Преподаватель: В первой
половине XIX века
благодаря работам голландского врача и химика Г. Мульдера выяснилось, что
неотъемлемая часть всех без исключения живых веществ на Земле составляют
белки. Ученный сделал вывод, что белок «…без сомнения, важнейшее из всех
известных тел органического царства, и без него, кажется, не может быть жизни
на нашей планете…». Белки стали уважительно именовать протеинами (от
греческого protos -
первый).
Первый
белок, очищенный от примеси соединений другой природы, был получен в 1728
году. Это был белок пшеничного зерна, называемый клейковиной.
Белками
называют природные полимеры, состоящие из большого числа остатков
α-аминокислот, связанных между собой пептидными связями.
Белки
- высокомолекулярные соединения, масса их колеблется от 5000 до 1000 000 и выше.
Состоят из остатков 22 аминокислот. В природе существует только малая часть
теоретически возможного количества белка.
Белки
– основа жизни клетки. В теле нет участка, где бы не было белков. В крови и
мышцах белки составляют 1/5 от их общей массы, в мозгу 1/12, 1/100 от общей
массы эмали зубов – белки. В разных органах белки составляют 45-85% сухого
вещества.
Классификация белков
По
химическому составу белки делятся на две группы:
а)
протеины (при гидролизе они распадаются только на аминокислоты); б) протеиды
или сложные белки (при гидролизе распадаются на аминокислоты и вещества
небелковой природы. Это могут быть углеводы, нуклеиновые кислоты, комплексно
связанные металлы, липиды).
Эффект неожиданности
Преподаватель: Ребята,
попробуйте дотянуться языком до подбородка. А теперь до уха. Не получается? А
хамелеон может. Почему?
Хамелеон
обладает такими способностями, потому что это связано со строением. Так и
белки имеют уникальный состав и особое строение, которое помогает выполнять
данные функции.
Структура белков
Преподаватель:
Ученые
обнаружили, что в состав белков входят более 20 различных α-аминокислот. Это
«кирпичики» белкового здания, соединяя их в разном порядке, можно выстроить
неисчислимое множество белковых молекул с самыми разными свойствами. Химики
пытаются расшифровать строение белковых молекул-великанов. Задача эта очень
трудная, природа тщательно прячет «чертежи», по которым выстроены эти
молекулы.
Перед
вами молекулярная формула белка молока – казеина: С1894Н3021О576N468S21.
Если мы рассчитаем молекулярную массу данного белка, то какая она будет?
Как
по-латински много? Значит, эти вещества можно отнести к полимерам. Но т.к.
они связаны с жизнью, то белки являются биополимерами.
Физические свойства белков
Преподаватель: Свойства
определяются тем, к какому типу белки относятся. Молекулы фибриллярных
белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле
другой с образованием волокон. Это основной строительный материал тканей:
сухожилий, мускульных и покровных тканей. Такие белки в воде не растворимы.
Прочность
белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может
соперничать со специальными видами стали. Например: пучок волос площадью 1 см2
выдерживает груз массой 5 т, а на женской косе в 200 тысяч волосинок
можно поднять груженный КамАЗ массой 20 т.
Глобулярные
белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд жизненных функций,
требующих их подвижности и, следовательно, растворимости. Поэтому глобулярные
белки растворимы в воде либо в растворах кислот и оснований. Из-за большого
размера молекул образующиеся растворы являются коллоидными.
Синтез белков
Преподаватель: В живых
организмах синтез белков осуществляется из отдельных аминокислот или пептидов
под действием ферментов. Живая клетка представляет собой уникальную
химическую фабрику, в которой на синтез белковой молекулы требуется всего
несколько секунд.
С
1945 года английский биохимик Фредерик Сенгер приступил к изучению природного
белка инсулина. Инсулин – это гормон поджелудочной железы регулирует в
организме содержание глюкозы в крови. Нарушение синтеза инсулина приводит к
сбою углеводного обмена и тяжелому заболеванию – сахарному диабету. Сенгеру
удалось расшифровать строение молекулы инсулина. Филигранная работа
потребовала долгих 9 лет, но была вознаграждена Нобелевской премией в области
химии.
На
основе открытия Ф. Сенгера в 1963 году был завершен первый синтез инсулина из
отдельных аминокислот. Это был триумф в синтетической органической химии!
В
настоящее время искусственное получение белков осуществляется не химическим,
а микробиологическим путем с использованием микроорганизмов.
Химические свойства белков
Преподаватель: Каждая молекула
имеет свою определенную структуру. Белок выполняет свою функцию только тогда,
когда находится в определенной структуре. А что произойдет, если разрушить
структуру? Под действием каких факторов может произойти разрушение?
