Тема: Білки: будова, властивості, функції.

Мета:

– розширити  уявлення учнів про різноманітність органічних речовин на прикладі білків як природних полімерів;

– ознайомити учнів із різноманіттям і функціями білків;

– проаналізувати особливості будови й  властивості білків, які дозволяють їм ефективно виконувати свої функції;

– звернути увагу на значення білків для життєдіяльності живих організмів;

– розвивати в учнів інтерес до дослідження складових живих організмів;

– виховувати дбайливе ставлення до особистого здоров’я.

 

Тип уроку: комбінований.

 

Методи та прийоми: розповідь з елементами бесіди, робота з додатковою літературою, опорний конспект, використання слайдів, проведення лабораторного досліду, випереджувальне домашнє завтрання, біологічний диктант.

Обладнання: комп’ютер,проектор, екран, підручник, лабораторне обладнання, роздадковий матеріал, зразки білків.

 

Епіграф уроку: «Життя – це спосіб існування білкових тіл» (Ф.Енгельс)

 

Хід уроку

I. Оргазаційний момент.

II. Перевірка знань учнів.

Інтелектуальна розминка: «Так. Ні» (Біологічний диктант)

(Відповіді записуються до бланків, які потім оцінюються сусідами по парті).

1.     Ліпіди діляться на жири та жироподібні речовини.

2.     Дисахариди не розчиняються у воді.

3.     Полісахариди солодкі на смак.

4.     Стероїди – це жироподібні речовини.

5.     Дисахариди солодкі на смак.

6.     Жири рослинного походження рідкі

7.     Жири тваринного  походження тверді.

8.     В основі енергетичної функції лежить  розщеплення на  простіші речовини.

9.     Основні біологічні функції  жирів: енергетична і захисна.

10.                        Крохмаль – це вуглеводень тварин.

11.                         Глікоген – це вуглеводень рослин.

Ключ: 1.так, 2. ні, 3. ні, 4. так. 5. так, 6. так, 7. так, 8. так, 9. так, 10. так, 11. ні, 12. ні.

 

III. Актуалізація опорних знань.

1.     На попередніх  заняттях ми розглядали  речовини, які входять до складу  мембран  живих організмів. Які це речовини ?

2.     Що собою являють вуглеводи ?

3.     Що таке ліпіди ?

4.     Чому  ці речовини  називають органогенними ?

 

IV.     Мотивація навчальної діяльності:

       Викладач. Сьогодні ми будемо  вивчати ще одну речовину, яка складає мембрани  живого.

       Перший білок, з яким ми  знайомимось в своєму житті, це білок курячого яйця – альбумін, який  добре розчиняється у воді, при нагріванні звертається (коли ми  жаримо яєчню), а при довгому зберіганні в теплі руйнується, яйце  протухає. Але білок захований не тільки під яєчну скорлупу.

       Волосся, нігті, кігті, вовна, пір’я, копита, зовнішній шар шкіри – всі вони майже  цілком складаються з іншого білка – кератину. Кератин не розчиняється у воді, не звертається, не  руйнується в землі: рога стародавніх  тварин зберігаються  в ній так само добре, як і кістки. А білок пепсин, який входить до складу шлункового  соку, здатний руйнувати інші білки, це процес травлення. Білок інтерферон застосовують під час нежитю та грипу, оскільки згубно діє на хвороботворні віруси. Білок гадючого яду здатний вбити людину.

       В біблії сказано: «Спочатку було слово». Сучасна книга про походження життя починалося б словами : «Спочатку був білок».

       «Життя – це спосіб існування  білкових тіл » - відома фраза Ф.Енгельса

       Якщо білки – це основа життя, то сьогодні ми вияснимо, що таке «життя», розглянувши будову та функції білків.

 

V.         Вивчення нового матеріалу.

 

План.

1.Білки в природі.

2. Будова білків.

3. Властивості білків.

4. Функції білків.

Викладач.  

