Белки, их строение, свойства.Цели: познакомить учащихся с белками как высокомолекулярными соединениями; дать представление об уровнях организации белковых молекул, механизме образования первичной структуры белка, причинах образования вторичной и третичной структур, показать многообразие химических свойств полипептидов. Оборудование: компьютер, экран, проектор, диск с презентацией.Реактивы для лабораторных опытов: растворы куриного белка, NaCl (насыщ.) CuSO4, NaOH, HNO3 (конц.), водный раствор аммиака, вода. ^ I. Изучение нового материала проходит в форме лекции. Ученики 10 класса на уроках биологии в первой четверти изучали строение и функции белков. Изученный ими материал я представляю в виде презентации. По ходу лекции использую презентацию. Рассказываю о многообразии белков в природе и перехожу к рассмотрению строения белка как полимера (полипептидной цепи), структурными единицами которого являются аминокислоты (слайд 3 – 6). Информацию о том, что тривиальные названия аминокислот связаны с источником их получения, учащиеся получают из таблицы, слайд 7: Аминокислота Источник получения Перевод Серин Волокна шелка Serieus (лат.) — шелковистый Тирозин Сыр Tyros (греч.) - сыр Глутамин Клейковина злаков Gluten (лат.) — клей Цистин Камни мочевого пузыря Kystys (греч.) - пузырь Аспарагиновая кислота и т. д. Ростки спаржи Asparagus (лат.) - спаржа учащиеся делают небольшие сообщения, освещая вехи истории исследования белков, упоминая о работах Э.Фишера по изучению состава белков и взаимного расположения в них аминокислот (1899г.); характере связи между аминокислотами(1902г.); идеи А. Я. Данилевского о пептидных связях (1902г.). На этом этапе записываем уравнение реакции между двумя аминокислотами, приводящее к образованию пептида, и обсуждаем с учащимися возможность дальнейшего роста цепи. Затем переходим к рассмотрению четырех уровней организации белковой молекулы (слайд 8 - 9). При рассказе о первичной структуре (слайд 10), ученица выступает с сообщением, в котором упоминает о работе Сэнгера (1958г.) по расшифровке строения молекулы инсулина, за которую он получил Нобелевскую премию; рассказывает о том, к чему приводит нарушение порядка чередования аминокислот во время синтеза белка. показать примеры состава и последовательности расположения аминокислотных остатков в некоторых белках; рассказать о том, к чему приводит нарушение порядка чередования аминокислот во время синтеза белка (учитель биологии объясняет причины развития серповидноклеточной анемии). При обсуждении вторичной структуры (слайд 11) белка необходимо активизировать знания учащихся о водородной связи и продемонстрировать, за счет каких функциональных групп остатков аминокислот эти связи образуются в молекуле белка. На примере белка кератина (волос человека) объясняет, почему волосы при смачивании растягиваются или принимают форму спирали при накручивании. Раскрытие причин поддержания третичной структуры (слайд 12) белка учитель химии проводит путем создания проблемной ситуации: он записывает на доске функциональные группы аминокислот (те, которые могут образовывать дисульфидные, сложноэфирные, солевые мостики) и предлагает учащимся предсказать, какие из них способны взаимодействовать. На примере строения гемоглобина учитель рассказывает о четвертичной структуре (слайд 13), характерной для белков, состоящих из нескольких полипептидных субъединиц. А затем сообщает о том, как белки различают по форме (фибриллярные и глобулярные), и характеризует их функции и свойства, приводит примеры. Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что белки обладают рядом особенностей, которые не свойственны никаким другим органическим соединениям. Гигантские молекулы белков отличаются неисчерпаемым разнообразием структуры при строгой ее специфичности у конкретного белка; им присуща способность к внутримолекулярным взаимодействиям, что обеспечивает динамичность структуры их молекул, изменчивость и пластичность их формы, обратимость переходов из глобулярного состояния в фибриллярное; обладая многоликими по химическим свойствам радикалами аминокислотных остатков в составе полипептидных цепей, белковые молекулы в целом и отдельные их части способны вступать в разнообразные химические и физические взаимодействия.Белки могут закономерно изменять свою структуру под влиянием внешнего воздействия и восстанавливать исходное состояние при его снятии; обладают уникальной способностью каталитически ускорять огромное число химических реакций, протекающих в живых организмах. Следующая часть урока экспериментальная. Учащиеся проводят лабораторные опыты, иллюстрирующие физические и химические свойства белков.1. Растворимость белков в воде, действие нагреванияСправка. Растворы белков представляют собой высокомолекулярные коллоиды и обладают многими свойствами коллоидных растворов.Денатурация — нарушение структуры белка, сопровождающееся изменением физико-химических свойств (слайд 14). Налейте в пробирку небольшое количество куриного белка. Что наблюдаете? Постепенно нагрейте раствор над пламенем спиртовки. Когда появятся хлопья, прекратите нагревание. Надо ли для выделения белка доводить жидкость до кипения? Попробуйте растворить выпавший белок, добавляя воду. Растворяется ли он? ^ Сделайте вывод об обратимости процесса денатурации (слайд 15).2. Взаимодействие белков с кислотами и щелочамиСправка. Под действием кислот и щелочей белковые вещества распадаются с образованием в итоге смеси α -аминокислот. Гидролиз протекает ступенчато с образованием более простых продуктов: белок -> полипептиды -> дипептиды -> α-аминокислоты. Для осуществления качественных (цветных) реакций, белок необходимо подвергнуть гидролизу.