Тема урока «Химическая организация
клетки. Неорганические вещества клетки.
Органические вещества клетки»
Цели урока:
Образовательная:
Изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических веществ и белков в клетке.
Воспитательная:
Воспитывать позитивное отношении к биологии.
Развивающая:
Развивать умение работать с постоянно увеличивающимся информационным потоком, развивать логическое мышление, самостоятельность суждений, формировать умение и навыки устной речи, мыслительные навыки, необходимые не только в учёбе, но и в повседневной жизни.
Задачи урока:
продолжить расширение и углубление знаний учащихся о важнейших органических веществах клетки на основе изучения строения и функции белков;
сформировать понятия «белки или протеины», «аминокислоты», «денатурация»;
показать важнейшую роль белков в органическом мире;
развивать у учащихся умения и навыки индивидуальной и групповой работы,
формировать интеллектуальные умения – анализировать, сравнивать, делать выводы;
создать условия для развития познавательного интереса к предмету;
воспитывать коммуникативные качества, умение высказывать собственное мнение, сотрудничать в паре.
Тип урока: урок
изучения и закрепления нового материала, с использованием
информационно-коммуникативной технологии, посредством презентации.
Вид урока: урок презентация.
Методы и методические приемы: проблемный, частично-поисковый, исследовательский. словесно - наглядно практический, беседа, тестовый контроль.
Ход урока:
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания:
Фронтальный опрос. Тест «Клетка – элементарная живая система»:
1. Доказательством родства всех видов растений служит
1. клеточное строение растительных организмов
2. наличие ископаемых остатков
3. вымирание одних видов и образование новых
4. взаимосвязь растений и окружающей среды
2. Согласно клеточной теории, возникновение новой клетки происходит путем
1. обмена веществ
2. деления исходной клетки
3. размножения организмов
4. взаимосвязи всех органоидов клетки
3. Клеточная теория обобщает представления о
1. многообразии органического мира
2. сходстве строения всех организмов
3. зародышевом развитии организмов
4. единстве живой и неживой природы
4. Клеточная стенка содержит
1. целлюлозу
2. лактозу
3. мальтазу
4. цинатазу
5. В растительной клетке, в отличие от животной, есть
1. ядро
2. цитоплазма
3. цитоплазматическая мембрана
4. вакуоль
1. Одно из положений клеточной теории
1. при делении клетки хромосомы способны к самоудвоению
2.
новые клетки образуются при делении
исходных клеток
3. в цитоплазме клеток содержатся различные органоиды
4. клетки способны к росту и обмену веществ
2. Согласно клеточной теории, клетка — это единица
1. искусственного отбора
2. естественного отбора
3. строения организмов
4. мутаций организма
3. Организмы растений, животных, грибов и бактерий состоят из клеток — это свидетельствует о
1. единстве органического мира
2. разнообразии строения живых организмов
3. связи организмов со средой обитания
4. сложном строении живых организмов
4. В животной клетке, в отличие от растительной, есть
1. пластиды
2. вакуоль
3. центриоли
4. ядро
5. Авторы клеточной теории
1. Шванн и Шапиро
2. Шлейден и Шварц
3. Шапиро и Шварц
4. Шванн и Шлейден
Ответы:
III. Изучение новой темы:
Из всех элементов периодической системы Д. И. Менделеева в организме человека обнаружено 86 постоянно присутствующих, из них 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности, 18 из которых абсолютно, а 7 полезны. Профессор В. Р. Вильямс назвал их элементами жизни.
В состав веществ, участвующих в реакциях, связанных с жизнедеятельностью клетки, входят почти все известные химические элементы, причем на долю четырех из них приходится около 98% массы клетки. Это кислород (65-75%), углерод (15-18%), водород (8-10%) и азот (1,5-3,0%).
- На какие группы можно разделить все химические элементы клетки? (учебник, стр. 12)
Все химические элементы клетки, по количеству содержанию, можно разделить на несколько групп:
Элементарный химический состав клетки
O, C, N, H
Главные компоненты всех органических
соединений, на долю этих элементов приходится 98% от массы живых клеток.
II группа: P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl, Si
Обязательные компоненты всех живых организмов, 1-2% от массы живых клеток.
