10 класс Функции белков

КОНСПЕКТ УРОКА НА ТЕМУ

«ФУНКЦИИ БЕЛКОВ.  СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ».

Лабораторная работа «Изучение свойств ферментов»

ЦЕЛЬ:   дать представление об основных функциях белков – ферментативной;

               рассказать о ферментах, их основных свойствах (денатурация, ренатурация, деструкция) и принципе  действия ферментов.

ТЕРМИНЫ: каталаза, уреаза, кофермент (активный центр), фермент – субстратный      комплекс.

ОБОРУДОВАНИЕ: таблицы, схемы, рисунки, перекись водорода, пробирки, штативы, термо-метр, часы, стеклянная палочка, варенное мясо картофель, сырое мясо и картофель, горсть проросшего гороха, теплая вода (t 40 ) на бане.

КОНЦЕПЦИЯ УРОКА: Изучение свойств белков и функций ферментов, опираясь на знания о третичной структуре белков, показать принцип действия ферментов;  наличие у них активного центра, способности образовывать фермент – субстратный комплекс и снижать энергию начала реакции,.

               Исходя из этого, вывести другие свойства ферментов. Подвести итог, что ферменты – биологические катализаторы, ускоряющие реакции в десятки раз. На лабораторной работе показать учащимся свойства ферментов.

СТРУКТУРА УРОКА.

1. Организационный момент ……………………………………………    2 мин.

2. Актуализация опорных знаний……………………………………….    7 мин

3. Изучение нового материала…………………………………………..    15 мин

4. Выполнение лабораторной работы ………………………………….     10мин   

5. Закрепление……………………………………………………………     7 мин

 6.Домашнее задание   ……………………………………………………..  2мин                                                                     

 7.Итог урока        Формулировка выводов   ………………………….       2мин

СОДЕРЖАНИЕ И ХОД УРОКА.

Актуализация опорных знаний.

Устно.

Дайте определение белкам как непериодическим полимерам. Белки – важнейшая часть ЖО.

 У доски.

1. Записать строение структурной единицы белков – аминокислоты, отношение  их к воде, доказать их амфотерные свойства.
2. Записать пептидную связь, объяснить  механизм ее образования.
3. Записать классификацию радикалов аминокислот белков.

Работа с тетрадью.

4. Тестирование по теме «Белки».  Обменятся тетрадями, проставить оценки. Вводное

Обменятся тетрадями и подвести итог тестированию: 14 – 12; 13 – 11; 12 -10; 10, 11 -9; 9,8 -8, 7-7. 6-6 и  т.д.   Выставить оценки в журнал по домашнему заданию.(на перерыве)

Ответы:В1:1б; 2г; 3б;4б,в; 5б,в,г; 6а,б,в,г; 7а; 8б; 9в; 10г,з,и,к,л,м,о,с;  

Ответы.В2;1в; 2б; 3а; 4б,в; 5б,в,г; 6б; 7б; 8б; 9в; 10г,з,и,к,л,м,о,с;

ТЕСТ 1.  Тема:   «БЕЛКИ».                                                           В I

1. Белки полимеры: а) периодичные; б) не периодичные.
2. Молекула белков образует структур: а) 1;   б) 2;  в) 3;  г) 4;  д) 5;  е) 6;  ж) 7;  з) 8.
3. Первичная структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

4. Вторичная структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

5. Третичная  структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

6. Четвертичная структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

7. Первичная структура белка имеет вид: а) нити;  б) спирали; в) глобулы.

8. Вторичная структура белка имеет вид: а) нити;  б) спирали; в) глобулы.

9. Третичная структура белка имеет вид: а) нити;  б) спирали; в) глобулы.

10. К незаменимым аминокислотам относятся: а) лизин; б) аланин; в) тирозин; г) триптофан; д)  фенилаланин; е) серин; ж) пролин; з) лейцин; и) изолейцин; к) валин; л) метионин;         м) треонин; н) гистидин; о) глицин; п) цистеин; р) аргинин.

 ТЕСТ 1.  Тема:   «БЕЛКИ».                                                    В II

1. Белки  состоят из мономеров: а) глюкозы; б) нуклеотидов; в) аминокислот.
2. Сколько аминокислот участвуют в синтезе белка: а) 23; б)20; в) 100?
3. Какая частью аминокислоты отличается друг от друга: а) радикалом; б) аминогруппой;

в)  карбоксильной группой.

4. Вторичная структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

5. Третичная  структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) ковалентными;  в) водородными; г) гидрофобными.

