Характеристика белков как биологических полимеров.
план-конспект урока по химии (10 класс) по теме

Конспект урока по теме:

«ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ КАК БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ».

Цели и задачи:

Дидактические:

Создать условия для формирования у обучающихся представления:

• о белках, как биологических  важных полимерах;
• о составе, строении, свойствах и значении белков;

Способствовать формированию ОУУН:

• давать качественную и количественную характеристику изучаемого объекта;
• выявлять существенные признаки объекта;
• оперировать понятиями и суждениями;
• организовывать самостоятельную учебную деятельность. 

Ход урока

Актуализация познавательной деятельности.

 «Химическая разминка».

Активизация мыслительной деятельности.

ПРАКТИЧЕСКИЙ БЛОК.

1. Изучите § 38 и учебные тексты по блокам.

2.  Письменно ответьте на вопросы и выполните задания после каждого учебного текста.  

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ ПО I БЛОКУ «ФУНКЦИИ БЕЛКОВ»

«Белки – ферменты».

В каждой живой клетке непрерывно протекают сотни биохимических реакций, в ходе которых происходит распад и окисление поступающих извне питательных веществ. Клетка использует энергию, полученную вследствие окисления данных веществ. Продукты их расщепления служат для синтеза необходимых клетке органических соединений. Быстрое протекание таких биохимических реакций обеспечивают биокатализаторы – ферменты. Существуют группы ферментов: оксидазы, гидролазы, изомеразы, синтеазы, трансферазы.

«Белки – регуляторы физиологических процессов (гормоны)».

Гормоны производятся в особых клетках мозга, находящихся в гипоталамической части и в гипофизе, например гормон роста, а также в специальных клетках поджелудочной железы, например инсулин и глюкагон. Но не все гормоны – белки! Белковые и небелковые гормоны, как правило, влияют на организм, изменяя активность ферментов.

Например, большая группа белков – факторов роста, активизирует ферменты синтеза ДНК в клетке и таким образом усиливает деление клеток. Это важно при восстановлении тканей при ранениях и после операций. Но слишком интенсивное деление клеток ведет к их неконтролируемому росту (злокачественные опухоли). Блокировать избыточный синтез факторов роста – значит, привести к подавлению роста злокачественной опухоли.

«Белки – транспортеры».

В крови, в наружных клетках мембраны, в цитоплазме и ядрах клетки находятся различные транспортные белки, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт веществ. Например, в крови белки – транспортеры узнают, связывают определенные белки – гормоны и несут к определенным клеткам.

«Белки – средство защиты организма».

Специальные белки – иммуноглобулины являются антителами к антигенам (чужеродным белкам), они связывают и выводят антигены из организма, препятствуют размножению вирусов и бактерий, нейтрализуют выделяемые ими токсины. Пример: в лимфатических тканях, вырабатываются лимфоциты – клетки, синтезирующие антитела. Поэтому у человека и животных одна из главных систем – это иммунная система.

«Белки, выполняющие структурные, строительные, сократительные, энергетические функции».

Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран, органоидов, а также внеклеточных структур. При распаде 1г. белка выделяется 17 кДж энергии, но используется эта энергия только тогда, когда истощаются другие источники. Белки осуществляют механо – химические процессы, в которых энергия химических связей переходит в механическую работу; например, актин и миозин играют главную роль в работе мышц.

Задание по тексту:                    Составьте схему «Функции белков»

                                                                    ↓      ↓      ↓      ↓      ↓

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ ПО II БЛОКУ «СОСТАВ И СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ»

«Первичная структура белка».