Биуретовая реакция. К 5 мл раствора белка прилейте столько же 10 %-ного раствора NaOH. Смесь взболтайте. Добавьте 2-3 капли раствора медного купороса. Слабо нагрейте. Что наблюдаете?Ксантопротеиновая реакция. К 1-2 мл раствора белка добавьте несколько капель концентрированной азотной кислоты. Слабо нагрейте. Что наблюдаете? Охладите раствор. Добавляйте по каплям нашатырный спирт до щелочной реакции (появляется оранжевая окраска).^ 3. Взаимодействие белков с солями А. Поваренная соль. Налейте в пробирку 1-2 мл. раствора белка и прибавьте до половины пробирки насыщенного раствора поваренной соли. Встряхните раствор и обратите внимание на помутнение смеси. Отлейте в другую пробирку немного полученной мутной жидкости и долейте воды. Взболтайте жидкость и наблюдайте (хотя и неполное) исчезновение мути. Б. Соли тяжелых металлов. Налейте в пробирку на 1/3 водного раствора белка и прилейте к нему немного раствора медного купороса. Обратите внимание на образование хлопьевидного осадка белка. Попробуйте растворить белок в небольшом количестве воды. Для этого поместите жидкость с осадком в стаканчик и прилейте воду. Происходит ли растворение осадка? Для актуализации знаний учащихся о процессе пищеварения ученица делает сообщение, опираясь на курс «Человек и его здоровье» 8 класс. Далее проводим самостоятельную работу. Из перечня предложений школьники должны выбрать те фразы, которые характеризуют процесс переваривания белков.1. На питательные вещества действуют ферменты амилаза и мальтоза. 2. Начинают перевариваться в желудке. 3. На питательные вещества действуют ферменты пепсин, трипсин. 4. Расщепляются до глицерина и жирных кислот. 5. Расщепляются до глюкозы. 6. Действует фермент липаза. 7. Расщепление начинается в двенадцатиперстной кишке. 8. Окончательно расщепляются до аминокислот. 9. Для эмульгирования необходима желчь. 10. Всасываются в лимфу. 11. Начинается расщепление в ротовой полости. 12. Полное расщепление происходит в тонком кишечнике. 13. На переваривание влияет поджелудочный сок. 14. Всасываются в кровь.После обсуждения результатов теста учитель переходит к рассмотрению биологических функций белка. Приводит примеры белков, выполняющих различные функции (строительная, энергетическая, транспортная, двигательная, защитная, гормональная, ферментативная). Для иллюстрации ферментативной функции белка учащиеся выполняют лабораторный опыт. В нем пероксид водорода подвергается разложению ферментом пероксидазой, содержащейся в сыром картофеле или мясе.Инструктивная карточка Опыт «Разложение пероксида водорода пероксидазой»1. Налейте немного пероксида водорода в пробирку. 2. Отрежьте кусочек клубня сырого картофеля и бросьте в пробирку с пероксидом водорода. 3. Что вы наблюдаете? Запишите уравнение реакции. 4. Отрежьте новый кусочек картофеля, прокипятите его в пробирке с водой. 5. Бросьте кусочек сваренного картофеля в пробирку с пероксидом водорода. Идет ли химическая реакция? Почему? После проведения опыта учащиеся делают вывод: пероксидаза - фермент, катализирующий реакцию 2Н202 -> 2Н20 + 02. При нагревании фермент разрушается, и реакция не идет.Затем учитель химии предлагает учащимся задачу: «Учеными установлено, что в дневной рацион взрослого человека должно входить около 120 г белка. Как рассчитать, какое количество продуктов удовлетворит суточную потребность человека в белке?» С помощью он проецирует на экран следующие данные: Продукт Содержание белка, % Мясо Рыба Сыр Горох Соя 20 18 34 26 65 Используя их, учащиеся делают соответствующие расчеты. В заключение объяснения учитель биологии сообщает о достижениях в области синтеза белков (например, инсулина, гормонов роста) и практическом применении синтезируемых белков.^ II. Закрепление изученного материала учащиеся проводят по конспекту лекции и материалам учебников.III. Для контроля знаний предлагаем учащимся тестовые задания со свободно конструируемым ответом. На слайде приведены предложения, которые необходимо закончить одним словом.1. Химическое соединение, состоящее из повторяющихся звеньев. (Полимер.) 2. Структурное звено белковой молекулы. (Аминокислота.) 3. Связь между остатками аминокислот в белке. (Пептидная.) 4. Сколько аминокислот участвует в биосинтезе белка? (20.) 5. Какую форму имеет белок с первичной структурой организации молекулы? (Линейную.) 6. Процесс необратимого разрушения белка. (Денатурация.) 7. Химические связи, поддерживающие вторичную структуру белка. (Водородные.) 8. Первый белок, первичную структуру которого удалось расшифровать. (Инсулин.) 9. Химическая реакция белка с водой в присутствии кислоты или щелочи. (Гидролиз.) 10. Цветная реакция на белок, сопровождающаяся красно-фиолетовым окрашиванием. (Биуретовая.) 11. Цветная реакция на белок при действии на него концентрированной азотной кислоты. (Ксантопротеиновая.) 12. Ученый, экспериментально доказавший, что аминокислоты связываются, образуя пептиды. (Э. Фишер.) 13. Взаимодействие между карбоксильной группой и аминогруппой, обусловливающее один из факторов поддержания третичной структуры белка. (Ионная связь.)IV. На дом учащиеся получают задание прочитать соответствующие параграфы по учебнику химии , проработать конспект.