Урок химии в 11 классе по теме Белки

В курином яйце найдете меня
без проблем,
И как меня зовут давно известно
всем.
Аминокислотам я жизнью
обязан,
Пептидными связями весь
перевязан.
Тема: Белки
Цель: познакомить учащихся со строением, свойствами,
значением и применением белков.
Белки в природе.
Первый белок, с которым мы знакомимся в своей жизни, - это
белок куриного яйца, альбумин. Он хорошо растворим в воде,
при нагревании сворачивается, а при долгом хранении в тепле
разрушается – яйцо протухает.
Но белок спрятан не только под яичной скорлупой. Волосы,
ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи –
все они почти целиком состоят из другого белка – кератина.
Кератин не растворяется в воде, не сворачивается, не
разрушается в земле: рога древних животных сохраняются в
ней так же хорошо, как и их кости.
Белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, сам
способен разрушать другие белки, это нужно для
пищеварения.
Белок интерферон применяется при лечении насморка
и гриппа, т.к. убивает вызывающие эти болезни
вирусы. А белок змеиного яда способен убить
человека.
Белок гемоглобин помогает переносить по нашему
организму кислород, необходимый для дыхания. Этот
белок любопытен тем, что содержит железо,
необходимое ему для работы. Всего в организме
человека содержится 4-5 г. железа.
Но гемоглобин у каждого вида животных свой,
особенный. Молекула гемоглобина лошади отличается
от белка человека в 26 местах, свиньи в 10 местах, а
гориллы-всего лишь одной аминокислотой.
Белки играют важную биологическую роль. Они служат тем
веществом, из которого построены клетки живого организма
Белки участвуют в обмене веществ, размножении, росте, работе
мышц, желез и т.д.
«Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ
существования состоит по своему существу в постоянном
самообновлении химических составных частей этих тел», - так
определил понятие «жизнь» Ф. Энгельс.
Эти замечательные мысли великого философа находят все
новые и новые подтверждения. Были получены в чистом виде
белки, обладающие признаками жизни. К таким белкам
относятся в первую очередь белки вирусов – бесклеточных
возбудителей ряда болезней. Вирусы были открыты русским
ученым Д. И. Ивановским в 1892 году.
Антуан Франсуа де Фуркруа,
основоположник изучения белков.
В1907 году немецкому ученому Э.Фишеру
удалось получить полипептид из 18 остатков
аминокислот.
Классификация белков
Белки
Протеины(простые)
•Альбумины
•Глобулины
•Глутемины
•Склеропротеины
Протеиды(сложные)
•Фосфопротеиды
•Гликопротеиды
•Хромопротеиды
•Нуклеопротеиды
Белки – биоорганические полимеры, образованные
аминокислотами; имеют
строго определенные
элементарный
состав
и
пространственную
структуру.
Белки - протеины (от греч. protos – «первый», «главный»)
Продукты, богатые белком:
•Творог
•Мясо
•Рыба
•Сыры
•Соя
•Горох
•Фасоль
•Орехи
Строение
Белки – это высокомолекулярные природные соединения,
молекулы которых построены из остатков аминокислот,
соединенных пептидной связью.
Н2N – СН2 – СООН + Н2N – СН – СООН - образуется дипептид,
трипептид и т.д.
|
CH3
Число аминокислотных остатков, входящих в молекулы
отдельных белков, весьма различно: в инсулине 51, в
гемоглобине – около 140. Поэтому и относительная
молекулярная масса белков колеблется в очень широких
пределах – от 10 тысяч до многих миллионов.
Состав
Белки содержат в среднем около
С – 50-55%
О – 21-23%
N - 15-17%
Н – 6-7%
S – 0,3-2,5%
В составе отдельных белков обнаружены также
фосфор, йод, железо, медь и другие макро- и
микроэлементы.
Содержание основных химических элементов может
различаться, за исключением азота.
Структура
Первичная структура белка – линейная
последовательность аминокислот в составе
полипептидной цепи.
Она уникальна для любого белка и определяет его форму,
свойства и функции.
Вторичная структура белков возникает в
результате образования водородных связей
между группами – СООН и – NН2 – разных
аминокислотных остатков полипептидной цепи.
Третичная структура представляет собой
причудливую,
но
для
каждого
белка
специфическую конфигурацию, имеющую вид
клубка – глобулу.
Четвертичная структура характерна не для
всех белков. Она возникает в результате
соединения нескольких глобул в сложный
комплекс.
Функции белков
•
•
•
•
•
•
•
Каталитическая
Транспортная
Рецепторная
Защитная
Структурная
Двигательная
Энергетическая
Физические свойства
В воде белки образуют коллоидные, вязкие
растворы.
