Тема 2.4. "Азотсодержащие органические соединения. Полимеры." Тема урока:"Аминокислоты белки."
план-конспект урока

Нонна Борисовна Глущенко

В клетках и тканях живых организмов встречается около 300 различных аминокислот, но только 20 (α-аминокислоты) из них служат звеньями (мономерами), из которых построены пептиды и белки всех организмов (поэтому их называют белковыми аминокислотами). Последовательность расположения этих аминокислот в белках закодирована в последовательности нуклеотидов соответствующих генов. Остальные аминокислоты встречаются как в виде свободных молекул, так и в связанном виде. Многие из аминокислот встречаются лишь в определенных организмах, а есть и такие, которые обнаруживаются только в одном из великого множества описанных организмов. Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты; животные и человек не способны к образованию так называемых незаменимых аминокислот, получаемых с пищей. Аминокислоты участвуют в обмене белков и углеводов, в образовании важных для организмов соединений (например, пуриновых и пиримидиновых оснований, являющихся неотъемлемой частью нуклеиновых кислот), входят в состав гормонов, витаминов, алкалоидов, пигментов, токсинов, антибиотиков и т. д.; некоторые аминокислоты служат посредниками при передаче нервных импульсов.

Аминокислоты — органические амфотерные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы – СООН и аминогруппы -NH2.

ссылка на видеоhttps://youtu.be/HzNAwYH-Qhk

 ссылка на видео   https://www.youtube.com/watch?v=cUVYLMKmv9c ( опыты с яичным белком)

 ссылка на видео  -https://youtu.be/o4XRDItDkDg  (реакция белка на спирт)

ссылка на видео - https://www.youtube.com/watch?v=geyz_MDx4UE (цветные реакции белка: биуретовая , квантропротеиновая)

 

Скачать:


Предварительный просмотр:

Белки и аминокислоты

Белки (син. протеины) - высокомолекулярные органические вещества, построенные из остатков аминокислот. По своему биологическому значению принадлежат к числу важнейших составных частей организма.

Несомненно, белки абсолютно необходимы для жизни растений, животных и грибов. Именно вследствие такого большого значения белки получили названия протеинов (греч. protos — первый, главный).

Белки

Качественной реакцией на белки служит ксантопротеиновая реакция. Ее проводят путем добавления к раствору белка HNO3(конц.) до тех пор, пока не прекратится выпадение осадка. Осадок окрашивается в характерный желтый цвет.

Ксантопротеиновая реакция

Аминокислота

Аминокислота - органическая кислота, содержащая, по меньшей мере, одну карбоксильную группу (COOH) и одну аминогруппу (NH2). Аминокислоты являются основной составляющей всех белков.

В построении белков участвуют 20 наиболее распространенных аминокислот. На данном этапе учить их наизусть не обязательно, эта задача настигнет вас на кафедре биохимии ;)

И все же для успешного изучения данной темы мы возьмем за основу две аминокислоты: глицин и аланин.

Аминокислоты глицин и аланин

Я хочу вас обрадовать (надеюсь, что обрадую)). Если вы успешно изучили темы: карбоновые кислоты, амины - то вы уже знаете химические свойства аминокислот!

Они напоминают амфотерные соединения: по аминогруппе вступают в реакции с кислотами, по карбоксильной - с основаниями. Мы разберем их подробнее чуть ниже.

Получение аминокислот

Аминокислоты можно получить в реакции аммиака с галогенкарбоновыми кислотами.

Получение аминокислот

Химические свойства аминокислот

  1. Основные свойства

За счет наличия аминогруппы, аминокислоты проявляют основные свойства. Реагируют с кислотами.

Реакция аминокислот с кислотами

  1. Кислотные свойства

По карбоксильной группе аминокислоты способны вступать в реакции с металлами, основными оксидами, основаниями и солями более слабых кислот.

Реакции аминокислот с основаниями, металлами, основными оксидами и солями

Аминокислоты способны вступать в реакцию этерификации, образуя сложные эфиры.

Реакция этерификации аминокислоты со спиртом

  1. Пептидные связи

В молекуле белка аминокислоты связаны друг с другом пептидной связью. Она образуется между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты.