       Чому білки ? Назва «білки» походить від відомого з давніх-давен яєчного білка (лат. albumen), який унаслідок нагрівання перетворюється, на білу нерозчинну масу. Згідно  з описами Плінія Старшого, уже в Стародавньому  Римі яєчний білок  застосовували як лікувальний засіб. Однак справжня історія білкових речовин  розпачалося  тоді, коли  з’явилися  відомості  про хімічні властивості білків.

       1. Білки у природі.

Викладач. Вам треба було підготувати повідомлення  про існування  білків у природі, зараз ми заслухаємо  їх (випереджувальне домашнє завдання):

       1-й учень. Серед усіх речовин органічної приводи білки займають особливе місце – вони становлять основу структури  всіх живих систем  і виконують ряд важливих функцій.

       Білкові  речевини були відомі людині з давніх давен. Лише на початку ХIII ст. було встановлено, що речовини, які містяться в соках рослин, екстрактах тваринних тканин, мають однакову природу. Вперше почав вивчати хімію білкових речовин Я.Бекаррі. 1728 року він виділив із пшеничного борошна білок – клейковину і дослідив деякі його властивості. У той же час білки вивчав і француз А.Фуркруа. Він грунтовно дослідив білки сировотки крові і назвав її три компоненти – желатин, абульмін, фібрин.

       Пізніше, 1839 року голандський хімік Г.Мульдер назвав білки протеїнами (гр.сл.-перший)

        2-й учень. Серед різних органічних сполук у живих організмів білкам належить провідна роль. Ці сполуки переважають у клітинах і кількісно. Так, у клітинах тварин вони становлять до 40-50% сухої  речовини, а рослини – до 20-35%. До  складу молекул білків входять атоми Карбону, Оксигену, Нітрогену, Гідрогену, Сульфуру, а також Фосфору, Феруму та ін.

       Вміст білків в організмі людини: у м’язах – 80%, у шкірі – 63%, у печінці – 57%, у кістках – 28%.

   Викладач. Білки – це високомолекулярні біополімери, монометрами яких є залишки амінокислот.

       Нескінченна різноманітність білкових молекул забезпечується різними комбінаціями залишків лише 20 амінокислот. Кожен білок характеризується постійним складом амінокислотних залишків та їхньою певною послідовністю.

       Усі  амінокислоти мають спільну групу атомів. Вона складається з аміногрупи (-NH2), якій притаманні лужні властивості, та карбоксильної групи (-СООН) з кислотними властивостями. Ці групи, як і атоми Гідрогену, зв’язані з одним і тим самим атомом Карбону. Групи атомів, за якими амінокислоти розрізняються між собою, називають радикалами, або R-групами. 

       Двадцять амінокислот, залишки яких входять до складу білків, називають основними.

       Існують різні класифікації  амінокислот. Закрема, їх поділяють на замінні та незамінні. Замінні амінокислоти можуть синтезуватись в організмі людини і тварин з продуктів обміну речовин. Натомість незамінні амінокислоти в організмі людини  і тварин не синтезуються. Вони надходять разом з їжею, їх синтезують рослини, гриби, бактерії.

       Білки, які містять усі незамінні амінокислоти, називають повноцінними, на відміну від неповноцінних, до складу яких не входять ті чи інші незамінні амінокислоти. У таблиці наведено повні та скорочені назви амінокислот.(див. Табл.9.1 ст.52 підручника)

       Амінокислотні залишки у молекулі білка сполучають між собою  міцним ковалентним зв’язком, який виникає між карбоксильною групою  однієї амінокислоти і аміногрупою іншої.

   2.Будова білків.

   Викладач. Відомо чотири рівні структурної організації білків:  первинний, вторинний, третинний і четвертинний.

       (Спочатку розглянемо кожну  структуру  поетапно, а потім демонструємо по слайдах і закріплюємо знання про будову білків, учні записують інформацію з дидактичного роздаткового матеріалу).