6. Первичная структура белка образована типами химических связей: а) ионными;

б) пептидными;  в) водородными; г) гидрофобными; д) ковалентными полярными.

7.  Посредством какой химической связи соединены между  собой аминокислоты первичной структуры: а) дисульфидной; б)пептидныой;  в) водородной.

8. Вторичная структура белка имеет вид: а) нити;  б) спирали; в) глобулы.

9. Третичная структура белка имеет вид: а) нити;  б) спирали; в) глобулы.

10. К незаменимым аминокислотам относятся: а) лизин; б) аланин; в) тирозин; г) триптофан; д)  фенилаланин; е) серин; ж) пролин; з) лейцин; и) изолейцин; к) валин; л) метионин; м) треонин; н) гистидин; о) глицин; п) цистеин; р) аргинин; с) лизин.

.

Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности

1)      Что вы знаете о химических реакциях, которые протекают в живых организмах? Чем они отличаются от реакций, протекающих в неживой природе?

2)      Что вы знаете о катализаторах, каковы их свойства? Какие условия необходимы для действия тех или иных катализаторов?

3)      Известно, что молекула перекиси водорода расщепляется под действием каталазы на воду и молекулярный кислород. Как вы думаете, сколько молекул перекиси водорода может расщепить одна молекула каталазы за одну секунду? 

Ответ 1: Реакции в живых организмах протекают быстрее в 1000 –чи раз.

                Они отличаются не только скоростью, но и условиями их протекания, т.к. протекают при низких температурах, как в кислой так и в щелочной среде и др. 

Ответ 2: Катализаторы – это вещества, определяющие скорость химических реакций. В разных условиях они ускоряют или замедляют скорость химических реакций.

Ответ 3: Каталаза – один из наиболее   быстро работающих ферментов: при 0 градусов по Цельсию одна молекула каталазы разлагает за 1 сек до 40 000 молекул перекиси водорода!

Что вы знаете о ферментах (биологических катализаторах)? Как  бы без них протекали реакции и к чему бы это привело?

НОВЫЙ МАТЕРИАЛ.

ФЕРМЕНТЫ – это биологические катализаторы, способные ускорять химические реакции

                        в клетке в  десятки тысяч раз. Изучает ферменты наука энзимология.

                        ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ,

ВСЕ  ФЕРМЕНТЫ –        глобулярные белки.

ФЕРМЕНТЫ    увеличивают скорость реакций, но сами в этой реакции не расходуются.

ФЕРМЕНТЫ    высоко специфичны: один фермент может катализировать только одну   реакцию.

ФЕРМЕНТ       всегда больше субстрата, с которыми он взаимодействует.

ФЕРМЕНТ         в малом количестве вызывает превращения большого количества     субстрата.

ФЕРМЕНТ         своим присутствием не влияет ни на свойства, ни на природу  конечного продукта.

ФЕРМЕНТ    взаимодействует из субстратом с помощью АЦ  (К  - 10 - 20 аминокислот) специфического участка, который по форме соответствует субстрату.

 Катализируемая им реакция обратима.

Активность ферментов зависит  от t,  рН среды, температуры, давления и от концентрации как субстрата так и самого фермента.

Фермент – субстратный комплекс способен снижать энергию начала реакции, это и позволяет ферменту ускорить протекание реакции.

СТРОЕННИЕ ФЕРМЕНТА.

АПОФЕМЕНТ – БЕКОВАЯ ЧАСТЬ ФЕРМЕНТА;

Орг - е в - ва: белки или близкие к витаминам в – ва (гормоны)

КОФЕРМЕНТ  - небелковая часть фермента,

                               Активная часть фермента.  

МЕХАНИЗМ    ДЕЙСТВИЯ    ФЕРМЕНТА.

«КЛЮЧА  И ЗАМКА»                                                     «РУКИ И ПЕРЧАТКИ» 

1890 г. Фишер

СУБСТРАТ   ФЕРМЕНТ                                                   СУБСТРАТ   ФЕРМЕНТ 

Главная часть замка – активный центр. Форма субстрата соответствует активному центру.

Фермент – субстратный комплекс существует короткое время. Образовавшиеся продукты реакции поступают в окружающую среду. Комплекс распался и готов принимать новый субстрат. Активный центр не жестко подходит к субстрату как «рука в перчатку».

Каталаза  - м  = 250 000;   Перекись водорода – м = 34.

ЭТАПЫ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТА.

