Глобулярные белки растворимы в воде потому что

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ ПО РАСТВОРИМОСТИ. СВОЙСТВА ГЛОБУЛЯРНЫХ БЕЛКОВ

Классификация белков, основанная на их растворимости

Классификация белков, основанная на их растворимости, была введена в 1907–1908 гг. и используется до сих пор, особенно в клинической биохимии (таблица 1). Строго установленных границ между классами не существует. Например, четкое разграничение между альбуминами и глобулинами невозможно, если исходить только из их растворимости в воде и солевых растворах. Поэтому глобулины подразделяют на псевдоглобулины, легко растворимые в воде, и эуглобулины, нерастворимые в воде, свободной от солей.

Таблица 1. Классификация белков, основанная на их растворимости

1. Белки являются амфотерными соединениями, сочетают в себе основные и кислотные свойства, определяемые радикалами аминокислот.

Различают кислые, основные и нейтральные белки.

приводит к изменению свойств белка и, как следствие, делает невозможным

выполнение белком свойственных ему биологических функций. 7. Процесс восстановления структуры белкапосле денатурации называется ренатурацией. Если восстановление пространственной конфигурации белка невозможно, то денатурация называется необратимой.

Источник

Строение и свойства белков

Цель урока: сформировать понятие о белке, его структуре, физических и химических свойствах.

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

(Ученикам заранее предлагается повторить тему «Аминокислоты».)

Два ученика работают у доски.

Задание 1. Напишите формулы 2-аминопропановой кислоты (аланина) и 3-метил-2-аминобутановой кислоты (валина). Какие еще названия для этих кислот вы можете предложить?

Задание 2. Напишите формулу 2-аминоэтановой кислоты. Какие еще названия этой кислоты вам известны? Составьте дипептид из двух остатков этой кислоты. Укажите место пептидной связи.

– Какие две функциональные группы входят в состав аминокислот?
– Что представляют собой аминокислоты с точки зрения кислотно-основных свойств? За счет каких функциональных групп реализуются эти свойства?
– Дайте понятие пептидной связи.
– Могут ли аминокислоты образовывать водородные связи? За счет каких групп атомов?
– Какие вещества называются полимерами? Приведите примеры известных вам полимеров.

III. Постановка познавательной задачи

Учащиеся, работавшие у доски, отчитываются о выполненном задании.

На доске изображен дипептид, состоящий из двух остатков глицина, и приведены формулы двух аминокислот: аланина и валина.

Может ли образоваться дипептид из разных по составу аминокислот? (Слайд 1.) Для того чтобы ответить на этот вопрос, обратите внимание на место пептидной связи в дипептиде.

Ответ. В образовании пептидной связи принимают участие аминогруппа одной аминокислоты и карбоксильная группа другой аминокислоты; боковые радикалы аминокислот не участвуют в образовании дипептида.

Возможно ли дальнейшее присоединение аминокислот к этому веществу? Ответ обоснуйте.

Ответ. Присоединение возможно, т.к. у молекулы дипептида имеются свободные карбоксильная группа (С-конец) и аминогруппа (N-конец). Цепь может расти с обеих сторон (слайд 2).

Сколько вариантов соединения вы можете предложить?

Ответ. Два. Когда аминокислота глицин стоит на первом месте и когда аминокислота глицин стоит на втором месте (слайд 3).

В клетках и тканях организмов обнаружено свыше 170 различных аминокислот, и из них 20 -аминокислот входят в состав важнейших биологических веществ, называемых белками. Попробуйте дать определение белка.

Ответ. Белки – это линейные биологические полимеры, состоящие из -аминокислот.

Запишите это определение в своих рабочих листках.

Перед вами две полипептидные цепочки. Какой из пептидов может входить в состав белка и почему? (Слайд 4.)

Ответ. Первый, потому что он образован -аминокислотами.

За счет каких связей образуется первичная структура белка?

Ответ. Первичная структура образуется за счет пептидных связей.

Запишите это в таблицу в рабочем листке.