Структура	Характеристика
Первинна	Визначається порядком чергування амінокислот у пептидному ланцюзі. Амінокислоти з’єднуються міцним пептидним зв’язком.
Вторинна	Спірально закручений білковий ланцюжок. Витки спіралі утримаються водневими зв’язками, розташованими на сусідніх витках.
Третинна	Виникає внаслідок закручування вторинної структури в клубок (глобулу).Клубок утримується гідрофобними, іонними та водневими зв’язками.
Четвертинна	Формується кількома глобулами білка. Стійку конфігурацію утворюють гідрофобні, електростатичні та водневі зв’язки

      

       Залежно від особливостей будови білки поділяють на прості та складні. Прості, або протеїни (від грц. протос – перший), складаються лише з амінокислотних залишків, а  складні, або протеїди (від грец. протос та ейдос - вигляд ), у своєму складі мають також залишки фосфатної та нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, атоми Феруму, Цинку, Купруму та ін.

                                                                                                      (Слайд на екран):

 

 

Прості (протеїни) Складаються тільки з амінокислот

Білки

Складні(протеїди) Складаються з амі- нокислот та реч -  овин небілкової природи

 

 

                                                 

                             

 

 

 

 

 

 

Білки  діляться на глобулярні та фібрилярні:

Глобулярні білки (лат.globulus – кулька ): поліпептидні  ланцюги щільно скручені у кулясті  або овальні структури – глобули.

Фібрилярні білки (лат. Fibrilla – волоконце, ниточка) поліпептидні ланцюги розташовані паралельно один до одного і утворюють довгі волокна фібрили або шар.

 

5.           Властивості білків.

       Фізичні властивості білків.

     Розчинніть білків у воді.

Дослід 1.  Яєчний білок поміщаємо в хімічну склянку, додаємо води у співвідношенні 1:1, розмішуємо. Що спостерігаємо ?

Дослід 2. До  білка волосся додайте води. Що спостерігаєм?.

       Зробіть висновок  про розчиннічть білків у воді.

      

 

             Розчинні ← Розчинність у воді → Нерозчинні

                                                                              ↓                                                                                          Глобулярні білки     ←   Будова  →  Фібрилярні білки           

                                   

Ферменти                ←   Наприклад     →      М’язові тканини      

Антитіла                                                          Шкірні покриви

Гормони                                                           Волосся

Альбуміни                                                        Рогові покриви

                                                                           Вовна

                                                                           Пір’я

 

Хімічні властивості білків.

 Основна властивість білків – це їхня здатність під впливом різних факторів змінювати свою структуру і властивості – денатурація.

       Одна з основних властивостей білків – це їхня здатність під впливом різних факторів (дія концетрованих кислот і лугів, важких металів, високої температури тощо) змінювати свою структуру і властивості. Процес порушення природної структури білків, яки супроводжується розгортанням поліпептидного ланцюга без зміни його первинної структури, називають денатурацією. Як правило, денатурація має  необоротний характер. Проте на початкових стадіях денатурації за умови припинення дії факторів, що спричиняють цей процес, білок може відновити свій початковий стан. Це явище має назву ренатурації. У живих організмів відбувається часткова оборотна денатурація білків, пов’язана з виконанням ними певних функцій – забезпеченням рухової активності, передачею в клітини  сигналів з довкілля, прискорення біохімічних реакцій тощо.

       Хімічні опіки шкіри і слизових оболонок також зумовлені денатурацією білків під впливом їдких  речовин лугів, кислот. Термічні опіки – це приклади денатурації білків за високої температури. При цьому  відбувається повне руйнування  білкових молекул і виділення летких продуктів, що мають запах паленого пір’я. Цією властивістю користуються для розпізнавання білків, встановлення волокон білкового походження таких як вовна, натуральний шовк.

       Денатурацію білків застосовують для лікування під час отруєння важкими металами Купрум, Плюмбум тощо. Хворому дають молоко, або  сирі яйця. Токсичні сполуки денатурують білки молока або яєць й поглинають їхньою поверхню. Денатурація має місце під час кулінарної обробки м’яса, риби, яєць.

       Процес порушення первинної структури білків називають деструкією (від лат.деструкціо - руйнування).Він  завжди має необоротний характер.