Пептидная связь



Предварительный просмотр:

Аминокислоты. Белки

Строение аминокислот

Если проанализировать термин «аминокислоты», то можно прийти к выводу, что так должны называться соединения, содержащие в молекулах две функциональные группы: карбоксильную группу —СООН, определяющую кислотные свойства, и основную аминогруппу —NH2. Вывести общую формулу аминокислот нетрудно:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-07.png

Органические вещества, содержащие в молекуле карбоксильную группу —СООН

 и аминогруппу —NH2, называют аминокислотами.

Аминокислоты представляют собой твёрдые кристаллические вещества, многие из них хорошо растворимы в воде, некоторые имеют сладкий вкус.

аминокислоты

Способы получения и химические свойства аминокислот

В промышленности аминокислоты получают биотехнологическим путём как продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Кроме того, разработано несколько лабораторных способов получения аминокислот. Один из них может быть представлен следующей схемой:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-23.png

Простейшую аминокислоту называют аминоуксусной кислотой или глицином, её формула H2N—СН2—СООН.

https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-15.png

Какие же свойства проявляют аминокислоты — кислотные или основные? Оказывается, подобно амфотерным неорганическим соединениям, в зависимости от природы реагента аминокислоты могут проявлять свойства как кислоты, так и основания. Например, глицин реагирует со щелочами с образованием солей, проявляя свойства кислоты:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-33.png

В реакциях с кислотами глицин проявляет свойства органических оснований — аминов:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-41.png

 

Понятие о пептидах и белках

Важное химическое свойство аминокислот — способность взаимодействовать друг с другом с отщеплением молекулы воды, образуя пептиды:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-52.png

Между двумя остатками аминокислот образуется пептидная связь:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-03-58.png

Связь, возникающую между карбоксильной группой —СООН одной молекулы

аминокислоты и аминогруппой —NH2 другой молекулы аминокислоты,

называют пептидной связью.

Получившийся в результате реакции дипептид может вступать в реакции с другими молекулами аминокислот, образуя полимеры — белки. Поскольку в результате этой реакции, помимо высокомолекулярного вещества, образуется второй продукт — вода, такой процесс относят к реакциям поликонденсации.

О важности белков для живых организмов свидетельствует тот факт, что в большинстве иностранных языков соединения такого типа называют протеинами (от греч. protos — первый). На Земле не существует ни одного живого организма, включая простейшие одноклеточные и бактерии, который не состоял бы из белковых молекул.

Белки — это природные полимеры, образованные остатками аминокислот,

связанными между собой пептидными связями.

 Структура и функции белков

В состав природных белков входит около 20 аминокислот, а разновидностей белков великое множество. Каким же образом эти 20 аминокислот создают такое многообразие белков? Дело в том, что аминокислотные остатки в белковой молекуле повторяются, а их последовательность, называемая первичной структурой белка, уникальна. Подобным образом из 33 букв русского алфавита состоят десятки тысяч различных слов, различающихся порядком чередования букв («первичная структура» слова) и, как следствие, значением.

Молекулы белков имеют также вторичную и третичную структуру. Характеристика этих структур белковых молекул приведена в таблице.

https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-04-11.png

В зависимости от того, какую функцию выполняет белок в организме, различно его отношение к воде. Большинство белков в воде не растворяется, например кератины, которые составляют основу волос, ногтей, перьев, рогов и т. д. Для некоторых белков выполнение их функций невозможно без растворения. Так, в воде растворяются многие белки, выполняющие функции природных катализаторов, — ферменты.

 Химические свойства белков

Для обнаружения белка проводят качественные реакции на белки. Белки дают фиолетовое окрашивание в щелочной среде под действием свежеприготовленного осадка гидроксида меди(II). Эту пробу называют биуретовой реакцией.

Вторую качественную реакцию на белки называют ксантопротеиновой. При действии на раствор белка концентрированной азотной кислоты образуется белый осадок, который быстро приобретает жёлтую окраску, а при добавлении водного раствора аммиака становится оранжевым.

