Дополнительный материал по теме: «Белки» Органическая химия

Дополнительный материал по теме: «Белки»
Органическая химия
I. Пояснительная записка
В работе рассмотрены основные вопросы строения, номенклатуры,
классификации и свойств белков. Особое внимание уделяется
функциональности и биологической значимости белков в организме
человека.
Дан перечень вопросов и задач для самостоятельной работы и
самоконтроля.
Тип: комбинированное занятие.
Цель занятия:
- ознакомить со строением молекул белков, закрепить знания об аминокислотах, образовании пептидных связей, ознакомить со свойствами
белков, закрепить знания о свойствах и строении белков, ознакомить на
основе этих знаний с функциями белков и значимости белков в
организме человека.
Образовательные задачи:
-должны иметь представления:
 о большой значимости белков в процессе жизнедеятельности человека животных.
-должны знать:
 классификацию белков;
 состав и строение белков;
 физические свойства белков;
 химические свойства белков;
 функции белков;
 превращения белков в организме человека.
-должны уметь:
 правильно классифицировать белки по их компонентным
составляющим;
 выделять в белковых молекулах пептидные связи;
 различать структуру белка;
 на основе физических свойств белков предсказывать их химичес кие свойства.
3










Развивающие задачи:
умение выделять главное из общего текста данной темы,
определять существенные признаки белков, которые отличают их
от других химических соединений в природе;
умение выделять причинно-следственные связи, на основе
физических и химических свойств белков, предполагать их
функциональную значимость;
умение сравнивать и противопоставлять на основе сходства и
различия структурные формы белков;
умения обобщать, классифицировать, анализировать за счет
самостоятельной работы с текстом;
умение делать выводы о значимости белков в жизнедеятельности
человека.
Воспитывающие задачи:
воспитание активности в деятельности группы;
воспитание общительности при решении общих вопросов;
воспитание настойчивости при изучении нового материала;
воспитание работоспособности;
воспитание самообладания при столкновении с серьёзными
проблемами.
4
II. Содержание учебного материала по теме: Белки, ферменты.
1. Введение.
Среди органических соединений, входящих в состав живой материи,
особая роль принадлежит белкам.
Белки являются основным материалом, из которого построены все
клетки и ткани живых организмов. На белки приходится более 50% в
пересчете на сухую массу клетки. Белки наряду с углеводами и жирами
являются основной составной частью нашей пищи. С белками связаны
все жизненные процессы. Однако не количественное содержание, а
многообразие функций, выполняемых белками, говорят о значимости
этого класса органических соединений в живом мире.
Белки - это азотсодержащие высокомолекулярные органические
вещества со сложным составом и строением молекул.
5
2. Классификация белков.
Все белковые вещества делятся на две группы:
1. Простые белки (протеины).
2. Сложные белки (протеиды).
Простые белки построены только из остатков  - аминокислот, т.е. из
белкового компонента.
Сложные являются двухкомпонентными и состоят из белкового и
небелкового компонента, получившегося название простатической
группы. Простатическая группа может быть представлена углеводами,
жирами, фосфорной кислотой, пигментами и др.
6
3. Состав и строение белков.
Молекулы всех белков построены из 5 основных химических
элементов:
Углерода (52%), кислорода (22%), азота (18%), водорода (7%) и серы
(0,3-2,5%). В состав некоторых беков могут входить также фосфор,
металлы и другие элементы. Относительная молекулярная масса белков
очень большая. Так, например, относительная молекулярная масса
белка, входящего в состав куриного яйца, равна 36000, а одного из
белков мышц равна 150000. У некоторых других белков относительная
молекулярная масса составляет 300000 и более.
По строению белки представляют собой биополимеры, структурными
единицами которых являются α - аминокислоты.
( Н2N – CH – COOH )
‫׀‬
R
В настоящее время из различных природных объектов выделено более
200 различных α - аминокислот. В построении белковых молекул
принимают участии аминокислоты, которые участвуют в синтезе
белковых молекул.
В молекуле белка α - аминокислоты соединяются между собой
пептидными связями:
O
║
( ─C─N─ )
│
H
Образуя полипептидные цепи:
O
H2N
CH
R
C
O
N
CH
H
R1
где R- радикал
7
C
O
N
CH
H
R2
C
В клетках человека содержится до 100000 различных белков. С одной
стороны, разнообразие, а с другой – специфичность существующих в
природе белков определяются особенностями аминокислотного состава
и порядка расположения аминокислот в полипептидной цепи.
3.1. Первичная структура белка.
В молекулах белков аминокислотные остатки повторяются многократно
в строгой последовательности, располагаются линейно.
O
O
O
║
║
║
H2N─CH─C─N─CH─C─N─CH─C─ …,
│
│
│
R
R1
R2
3.2.Вторичная структура белка.
Пространственная конфигурация белковой молекулы, напоминающаяся
спираль, образуется благодаря многочисленным водородным связям
между группами – СО – и – NH -
3.3.Третичная структура белка.
В пространстве закрученная в спираль полипептидная цепь, она поддерживается взаимодействием разных функциональных групп полипептидной цепи. Между атомами серы часто образуется дисульфидные
мостики (-S-S-), между карбоксильной группой и гидроксильной
группой имеется сложноэфирный мостик. Для этой структуры
характерны и водородные связи.
8
3.4.Четвертичная структура белка.
Белковые макромолекулы соединяются друг с другом и образуют
относительно крупные агрегаты. Примером такого белка является
гемоглобин, который представляет собой комплекс из четырёх
макромолекул.
Белок – высшая форма развития органических веществ. В нем
объединяются признаки разных классов органических соединений, что в
своем сочетании дает совершенно новые качества, выполняющие
большую роль в жизненных процессах организма.