Вязкость
раствора
зависит
от
молекулярной
массы
и
концентрации
растворенного вещества. Например, раствор
яичного белка в воде.
Некоторые белки растворимы в воде.
Белки способны к набуханию, характеризуются
оптической активностью и подвижностью в
электрическом поле.
Будучи амфотерными веществами, белки могут
давать соли как с кислотами, так и с щелочами.
Химические свойства
1.По способности растворяться в воде белки подразделяются на
глобулярные(растворимые) и фибриллярные(нерастворимые).
Опыт: белок яйца + вода → растворяется.
белок шерсти + вода → не растворяется.
2. Денатурация – разрушение структуры белка при химическом и
термическом воздействии.
Примером естественно вызванной денатурации служит расщепление
белков в желудке, где имеется сильнокислая среда под действием
ферментов. Денатурация белков положена в основу лечения отравления
тяжелыми металлами, когда больному вводят через рот молоко или
сырые яйца с тем, чтобы металлы адсорбировались на поверхности
денатурирующего белка и не действовали на белки слизистой оболочки
желудка и кишечника, а также не всасывались в кровь.
Опыт: варка яйца и скисание молока (белок казеин),
если + несколько капель лимонной кислоты,
образуется молочная кислота.
3. Гидролиз белка достигается при помощи кипячения белка
с кислотами, щелочами. Реакция гидролиза идет с
образованием
аминокислот.
Качественные
реакции
на
белки
1.Ксантопротеиновая
реакция.
Белок + азотная кислота(конц.) → раствор ярко – желтого
цвета.
2.Биуретовая
реакция.
Белок + сульфат меди(II) + 1 капля щелочи → раствор
фиолетового
цвета.
3.
Цистеиновая
реакция.
Белок + ацетат свинца→раствор черного цвета.
4.
Горение
белков.
При горении белка издается характерный запах «жженого
рога»(поджечь
пучок
шерсти,
волос).
Таким образом можно отличить натуральный мех от
искусственного, синтетические ткани от шерстяных.
Белки и пища
Откуда в живой клетке берутся аминокислоты, необходимые для
синтеза белка?
В небольшом количестве организм может сам синтезировать
аминокислоты, но далеко не все. Восемь аминокислот, необходимых
человеку, могут поступать только с пищей. Они называются
незаменимыми (изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин,
триптофан, валин, гистидин).
Белки – важнейший компонент продуктов питания, необходимый для
восполнения энергетических затрат, построения и возобновления тканей
организма.
Недостаток белка в пище вызывает тяжелые заболевания – плохое
самочувствие, истощение, ухудшение памяти, работоспособности,
уменьшает устойчивость организма к инфекциям, вызывает нередко
смерть.
Наилучшая пища: орехи, семечки, проросшее зерно, пивные
дрожжи, спирулина (водоросль) – это источник полноценных,
легкоусвояемых белков, микроэлементов и витаминов. Продукт
незаменим для ослабленных, восприимчивых к болезням людей.
Хорошая пища: яйцо, горох, бобы, рыба, грибы, свежее молоко.
Плохая пища: обдирные крупы, мясо, кипяченое и
пастеризованное
молоко.
Белковой проблемы нет у папуасов Новой Гвинеи, которые
питаются бататом (сладким картофелем), богатым сахаром и
крахмалом, но содержащие мало белка, поэтому кишечные
бактерии вынуждены использовать атмосферный азот,
превращая его в аминокислоты – те «кирпичики», из которых
уже может строить свои белки организм человека.
Свойства белков необходимо знать и учитывать при приготовлении пищи.
1. Для приготовления бульона мясо кладут в холодную воду.
2. Если необходимо сварить мясо для второго блюда, его опускают в кипяток.
3. При жарке мяса: кусочки, положенные на раскаленную сковороду, теряют
меньше мясного сока и получаются более сочными. При жарке теряется
меньше
питательных
веществ,
чем
при
варке.
На биологическую ценность белков влияет и продолжительность тепловой
обработки. Например, сваренное вкрутую яйцо усваивается организмом
труднее, чем сваренное всмятку. Пережаренное мясо жестко, невкусно и
плохо
усваивается.
Демонстрация с помощью биуретовой реакции: бульонные кубики
«Магги», «Галина Бланка» белка не содержат, они только ароматизаторы и
вкусоимитаторы,
а
не
полноценный
пищевой
продукт.
Вывод
Белок – это жизнь. Это важнейший
компонент продуктов питания.
Прав был Энгельс в том, что жизнь
есть способ существования белковых
тел.
Синтетическая пища
Разработкой проблемы синтетической пищи
впервые в России занялся химик-органик А.Н.
