Презентация к открытому уроку по биологии: "Белки. Функции белков. Механизм действия ферментов"+ план-конспект урока

Разгадайте кроссворд

1. Трехатомный спирт, входящий в состав липидов.

2.Функция липидов, которые являются гормонами.

3.Функция жиров, связанная с теплоизоляцией организмов.

4.Функция жиров, связанная с их накоплением в клетке.

5.Вещество, образующееся при окислении жиров.

6. Составная часть оболочки клетки, состоящая из двух липидных слоев со встроенными в них молекулами белка.

7. Функция липидов, связанная с тем, что из них образована мембрана клетки.

8. Наиболее простые и широко распространенные вещества, входящие в группу липидов.

9. Производные липидов, которые выполняют регуляторную функцию.

Проверьте кроссворд

ГАПОУ СО «Калининский техникум агробизнеса»

Белки. Функции белков. механизм действия ферментов.

Октябрь, 2022 г.

Цель урока:

• расширить знания о белках как природных полимерах;
• изучить строение и состав белков;
• рассмотреть классификацию белков;
• определить структуры белка;
• изучить свойства белков;
• рассмотреть вопрос как от строения молекул зависит функции белковых молекул в живых системах;
• сформировать понятие о ферментах как биологических катализаторах

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Фридрих Энгельс

• В каждой живой клетке присутствует одновременно более тысячи видов белковых молекул.
• В различных клетках на долю белков приходится от 50 до 80% сухой массы.

Белки, или протеины (от греч. «протос» — «первый»), — это природные органические соединения, которые обеспечивают все жизненные процессы любого организма. Из белков построены хрусталик глаза и паутина, панцирь черепахи и ядовитые вещества грибов . С помощью белков мы перевариваем пищу и боремся с болезнями. Благодаря особым белкам по ночам светятся светлячки, а в глубинах океана мерцают таинственным светом медузы.

• Белки, или протеины (от греч. «протос» — «первый»), — это природные органические соединения, которые обеспечивают все жизненные процессы любого организма. Из белков построены хрусталик глаза и паутина, панцирь черепахи и ядовитые вещества грибов . С помощью белков мы перевариваем пищу и боремся с болезнями. Благодаря особым белкам по ночам светятся светлячки, а в глубинах океана мерцают таинственным светом медузы.

В 1838 г. для обозначения белков

Выдающийся шведский химик

Й.Я. Берцелиус

Ввёл термин «ПРОТЕИН»

Качественный состав белков

В состав белковых веществ входят:

• углерод,
• водород,
• кислород,
• азот,
• сера,
• фосфор.

Гемоглобин – C 3032 H 4816 O 872 N 780 S 8 Fe 4 .

Молекулярная масса белков колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Mr белка яйца = 36 000, Mr белка мышц = 1 500 000

Эмиль герман фишер (1852-1919) немецкий химик-органик

В начале 20 века экспериментально доказал, что белки состоят из аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями.

Осуществил первый анализ аминокислотной последовательности белка и объяснил явление протеолиза.

АМИНОКИСЛОТЫ

Всего в природе встречается около 170 различных аминокислот, однако в состав белков входит лишь 20 . Животные в процессе эволюции утратили способность синтезировать 8 (10) из них и должны получать эти аминокислоты с пищей. Эти аминокислоты называют незаменимыми.

Аланин

Аргинин

Такие белки, как казеин молока, миозин мышц, альбумин яйца, содержат набор из всех 20 АМК, в инсулине их 18, а в сальмине (белок из молок рыб) – всего 7.

Аспарагин

Аспарагиновая кислота

Гистидин

Глицин

Глутамин

Глутаминовая кислота

Пролин

Серин

Тирозин

Цистеин

Валин

Изолейцин

Лейцин

Лизин

Метионин

Треонин

Триптофан

Фенилаланин

Каждая из них имеет

аминогруппа

карбоксильная группа

радикал

АМИНОКИСЛОТЫ

Аминокислоты соединяются друг с другом посредством пептидной связи. Эта связь образуется путем выделения молекулы воды при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты. Реакция, идущая с выделением воды, называется  реакцией конденсации , а возникающая ковалентная азот-углеродная связь –  пептидной связью.

Соединения, образующиеся в результате конденсации двух аминокислот, представляют собой  дипептид  (см. Рис. 3). На одном конце его молекулы находится аминогруппа, а на другом – свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие молекулы. Если таким образом соединяется много аминокислот, то образуется  полипептид .