Микроэлементы
Al, Mn, Zn, Mo, Co, Ni, I, Br, F, Bидр.
Входят в состав биологически активных соединений (ферментов, гормонов и витаминов) и влияют на обмен веществ; оказывают влияние на усвоение организмом других микроэлементов; могут накапливаться в живых организмах (например, водоросли накапливают йод, лютики – литий, ряска – радий и т. д.). Суммарное содержание около 0,1%.
Ультрамикроэлементы
Au, Be, Ag, U, Hg, Ra (радий), Se (селен)
Физиологическая роль этих компонентов в живых организмах до конца не установлена, суммарное содержание менее 0,01%
- Из каких веществ состоит клетка?
Клетка состоит из органических (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) и неорганических веществ (вода и минеральные соли).
- Сколько воды содержится в клетке? Зачем она нужна? (учебник, стр. 13)
Вода
Содержание воды колеблется от вида организма, условий его местообитания, типа клеток и их функционального состояния. Например, в клетках костной ткани воды содержится 20%, жировой ткани – 40%, мышечной ткани – 76%, в клетках эмбриона – более 90%. С возрастом количество воды в клетках любого организма значительно снижается. Вода необходима для осуществления жизненных процессов в клетке. Ее основные функции следующие:
1. Универсальный растворитель.
2. Среда, в которой протекают биохимические реакции.
3. Определяет физиологические свойства клетки (ее упругость, объем).
4. Участвует в химических реакциях.
5. Поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в целом благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности.
6. Основное средство для транспорта веществ.
- Какие минеральные вещества содержатся в клетке? (учебник, стр. 13)
Минеральные вещества
Минеральные вещества клетки находятся в виде ионов. Наиболее важные из них катионы - это K+ ,Na+, Ca2+, Mg2+, анионы - это Сl–, НСО3–, Н2РО4–.
Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодинаковая. Например, содержание калия в клетках в десятки раз выше, чем в межклеточном пространстве. Катионов натрия, наоборот, в 10 раз меньше в клетке, чем вне ее. Снижение концентрации К+ в клетке приводит к уменьшению в ней воды, количество которой возрастает в межклеточном пространстве тем больше, чем выше в межклеточной жидкости концентрация Na+. Уменьшение катионов натрия в межклеточном пространстве приводит к уменьшению в нем содержания воды. Неравномерное распределение ионов калия и натрия с наружной и внутренней стороны мембран нервных и мышечных клеток обеспечивает возможность возникновения и распространения электрических импульсов. Анионы слабых кислот внутри клетки способствуют сохранению определенной концентрации водородных ионов (рН). В клетке поддерживается слабощелочная реакция (рН=7,2).
Минеральные вещества играют большую и
многообразную роль в организме человека. Они входят в его структуру и выполняют
большое количество важных функций.
1. Регулируют водно-солевой обмен.
2. Поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях.
3. Поддерживают кислотно-щелочное равновесие.
4. Обеспечивают нормальное функционирование нервной, сердечно -сосудистой, пищеварительной и других систем.
5. Обеспечивают процессы кроветворения и свертывания крови.
6. Входят в состав или активируют действие ферментов, гормонов, витаминов и таким образом участвуют во всех видах обмена веществ.
7. Осуществляют регуляцию трансмембранного потенциала, необходимого для нормального функционирования клеток, проведения нервных импульсов и сокращения мышечных волокон.
8. Поддерживают структурную целостность организма.
9. Участвуют в построении тканей организма, особенно костной, где фосфор и кальций являются основными структурными компонентами.
10. Поддерживают нормальный солевой состав крови и участвуют в структуре формирующих ее элементов.
11.Влияют на защитные функции организма, его иммунитет.
12. Являются незаменимой составной частью пищи, а их длительный недостаток или избыток в питании ведет к нарушениям обмена веществ и даже к заболеваниям.
Из органических веществ клетки мы рассмотри белки.
- Что такое белки?(учебник, стр. 14)
Белки – биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В образовании природных белков участвует 20 аминокислот.
