Урок "Белки, свойства и значения"

Оборудование и реактивы: таблицы, раствор белка, раствор спирта, HNO3. CuSO4. NaOH. (CH3 COO)2 Pb, HCl , спиртовка, держатель, пробирки, спички.

“Единственный путь, ведущий к знанию – это деятельность” (Б.Шоу.)

I. Актуализация знаний о строении, структуре белков.

Вопросы для актуализация знаний:

1. Какие элементы входят в состав белка?
2. В каких пределах изменяется молекулярная масса белков? (От нескольких тысяч до нескольких миллионов Mr белка яйца = 36.000, Mr белка мышц = 1.500.000.)
3. Кто из ученых предложил пептидную теорию, которая стала ключом к тайне строения белка? (Русский ученый А.Я. Данилевский, немецкий ученый Э.Г.Фишер.)
4. В чем суть этой теории? (Белки – это полимеры, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью HN–CO.)
5. Какое еще название белков из этого следует? (Пептиды.)
6. На какие группы делят белки по степени сложности? (Простые – протеины – состоящие только из остатков аминокислот, сложные – протеиды – имеющие еще и небелковый компонент: липопротеиды– кроме белкового компонента содержат липиды, фосфопротеины – содержат фосфорную кислоту.)
7. Какова структурная организация белков? (Различают первичную, вторичную, третичную, четвертичную, структуру белков.)
8. Что представляет первичная структура белка? (Строго определенная последовательность аминокислотных остатков полипептидной цепи, все связи ковалентные.)
9. 9) Что представляет вторичная структура белка? (Белковая макромолекула, свернутая в спираль, между витками которой водородные связи.)
10. 10) Что такое третичная структура белка? (Спиралевидная пептидная цепь, уложенная в клубок-глобулу, за счет водородных, гидрофобных, дисульфидных связей.)
11. 11) Какова четвертичная структура белка? (Сложный агрегатный комплекс из полипептидных цепей, в котором присутствуют все перечисленные типы связей.)

II. Изучение нового материала.

А. Определение темы урока.

Мне хотелось бы продемонстрировать небольшой эксперимент. В 3 пробирках находятся: белок куриного яйца, кожа, волосы. Наливаем воду и пытаемся растворить вещества в воде. Какие вещества? (Белки.) А отношение веществ к воде называется……свойством, причем…..физическим. Сформулируем тему урока“ Свойства белков”. Вернемся к нашему опыту. Белок куриного яйца растворился в воде, образовав коллоидный раствор, а белки кожи и волос в воде не растворились. Поэтому по отношения к воде белки делятся на растворимые и нерастворимые. Продолжим знакомство со свойствами белков в процессе исследования.

Цель исследования: изучение гидролиза белков под действием желудочного сока.

Реактивы: белок куриного яйца, натуральный желудочный сок, 0,5% раствор гидроксида натрия

Опыт 1. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и поместить пробирку на водяную баню при t +37 0 C

Белок + вода ------------------ аминокислоты

Опыт 2. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и поместить пробирку в стакан со льдом. Белок + вода ------------

Опыт 3. К раствору белка куриного яйца добавить 1 мл. желудочного сока и 3 капли 0,5% раствора гидроксида натрия. Поместить пробирку на водяную баню при t +37 0 C

Белок + вода + NaOH -----------

Объясните результат эксперимента и сделайте вывод о процессе гидролиза и условиях его протекания.

(Гидролиз белка – важнейшее свойство белков. В результате гидролиза происходит разрушение первичной структуры белка и образование аминокислот, из которых в клетках организма образуются белки, характерные для данного организма. При выполнении опытов, изменение наблюдались только в 1 случае, где белок и желудочный сок находились при t +37 0 C. Из этого следует, что ферменты действуют на белки только в кислой среде и при t тела. Опыты необходимо заложить заранее, т. к для их протекания необходимо 20–30 минут.)

2-я группа. Тема “Денатурация белков”.

Цель исследования: изучение денатурации белка под действием различных факторов.

Реактивы: раствор белка куриного яйца, раствор этанола, раствор уксусной кислоты.

Опыт 1. К раствору белка куриного яйца прилейте раствор этанола.

Белок + этанол -------- денатурация

Что наблюдаете? Добавьте воды. Что наблюдаете?

Опыт 2. К раствору белка куриного яйца прилейте раствор уксусной кислоты.

Белок + CH3COOH --------- денатурация

Что наблюдаете? Добавьте воды. Что наблюдаете?

Опыт 3. Пробирку с раствором белка куриного яйца нагрейте на пламени спиртовки.

Белок + нагревание --------- денатурация

Что наблюдаете? Охладите и добавьте воды. Что наблюдаете?

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод о денатурации и ее причинах.

(Во все 3 опытах наблюдали выпадение осадка, что свидетельствует о процессе денатурации белка. Денатурация – это изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белка. Денатурацию вызывают различные факторы: в 1 и 2 опытах – химические вещества (этанол и CH3COOH), в 3 опыте – изменение температуры. После добавления воды, осадок не растворился. Значит, данный процесс является необратимым.)

3-я группа. Тема “Качественные реакции на белки”.