1. Приближение субстрата к активному центру;
2. Вхождение С (субстрата) в активный центр;
3. Перестройка субстрата в продукт реакции;
4. Выход продукта реакции из активного центра.

СВОЙСТВА БЕЛКОВ.

ДЕНАТУРАЦИЯ                  РЕНАТУРАЦИЯ             ДЕСТРУКЦИЯ

Нарушение высших уровней организации белковой молекулы (вторичной, третичной, четвертичной структур белка из сохранением первичной структуры).

ПРИЧИНЫ.

1)температура; 2) давление; 3) рН среды – кислая или щелочная; 4) ультразвук; 5) вещества.

  ЖИВОЙ __________________        РАЗВЕРНУТЫЙ   ________________ РЕНАТУРАЦИЯ

  БЕЛОК   денатурация (t, р, рН)                      БЕЛОК           если не нарушена I стр – ра белка

КАТАЛАЗА                            УТРАТИЛА СВОЙСТВА         ВОССТАНОВИЛА СВОЙСВА

                                                  Лабораторная работа

ТЕМА. Свойства белков. Определение свойств ферментов.

ЦЕЛЬ:             выявить каталитическую активность ферментов в живых тканях.

Оборудование: перекись водорода, сырой и вареный картофель, сырое и вареное мясо, про бирки, штативы, стеклянные палочки, проросшие семена гороха, термометр.

ХОД РАБОТЫ.

В приготовленные пробирки добавьте несколько капель перекиси водорода. Наблюдаемое запишите в таблицу:

№ п/п	Исследуемый объект	Действие перекиси водорода	Наблюдения
1.	Сырой  картофель	Каталаза + перекись водорода	Вскипание в пробирке;Ф ката-лаза расщепляет яд до про-стых в-в:  воды и кислорода
2.	Вареный  картофель	Деструкция Ф каталазы + перек. водород Кипячение	Реакции не протекают, т.к. нарушена нативная структура белка – фермента при кипячен.
3.	Сырое Мясо	Каталаза + перекись водорода	Вскипание в пробирке;Ф ката-лаза расщепляет яд до про-стых в-в:  воды и кислорода
4.	Вареное мясо	Деструкция Ф каталазы + перек. водород Кипячение	Реакции не протекают, т.к. нарушена нативная структура белка – фермента при кипячен.
5.	Сырое семя  гороха	Каталаза + перекись водорода	Вскипание в пробирке;Ф ката-лаза расщепляет яд до про-стых в-в:  воды и кислорода
6.	Вареное семя гороха	Деструкция Ф каталазы + перек. водород кипячение	Реакции не протекают, т.к. нарушена нативная структура белка – фермента при кипячен.

ВЫВОД. Денатурированный белок не взаимодействуют с перекисью водорода с выделением конечных продуктов воды и кислорода, а белок – фермент каталаза в живых клетках за доли секунды  разрушает яд, перекись водорода, до простых веществ.

II часть. НОВЫЙ МАТЕРИАЛ.

 БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БЕЛКОВ. ФУНКЦИИ ФЕРМЕНТОВ.

№ П/п	Группы белков	ВИДЫ	ФУНКЦИИ	ПРИМЕРЫ
1.	Структурные	кератин коллаген	строительная опорная	Входит в состав волос, ногтей, копыт, рогов Компонент сухожилий, связок, и хрящей
2.	Гормоны	инсулин вазопрессин	регуляторная -------- « ---------	Регулируют обмен веществ
3.	Сократительные	актин миозин	двигательная --------- « -------	Осуществляют мышечные сокращения
4.	Запасные	козеин ферритин	запасающая ------- « -------	Белок в молоке железо в селезенке
5.	Транспортные	Гемоглобин альбумин	перенос веществ ------ «---------	Перенос О   и СО Перенос жирных кислот
6.	Защитные	антитела	иммунная	Защищают организм от бактерий, вирусов, антигенов, чужеродных белков
7.	Сигнальная	рецепторы иодопсин родопсин	Рефлекторная, передает сигналы из внешней среды	Осуществляет взаимосвязь организма и окружающей среды
8.	токсины	нейротоксин	блокирующее	Блокирует передачу нервного импульса
9.	Энергетическая	все	все	При расщеплении 1г-7,8 кДж
10.	Ферментативная	каталаза амилаза инсулин глюкогон ДНКполимераза уреаза	каталитическая	Расщепляет Н О Расщепляет крахмал превращ-т крахмал в глюкозу превращ-т глюкозу в крахмал осущ-т репарацию мол-л ДНК разложение мочевины

Свойства белков  обусловлены аминокислотным составом белков.