       Залежно від розчинності або нерозчинності у воді білки поділяються на гідрофільні та гідрофобні. Деякі білки стійкі до дії різних факторів (наприклад, температури, хімічних чинників), інші – нестійкі. Наприклад, кератин, який входить до складу волосся, кігтів, нігтів, копит, здатний витримувати високу й низьку температуру. Натомість білок яйця птахів (овальбумін) при  нагріванні змінює свою структуру.

                                                                                               (Слайди на екран):

 

Чинники, які зумовлюють денатурацію білків:

 

Хімічні	Фізичні
Концетровані кислоти і луги. Сполуки важких металічних елементів. Органічні розчинники. Отрута рослинного і тваринного походження. Сечовина у високих концентраціях.	Високі температури. Ультрафіолетове опромінення. Рентгенівське й радіоактивне опромінення. Механічний вплив, наприклад, вібрація.

 

       Важливою хімічною властивістю білків є їх гідроліз – розщеплення полімерної білкової молекули на амінокислоти під дією кислот, лугів або ферментів.

       Приміром, у сильно кислому середовищі  шлунка спочатку відбувається денатурація білків. Потім, під дією ферментів білки розщеплюються (гідролізуються) до амінокислот. Так відбувається перетравлення їжі.

       Амінокислоти, добре розчиняються у водному середовищ, проникають у кров і надходять до всіх тканин і клітин організму. Тут найбільше амінокислот витрачається на синтез білків різних органів  і тканин, частина  - на синтез гормонів, ферментів та інших біологічно  активних речовин, а решта витрачається як енергетичний матеріал. Білки є основним будівельним матеріалом тваринних організмів та організму людини.

       Білки можуть розкладатися під дією мікроорганізмів. У результаті утворюються не  амінокислоти, а  аміак, сірководень, фенол та інші речовини з неприємним запахом. Його поява свідчить про те, що відбувається процес розкладу, тобто гниття білка. Неприємний запах мають протухше яйце, зіпсоване м’ясо чи риба.

       Викладач. Ми вже вивчили функції вуглеводів та ліпідів. Білки також входять до складу  мембран клітин, отож функції повинні бути схожі. Так які функції  мають білки ? Прогляньте відеоролик «Функції білків».

       Після перегляду відеоролику учні заповнюють таблицю.

    Функції білків:

 

Функція	Характеристика
Будівельна (структурна)	Основний будівельний матеріал клітини.
Захисна	Білки-антитіла здатні «розрізняти» і знищувати хвороботворні мікроорганізми. Білки захищають молекули ДНК від ушкоджень.
Регуляторна (гуморальна, гормональна)	Поряд з нервовою системою гормони (білкової природи) керують роботою різних органів (і всього організму) через систему хімічних реакцій
Сигнальна	Окремі білки клітинних мембран здійснюють прийом сигналів і передачу їх  всередину клітини.
Скорочуваль- на (рухова)	Усі види рухів виробляються особливим видом білків – скорочувальним.
Транспортна	Гемоглобін+О2 →оксигеноглобін
Енергетична	1г – 17,2 кДж енергії (близько 41 ккал). Виділяються при цьому вуглекислий газ, вода, сечовина.
Ферментатив- на (Каталітична)	Ферменти забезпечують проходження колосальної кількості складних синтезів за низьких температур, невисокого тиску і дуже малих  концентрацій. Наприклад: синтез молекул ДНК, відрізняються надзвичайною точністю. Такого рівня синтезу в подібних умовах доки не досягало жодне промислове виробництво. Ферменти каталізують як пряму, так і зворотну реацію.

 

VI.     Закріплення та систематизація нових знань.

1.           Що таке білки ?

2.           Які властивості мають білки ?

3.           Що таке денатурація ?

4.           Що таке ренатурація ?

5.           Що таке деструкція ?

6.           Перелічіть функціх білків ?

 

VII.  Домашнє завдання.

1.           Вивчити параграф 9,10.

                                                   (Балан П.Г. Біологія 10 клас)