Но белок гораздо более сложная макромолекула, чем линейная полипептидная цепочка. Помимо первичной структуры белка необходимо рассматривать вторичную, третичную, а в некоторых случаях и четвертичную структуры. В образовании вторичной структуры белка огромную роль играют водородные связи. Водородные связи образуются электроотрицательными атомами (кислородом, азотом и др.), с одним из которых связан атом водорода, причем все три атома находятся на одной прямой.

Существуют два типа вторичной структуры (-спираль и -структура), но в основе каждого из них лежат водородные связи (слайд 5). Запишите это в рабочие листки.

Третичная структура белка – это способ расположения -спиралей и -структур в пространстве. Она осуществляется за счет ковалентных связей между атомами серы различных аминокислот (дисульфидные мостики S–S) и гидрофильно-гидрофобных (гидро – вода; филос – любовь; фобос – ненависть) взаимодействий (слайд 6). Запишите это в рабочие листки.

Некоторые белки образуют четвертичную структуру, осуществляемую также за счет водородных связей, гидрофильно-гидрофобных взаимодействий и электростатических сил притяжения. Некоторые белки, имеющие четвертичную структуру, состоят из иона металла и белковой части, образованной несколькими белковыми цепями (разными или одинаковыми по первичной структуре) (слайд 7). Запишите в рабочие листки.

Белки осуществляют свои функции правильно только при наличии соответствующей третичной (и четвертичной, если таковая имеется) структур.

Физические свойства белков

Белки – высокомолекулярные соединения, т.е. это вещества с высокой молекулярной массой. Молекулярная масса белков составляет от 5 тыс. до миллионов а.е.м. (инсулин – 6500 Да; белок вируса гриппа – 32 млн Да).

Растворимость белков в воде зависит от их функций. Молекулы фибриллярных белков вытянуты в длину, нитеобразны и склонны группироваться одна возле другой с образованием волокон. Это основной строительный материал для тканей сухожилий, мускульных и покровных. Такие белки в воде нерастворимы.

Прочность белковых молекул просто поразительна! Человеческий волос прочнее меди и может соперничать со специальными видами стали. Пучок волос площадью 1 см 2 выдерживает вес в 5 т, а на женской косе из 200 тыс. волосинок можно поднять груженый КамАЗ весом 20 т.

Глобулярные белки свернуты в клубочки. В организме они выполняют ряд биологических функций, требующих их подвижности. Поэтому глобулярные белки растворимы в воде либо в растворах солей, кислот или оснований. Из-за большого размера молекул образуются растворы, называемые коллоидными. (Демонстрация растворения альбумина в воде.)

Химические свойства белков

Белки участвуют в не совсем обычных химических реакциях, т.к. они являются полимерными молекулами. Посмотрите в свои рабочие карточки и ответьте на следующие вопросы.

Какая связь является более прочной: пептидная или водородная?

Ответ. Пептидная, т.к. эта связь относится к ковалентной химической связи.

Какие структуры белков будут разрушаться быстрее и легче?

Ответ. Четвертичная (если таковая имеется), третичная и вторичная. Первичная структура будет сохраняться дольше других, т.к. она образована более прочными связями.

Денатурация – это разрушение белка до первичной структуры, т.е. пептидные связи сохраняются (слайд 8).

Демонстрация опыта. В 5 небольших пробирок налить по 4 мл раствора альбумина. Первую пробирку нагреть в течение 6–10 с (до помутнения). Во вторую пробирку добавить 2 мл 3М HCl. В третью – 2 мл 3М NaOH. В четвертую – 5 капель 0,1 М AgNO₃. В пятую – 5 капель 0,1 М NaNO₃.

После проведения опыта учащиеся заполняют пробелы в определении понятия «денатурация» на рабочих листках.

Будут ли белки после денатурации проявлять свои специфические свойства?

Ответ. Большинство белков при денатурации утрачивают активность, т.к. белки проявляют свои специфические свойства только при наличии третичной и четвертичной структур.

Как вы полагаете, можно ли разрушить первичную структуру белка?

Ответ. Можно. Это происходит в организме при переваривании белковой пищи.

Одно из самых важных свойств белков – способность к гидролизу. При гидролизе белка происходит разрушение первичной структуры.