Белки подразделяют на протеины (простые белки) и протеиды (сложные белки).

Б Е Л К И

Сложные

могут включать:

- ионы металла (металлопротеиды)

-пигмент (хромопротеиды),

-комплексы с липидами (липопротеины),

-нуклеиновые кислоты(нуклеопротеиды),

-остаток фосфорной кислоты (фосфопротеиды),

-углевод (гликопротеины)

Простые

Состоят только из

аминокислотных

остатков

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ

В 1888 г. А. Я. Данилевский указал на то, что в молекулах белков содержатся повторяющиеся пептидные группы атомов

В 1902 г. Э. Фишер предложил пептидную теорию строения белка.

СТРУКТУРа БЕЛКов

Используя текст на с.14-15 учебника опишите структуры белка.

СТРУКТУРа БЕЛКов

Структура белковой молекулы

Характеристика структуры, типы связи

Первичная структура

Вид структуры

Вторичная структура

Третичная структура

Четвертичная структура

Различают 4 структуры белка

• Первичная структура представляет собой цепочку последовательно соединенных между собой аминокислот . Эта структура наиболее устойчива, так как все связи между АМК являются ковалентными .

Вторичная структура

• Вторичная структура образуется, когда цепочка закручивается в ά-спираль , витки которой поддерживаются водородными связями между кислородом карбоксильной группы -СООН одного витка спирали и водородом аминогруппы –NН 2 другого витка спирали . В одном витке спирали располагается 3,6 остатка АМК, высота витка 0,54 нм.

Вторичная структура белка устойчива благодаря большому количеству водородных связей, имеющих кооперативный характер.

Вторичная структура

α–спираль

Β - спираль

α–спираль открыта в 30-ых годах ХХ века Л.Полингом.

β – спираль (складчатая)– две параллельные полипептидные цепи, соединены между собой с помощью водородных связей,перпендикулярно цепям.

Подобную структуру имеют фибриллярные белки (коллаген, фиброин (белок шелка)).

α–спираль стабилизируется в пространстве благодаря образованию дисульфидных и большого количества водородных связей между аминокислотами полипептидной цепи оси спирали.

Например – кератин.

Третичная структура

• Третичная структура представляет собой еще более компактную молекулу. Нить АМК далее свертывается, образуя клубок или фибриллу, для каждого белка специфичную.

• Связи, поддерживающие третичную структуру белка слабые , как правило, между удаленными друг от друга активными группами молекулы, чаще всего между радикалами . Это гидрофобные взаимодействия, электростатические связи между

электроположительными и электроотрицательными радикалами. Это могут быть и немногочисленные ковалентные дисульфидные –S-S-связи.

Белок, находящийся в третичной структуре, приобретает биологическую активность. Такая структура называется нативной.

Четвертичная структура

Четвертичная структура характерна лишь для тех белков, которые функционируют только в комплексе с другими белковыми молекулами и поодиночке биологического смысла не имеют.

Гем

• Например, в составе гемоглобина таких полипептидных цепочек четыре – 2 ά- цепи и 2 β-цепи, каждая из которых соединена с железосодержащим гемом;

СТРУКТУРЫ БЕЛКА

ПЕРВИЧНАЯ – последовательное расположение аминокислот в полипептидной цепи

ВТОРИЧНАЯ – закрученная в виде спирали белковая нить (удерживается за счет водородных связей)

ТРЕТИЧНАЯ – пространственная структура белка в виде глобул.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ – объединение нескольких белковых глобул в единый рабочий комплекс.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ

• Альбумины – растворяемые в воде или слабых солевых растворах
• Проламины – растворяются в спиртах
• Глутеины – растворимы в разбавленных растворах кислот и щелочей
• Нерастворимые

Химические свойства белков

1. Гидролиз (кислотно-основный, ферментативный), в результате которого образуются аминокислоты.

2. Денатурация белков – это потеря белками их биологических свойств (каталитических, транспортных и т.д.) вследствие изменения структуры белковой молекулы.

Денатурацию вызывают:

• физические факторы (высокая температура, ионизирующее излучение),
• химические факторы (концентрированные кислоты, щелочи, реакционно-активные соединения, тяжелые металлы ).

Денатурация – нарушение природной структуры белка.

Денатурация

Обратимая (ренатурация) – восстановление исходной структуры белка

Необратимая

Цветные реакции на белки

1. Ксантопротеиновая – взаимодействие с концентрированной азотной кислотой, которое сопровождается появлением желтой окраски.