Автотрофные организмы синтезируют все необходимые им аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза и азотсодержащих неорганических соединений. Для гетеротрофных организмов источником аминокислот является пища. В организме человека и животных некоторые аминокислоты могут синтезироваться из продуктов обмена веществ (в первую очередь — из других аминокислот). Такие аминокислоты называются заменимыми. Другие же, так называемые незаменимые аминокислоты, не могут быть синтезированы в организме и поэтому должны постоянно поступать в него в составе белков пищи. Белки пищи, содержащие остатки всех незаменимых аминокислот, называются полноценными, в отличие отнеполноценных, в составе которых отсутствуют остатки тех или иных незаменимых аминокислот.
Незаменимыми аминокислотами для
человека являются: триптофан, лизин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин,
метионин и лейцин. Для детей незаменимыми являются также аргинин и гистидин.
Строение молекулы аминокислоты:
Наличие как основной, так и кислотной групп обусловливает амфотерность и высокую реакционную способность аминокислот. Аминогруппа (—NH2) одной аминокислоты способна взаимодействовать с карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты. При этом выделяется молекула воды, а между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает ковалентная связь, которая называется пептидной связью. Образующаяся молекула представляет собой дипептид. На одном конце молекулы дипептида находится свободная аминогруппа, а на другом — свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя олигопептиды.Если таким образом соединяется более 10 остатков аминокислот, то образуется полипептид.
Уровни организации белковой молекулы
Полипептидные цепи могут быть очень длинными и включать самые разные комбинации аминокислотных остатков. Полипептиды, в состав молекул которых входит от 50 до нескольких тысяч остатков аминокислот, называются белками. Каждый конкретный белок характеризуется строго постоянным составом и последовательностью аминокислотных остатков.
Белки, образованные только остатками аминокислот, называются простыми. Сложнымиявляются белки, имеющие в своем составе компонент неаминокислотной природы. Это могут быть ионы металлов (Fe2+, Zn2+, Mg2+, Мn2+), липиды, нуклеотиды, сахара и др. Простыми белками являются альбумины крови, фибрин, некоторые ферменты (трипсин) и др. Сложные белки — это большинство ферментов, иммуноглобулины (антитела).
Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их структурной организации.
- Таблица заполняется с помощью учебника (учебник стр. 14-15).
Третичная |
Глобула (шар) |
Ионные, водородные, дисульфидные, гидрофобные (взаимодействие радикалов аминокислот с молекулами воды) |
|
Четвертичная |
Комплекс из нескольких третичных структур органической природы и неорганическое вещество, например, гемоглобин. |
Ионные, водородные, гидрофобные |
|
Белки — преимущественно водорастворимые вещества, именно в водных растворах они проявляют свою функциональную активность. Белковые молекулы несут большой поверхностный заряд. Это сказывается на каталитической активности белков, на проницаемости биологических мембран (белки входят в их состав) и других функциях. Еще одной важной особенностью белков является то, что они проявляют свою активность лишь в узких температурных рамках и в определенном диапазоне кислотности среды.
Одно из основных свойств белков —
способность изменять структуру и свойства под влиянием различных факторов
(высокая температура, действие концентрированных кислот и щелочей, тяжелых
металлов и др.). Процесс нарушения природной структуры белков под влиянием
каких-либо факторов без разрушения первичной структуры называется денатурацией (от
лат. де — приставка, означающая утрату, натура — природные свойства).
Денатурация происходит вследствие разрыва водородных, ионных, дисульфидных и
других связей, стабилизирующих пространственную структуру белковых молекул. При
этом может утрачиваться их четвертичная, третичная и даже вторичная структура.
Денатурация сопровождается потерей биологической активности белка.
Денатурация часто имеет необратимый характер. Однако в ряде случаев после непродолжительного воздействия повреждающего фактора белок может восстановить свое первоначальное состояние. Это явление называется ренатурацией (от лат. ре — приставка, означающая возобновление). Развернутая полипептидная цепь способна самопроизвольно закрутиться в спираль, а затем уложиться в третичную структуру. Это означает, что пространственная структура белка определяется его первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислотных остатков.
- Какие функции выполнят белки? (учебник, стр. 15-16)
Функции белков
1. Строительная (структурная). Белки входят в состав всех клеток и тканей живых организмов. Белки являются обязательным компонентом всех клеточных мембран и органоидов клетки. Из белков построены элементы цитоскелета, сократительные элементы мышечных волокон. Преимущественно из белков состоят хрящи и сухожилия. В их состав входит белок коллаген. Важнейшим структурным компонентом перьев, волос, ногтей, когтей, рогов, копыт у животных является белок кератин. В состав связок, стенок артерий и лёгких входит структурный белок эластин.