Какие вещества образуются при полном гидролизе белка?

Ответ. -аминокислоты.

Демонстрация опыта (заложенного перед уроком). В две пробирки наливают по 2 мл раствора куриного белка, в одну из них добавляют 1 мл насыщенного раствора фестала (таблетку предварительно освобождают от гладкой оболочки). Фестал – это ферментный препарат, облегчающий пищеварение, куда входят липаза (расщепляет жиры), амилаза (расщепляет углеводы), протеаза (расщепляет белки). Обе пробирки помещают в водяную баню при температуре 37–40 °С. В течение 30 мин продолжается процесс «переваривания» белка. По окончании нагревания в обе пробирки добавляют по 2 мл насыщенного раствора сульфата аммония или любого другого реагента, вызывающего денатурацию белка. В первой пробирке (контроль) образуется обильный белый осадок – белок денатурирует. Во второй пробирке (опыт) таких явлений не наблюдается – произошел гидролиз белка, а аминокислоты и пептиды с небольшой молекулярной массой не свертываются.

На основе результатов опыта заполните пропуски в определении понятия «гидролиз» на рабочих листках.

Какое значение для нашего организма имеет гидролиз белков и где он происходит?

Ответ. Получение аминокислот для нужд организма в результате процессов пищеварения начинается в желудке, заканчивается в двенадцатиперстной кишке.

Цветные реакции – качественные реакции на белки:

а) биуретовая реакция (демонстрация опыта);
б) ксантопротеиновая реакция (демонстрация опыта).

Заполните рабочие листки (обратите внимание на условия протекания этих реакций, это понадобится для проведения опытов на следующем уроке).

Рабочий листок

Тема: «Белки. Строение и свойства»

Белки ____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________

Источник

Физико-химические свойства белков

Что такое белки — общее понятие

Белки — это органические вещества, представляющие собой полипептиды или надмолекулярные образования из нескольких полипептидов.

Являются важным элементом питания для человека и животных, так как с ними в организм поступают необходимые для развития клеток и тканей аминокислоты. Процесс выглядит так: попавший в пищеварительный тракт белок подвергается воздействию ферментов, распадается на аминокислоты, фактически становится источником важных для получения энергии и биосинтеза веществ.

Впервые аминокислотную составляющую белка выделил английский биохимик, единственный в мире обладатель двух Нобелевских премий по химии Фредерик Сенгер. Исследуемым материалом в его случае был инсулин — образующийся в поджелудочной железе гормон белковой природы. А методом исследования — секвенирование.

Строение, уровни организации

Молекула белка представляет собой линейный полимер, в состав которого входят остатки α-аминокислот и незначительные элементы неаминоксилотной природы. По сложности организации в биологии выделяют 4 уровня:

Четвертичная структура может состоять из абсолютно одинаковых или отличных друг от друга полипептидных субъединиц.

Классификация

В биохимии выделяют следующие виды белков:

Также принято деление на сложные и простые. Структурный состав простых соединений (протеинов) подразумевает только полипептидные цепочки. Условно такие белки делят по растворимости в солевых растворах и воде на глютелины, альбумины, глобулины, гистоны, проламины, протамины.

Сложные белки (протеиды) содержат также небелковую часть, т.н. простетические группы (фрагменты углеводов, липидов, ионы металлов и т. д.), подразделяются на 6 классов:

Физические и химические свойства

Белки способны набухать, поглощая воду. Явление прочного связывания воды белками называется гидратацией.

Какие функции выполняют

Белки составляют основу большинства процессов, происходящих внутри организма на клеточном и тканевом уровнях. Выполняют следующие функции:

Кроме того, соединения способны выполнять двигательную функцию. К примеру, за сокращение мышц отвечают такие белки, как миозин и актин. Они же обеспечивают мерцание ресничек у простейших, движение листьев и ветвей растений.

Источник

Методическая разработка урока химии на тему «Белки – основа жизни»

Министерство образования Саратовской области

ГАПОУ СО «Базарнокарабулакский техникум агробизнеса»

на тему « Белки – основа жизни »

Евдокова Наталья Алексеевна

Методическое обоснование темы урока:

Ступень общего образования: Ступень среднего общего образования.