2. Биуретовая – взаимодействие слабощелочных растворов белков с раствором сульфата меди (II), в результате которой появляется фиолетово-синяя окраска.

Функции белков в организме

Белки  — необходимые компоненты всех живых организмов, они участвуют в большинстве жизненных процессов клетки.

Белки осуществляют обмен веществ и энергетические превращения.

Белки входят в состав клеточных структур — органелл, секретируются во внеклеточное пространство для обмена сигналами между клетками, гидролиза пищи и образования межклеточного вещества.

Функции белков .

Функции белков .

ФУНКЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

1. Каталитическая (ферментативная)

ПРИМЕР

2.Двигательная (сократительная)

МЕСТО НАХОЖДЕНИЯ

3.Транспортная

4.Защитная

5.Энергетическая

6. Строительная

7. Регуляторная

Регулирует обменные процессы

8. Запасная

Гормоны: инсулин, соматотропин, пролактин

Запасается впрок

Поджелудочная железа, гипофиз, молочные железы

Казеин, зеин

В молоке, в семенах кукурузы

1.Каталитическая Функция

Одна из важнейших функций белков. Скорость ферментативных реакций в десятки тысяч (а иногда и в миллионы раз) выше скорости реакций, идущих с участием неорганических катализаторов.

Ферменты  — группа белков, обладающая специфическими каталитическими свойствами, то есть каждый фермент катализирует одну или несколько сходных реакций.

Ферменты катализируют реакции расщепления сложных молекул (катаболизм) и их синтеза (анаболизм), а также репликации и репарации ДНК и матричного синтеза РНК.

Известно несколько тысяч ферментов; среди них такие, как, например, пепсин, расщепляют белки в процессе пищеварения.

2.Двигательная (сократительная)Функция

Особые сократительные белки (актин и миозин) участвуют во всех видах движения клетки и организма: образовании псевдоподий, мерцании ресничек и биении жгутиков у простейших, сокращении мышц у многоклеточных животных, движении листьев у растений и др.

3. Транспортная функция

Белки связывают и переносят

различные вещества и внутри

клетки, и по всему организму.

Например,

белки-каналы в

мембране .

Например, г е м о г л о б и н крови

переносит кислород .

4. Защитная функция

Иммунная защита

Предохраняют организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждений.

В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов (антигенов) образуются особые белки — антитела , способные связывать и обезвреживать их.

Антитела блокируют чужеродные

белки

4.Защитная функция

В ней принимает участие коллаген  — белок, образующий основу межклеточного вещества соединительных тканей (в том числе костей, хряща, сухожилий и глубоких слоев кожи (дермы);

кератин , составляющий основу роговых щитков, волос, перьев, рогов и др. производных эпидермиса.

Физическая защита

Фибриногены и тромбины, участвуют в свёртывании крови .

Защитная функция

Химическая защита

• Связывание токсинов белковыми молекулами может обеспечивать их детоксикацию.
• Особенно важную роль в детоксикации у человека играют ферменты печени, расщепляющие яды или переводящие их в растворимую форму, что способствует их быстрому выведению из организма

Печень- «чистит» кровь, то есть перестраивает токсин так, чтобы он мог выйти из организма.

5.Энергетическая функция

Белки являются одним из источников энергии в клетке.

При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж

(3,8 ккал) .

Сначала белки распадаются до аминокислот, а затем до конечных продуктов — воды, углекислого газа и аммиака .

Однако в качестве источника энергии белки используются тогда, когда другие (углеводы и жиры) израсходованы.

6. Строительная функция

Благодаря сложности, разнообразию форм и состава, белки играют важную роль в жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Одна из важнейших — строительная . Белки участвуют в образовании клеточных и внеклеточных структур: входят в состав клеточных мембран, шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов и т.д.

Белки участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки.

кератин

7. Регуляторная функция

Многие процессы внутри клеток регулируются белковыми молекулами, которые регулируют транскрипцию, трансляцию, сплайсинг, а также активность других белков.

Регуляторную функцию белки осуществляют либо за счёт ферментативной активности (например, протеинкиназы), либо за счёт специфического связывания с молекулами ферментов.

Например, инсулин регулирует

уровень углеводов в крови.

8. Запасная функция

Резервные белки запасаются в качестве источника энергии и вещества в семенах растений и яйцеклетках животных; белки третичных оболочек яйца (альбумины) и основной белок молока (казеин) также выполняют, главным образом, питательную функцию.

