Методика проведения открытого урока по теме Белки

Открытый урок по теме

«Белки»

(органическая химия)






Предварительное определение уровня знаний



Какие аминокислоты обладают биологической активностью?

Какие аминокислоты называются незаменимыми?

Сколько незаменимых аминокислот необходимо организму человека?

Сколько всего аминокислот содержится в организме человека?

Какие высокомолекулярные соединения могут образовывать аминокислоты?

Написать уравнение реакции поликонденсации аминопентановой кислоты.

Параллельно с предварительным определением уровня знаний проводилась проверка домашнего задания: один студент выполнял его на доске, трое студентов сдали домашние тетради преподавателю.

Дополнительные вопросы (по мере необходимости):

– Как называется реакция, в ходе которой образуется полипептид (полиамид)?

– Какие связи разрываются в ходе поликонденсации?

– Как называется азот – углеродные связи в молекуле полипептида?

Результат: проводить реакции, характерные для белка.



Мотивация



«Жизнь – это способ существования белковых тел» (Ф. Энгельс). Есть гипотеза, что первыми микроорганизмами на Земле явились микроорганизмы, попавшие вместе с метеоритами на нашу планету. Ученые также предполагают, что вспышки эпидемий гриппа связаны с падением метеоритов: проходит примерно 10 лет – начинается эпидемия. Эти 10 лет нужны для приспособления «чужих» микроорганизмов к земным условиям. Любой биологический объект, начиная от вирусов и заканчивая человеком, состоит в основном из белков (в пересчете на сухое вещество: ), поэтому очень важно знать строение и свойства этих соединений.

	

Презентация темы «Белки»


































Комментарии к презентации «Белки»



Выполнила студентка 1 курса группы №17 Сергеева Кристина.

	Белки – самые важные, из всех веществ, входящих в состав живых организмов. Они еще называются протеинами, что означает первый, главный.

	Русский ученые Александр Яковлевич Данилевский и немецкий химик Эмиль Герман Фишер создали полипептидную теорию строения белковых молекул.

	Молекулы белков состоят из цепочек аминокислот и имеют очень сложную структуру. В молекуле белков может быть от 5 тыс. до 1 млн. аминокислотных остатков. В составе белков встречается 20 аминокислот, в том числе незаменимые.

	В организме человека более 5 млн. белков. В клетке 10–20% от сырой массы и 50–80% от сухой массы клетки составляют белки. Без белков невозможно представить движение, способность расти, размножение, сократимость. Они образуют покровные и мышечные ткани, защищают организм от болезней, переносят кислород к клеткам.

	Белки по происхождению делятся на животные и растительные, незаменимые аминокислоты содержаться только в животных белках.

	Белки играют важную роль в пищевой промышленности. Они способны набухать в воде, образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии, пены. Например: качество теста зависит от содержания белка (клейковины) в муке, чем его больше, тем хлеб и хлебобулочные изделия получатся лучше. Благодаря способности белков образовывать пены, мы имеет кондитерские изделия, такие как пастила, суфле, зефир. Процесс тепловой обработки белкового сырья позволяют нам готовить различные вкусные и полезные мясные, рыбные, творожные и другие блюда.

	Белковая пища в организме распадается на аминокислоты, часть аминокислот используется для синтеза белков, нужных организму, а оставшаяся часть окисляется до мочевины, углекислого газа и воды.

Белки (протеины) – природные полимеры.

Их молекулярная масса варьируется от 5–10 тысяч до 1 миллиона и более.

Белки по количеству и значению стоят на первом месте из органических веществ клетки.



Химический состав организма человека





В организме человека более 5 миллионов белков – 50% массы клетки в расчете на сухое вещество.

Структурными единицами белков являются α-аминокислоты. В каждом белке присутствует 20 α-аминокислот. Из них может быть образовано 2 432 902 008 176 640 000 комбинаций, т.е. различных белков (сравните: 33 буквы алфавита и количество слов в русском языке).




Примеры аминокислот







Классификация белков по составу:

	протеины – состоят только из α-аминокислот, относятся к простым белкам.

	протеиды – содержат небелковую часть, относятся к сложным белкам. Могут включать углеводы (гликопротеиды), жиры (липопротеиды), нуклеиновые кислоты (нуклеопротеиды).

	полноценные – содержат весь набор аминокислот, в том числе незаменимые.

Неполноценные – какие-то аминокислоты в составе отсутствуют.

Согласно полипептидной теории Фишера-Данилевского по строению молекулы белка представляют собой длинные цепи остатков аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями. Белки образуются в ходе поликонденсации аминокислот:





аланин



серин

О

 О

 О



СН3…

СН2

полипептид

(полиамид) ОН



Структура белковой молекулы может быть четырех видов:

		первичная структура – линейная последовательность остатков аминокислот, связанных пептидными (амидными) связями:

		

		

	вторичная структура – спиралевидная. Спираль поддерживается множеством водородных связей между соседними витками (работы Лайнуса Полинга):

	





	третичная структура – глобула (клубок) – способ свертывания вторичной (спиральной) структуры:

	




В образовании третичной структуры большую роль играют дисульфидные мостики (-S-S-), ионные связи.

	Четвертичная структура – это объединение нескольких третичных структур в одно целое.

	





	Чем выше уровень структуры белковой молекулы, тем она менее прочна.

По форме макромолекулы белка различают белки глобулярные и фибриллярные (нитевидные). Большинство белков животных, растений и микроорганизмов относится к глобулярным белкам (гемоглобин, инсулин и другие). Примером фибриллярных белков служат белки мускульной ткани и кератин (волосы, ногти).