Несмеянов. Уже почти в 70-летнем возрасте он
говорил: «Я еще десяти лет от роду пришел к
твердому убеждению, что убиение животных с
целью употребления их в пищу есть ничем
неоправданные зверства и жестокость. После
этого я перестал есть мясо и до сих пор твердо
придерживаюсь
и
этих
убеждений,
и
вегетарианской диеты».
Белок можно выделить в чистом виде хорошего
качества и вкуса. В Англии выделяют белок из
травы (люцерны, зелени кукурузы) и готовят из
него
молоко
и
сыр.
В США из соевого белка изготавливают
искусственные
мясные
продукты.
В 1969 г. 4 фирмы в Японии дали 2150 тонн
искусственного мяса из белка сои и пшеницы.
Выделят белок из дрожжей, который по
аминокислотному составу близок к женскому
молоку.
Кормовые дрожжи получают у нас из углеводородов
нефти. Уже не фантазией стало производство белковой
биомассы из природного газа. Академик Несмеянов
подчеркивает, что синтетическая пища должна быть
вкуснее
и
разнообразнее.
Вывод: проблема белковой пищи может быть успешно
решена не только увеличением продуктивности
растительного и животного мира, использованием
белковых веществ находящихся в морях и океанах,
культивированием хлореллы и др., но и путем
производства белка и аминокислот химическим и
микробиологическим синтезом. Мир вступил в эпоху
синтетической пищи.
Закрепление
1. О чем свидетельствует образование «хлопьев» во время варки мяса?
2. Почему происходит уменьшение веса мяса и рыбы после их тепловой
обработки?
3. При изучении желатина в качестве его модели используют
синтетический
полипептид
полиглицин.
Составьте
реакцию
поликонденсации глицина и приведите структурную формулу
полиглицина.
4. В полипептидной цепи фиброина шелка повторяются фрагменты
такого типа: - ала-гли-ала-гли. Напишите
химическую формулу
фрагмента, где ала- аланин, гли – глицин
5. Серповидная анемия возникает на почве замены одного
аминокислотного осадка – глутаминовой кислоты – на остаток валина в
полипептидной цепи молекулы гемоглабина. Фрагмент цепи нармального
гемоглабина: - глу-глу-лиз-. Фрагмент цепи аномального гемоглобина: вал-глу-лиз- (глу – глутаминовая кислота, лиз – лизин, вал – валин).
Изобразите эти фрагменты при помощи химических формул.
Тест
1. Белками называются:
а) природные полимеры, молекулы которых построены из
остатков моносахаридов,
б) природные полимеры, молекулы которых построены из
остатков аминокислот,
в) природные полимеры, молекулы которых представляют
собой последовательность нуклеотидов,
г) природные полимеры, представляющие собой сложные
эфиры глицерина и карбоновых кислот.
2. В полимерной цепи белков остатки аминокислот связаны
друг с другом связью:
а) водородной, б) амидной, в) пептидной, г) дисульфидной.
3.Какую функцию выполняют белки в организме?
а) защитную, б) транспортную, в) строительную, г) обменную,
д) пластическую.
4. Денатурацией называется:
а) связывание белками молекул воды,
б) разрушение пространственной структуры белков при
сохранении первичной структуры,
в) расщепление полипептидной цепи под действием ферментов,
г) потеря белковой молекулой электрического заряда
определенной кислотности среды.
5. Гидролиз белков используют:
а) для получения аминокислот,
б) для получения студней,
в) для снижения растворимости белков в воде,
г) для качественного обнаружения белков.
6. В результате гидролиза белков чаще всего получают
количество аминокислот:
а) 20,
б) 30,
в) 40,
г) 50.
7. Какой ученый синтезировал полипептид:
а) А.Я. Данилевский, б) Э. Фишер, в) Г. Мульдер, г) А. Браконно.
8. В пространстве закрученная в спираль полипептидная
цепь образует структуру:
а) первичную, б) вторичную, в) третичную, г) четвертичную.
9. Цветные реакции белков:
а) денатурация, б) биуретовая, в) горение, г) ксантопротеиновая.
10.Наиболее богаты белком продукты:
а) мясо, рыба, яйца;
б) горох, орехи, крупы;
в) фрукты, бобы, молоко;
г) грибы, семечки, овощи.
11.Наилучшая белковая пища:
а) обдирные крупы, мясо;
б) яйцо, горох, рыба;
в) орехи, семечки, пивные дрожжи; г) грибы, бобы, молоко.
Домашнее задание
Прочитать § 38 Г. Е. Рудзитис и ответить на вопросы на
странице 162,
О. С. Габриелян - § 17, упр. 1-11 на стр. 134.
Домашний эксперимент: пожарьте или сварите яйцо,
подожгите куриные перья, шелковую ткань.
Что вы будете наблюдать?