускорителями химических реакций в сотни миллионов раз. Ферменты обладают строгой специфичностью по отношению к веществу, вступающему в реакцию. Каждая реакция катализируется своим ферментом.
9. Почему белки редко используются в качестве источника энергии?
Ответ. Мономеры белков аминокислоты — ценное сырье для построения новых белковых молекул. Поэтому полное расщепление полипептидов до неорганических веществ происходит редко. Следовательно, энергетическая функция, заключающаяся в выделении энергии при полном расщеплении, выполняется белками довольно редко.
►Белок яйца является типичным протеином. Выясните, что с ним произойдёт, если на него подействовать водой, спиртом, ацетоном, кислотой, щёлочью, растительным маслом, высокой температурой и т. д.
Ответ. В результате действия высокой температуры на белок яйца произойдет денатурация белка. При действии спирта, ацетона, кислотами или щелочами происходит примерно то же самое: белок сворачивается. Это процесс, при котором происходит нарушение третичной и четвертичной структуры белка вследствие разрыва водородных и ионных связей.
В воде и растительном масле белок сохраняет свою структуру.
►Измельчите клубень сырого картофеля до состояния кашицы. Возьмите три пробирки и в каждую положите небольшое количество измельчённого картофеля.
Первую пробирку поместите в морозилку холодильника, вторую – на нижнюю полку холодильника, а третью – в банку с тёплой водой (t = 40 °С). Через 30 мин достаньте пробирки и в каждую капните небольшое количество пероксида водорода. Пронаблюдайте, что будет происходить в каждой пробирке. Объясните полученные результаты
Ответ. Данный опыт иллюстрирует активность фермента каталазы живой клетки на перекись водорода. В результате реакции выделяется кислород. По динамике выделения пузырьков можно судить об активности фермента.
Опыт позволил зафиксировать следующие результаты:
Активность каталазы зависит от температуры:
1. Пробирка 1: пузырьков нет — это потому, при низкой температуре клетки картофеля разрушились.
2. Пробирка 2: пузырьков небольшое количество — потому, что активность фермента при низкой температуре невысока.
3. Пробирка 3: пузырьков много, температура оптимальна, каталаза очень активна.
► В первую пробирку с картофелем капните несколько капель воды, во вторую – несколько капель кислоты (столовый уксус), а в третью – щёлочи.
Пронаблюдайте, что будет происходить в каждой пробирке. Объясните полученные результаты. Сделайте выводы.
Ответ. При добавлении воды ничего не происходит, при добавлении кислоты происходит некоторое потемнение, при добавлении щелочи «вспенивание» — щелочной гидролиз.