Урок №
Тема: «Белки».
Эпиграфом урока будут слова Фридриха Энгельса «Жизнь – это способ существования белковых тел».
Среди органических веществ клетки белки занимают первое место как по количеству, так и по значению. На их долю приходится около 50% массы клетки.
Белки – это непериодические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
В организме человека встречается 5 млн типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Такое разнообразие обеспечивается сочетанием всего лишь 20 разных аминокислот, составляющих несколько сотен, а иногда и тысяч комбинаций. Порядок их чередования может быть самым разнообразным; благодаря этому возможно существование огромного числа молекул белка, отличающихся друг от друга. Например, из 20 остатков аминокислот теоретически можно составить около 2 • 1018 вариантов белковых молекул, различающихся порядком чередования аминокислот, а значит, и формой, и свойствами.
Молекула белка напоминает нитку, унизанную разноцветными бусинами и скрученную в виде спирали. «Бусины» - это аминокислотами. Белки разного размера включают в себя от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч аминокислот. В среднем длина белка - около 300 аминокислот.
Назовите известные Вам белки, укажите их местонахождение?
* кератин - рога, шерсть
* коллаген - кожа
* гемоглобин - кровь
* фибрин, фибриноген - кровь
* пепсин - желудочный сок
* трипсин - поджелудочный сок
* миозин - мышцы
* глобулин - вакцина
* родопсин - зрительный пурпур
* птиалин - слюна
* инсулин - поджелудочная железа
*казеин - молоко
*альбумин – яичный белок
Образование морщин связано с уменьшением натурального белка коллагена и впрыскиванием его в верхний слой кожи коллаген возмещается.
Начало их изучения положено в середине 18 в. итальянцем Я. Беккари, но только через 100 лет ученым удалось систематизировать свойства белков и сделать вывод, что белки – это главный компонент живых организмов.
Еще в начале 80-х годов прошлого столетия русский биохимик А.Я. Данилевский указал на наличие пептидных групп в белковой молекуле.
В начале 20 века Эмиль Герман Фишер выдвинул полипептидную теорию строения белков, заложил основы их химического синтеза, синтезировав полипептиды, состоящие из 19 аминокислотных остатков.
Характер аминокислот оказывает влияние на пространственную конфигурацию полипептидной цепи (причинно- следственные связи: функции- строение- конфигурация)
К полноценным белкам относятся преимущественно белки животного происхождения, кроме желатины, относящейся к неполноценным белкам. Неполноценные белки — преимущественно растительного происхождения. Однако некоторые растения (картофель, бобовые и др.) содержат полноценные белки. Из животных белков особенно большую ценность для организма представляют белки мяса, яиц, молока и др.
В состав многих белков помимо пептидных цепей входят и неаминокислотные фрагменты, по этому критерию белки делят на две большие группы — простые и сложные белки (протеиды). Простые белки содержат только аминокислотные цепи, сложные белки содержат также неаминокислотные фрагменты (Например, гемоглобин содержит железо).
По общему типу строения белки можно разбить на три группы
Функции белка.
Белки:
•защищают организм от микробов и вирусов, участвуя в выработке антител;
•регулируют энергобаланс, особенно при больших нагрузках или при дефиците в пище жиров и углеводов.
•обеспечивают рост, размножение и полноценное развитие организма, особенно нервной системы, регулируя раздражимость и реакции на внешние раздражители;
•входят в состав гормонов, мышц и других тканей;
•в связи с витаминами и микроэлементами являются биологическими катализаторами — ферментами;
•формируют способность высшей формы движения материи — мышление;
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА БЕЛКИ (цветные)
Биуретовая реакция.
При действии на белки раствора солей меди (II) в щелочной среде возникает сиреневое или фиолетовое окрашивание. К равным объемам раствора белка (можно использовать мясной бульон) и гидроксида натрия учитель добавляет несколько капель раствора сульфата меди (II). Голубая окраска раствора соли меди изменяется на фиолетовую (или несколько иную в зависимости от природы белка) за счет образования комплексных соединений.
Ксантопротеиновая реакция.