Проверь себя

ФУНКЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

1. Каталитическая (ферментативная)

ПРИМЕР

Ускоряют протекание хим.реакций в организме

2.Двигательная (сократительная)

МЕСТО НАХОЖДЕНИЯ

Ферменты: амилаза, пепсин, липаза

Выполняют все виды движений

3.Транспортная

4.Защитная

В пищеварительной системе

Миозин, актин

Переносят различные вещества

5.Энергетическая

Обезвреживают чужеродные вещества

Гемоглобин, альбумин

В мышцах

В эритроцитах, в крови

Иммуноглобулин, интерферрон

Обеспечивает клетки энергией

6. Строительная

В органах иммунной системы

Все белки (1 грамм = 17, 6 кДж)

7. Регуляторная

Материал клетки

В клетках пищеварительной системы

8. Запасная

Коллаген

Регулирует обменные процессы

Гормоны: инсулин, соматотропин, пролактин

Волосы, ногти, кожа

Запасается впрок

Поджелудочная железа, гипофиз, молочные железы

Казеин, альбумины

В молоке, в белке куриного яйца

Белки-компоненты пищи человека

Белок – важнейший компонент пищи человека. Основной источник белка – мясо, молоко, продукты переработки зерна, хлеба, овощи, рыба. Без белков или их составных частей аминокислот – не может быть обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей, а также образования ряда важнейших веществ, как например, гормонов, ферментов.

• Какое соединение является мономером белка?
• Сколько аминокислот участвует в организации белковой молекулы?
• Какие биогенные вещества входят в состав белков?
• Как называется ковалентная связь между аминокислотами в молекуле белка?
• Назовите функциональные группы соседних аминокислот в белке, между которыми образуется пептидная связь?
• Как называется вещество белковой природы, которое катализирует химические реакции в организме?
• Какие есть структуры белка?
• При каких условиях происходит нарушение природной структуры белка?
• При каких условиях процесс разрушения структуры белка обратим?
• Какие функции выполняют белки в клетках и в организме?

закрепление

установите соответствие между группами белков и их функциями

Белки:

1. Кератин

2. Гемоглобин

3. Актин

4. Антитела

5. Миозин

6. Фибриноген

7. Коллаген

8. Альбумин

9. Каталаза

10. Трипсин

11. Инсулин

Функции:

А. Строительная

Б. Запасающая

В. Защитная

Г. Двигательная

Д. Транспортная

Е. Ферментативная

Ж. Регуляторная

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

10

10

11

11

установите соответствие между группами белков и их функциями

1

2

В,А

3

Д

4

Г

5

В

6

Г

В

7

8

А,В

Д,Б

9

10

Е

11

Е

Ж

работа с текстом «белки»

Вставьте в текст пропущенные термины и слова.

• В состав белка входят следующие элементы: _______,_______,_______,_______,_________.
• Белки – это_______________полимеры, мономерами которых являются ____________________.
• В состав природных белков входят ______ аминокислот, ___ из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.
• Мономерами белков являются _______________.
• Денатурация – процесс изменения ____________,____________ и____________ структуры белка, т.е. естественной пространственной структуры.

работа с текстом «белки»

1.В состав белка входят следующие элементы: углерод, водород, кислород, азот, сера .

2.Белки – это нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

3.В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.

4. Мономерами белков являются аминокислоты.

5.Денатурация – процесс изменения втоичной, третичной и четвертичной структуры белка, т.е. естественной пространственной структуры.

Вывод:

• Белки – обязательная составная часть всех живых клеток. Белки играют важную роль в живой природе, являясь главным, наиболее ценным незаменимым компонентом пищи.
• Белки являются основой структурных элементов клетки и тканей, поддерживают обмен веществ и энергии, участвуют в процессах роста, развития и размножения, обеспечивают механизмы движения, развитие иммунных реакций, необходимых для функционирования всех органов и систем органов.
• По набору белков каждый организм уникален и он определяется генетически. Ошибки в биосинтезе белка могут вызвать серьёзные изменения в организме, заболевания и даже смерти.

Домашнее задание:

(На отдельных листах) “Письмо в будущее”. Прожив и прочувствовав” сегодняшний урок, напишите письмо своему будущему ребенку, о том, что он должен знать, что делать, как себя вести, чтобы снизить риск мутаций у себя и будущих потомков.

Домашнее задание

• Повторить материал урока по конспекту
• Составить кроссворд на тему: «Белки»
• Составить свой тест (12 вопросов) на тему: «Белки »