Первичная структура белка определяется генотипом, благодаря которому выстраивается специфическая последовательность аминокислот в полипептидную цепь за счет образования пептидной связи. Пептидная связь возникает в результате реакции поликонденсации, полимеризации или дегидролиза. В состав белка – полимера 20 разновидностей α – аминокислот

       α

R – CH – COOH

       |

      NH2   Где R – это углеводородный радикал или атом водорода. Радикалы имеют большое значение в биологической активности белка, его свойствах. Полипептидная цепь образуется при взаимодействии функциональных групп соседних аминокислот: карбоксильной –СООН и аминогруппой – NH2 (повторите механизм написания реакции по лекции «Аминокислоты»). Из 20 α- аминокислот 8 являются незаменимыми, т.е. не синтезируемыми организмом, но необходимые для его нормального функционирования.

«Вторичная структура белка».

Вторичная структура – это конфигурация, которую принимает полипептидная цепь, состоящая из звеньев аминокислот, для того чтобы приблизиться к наиболее компактной структуре. Вторичная структура является промежуточной. Наиболее часто встречается спиралевидная форма вторичной структуры белка. Данную структуру поддерживают водородные связи, образующиеся через 4 фрагмента аминокислот.

                   О          Н

                   ║          │

Группы – С – и  - N – каждой пептидной связи обращены в разные стороны: одна – к вышерасположенному витку спирали, другая – к нижерасположенному. Между группами, находящимися на разных витках, и устанавливаются водородные связи. R – радикалы звеньев аминокислот – в данной ситуации обращены наружу, что позволяет их функциональным группам вступать в разнообразные химические реакции.

«Третичная структура белка».

Наконец, молекула белка стремится не только к реализации своей специфической биологической активности , но и наиболее компактной конфигурации, позволяющей ей максимально реализовать свои функции. Это и есть третичная структура –  образующая глобулы (клубки) или фибриллы (нитевидная структура). Образование данной структуры происходит благодаря слабым взаимодействиям (ионные, диполь – дипольные и водородные). Кроме того, устойчивости третичной структуры способствуют взаимодействия между функциональными группами с образованием дисульфидных, сложноэфирных и амидных мостиков.

Если же взаимодействуют несколько полимерных структур, образуется четвертичная структура.

Задание по тексту

Покажите на участке молекулы белка: а) остатки молекул аминокислот;

б) пептидную связь.

( …- NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO - …)n

                    ׀                               ׀                              ׀                             ׀

                    R                          R                             R                             R

Вопросы к тексту:

1. Опишите элементарный состав белков.

2. Какие функциональные группы входят в состав аминокислот и какие свойства определяют?

3. Какую роль выполняют аминокислоты в организации первичной структуры?

4. Какова пространственная конфигурация вторичной структуры? За счет чего молекула удерживает данную структуру?

5. Какова пространственная конфигурация третичной структуры? За счет чего молекула образует и удерживает данную структуру.

6. Почему белки называют – биологическими полимерами.

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ «СВОЙСТВА БЕЛКА»

 (ПРОСМОТР ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ФИЛЬМА).

Существуют белки, растворимые и нерастворимые в воде (примеры нерастворимых белков: опорные ткани, ногти, шерсть, хрящи). Белки способны сильно набухать в воде, имеют ярко выраженные гидрофильные свойства. В растворе белка могут происходить процессы: высаливание (выделение белка из раствора при добавлении соли), денатурация (переход в состояние, отличное от природного, с частичной или полной потерей биологической активности), коагуляция (нарушение структуры гидратных оболочек макромолекул белка).

Посмотрите демонстрационный фильм «Свойства белка», результаты эксперимента опишите в виде таблицы: 

Вопросы:

1. Опишите сущность понятия  денатурация.

*2. Какие продукты образуются при гидролизе белка, запишите уравнение реакции в общем виде.

**НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

I.Прочти § 28 (О.С. Габриелян), стр.235-240.

II.Ответь на вопросы:

1.Значение нуклеиновых кислот.

2.Чем объясняется высокая молекулярная масса Н.К.

3.Нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами (полимерами), каков состав мономеров.

4.Исходя из состава, на какие две группы делятся Н.К.

III. Рассмотри фрагмент ДНК стр.238.

1.За счет чего образуются спиральные цепи Н.К.