При действии на белки концентрированной азотной кислоты образуется желтая окраска, связанная с нитрованием ароматических колец в соответствующих аминокислотах. Если биуретовая реакция универсальна на все белки, то ксантопротеиновую дают только те полипептиды, которые содержат остатки фенилаланина, триптофана, тирозина. Таких аминокислот много в белках мышечных тканей (миозин), но почти нет в соединительных (желатин). Если на скорлупу вареного вкрутую яйца нанести несколько капель концентрированной азотной кислоты, происходит бурное вспенивание. Скорлупа состоит главным образом из карбоната кальция. Разрушая скорлупу, кислота проходит до белка. После промывания яйца под струей воды освободите его от остатков скорлупы. В месте попадания азотной кислоты осталось желтое пятно. Его окраска усилится и перейдет в оранжевую, если вырезанный фрагмент белка с пятном опустить в раствор щелочи или аммиака (нитроарен переходит в ацинитроформу).
Качественное определение серы в белках.
При горении белки издают характерный запах «жженого рога» (учащиеся говорят — горелых мух). В этом легко убедиться, если поджечь шерстяную нитку или пучок волос. В значительной степени этот запах определяется содержанием в белках атома серы (цистеин, метионин, цистин).
Наличие в белках этого элемента доказывают следующим образом. К раствору белка добавляют равный объем щелочи, нагревают до кипения и добавляют несколько капель раствора ацетата свинца. Выпадение черного осадка свидетельствует о присутствии в полученном растворе сульфид-аниона: (CH3COO)2Pb + S2- > PbS↓ + 2СН3СОО-
Биологическое значение белков
Белки входят в состав мозга, всех внутренних органов, скелета и суставов, кожи, волосяного покрова и т. д. В крови в растворенном виде содержится белок гемоглобин, обеспечивающий перенос кислорода по всему организму. Многие белки выполняют роль ферментов ― катализаторов обмена веществ в живых организмах. В растениях белки концентрируются в основном в семенах. Белковый обмен тесно взаимосвязан с обменом углеводов и нуклеиновых кислот. Существенное влияние на белковый обмен оказывает характер питания, качественный и количественный белковый состав пищи. Источниками белков могут служить не только животные продукты (мясо, рыба, яйца, творог), но и растительные, например, плоды бобовых (фасоль, горох, соя, арахис, которые содержат до 22-23 % белков по массе), орехи и грибы. Однако больше всего белка в сыре (до 25 %), мясных продуктах (в свинине 8–15 %, баранине 16-17 %, говядине 16-20 %), в птице (21 %), рыбе (13-21 %), яйцах (13 %), твороге (14 %). Молоко содержит 3 % белков, а хлеб 7-8 %. Среди круп чемпион по белкам ― гречневая (13 % белков в сухой крупе), поэтому именно ее рекомендуют для диетического питания. Чтобы избежать «излишеств» и в то же время обеспечить нормальную жизнедеятельность организма, надо, прежде всего, дать человеку с пищей полноценный по ассортименту набор белков. Если белков в питании недостает, взрослый человек ощущает упадок сил, у него снижается работоспособность, его организм хуже сопротивляется инфекции и простуде. Что касается детей, то они при неполноценном белковом питании сильно отстают в развитии: дети растут, а белки ― основной «строительный материал» природы. Каждая клетка живого организма содержит белки. Мышцы, кожа, волосы, ногти человека состоят главным образом из белков. Более того, белки ― основа жизни, они участвуют в обмене веществ и обеспечивают размножение живых организмов. Присутствие протеинов в кремах против морщин, тониках, пене для ванны и др. оберегает кожу от высушивания, придает ей мягкость и упругость. Применяются протеины также в косметических средствах для ногтей. Являются активными веществами в средствах ухода за волосами (лечебные бальзамы, кондиционеры для волос). Благотворно действуют на нарушенную структуру волос, укрепляют их корни.
Таким образом, можно сказать белки = жизнь.
Задание на закрепление.
Вставьте в текст пропущенные термины и слова.
В состав белка входят следующие химические элементы___, ___, ___, __, ____.
Белки –____________ полимеры, мономерами которых являются ______________.
Денатурация – процесс изменения структуры белка под влиянием окружающей среды, при этом белок ________ свои функции. Денатурация может быть обратимой, обратный процесс называется _____.
А может быть необратимой, если ___________ структура __________.
Белки выполняют несколько функций: ___________, _____________, _________, _____________ и др.
Под воздействием уксусной кислоты или лимонной происходит частичный гидролиз белков. Белки распадаются на поли – и дипептиды. В желудке под влиянием ферментов этот процесс продолжается и в итоге приводит к образованию аминокислот. Таким образом, маринование облегчает переваривание белка.
Белки + Н2О → полипептид + Н2О → дипептиды + вода → α – аминокислоты.
Объясняется свертыванием растворимых в воде белков (альбумины, глобумины).