Для обнаружения в белках соединений серы используют следующий тест. При горении серосодержащих белков появляется характерный запах жжёного рога.

Одно из важнейших химических свойств белков — реакции гидролиза. В присутствии природных катализаторов (ферментов) или сильных кислот молекулы воды расщепляют полимерную белковую молекулу до аминокислот:https://uchitel.pro/wp-content/uploads/2021/02/2021-02-10_16-04-20.png

Именно такой процесс протекает при переваривании белковой пищи. Образующиеся аминокислоты попадают в кровь, затем транспортируются в каждую клетку организма, где из них синтезируются белковые молекулы, характерные именно для этого вида живых организмов. Теперь вы понимаете, почему белки, наряду с жирами и углеводами, — основной компонент пищи. Недостаток белка в питании человека может вызвать тяжёлые заболевания. При несбалансированном питании у людей отмечается плохое самочувствие, быстрая утомляемость, снижение иммунитета. Многие юноши и девушки вашего возраста изнуряют себя разными диетами с целью похудеть, а то и вовсе отказываются от еды. Такая «коррекция фигуры» может привести к непоправимым проблемам со здоровьем.

При относительно небольшом нагревании или действии химических реагентов нарушается структура белка, т. е. происходит его денатурация (от лат. denaturatusde- — приставка, означающая «отделение, удаление», +nature — природа). Для живых организмов денатурация белка — это гибель. Однако в пищевой промышленности тепловая денатурация белков — один из обычных технологических процессов. Варка и обжаривание продуктов, выпечка хлеба, производство макаронных изделий, приготовление творога — все эти операции связаны с денатурацией белков.

Белки играют ключевую роль почти во всех структурах живых организмов и происходящих в них процессах.

В каждой клетке организма синтезируется множество белков. Информация о структуре всех белков организма зашифрована в ещё одних природных биополимерах — молекулах дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК). Мономеры ДНК — нуклеотиды. Молекулы ДНК человека содержат примерно 3,1 млрд пар нуклеотидов. Участок молекулы ДНК, отвечающий за синтез одного белка, называют геном.

 Справочная таблица «Аминокислоты»

Справочная таблица "Аминокислоты"


Предварительный просмотр:


Подписи к слайдам:

Слайд 1

Аминокислоты белки аминокислоты

Слайд 2

Аминокислоты - это производные кислот, у которых атом водорода в радикале замещен на аминогруппу

Слайд 3

Изомерия аминокислот Изомерия углеродного скелета Изомерия положения функциональных групп ? ?

Слайд 4

Амфотерные свойства аминокислот Амино rpy пп a проявляет основный, а карбонильная - кислотный характер. Со щелочами аминокислоты реагируют как кислоты, а с кислотами - как основания, т. е. проявляют амфотерные свойства

Слайд 5

Реакции поликонденсации Функциональная группа пептидов называется пептидной группой .

Слайд 6

Белки (полипептиды)  биополимеры, построенные из остатков  -аминокислот , соединенных пептидными связями. Белки

Слайд 7

Макромолекулы белков имеют строго упорядоченное химическое и пространственное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств

Слайд 8

Выделяют 4 уровня структурной организации белков: первичная вторичная третичная четвертичная

Слайд 9

Первичная структура – определенный набор и последовательность  -аминокислотных остатков в полипептидной цепи

Слайд 10

Вторичная структура – конформация полипептидной цепи, закрепленная множеством водородных связей между группами N–H и С=О.Одна из моделей вторичной структуры –  -спираль

Слайд 11

Третичная структура форма закрученной спирали в пространстве, образованная главным образом за счет дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий

Слайд 12

Четвертичная структура агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей

Слайд 14

Строительная Белки участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки. белок кератин

Слайд 15

Каталитическая В каждой клетке имеются сотни ферментов. Они помогают осуществлять биохимические реакции, действуя как катализаторы

Слайд 16

Транспортная Белки связывают и переносят различные вещества и внутри клетки, и по всему организму. Например, г е м о г л о б и н крови переносит кислород .

Слайд 17

Регуляторная Белки гормоны регулируют различные физиологические процессы. Например, инсулин регулирует уровень углеводов в крови.