9
4. Физические свойства белков.
Белки бывают растворимые в воде и нерастворимые. Некоторые из них
с водой образуют коллоидные растворы. В организме белки находятся в
виде коллоидов, лишь некоторые части организма (волосы, ногти)
построены из твердых белков. Многие белки могут существовать в виде
кристаллов, например инсулин.
Растворимость белков разнообразна. Одни белки легко растворяются в
воде, другие в растворах солей, третьи – в сильных щелочах.
При повышении температуры белки свертываются и становятся
нерастворимыми – это называется денатурацией белка.
10
5. Химические свойства белков.
1. Для белков характерны реакции, в результате которых выпадает
осадок.
2. Цветные реакции:
а) если к раствору белка прилить гидроксид натрия (NаOH) и по каплям
добавлять раствор сульфата меди (II) CиSO4 , то появится краснофиолетовая окраска.
б) при действии концентрированной азотной кислотой (HNO3),белки
окрашиваются в желтый цвет. Эта реакция доказывает, что в состав
белков входят остатки ароматических аминокислот.
в) если к раствору белка прилить ацетат свинца ( Рв(СН3СОО)2 ),а затем
гидроксид натрия (NаOH) и нагреть, то выпадает черный осадок, что
указывает на содержание S.
3. Гидролиз белков. При нагревании белков со щелочами или кислотами
происходит гидролиз.
H 2N
CH
O
H
C
N
CH
R1
O
H
C
N
O
CH
R2
R3
O
O
H 2N
CH
R1
+
C
OH
+n H2O
C
H2N
CH
C
+
OH
R2
11
O
H 2N
CH
R3
+
C
OH
6. Функции белков.
- структурная
-двигательная
-транспортная
-ферментативная
-гормональная
и многие другие
12
7. Превращение белков в организме.
В организмах животных и человека под влиянием ферментов (пепсина,
трипсина) происходит гидролиз белков. В результате образуются
аминокислоты, которые всасываются ворсинками кишечника в кровь и
используются для образования белков, специфических данному
организму. Синтез белков идёт с поглощением энергии. Эту энергию
доставляют молекулы АТФ.
В организме одновременно с синтезом белков непрерывно происходит
и полное их разрушение, вначале до аминокислот, а затем до оксида
углерода (IV), аммиака, мочевины и воды. При этих процессах
выделяется энергия, но в меньшем количестве, чем при распаде
углеводов и жиров.
13
Ш. Контрольные вопросы.
1. Охарактеризуйте строение белковых молекул.
2. В чём различие между протеинами и протеидами?
3. Какие химические элементы входят в состав белков?
4. Какие группы атомов и типы связей наиболее характерны для
большинства белковых молекул?
5. Перечислите важнейшие свойства белков.
6. Опишите химические свойства белков.
7 .Опишите физические свойства белков.
8. Какими биологическими функциями обладают белки?
9. Какие вещества образуются при гидролизе белков?
10. Дайте общую характеристику роли белков в процессе жизнедеятель ности человека и животных.
14
IV. Задание для самоконтроля.
1. В здоровом организме человека среди органических веществ
преобладают:
а) углеводы
б) жиры
в) белки
г) витамины
2. Первичная структура белка представлена:
а) спиралью
б) пространственно закрученной спиралью
в) линейной структурой
г) сложно закрученной макромолекулой
3. Разрушение четвертичной, третичной и вторичной структур
белка называется:
а) дегидратация
б) денатурация
в) гидролиз
г) поликонденсация
4. В результате полного гидролиза белков образуются:
а) углеводы
б) спирты
в) аминокислоты
г) амины
5. Вторичная структура белка удерживается за счет:
а) ионных связей
б) водородных связей
в) ковалентных связей
г) пептидных связей
6. Определённая последовательность α-аминокислот в белковой
молекуле определяет:
а) третичную структуру
б) вторичную структуру
в) первичную структуру
г) четвертичную структуру
15
7. Ферменты по своей химической природе является:
а) жирами
б) белками
в) нуклеиновыми кислотами
г) углеводами
8. Процесс образования белка из α -аминокислот называется:
а) гидратация
б) поликонденсация
в) этерификация
г) дегидрирование
9. При действии, какого химического реагента белки окрашиваются
в желтый цвет:
а)HNO3
б)H2 SO4
в)NaOН
г)Pв (CH3 COO)2
10. Волосы и ногти построены из белков:
а) твёрдых
б) жидких
в) аморфных
г) коллоидных
16
V. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Химия: Учеб. для сред. проф. учеб. заведений
Издательский центр «Академия» , 2004-348 с.
2. Рудзитис Г.Е. , Фельдман. Химия -9: Неорганическая химия:
(обобщение и углубление знаний): Учеб. для 9 кл. сред. шк. - М.:
Просвещение , 2000-160с.
3. Рудзитис. Химия-11. Органич. Химия. Основы общей химии:
(обобщение и углубления знаний): учеб. для 11 кл. Сред. Шк. – М.:
Просвещение, 2000 – 167 с.
4. В.М.Потапов, Г.П. Хомченко. Химия. М.: Высшая школа, 1985.
5. В.Л. Гурецкая. Органическая химия. М.: Высшая школа, 1983.
6. Экзаменационные билеты по химии. Вопросы
Рекомендации экзаменаторов. – М.: БУКМЕН, 1996-192с.
и
ответы.
7.Филипович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Агар. Филинта,1999.
8.Анисимов А.Н. и др. Основы биохимии. М.: Высш. Шк.,1986.
9.Строение и свойства белков /Сост. Г.Е. Завьялова. – Волгоград:
Премена, 2001-30с.
10.Химия. Тренировочные тесты ЕГЭ/П.А. Оржековский М.: Изд-во
эксмо,2004-88с.