Цель исследования: изучение качественных реакций на белки.

Реактивы: раствор белка куриного яйца, HNO3(конц.), NaOH, раствор медного купороса.

Опыт 1. Биуретовая реакция.

К раствору белка куриного яйца прилить 2 мл. раствора гидроксида натрия, затем – 2мл. раствора медного купороса

Белок + NaOH + CuSO4 ---------- фиолетовое окрашивание

Что наблюдаете? Наличие каких связей подтверждает данная реакция? (Пептидных.)

Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция.

К раствору белка куриного яйца добавить несколько капель концентрированной азотной кислоты.

Осторожно нагрейте. Белок + HNO3(конц.) ------------ желтое окрашивание

Что наблюдаете? Наличие каких групп подтверждает данная реакция? (Ароматических ядер.)

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод о качественных реакциях на белки.

(Качественные реакции – это реакции, позволяющие определить наличие каких-либо ионов или веществ, в данном случае белков. В обоих опытах происходило изменение окраски, поэтому качественные реакции на белки называют еще цветными реакциями белков. При взаимодействии белка с раствором NaOH и медного купороса, появившееся фиолетовое окрашивание свидетельствовало о наличии белка и пептидных связей в нем.)

4-я группа. Тема “ Химические свойства белков. Горение белков”.

Цель исследования: изучение горения белков растительного и животного происхождения.

Оборудование: шерстяная и хлопчатобумажная нити, спички.

Опыт 1. Возьмите одну из имеющихся нитей и подожгите ее. Что наблюдаете?

Опыт 2. Возьмите вторую нить и подожгите ее. Что наблюдаете?

Объясните результаты эксперимента и сделайте вывод о процессе горения белков растительного и животного происхождения.

(Белки горят. При этом образуется азот, углекислый газ, вода и некоторые другие вещества. Процесс горения белков сопровождается характерным запахом: растительных белков – запахом жженной бумаги, животных белков – запахом жженных перьев.)

В. Этап рефлексии (презентация полученных результатов).

Констатация достижения учащимися поставленных целей, они развивают умения публичного выступления и обмениваются с другими учащимися результатами выполненного исследования. Отчет групп учащихся сопровождается составлением кластера на доске. Результатом данного урока является наличие положительного мотива к исследовательской деятельности, учащиеся осуществляли эксперимент, наблюдали и делали выводы.

Функции белков: (сообщение учащегося).

1. Строительная. Белки входят в состав клеточных стенок грибов, бактерий, участвуют в построении мембран. Из белка кератина состоят волосы, ногти, когти, а белок коллаген является основой сухожилия и связок.
2. Ферментативная, каталитическая. Белки – ферменты ускоряют протекание реакций. Они высокоспецифичны и катализируют только одну определенную реакцию.
3. Двигательная осуществляется специальными сократительными белками, к которым относятся актин, миозин, входящие в состав мышечных волокон.
4. Транспортная. Белки, например, переносят через клеточную мембрану в клетку ионы калия, аминокислоты, сахара и другие соединения. Белки также являются межтканевыми переносчиками.
5. Регулируя обмен веществ внутри клеток и между клетками, тканями организма, белки выполняют гормональную или регуляторную функцию. Например, гормон инсулин участвует в регуляции белкового и жирового обменов.
6. Защитная. Антитела– это белки, которые вырабатываются иммунной системой организма при вторжении в него чужеродного белка, бактерии, вируса. Они опознают чужака и участвуют в его уничтожении.
7. Энергетическая. При разложении 1 г. Белка выделяется 17,6 кДж. Энергии.

• Отдельные белки находят применение в народном хозяйстве, например белки шерсти, шелка, кожи и рогов животных.
• Выяснение структуры белков, их многообразных функций в организме позволяет понять механизм наследственности, что в свою очередь, имеет большое значение для выведения высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
• Изучение белков важно и для выяснения природы заболеваний, наблюдаемых у человека и животных.

Ответьте на следующие вопросы.

1. Почему врачи рекомендуют “сбивать” температуру у больного, если она превышает 38 °С? (Из-за возможной тепловой денатурации белков).

2. С чем связано отторжение пересаженных (трансплантированных) органов и тканей у пациентов? (Антитела, выполняя защитную функцию, опознают чужеродный белок пересаженных органов и вызывают реакции его отторжения.)

3. Почему из сваренных яиц никогда не появится цыпленок? (Белки яйца необратимо потеряли свою нативную структуру из-за тепловой денатурации.)

4. Почему происходит уменьшение веса мяса и рыбы после их тепловой обработки? (Во время тепловой обработки происходит денатурация белков мяса или рыбы. Белки становятся практически нерастворимыми в воде и отдают значительную часть содержащейся в них воды, при этом масса мяса уменьшается на 20–40%.)

5. О чем свидетельствует образование “хлопьев” или помутнение бульона во время варки мяса? (Если мясо погрузить в холодную воду и нагревать, то растворимые белки из наружных слоев мяса переходят в воду. Во время варки происходит их денатурация, при этом образуются хлопья, пена, всплывающая на поверхность воды, или мелкая суспензия, делающая раствор мутным.)