Слайд 18

Защитная Например, фибриноген и протромбин обеспечивают свертываемость крови Антитела блокируют чужеродные белки Предохраняют организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждений

Слайд 19

Сократительная Белки - участвуют в сокращении мышечных волокон Актин и миозин – белки мышц

Слайд 20

Энергетическая 1г белка - 17.6 кДж При недостатке углеводов или жиров окисляются молекулы аминокислот. При полном расщеплении белка до конечных продуктов выделяется энергия Но в качестве источника энергии белки используются крайне редко.

Слайд 21

Белки чрезвычайно разнообразны по своим свойствам. Есть белки, растворимые (например, фибриноген) и нерастворимые (например, фибрин) в воде. Есть белки очень устойчивые (например, кератин) и неустойчивые (например, фермент каталаза с легко изменяющейся структурой). У белков встречается разнообразная форма молекул — от нитей (миозин - белок мышечных волокон) до шариков (гемоглобин ) Свойства белков

Слайд 22

Денатурация – нарушение природной структуры белка. Денатурация Под влиянием различных химических и физических факторов (обработка спиртом, ацетоном, кислотами, щелочами, высокой температурой, облучением, высоким давлением и т. д.) происходит изменение структур молекулы белка не обратимая обратимая

Слайд 23

Качественные реакции на белки Ксантопротеиновая реакция. Биуретовая реакция. Качественное определение серы в белках

Слайд 24

Роль белков в жизни клетки огромна. Современная биология показала, что сходство и различие организмов определяется в конечном счете набором белков.

Слайд 25

Модель синтеза белковой молекулы в рибосоме

Слайд 27

Строение ДНК

Слайд 28

Макромолекула ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum - дополнение)

Слайд 30

Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами: 1. Молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным 2. Молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определеннымобразом синтез белков, специфичных для организмов данного вида

Слайд 31

Вопросы для контроля Каково строение белковых макромолекул? Какие виды нуклеиновых кислот вам известны? Каково их строение? В чём сущность принципа комплементарности азотистых оснований? Почему белковая пища – мясо, яйца – легче усваиваются организмом после термической обработки? Почему молекула ДНК не принимает непосредственного участия в биосинтезе белка?



Предварительный просмотр:

Ответьте на вопросы

1. Какие вещества называют аминокислотами, а какие белками? Что общего между этими классами органических соединений

2. Почему аминокислоты амфотерные органические соединения

3. Какими свойствами обладают аминокислоты? Напишите уравнения реакций, характеризующих химические свойства аланина

4. Назовите области применения аминокислот

5. Охарактеризуйте три структуры белка

6. Какие химические свойства характерны для белков

7. Что такое денатурация? Какие внешние факторы могут вызвать ее

8. Как с помощью одного и того же реактива распознать растворы трех веществ: белка, глюкозы и глицерина


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Тест по химии по темам "Аминокислоты", " Белки."

Методическая разработка по темам "Аминокислоты", " Белки."...

Ким по химии на тему "Азотосодержащие, кислородосодержащие органические соединения"

Ким по химии на тему "Азотосодержащие, кислородосодержащие органические соединения"...

Тема 2.1. Раздел 2. Химия. Органическая химия Тема:«Основные понятия органической химии и теория строения органических соединений» Тема урока:"Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова."

.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ            ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ  А.М. БУТЛЕРОВА1 ПОЛОЖЕНИЕ: Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности со...

Тема 2.3. "Кислородосодержащие органические соединения." Тема:"Спирты"

Кислородсодержащие органические соединения: Производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами, называются спиртами. Этандиол ...

ХИМИЯ ТЕОРИЯ 2 ТЕМА: Классификация и номенклатура органических соединений

ПРЕЗНТАЦИЯ ПО ТЕМЕ, СОДЕРЖИТ УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ, МАТЕРИАЛ КОНТРОЛЯ....

Подборка конспектов "Азотсодержащие органические вещества"

Крнспекты можно использовать, как на уроках изучения нового материала, так и обобщающих уроках. В конспектах содержится информация о строении, номенклатуре, физических и химических свойствах, получени...