Белок – основа жизни

6. Реакция на аргинин (реакция Сакагути).

      В первую пробирку приливают 5 капель раствора яичного белка, во вторую – раствора желатина, в третью раствора миозина. Во все пробирки добавляют несколько  кристаллов резорцина, 1 мл 3%-ного раствора H₂O₂ и осторожно по стенке приливают 1 мл концентрированной серной кислоты. Через некоторое время на границе раздела (белок – кислота) развивается оранжевое окрашивание (химизм реакции см. на стр.…). 

7. Реакция на триптофан (реакция Шульце-Распайля).

 

      В пробирку с раствором белка приливают 2 капли раствора сахарозы и 1 мл концентрированной серной кислоты, следя, чтобы жидкости не смешивались. На границе раздела жидкостей появляется вишнево-красное окрашивание.

      Суть: под влиянием серной кислоты происходит гидролиз сахарозы до моносахаридов, которые обезвоживаются, превращаясь в оксиметилфурфурол. 

8. Реакция на гиспеидин и тирозин (реакция  Паули).

 

      В пробирку с раствором белка приливают 1 мл 1%-ного раствора сульфаниловой  кислоты, 2 мл NaNO₂, переливают и добавляют 2-4 мл 10%-ного раствора Na₂CO₃.

      После смешивания раствор окрашивается в  вишнёво-красный цвет (химизм реакции  см. на стр.…).

 

       Приложение №  …

      Конспект  урока – лекции.

      Тема: „Химический состав организмов. Общее  знакомство с белками“.

      Цель: изучить химический состав организмов. Определить значение белков в осуществлении процессов жизнедеятельности, выявить особенности функционирования белковых тел как носителей жизни.

      Задачи:

1. Образовательные: познакомить учащихся с химическим составом организмов: макроэлементы, микроэлементы, ультраэлементы. Определить место белков в жизненных процессах, выявить их значение и особенности функционирования как носителей жизни. Изучить элементный состав белков.
2. Развивающие: довести до сознания учащихся необходимость изучения белковых тел. Развить понятие „белок“. Формирование интеллекта, мышления учащихся, правильного понимания жизненных процессов.
3. Воспитательные: воспитание научного мировоззрения; эстетическое, экологическое, нравственное воспитание.

      Тип урока: изучение нового материала.

      Методы:

• словесные (лекция);
• наглядные (демонстрация таблиц „Элементарный состав белков“, „Первичная структура молекулы инсулина быка“, „Аминокислоты, постоянно встречающиеся в составе белков“, демонстрация модели белка гемоглобина).

      Структура урока:

1. Вводная часть.
• подготовка учащихся к уроку;
• подготовка к восприятию нового материала.
2. Изучение нового материала.
• изучение нового материала;
• запись выводов в тетрадь.
3. Заключительная часть.
• выявление понимания изученного материала;
• домашнее задание.

План  урока:

1. Химический состав организмов.
2. Значимость проблемы изучения белков.
3. Особенности белковых тел как носителей жизни.
4. Общее знакомство с белками.

Ход урока:

1. Водная часть.
• подготовка учащихся к уроку;
• сообщение темы и цели урока.
2. Изучение нового материала.
 

1. Химический состав организмов.

Вопрос  учащимся:

1. Как вы считаете, какие химические элементы входят в состав живых организмов?
2. Какие из них встречаются в наибольшем количестве?

      В организмах, составляющих биомассу Земли, обнаружено свыше 60 химических элементов. Среди них имеется группа элементов, постоянно встречающихся в составе любого организма, независимо от систематической принадлежности и уровня организации последнего. К их числу относятся: C, N, H, O, S, P, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, и Co. Остальные элементы, обнаруженные в биомассе, принадлежат к категории иногда встречающихся; их присутствие характерно лишь для некоторых групп организмов. Наиболее распространенными из них являются Mo, B, V, Na, J, Cl и некоторые другие.

      По  количественному содержанию в живом  веществе элементы делят на три категории: макроэлементы, концентрация которых превышает 0,001% (O, C, H, Ca, K, N, P, S, Mg, Na, Cl и Fe), микроэлементы, доля которых составляет от 0,001% до 0,00001% (Mg, Zn, Cu, B, Mo, Co, и многие другие), и ультраэлементы, содержание которых не превышает 0,000001% (Hg, Au, U, Ra, и др.).

      Многочисленные  макро- и микроэлементы, образующие живую материю, присутствуют в ней  в виде разнообразных химических соединений.