2.Между какими основаниями образуются водородные связи

«Учитель» выполняет консультативно – координирующую функцию.

«Обучающийся» организует самостоятельную учебную деятельность, с поэтапной самопроверкой выполненных заданий.

Домашнее задание. Изучить § 38, выполнить упр. 1 – 5, 7, стр. 162.  

Подведение итогов.

Рефлексия

1. Своей работой на уроке я:

• доволен;
• не совсем доволен;
• не доволен потому что…

2. Над чем еще надо поработать?

ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ  КАК БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ.

/ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ/  (1ч)

Алгоритм работы:

1. Изучите § 38 и учебные тексты по блокам.

2.  Письменно ответьте на вопросы и выполните задания после каждого учебного текста.  

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ ПО I БЛОКУ «ФУНКЦИИ БЕЛКОВ»

«Белки – ферменты».

В каждой живой клетке непрерывно протекают сотни биохимических реакций, в ходе которых происходит распад и окисление поступающих извне питательных веществ. Клетка использует энергию, полученную вследствие окисления данных веществ. Продукты их расщепления служат для синтеза необходимых клетке органических соединений. Быстрое протекание таких биохимических реакций обеспечивают биокатализаторы – ферменты. Существуют группы ферментов: оксидазы, гидролазы, изомеразы, синтеазы, трансферазы.

«Белки – регуляторы физиологических процессов (гормоны)».

Гормоны производятся в особых клетках мозга, находящихся в гипоталамической части и в гипофизе, например гормон роста, а также в специальных клетках поджелудочной железы, например инсулин и глюкагон. Но не все гормоны – белки! Белковые и небелковые гормоны, как правило, влияют на организм, изменяя активность ферментов.

Например, большая группа белков – факторов роста, активизирует ферменты синтеза ДНК в клетке и таким образом усиливает деление клеток. Это важно при восстановлении тканей при ранениях и после операций. Но слишком интенсивное деление клеток ведет к их неконтролируемому росту (злокачественные опухоли). Блокировать избыточный синтез факторов роста – значит, привести к подавлению роста злокачественной опухоли.

«Белки – транспортеры».

В крови, в наружных клетках мембраны, в цитоплазме и ядрах клетки находятся различные транспортные белки, которые обеспечивают активный и строго избирательный транспорт веществ. Например, в крови белки – транспортеры узнают, связывают определенные белки – гормоны и несут к определенным клеткам.

«Белки – средство защиты организма».

Специальные белки – иммуноглобулины являются антителами к антигенам (чужеродным белкам), они связывают и выводят антигены из организма, препятствуют размножению вирусов и бактерий, нейтрализуют выделяемые ими токсины. Пример: в лимфатических тканях, вырабатываются лимфоциты – клетки, синтезирующие антитела. Поэтому у человека и животных одна из главных систем – это иммунная система.

«Белки, выполняющие структурные, строительные, сократительные, энергетические функции».

Белки участвуют в образовании всех клеточных мембран, органоидов, а также внеклеточных структур. При распаде 1г. белка выделяется 17 кДж энергии, но используется эта энергия только тогда, когда истощаются другие источники. Белки осуществляют механо – химические процессы, в которых энергия химических связей переходит в механическую работу; например, актин и миозин играют главную роль в работе мышц.

Задание по тексту:                    Составьте схему «Функции белков»

                                                                    ↓      ↓      ↓      ↓      ↓

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ ПО II БЛОКУ «СОСТАВ И СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ»

«Первичная структура белка».

Первичная структура белка определяется генотипом, благодаря которому выстраивается специфическая последовательность аминокислот в полипептидную цепь за счет образования пептидной связи. Пептидная связь возникает в результате реакции поликонденсации, полимеризации или дегидролиза. В состав белка – полимера 20 разновидностей α – аминокислот

       α

R – CH – COOH

       |

      NH2   Где R – это углеводородный радикал или атом водорода. Радикалы имеют большое значение в биологической активности белка, его свойствах. Полипептидная цепь образуется при взаимодействии функциональных групп соседних аминокислот: карбоксильной –СООН и аминогруппой – NH2 (повторите механизм написания реакции по лекции «Аминокислоты»). Из 20 α- аминокислот 8 являются незаменимыми, т.е. не синтезируемыми организмом, но необходимые для его нормального функционирования.