Физические свойства белков очень отличаются: глобулярные белки растворяются в воде и солевых растворах, фибриллярные белки, как правило, в воде не растворимы. Есть белки твердые (кератин), есть жидкие (белок куриного яйца).

Способность белков зерна и муки растворятся в воде играет большую роль при их хранении и переработке, в хлебопечении. Тесто, приготовленное из муки, представляет собой набухший в воде белок (клейковина), содержащий зерна крахмала.



Химические свойства белков



	Гидролиз – полный распад белковой молекулы на отдельные аминокислоты (происходит под действием ферментов – биологических катализаторов).

	Горение. Белки горят с образованием азота, углекислого газа и воды, а также некоторых продуктов неполного распада. Горение сопровождается характерным запахом жженых перьев.

	3) Денатурация – неполный гидролиз белка, нарушение его структуры: четвертичная структура превращается в третичную, вторичную, первичную, утрачивается биологическая активность белка. Причинами денатурации могут быть: действие температуры, механическое воздействие (например, взбивание белка), облучение рентгеновскими лучами, химическое воздействие (действие кислот, щелочей, спирта и др.). Все эти приемы широко используют в пищевой промышленности. Денатурация облегчает усвоение белковой пищи.

	Способность белков реагировать и с кислотами и со щелочами свидетельствует о том, что белки – амфотерные вещества.

	Цветные реакции (качественные реакции на белки). Они являются частичным случаем денатурации (химическое воздействие).

	а) ксантопротеиновая реакция: с концентрированной азотной кислотой;

	б) биуретовая реакция с гидроксидом меди.

Функции белков в организме многообразны. Они являются катализаторами биохимических реакций, регуляторами роста и развития организма, транспортерами кислорода (гемоглобин), образуют покровные (кожа, волосы) и мышечные ткани, защищают организм от микробов (интерферон, иммуноглобулины). Среди белков встречаются антибиотики и токсины.



Закрепляющий материал



Задание 1. Пользуясь учебным материалом, письменно ответьте на вопросы:

Что называется белками?

Какие вещества являются структурными единицами белков?

Задание 2. Заполните таблицу «Классификация белков»



Вид белка

Состав белка

1. протеины –

……………. –



………….

имеют небелковую часть (сложный белок)

2. …………. –

неполноценные –

Весь набор аминокислот

…………….



Задание 3. Допишите предложение, вставьте пропущенные слова:

………… теория Фишера-Данилевского представляет молекулу белка как длинную цепь ……… ………, соединенных ………. связями.







аланин



серин





 ….

полипептид


Задание 4. Заполните таблицы:



«Виды структуры белков»



Название структуры

Что собой представляет

Какими связями поддерживается

1. первичная

линейная цепь

пептидными

2. ……………

……………….

……………….

3. ……………

……………….

……………….

4. ……………

……………….

……………….



«Химические свойства белков»

Свойство

Сущность процесса

Причины

1. Гидролиз

Распад белка на отдельные аминокислоты

Действие ферментов

2. ………….

Окисление при нагревании

Высокая температура

3. …………

…………………

………….

………….

………….

………….



Задание 5. Проведите «цветные реакции» на белки (лабораторная работа).

Рекомендации по выполнению опытов.

Опыт 1. Возьмите чистую пробирку, налейте в нее 1 мл раствора куриного белка, добавьте 0,5 мл концентрированной азотной кислоты (осторожно!). Что наблюдаете?

Опыт 2. В чистую пробирку налейте 1 мл раствора сульфата меди, добавьте раствор гидроксида натрия до образования синего осадка. Затем добавьте 1 мл раствора белка. Что наблюдаете?

Результаты наблюдений занесите в таблицу



Название реакции

Используемые реактивы

Наблюдения

1.ксантопротеиновая

……………….

……………….

2.биуретовая

……………….

……………….


Задание 7. Дополните схему «Функции белков в организме»



Покровные и

мышечные ткани





белки

транспортеры кислорода







Проверка степени усвоения материала



Ответьте на вопросы тестового задания (форма ответа: цифра-буква).

Какие вещества входят в состав белков?

а) аминокислоты; б) спирты; в) эфиры; г) кислоты

Сколько аминокислот участвуют в образовании белков?

а) 16; б) 20; в) 30; г) 10

Какие белки называются неполноценными?

а) в которых отсутствуют некоторые аминокислоты;

б) в которых отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты;

в) в которых отсутствуют некоторые заменимые аминокислоты.

В результате какой реакции образуются белки?

а) гидролиз; б) поликонденсация; в) гидратация; г) этерификация;

По рисункам определите вид структуры белка (форма ответа: цифра – название структуры)



1.

2.

3.



4.





Из перечисленные реакций выберите реакции, свойственные белкам (форма ответа: буквы)

а) гидролиз б) гидратация в) денатурация

г) поликонденсация д) горение е) замещение

Какого цвета образуется осадок при взаимодействии белка:

а) с концентрированной азотной кислотой;

б) с гидроксидом меди.

Форма ответа: а) ……., б)………….



Домашнее задание



Дописать уравнение реакции:



О

 О …. + ……. + …….

 О



СН3…

С2Н5



Терминологический словарь



Полимеры – высокомолекулярные соединения.

Поликонденсация – процесс соединения молекул с образованием полимера и побочного низкомолекулярного вещества (вода, аммиак, спирт и др.).

α-аминокислоты – вещества, в молекулах которых углеводородный радикал связан с двумя функциональными группами: аминогруппой  и карбоксильной группой .

Общая формула α-аминокислот 







Пептидная (амидная) связь – ковалентная связь между атомами азота и углерода: 

Амфотерные вещества – вещества, способные реагировать и с кислотами, и со щелочами.