      Примерно 75% биомассы составляет вода. Вода играет огромную роль в создании условий для жизнедеятельности. Она образует ту среду, в которой протекают физико-химические процесс, обеспечивающие постоянное возобновление живого вещества. Вторым по количественному содержанию в биологических объектах, но, несомненно, первым и главным по значению классом соединений являются белки. В среднем можно принять, в сухом веществе организмов содержится 40-50% белка, причем растительному миру свойственно отклонение от этой средней величины в сторону понижения, а животному – повышения. Микроорганизмы обычно богаче белком (некоторые же вирусы являются почти чистыми белками). Таким образом, в среднем можно принять, что 10% биомассы на Земле представлено белком, то есть его количество измеряется величиной порядка 10¹² - 10¹³ тонн. Остальные 50% сухого вещества организмов составлены соединениями других классов. Это – углеводы, ликиды и минеральные вещества, содержание которых в организмах сильно варьирует. 

2. Значимость  проблемы изучения белков.

      В природе насчитывается 10¹² разных белков. Они обеспечивают жизнь более 2 млн. видам организмов.

      Ни  одно вещество из всех веществ биологического происхождения не имеет столь  большого значения и не обладает столь  многогранными функциями в жизни  организма как белки.

      Ф. Энгельс писал: „Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни“.

      Почему  именно белки являются материальным субстратом жизни?

      Потому, что они обладают рядом особенностей, которые несвойственны никаким  другим органическим соединениям. 

3. Особенности белковых тел как носителей жизни.
1. бесконечное разнообразие структуры и вместе с тем высокая видовая специфичность её;
2. крайнее многообразие физических и химических превращений;
3. способность к внутримолекулярным взаимодействиям;
4. способность отвечать на внешнее воздействие закономерным изменением конфигурации молекулы.
5. Склонность к взаимодействию с другими химическими соединениями с образованием надмолекулярных комплексов и структур;
6. Наличие биокаталитических свойств и ряд других качеств.

        Только детально изучив строение белков и их свойства, можно понять как указанные особенности  белков, так и их функции. 

4. Общее знакомство с белками.

      Белки – это высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, полифункциональные амфотерные электролиты, молекулы которых  состоят из остатков аминокислот.

      Элементный  состав белков:

      C – 50 – 55%; H – 7 – 8%;

      O – 21 – 25%; S – 1 – 2%;

      N – 16%;  P – менее 1%.

      Особенно  характерный показатель – процентное содержание азота. В большинстве  случаев оно составляет 16%, поэтому  по содержанию белкового азота часто  вычисляют содержание белка в  кормах и продуктах питания. Для  этого величину, выражающую процентное содержание белкового азота в препарате, умножают на фактор пересчета, равный 6,25, который выводят путем деления: 100:16 = 6,25.

      Белки кроме основных химических элементов  включают и другие химические элементы. Например, гемоглобин содержит железо, ферменты – оксидазы содержат медь, ДНК-аза – кальций; РНК-аза – магний и др.

      Молекула  белка состоит из одной или  нескольких полипептидных цепей, которые  состоят из большого числа остатков аминокислот (протеиногенных кислот). В природе насчитывается свыше 200 различных аминокислот. Из них только 20 – белковые (18 аминокислот + 2 амида: аспарагин и глутамин).

      Общая формула белка:

                           O                    O

                           ||                     ||

      NH₂ – CH – C – N – CH – C –   N – CH – COOH

                 |                |      |                 |      |

                 R              H     R             H     R

      n

Опорный конспект

 

60 химических  элементов

  

 

 
 
 

Макро -      Микро -      Ультра –

Э   Л   Е   М   Е   Н   Т   Ы

O, C, H, Ca, K, N,   Mn, Zn, Cu, B,   Hg, Au, U, Ra и др.

P, S, Mg, Na   Mo, Co, и др. 
 
 
 
 

 
 
 

40 –  50%         остальные 50%

белки  углеводы, липиды, минеральные вещества 

в природе 10¹²   в одной клетке до 3000

 
 

C, O, N, H, S, P                     18 а.к + 2 амида

   +          20

            другие химические

   элементы

(Pe, Cu, Mg, Ca, и др.). 

III Заключительная часть

• запись опорного конспекта в тетрадь;
• домашнее задание: записи в тетрадях, подготовка к семинарскому занятию.

Литература  для подготовки к семинарскому занятию:

1. Андреева Е.В. Химия  жизни. – Л.: Детская литература, 1967.
2. Асатиани В.С. Химия нашего организма. – М.: Наука, 1969.
3. Макаров К.А. Химия и здоровье: Книга для внеклассного чтения учащихся 8 – 10 классов средней школы. – М.: Просвещение, 1985.
4. Шамин А.Н. История биологической химии. – М.: Наука, 1994.
5. Шульпин Г.Б. Химия для всех. – М.: Знание, 1987.

 

Приложение  №…

      Конспект  лабораторно – практической работы „Выделение белков из тканей биологических жидкостей“.

      Цель: формирование практических умений, совершенствование  знаний полученных при изучении темы „Методы выделения белков“.

      Задачи: