Конспект урока Строение, свойства белков, их роль в организме.

Тема урока: Строение, свойства белков, их роль в организме.
Цели:
Обучающая: сформировать целостное представление о биополимерах –
белках на основе интеграции курсов химии и биологии. Познакомить учащихся с составом, строением, свойствами и функциями белков. Использовать опыты с белками для реализации межпредметных связей и для развития познавательного интереса учащихся.
Развивающая: развивать познавательный интерес к предметам, умение логически рассуждать, применять знания на практике.
Воспитывающая: развивать навыки совместной деятельности, формировать способность к самооценке.
Тип урока: изучение новых знаний.
Оборудование:  проектор, демонстрационный штатив, оборудование для лаб опытов: пробирки, пробиркодержатели, растворы гидроксида натрия, серной кислоты, сульфата меди, концентрированная азотная кислота, яичный белок, вода, пипетки.
Источники информации: учебник Л.П.Величко Химия 11 класс, презентация Power Point.
ХОД УРОКА
Организационный момент.
Приветствие, отметка отсутствующих. Озвучивание темы урока и цели урока.
Активизация внимания
Начинается урок со стихотворения Семена Яковлевича Надсона (слайды 1-10) под музыкальное сопровождение:
Меняя каждый миг Свой облик прихотливый,Капризна как дитяИ призрачна как дым,Кипит повсюду жизньВ тревоге суетливой,Великое смешав с ничтожным и смешным...
Создание проблемной ситуации.
– Посмотрите, как многолика и многообразна жизнь. Но очень часто люди не берегут свою жизнь, употребляя алкоголь, наркотики. На что же действуют эти вещества? Что такое жизнь?
Рассуждения учащихся.
Преподаватель: Современная наука представляет процесс жизни следующим образом:
«Жизнь – это переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами».
«Жизнь – это способ существования белковых тел»
Ф.Энгельс
Сегодня мы рассмотрим белки с биологической и химической точек зрения. (слайд 11).
Изучение нового материала.
Рассказ преподавателя.
 
1. Понятие о белках
Белок – это мышцы, соединительные ткани (сухожилия, связки, хрящи). Белковые молекулы включены в состав костной ткани. Из особых форм белка сотканы волосы, ногти, зубы, кожный покров. Из белковых молекул образуются отдельные очень важные гормоны, от которых зависит здоровье. Большинство ферментов также включают белковые фрагменты, а от ферментов зависит качество и интенсивность происходящих в организме физиологических и биохимических процессов.
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%.Белки – это высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амидной (пептидной) связью -CO-NH-. Каждый белок характеризуется специфической аминокислотной последовательностью и индивидуальной пространственной структурой. На долю белков приходится не менее 50% сухой массы органических соединений животной клетки.

2. Состав и строение белков.
В состав белковых веществ входят углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор.
Гемоглобин – С3032H4816О872N780S8Fe4.
Молекулярная масса белков колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Mr белка яйца = 36 000, Mr белка мышц = 1 500 000.
Установить химический состав белковых молекул, их строение помогло изучение продуктов гидролиза белков.
В 1903 г. немецкий ученый Эмиль Герман Фишер предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка. Фишер предположил, что белки представляют собой полимеры из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью NH–CO. Идея о том, что белки – это полимерные образования, высказывалась еще в 1888 г. русским ученым Александр Яковлевич Данилевским.


3. Определение и классификация белков
Белки – это природные высокомолекулярные природные соединения (биополимеры), построенные из альфа-аминокислот, соединенных особой пептидной связью. В состав белков входит 20 различных аминокислот, отсюда следует огромное многообразие белков при различных комбинациях аминокислот. Как из 33 букв алфавита мы можем составить бесконечное число слов, так из 20 аминокислот – бесконечное множество белков. В организме человека насчитывается до 100 000 белков.
Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы, различно: инсулин – 51, миоглобин – 140. Отсюда M r белка от 10 000 до нескольких миллионов.
Белки подразделяют на протеины (простые белки) и протеиды (сложные белки).

4. Структура белков
Заслушивание сообщений учащихся о структуре белковых молекул.
Строго определенная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи называется первичной структурой. Часто её называют линейной цепочкой. Такая структура характерна для ограниченного числа белков.
Исследования показали, что некоторые участки полипептидной цепи свернуты в виде спирали за счет водородных связей между группами – CO и – NH . Так образуется вторичная структура.
Спиралевидная полипептидная цепь должна быть каким-то образом свернута, уплотнена. В упакованном состоянии молекулы белков имеют эллипсоидную форму, которую часто называют клубком.Это третичная структура, образованная за счет гидрофобных. Сложноэфирных связей, у некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи)
Высшей организацией белковых молекул является четвертичная структура– соединенные друг с другом макромолекулы белков, образующие комплекс.
Функции белков
Учащиеся заранее подготовили сообщения о функциях белков организме.
Функции белков в организме разнообразны. Они в значительной мере обусловлены сложностью и разнообразием форм и состава самих белков.
Строительная (пластическая) – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы.
Каталитическая – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента).
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.
 

6. Химические свойства белков
 
1) Гидролиз белков
Гидролиз белков сводится к расщеплению полипептидных связей:

Гидролиз белков является способом выделения аминокислот.

2) Цветные качественные реакции белков
а) Биуретовая реакция (NaOH + CuSO4);
б) ксантопротеиновая реакция (HNO3 конц.);
в) взаимодействие белка с солями тяжелых металлов.
Лабораторный опыт 1
Биуретовая реакция : к 2мл раствора белка добавляем по 2 мл NaOH и CuSO4, интенсивно взбалтываем. Наблюдаем фиолетовое окрашивание. Это качественная реакция на пептидную связь.
Лабораторный опыт 2:
Ксантопротеиновая реакция, цветная качественная реакция на белки. Для ее осуществления к раствору белка прибавляют конц. HNO3 до тех пор, пока не прекратится образование осадка, который при нагр. окрашивается в желтый цвет. Окраска возникает в результате нитрования ароматических колец аминокислотных остатков белка (тирозина и триптофана). При добавлении к охлажденной жидкости избытка щелочи появляется оранжевое окрашивание, обусловленное образованием солей нитроновых кислот с хиноновой системой сопряженных двойных связей, например:

Лабораторный опыт 3
в) взаимодействие белка с солями тяжелых металлов. В раствор белка добавляем сульфат меди, наблюдаем выпадение осадка.
Вывод: загрязнение природной среды солями тяжелых металлов приводит к отрицательным последствиям для живых организмов. Природные белки теряют присущие им специфические свойства, становятся нерастворимыми, денатурируют. При отравлении людей солями тяжелых металлов используют молоко, белки которого связывают ионы таких металлов.
3) Денатурация белков
Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания и химических реагентов. Без разрушения первичной структуры, возможно восстановлении – ренатурация.
а) Высокая или низкая температура;
б) механическое воздействие;
в) облучение;
г) яды;
д) действие спирта;
е) действие солей тяжелых металлов ( Pb, Hg и др.)

Лабораторный опыт 4: взаимодействие раствора куриного белка со спиртом.
Можно привести примеры вредного воздействия алкоголя и табачных изделий на организм.
4) Деструкция – полное разрушение структуры белка, безвозвратное.
7. Превращения белков в организме.
В организме человека и животных происходит гидролиз белков под влиянием ферментов, образующиеся аминокислоты попадают в кровь и далее поступают в клетки организма, где образуются необходимые организму белки. Часть аминокислот подвергается окислению и распаду, в результате чего образуется аммиак, углекислый газ и вода. Аммиак превращается в мочевину и выводится из организма.

 
8. Значение белков
Отдельные белки находят применение в народном хозяйстве, например белки шерсти, шелка, кожи и рогов животных.
Выяснение структуры белков, их многообразных функций в организме позволяет понять механизм наследственности, что в свою очередь, имеет большое значение для выведения высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
Изучение белков важно и для выяснения природы заболеваний, наблюдаемых у человека и животных.
Формирование знаний:
Учащиеся отвечают на вопросы:
Что такое белки?
Сколько пространственных структур белковой молекулы вам известно?
Что такое глобула?
Какое окрашивание наблюдается в ходе Биуретовой реакции?
Что такое деструкция белков?
Каково значение белков?
Для чего нужно ежедневно употреблять белковую пищу?
Выставить и объявить оценки.
Домашнее задание: конспект. Подготовить сообщение на тему «Можно ли полностью заменить белковую пищу на углеводную?»