Преподаватель: Рассмотрим
первое химическое свойство белков. При нагревании, под действием сильных
кислот или оснований, солей тяжелых металлов и некоторых других реагентов
происходит необратимое осаждение (свертывание) белков, называемое
денатурацией.
Предлагаю
подтвердить наши суждения экспериментально.
(Проведение эксперимента)
Практическая часть.
Лабораторный
опыт № 1:
«Денатурация белка при нагревании».
В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка, нагрели. (Наблюдение:
при нагревании яичный белок осаждается)
Лабораторный опыт № 2: «Денатурация белка под действием солей
тяжелых металлов».
В пробирку поместили 5 капель раствора яичного белка и добавили 1 каплю
раствора сульфата меди (2). (Наблюдение: в пробирке помутнение раствора.
Белок «сворачивается»)
Преподаватель: объясните, почему при отравлении солями тяжелых
металлов, кислотами, другими ядовитыми соединениями пострадавшему предлагают
выпить сырое яйцо? (белок взаимодействует с данными соединениями, осаждая
их. Тем самым способствует нейтрализации и выводу из организма)
Преподаватель:
Где
человек в повседневной жизни может столкнуться с негативными последствиями
денатурации белка?
(нарушение
обмена веществ; воспаление слизистой оболочки ряда органов пищеварения;
сахарный диабет; загар; употребление алкоголя; процесс старения – это медленная
денатурация).
Преподаватель: А может ли денатурация играть положительную роль?
В
организме лучше усваиваются белки, подвергнутые тепловой обработке. При этом
белок теряет свои свойства, но зато это облегчает доступ к молекуле ферментов
желудочно-кишечного тракта.
Вспомните
сваренные вкрутую яйца (свертывание белка). Похожим образом сворачивается
белок молока – казеин, так получают богатый белком пищевой продукт – творог.
Большинство
белков свертываются при температуре до 100 С0. Именно поэтому все
живое гибнет в огне, практически все – при кипячении в воде. В привычной для
нас форме невозможна жизнь на «горячих» планетах Солнечной системы – Меркурии
и Венере.
Второе
химическое свойство белков – гидролиз. Гидролиз – основа процесса
пищеварения. В организм человека ежесуточно должно поступать с пищей 60-80 г
белка. В желудке под действием ферментов и соляной кислоты белковые молекулы
разрушаются по кирпичикам-аминокислотам. Попадая в кровь, они разносятся по
всем клеткам организма, где участвуют в строительстве собственных белковых
молекул, свойственных только данному виду.
Цветные
качественные реакции белков:
1.
Биуретовая реакция (на обнаружение группы –CONH–). Если к небольшому
количеству раствора белка прилить немного NaOH и по каплям добавлять раствор
СuSO4, то появляется красно-фиолетовая окраска.
2.
Ксантопротеиновая реакция (на бензольные кольца, содержащиеся в некоторых
аминокослотах). Под действием концентрированной HNO3 белки
окрашиваются в желтый цвет.
Какова
же ценность белков для организма человека?
Биологическое значение белков
Вернемся
к высказыванию Фридриха Энгельса «Жизнь есть способ существования белковых
тел…». Давайте вспомним из курса биологии, какую роль белки играют в
жизнедеятельности организмов? На ваших столах есть опорные конспекты
«Основные функции белков». Вам нужно ответить на следующие вопросы:
1.
Какая
из перечисленных функций, по вашему мнению, является наиболее важной?
2.
Что
произойдет, если одна из функций отсутствует?
·
Ферментативная
функция.
Большинство химических реакций в организме протекают в присутствии
биологических катализаторов – ферментов, имеющих белковую природу.
·
Транспортная
функция.
Белковые молекулы осуществляют перенос других молекул или ионов по тканям и
органам. Например: белок крови – гемоглобин, переносит молекулы кислорода в
каждую клетку живого организма.
·
Структурная
функция.
Фибриллярные белки – это строительный материал многих тканей: мышечных,
опорных, покровных.
·
Защитная
функция.
Белки играют важную роль в иммунной системе организма. Существуют белки
особого типа – антитела, способные распознавать и уничтожать чужеродные
объекты: вирусы, бактерии, клетки.
·
Сигнальная
функция.
Белки-рецепторы воспринимают и передают сигналы, поступающие от соседних
клеток или окружающей среды. Например: действие света на сетчатку глаза
воспринимается фоторецептором родопсином, имеющим белковую природу.
|
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.