Протамины – содержащиеся в икре рыб, где их до 30 % аминокислот с двумя аминогруппами, что обуславливает щелочные свойства этих белков.

Химическая активность веществ  в живой  клетке невелика.

1. Концентрация их в клетке ничтожно мала.
2. В клетке низкая t.
3. Реакции идут очень быстро и качественно потому, что химические реакции регулируются белками – катализаторами.
4. Для каждого фермента существует определенное  значение реакции среды,  при котором он проявляет наивысшую активность
5. Изменение рН вызывает снижение или полное торможение деятельности фермента.
6. Изменение t  вызывает изменение скорости и ход ферментативной реакции.

Пример: разложение мочевины (кошачьей мочи) уреазой (выработанной бактериями)

                 при комнатной t (1 мол уреазы за 1 сек  расщепляет 30 000 мол мочевины) –

Н N- СО- NН   + Н О ---------- СО   + 2 NН    (запах аммиака).

III.  ЗАКРЕПЛЕНИЕ.

1)      Почему все ферменты глобулярные белки?.Чем ферменты отличаются от катализаторов в неживой природе?

2)      Почему активность ферментов зависит от t среды?

3)      Одни ферменты активны в кислой среде, а другие - в щелочной. Как вы это можете объяснить?

4)      Известно, что один фермент катализирует только одну реакцию. Объясните, почему невозможно с помощью этого же фермента ускорить любую реакцию?

    ТЕСТ 2. Тема. «Свойства  и функции белков. Выходное.

     1.Процесс восстановления структуры белка после ее нарушения называется: а) деструкция; б) денатурация; в) ренатурация; г) биосинтезом.

2. К растворимым в воде органическим веществам относятся: а) липиды; б) моносахариды; в) полисахариды; г) некоторые белки.

3При расщеплении 1 г белка выделяется энергия: а) 17,8 кДж; б) 39,8 кДж; в) 178 кДж.

4Ускорение биохимических реакций обеспечивают: а) алкалоиды; б) гормоны; в) белки (ферменты)

5Антитела имеют природу: а) белковую; б) углеводную; в) липидную.

6В полипептидную цепь аминокислоты соединяются  благодаря: а) водородным связям; б) ковалентным связям;  в) гидрофобным; г) ионным.

7Вторичная структура белка имеет вид: а) глобулы; б) спирали; в) цепи аминокислотных остатков.

8Процесс разрушения первичных пептидных связей называют:  а) денатурация; б) деструкция; в) ренатурация.

                                                              l l вариант.

1. В состав молекулы белков входят химические элементы: а) С; б)  К; в) Н ; г) О ; д) Са;      е) N  ; ж) S; з)  Fe.
2. Активная часть белка – фермента, обеспечивающая каталитические свойства:

      а) апофермент;     б) кофермент.

3.   Сократительную функцию выполняют белки: а) протеины; б) миозин; в) кератин;

        в) актин.

4.  Каталитическую функцию  выполняют белки: а) каталаза; б) миозин; в) кератин;

       в) уреаза;

5. Транспортную функцию выполняют белки: а)  гемоглобин; б) миозин; в) кератин;

       в) актин.

6. Защитную функцию  выполняют белки: а) коллаген; б) иммуноглобулины; в) тромбо-пластин; г) тромбин; д) фибриноген.
7. Строительную (структурную) функцию выполняют белки: а) коллаген; б) кератин;

            в) инсулин.

      8. Какие структуры молекул белка способны разрушаться при денатурации,  а затем,  вновь  восстанавливаться:  а) первичная; б) вторичная;  в) третичная; г) четвертичная? 

IV. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: учить &5 и конспект урока,  подготовить

нформацию о роли белков в организме,повторить биологические термины.

V.  ИТОГ   УРОКА.

Подвести обучающихся к следующим выводам:

Свойства белков  обусловлены аминокислотным составом белков.

Без участия ферментов протекание большинства биохимических процессов  в клетке было бы невозможным.

В результате ферментативных  реакций не образуются побочные продукты, то есть наблюдается почти 100%  выход конечного продукта.

Для нормального функционирования организма это имеет большое значение, т.к. все вещества, распавшиеся до конечных продуктов – воды и углекислого газа,  выводятся  полностью наружу из организмов, при этом не накапливаются ненужные вещества в  ЖО.

.