Место в учебной теме: тематического блока «Органическая химия», 3-4 уроки по теме «Азотсодержащие органические соединения. Полимеры».

Связь с обязательным минимумом содержания образования: изучение химии ведется в соответствии с Программой учебной дисциплины, разработанной на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по подготовке специалистов среднего звена 35.02.07. «Механизация сельского хозяйства».

Авторы учебника: Габриелян О.С. И.Г. Остроумов. Химия: учебник для студентов средних профессиональных учебных заведений. Москва, Издательский центр «Академия», 2009.

Формируемые общие компетенции:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личного развития.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

Тема урока : Белки – основа жизни.

Тип урока : Урок изучения нового учебного материала.

Цель методическая : Методика организации изучения теоретических знаний.

Цели: Образовательные: Раскрыть ведущую роль белков в строении и жизнедеятельности клетки. Расширить знания о белках, показать роль белков в сфере человеческой деятельности.

Воспитательные: Воспитать познавательную активность обучающихся, ведущей к здоровому образу жизни, практическому умению безопасного обращении я с веществами на основании проведения демонстрационных экспериментов.

Развивающие: Формировать интеллектуальные умения – анализировать, сравнивать, делать выводы.

Материально – техническое обеспечение урока : ПК, мультимедийный проектор, презентация к уроку, единая коллекция цифровых образовательных ресурсов по химии 10 класс по теме «Белки», опорные конспекты, спиртовки, спички, пробирки, инструкции к выполнению опытов.

Межпредметные связи : биология, экологические основы природопользования.

Литература для студентов:

1. Габриелян О.С. Остроумов И.Г. Химия. М., «Академия», 2009.с. 311 – 315.

2. Габриелян О.С. Химия – 10 класс. М., «Дрофа», 2007. § 17.

1. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 10класс. М., «Просвещение», 2012 §38

Технологическая карта урока:

Актуализация темы (Вызов)

Преподаватель: Эпиграфом нашего урока послужат слова:

Меняя каждый миг свой образ прихотливый,
Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,
Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,
Великое смешав с ничтожным и смешным.

Эти строки из стихотворения Семена Яковлевича Надсона посвящены явлению жизни.

Преподаватель: Что такое жизнь? Когда она зародилась? Откуда она взялась на Земле? Эти вопросы волнуют людей всегда. Люди в течение веков копили наблюдения, проводили исследования, создавали теории. Постепенно было накоплено достаточно материала, чтобы сформулировать определение жизни.

Фридриху Энгельсу, немецкому философу, принадлежат замечательные слова: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ, прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка».

Как вы думаете, о каких веществах пойдет речь на сегодняшнем уроке?

Преподаватель: С белками вы уже знакомились на уроках биологии. Вы знаете, какую роль белки играют в жизнедеятельности организмов.

Понятие «жизнь» и «белок» неразрывно связаны. Подумайте и ответьте на вопрос: Что нам надо знать о белке, чтобы понять жизнь? Я предлагаю составить кластер, что мы сегодня должны узнать о белках.

Обучающиеся формулируют тему

Обучающиеся составляют кластер (проговаривают цели урока)

Через эмоциональную сферу мотивируем обучающихся на осознание себя в жизни.

Через постановку наводящих вопросов побуждаем обучающихся к формулированию темы урока.

Актуализация у обучающихся ранее накопленного опыта, используя межпредметные связи и их субъективные возможности

Изучение нового материала (Осмысление)

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 – 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.

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).

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.

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.

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 см 2 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.

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.

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?

Вспомните сваренные вкрутую яйца (свертывание белка). Похожим образом сворачивается белок молока – казеин, так получают богатый белком пищевой продукт – творог.

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:

2. Ксантопротеиновая реакция (на бензольные кольца, содержащиеся в некоторых аминокослотах). Под действием концентрированной HNO ₃ 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:

Какая из перечисленных функций, по вашему мнению, является наиболее важной?

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.

Обучающиеся записывают в тетрадях основные понятия

Источник