«Вторичная структура белка».

Вторичная структура – это конфигурация, которую принимает полипептидная цепь, состоящая из звеньев аминокислот, для того чтобы приблизиться к наиболее компактной структуре. Вторичная структура является промежуточной. Наиболее часто встречается спиралевидная форма вторичной структуры белка. Данную структуру поддерживают водородные связи, образующиеся через 4 фрагмента аминокислот.

                 О          Н

                 ║          │

Группы – С – и  - N – каждой пептидной связи обращены в разные стороны: одна – к вышерасположенному витку спирали, другая – к нижерасположенному. Между группами, находящимися на разных витках, и устанавливаются водородные связи. R – радикалы звеньев аминокислот – в данной ситуации обращены наружу, что позволяет их функциональным группам вступать в разнообразные химические реакции.

«Третичная структура белка».

Наконец, молекула белка стремится не только к реализации своей специфической биологической активности , но и наиболее компактной конфигурации, позволяющей ей максимально реализовать свои функции. Это и есть третичная структура –  образующая глобулы (клубки) или фибриллы (нитевидная структура). Образование данной структуры происходит благодаря слабым взаимодействиям (ионные, диполь – дипольные и водородные). Кроме того, устойчивости третичной структуры способствуют взаимодействия между функциональными группами с образованием дисульфидных, сложноэфирных и амидных мостиков.

Если же взаимодействуют несколько полимерных структур, образуется четвертичная структура.

Задание по тексту

Покажите на участке молекулы белка: а) остатки молекул аминокислот;

б) пептидную связь.

( …- NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO – NH – CH – CO - …)n

                    ׀                             ׀                            ׀                            ׀

                    R                          R                          R                           R

Вопросы к тексту:

1. Опишите элементарный состав белков.

2. Какие функциональные группы входят в состав аминокислот и какие свойства определяют?

3. Какую роль выполняют аминокислоты в организации первичной структуры?

4. Какова пространственная конфигурация вторичной структуры? За счет чего молекула удерживает данную структуру?

5. Какова пространственная конфигурация третичной структуры? За счет чего молекула образует и удерживает данную структуру.

6. Почему белки называют – биологическими полимерами.

УЧЕБНЫЙ ТЕКСТ «СВОЙСТВА БЕЛКА»

 (ПРОСМОТР ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ФИЛЬМА).

Существуют белки, растворимые и нерастворимые в воде (примеры нерастворимых белков: опорные ткани, ногти, шерсть, хрящи). Белки способны сильно набухать в воде, имеют ярко выраженные гидрофильные свойства. В растворе белка могут происходить процессы: высаливание (выделение белка из раствора при добавлении соли), денатурация (переход в состояние, отличное от природного, с частичной или полной потерей биологической активности), коагуляция (нарушение структуры гидратных оболочек макромолекул белка).

Посмотрите демонстрационный фильм «Свойства белка», результаты эксперимента опишите в виде таблицы: 

Вопросы:

1. Опишите сущность понятия  денатурация.

*2. Какие продукты образуются при гидролизе белка, запишите уравнение реакции в общем виде.

**НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ.

I.Прочтите § 28 (О.С. Габриелян), стр.235-240.

II.Ответь на вопросы:

1.Значение нуклеиновых кислот.

2.Чем объясняется высокая молекулярная масса Н.К.

3.Нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами (полимерами), каков состав мономеров.

4.Исходя из состава, на какие две группы делятся Н.К.

III. Рассмотри фрагмент ДНК стр.238.

1.За счет чего образуются спиральные цепи Н.К.

2.Между какими основаниями образуются водородные связи.