2. Двигательная. Сократительные белки обеспечивают способность клеток, тканей, органов и целых организмов изменять форму, двигаться. Так, актин и миозин обеспечивают работу мышц и немышечные внутриклеточные сокращения. Белок тубулин входит в состав микротрубочек веретена деления, ресничек и жгутиков эукариотических клеток.
3. Транспортная. Многие белки способны присоединять и переносить различные вещества. Гемоглобин связывает и переносит кислород и углекислый газ. Альбумины крови транспортируют жирные кислоты, глобулины — ионы металлов и гормоны. Многие белки, входящие в состав цитоплазматической мембраны, участвуют в транспорте веществ в клетку и из нее.
4.
Защитная. Белки предохраняют
организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждений. Так, в ответ на
проникновение чужеродных объектов (антигенов) определенные лейкоциты
вырабатывают специфические белки — иммуноглобулины (антитела), участвующие в
иммунном ответе организма. Белок интерферон защищает организм от вирусной
инфекции. Фибриноген, тромбопластин и тромбин обеспечивают свертывание крови,
предотвращая кровопотерю.
5. Сигнальная (рецепторная). Некоторые белки клеточных мембран способны изменять свою структуру в ответ на действие внешних факторов. С помощью этих белков происходит прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку. Примером может служить опсин — составная часть зрительного пигмента родопсина, содержащегося в клетках сетчатки глаза.
6. Регуляторная. Некоторые пептиды и белки являются гормонами. Они влияют на различные физиологические процессы. Например, инсулин и глюкагон регулируют содержание глюкозы в крови, а соматотропин (гормон роста) — процессы роста и физического развития.
7. Каталитическая (ферментативная). Многие белки являются ферментами. Ферменты — это биологические катализаторы, т. е. вещества, ускоряющие протекание химических реакций в живых организмах. Ферменты участвуют в процессах синтеза и расщепления различных веществ. Они обеспечивают фиксацию углерода в процессе фотосинтеза, расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте и т. д.
8. Запасающая. В семенах растений запасаются резервные белки, которые используются при прорастании зародышем, а затем и проростком как источник азота.
9. Энергетическая. После расщепления до аминокислот белки могут служить источником энергии в клетке. При полном окислении 1 г белка выделяется 17,6кДж энергии. Однако белки расходуются на энергетические нужды лишь в крайних случаях, когда исчерпаны запасы углеводов и жиров.
10. Токсическая. Многие живые организмы выделяют белки-токсины, которые являются ядами для других организмов. Токсины синтезируются в организме ряда животных, грибов, растений, микроорганизмов. В свою очередь, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, которые подавляют действие этих ядов.
IV. Закрепление:
1. На какие группы можно разделить химические вещества?
2. Какие химические элементы составляют 98% от всех химических элементов клетки?
3. На какие группы можно разделить все вещества клетки?
4. Что такое белки?
5. Какую связь называют пептидной?
6. Какие уровни организации белковой
молекулы выделяют?
7. Что такое денатурация?
8. Что такое ренатурация?
9. Перечислите функции белков.
V. Домашняя работа: выучить конспект
Ход урока:
III. Организационный момент.
IV. Проверка домашнего задания:
Фронтальный опрос. Тест «Клетка – элементарная живая система»:
1. Доказательством родства всех видов растений служит
клеточное строение растительных организмов
наличие ископаемых остатков
вымирание одних видов и образование новых
взаимосвязь растений и окружающей среды
2. Согласно клеточной теории, возникновение новой клетки происходит путем
· обмена веществ
· деления исходной клетки
· размножения организмов
· взаимосвязи всех органоидов клетки
· 3. Клеточная теория обобщает представления о
· многообразии органического мира
· сходстве строения всех организмов
· зародышевом развитии организмов
· единстве живой и неживой природы
4. Клеточная стенка содержит
· целлюлозу
· лактозу
· мальтазу
· цинатазу
5. В растительной клетке, в отличие от животной, есть
· ядро
· цитоплазма
· цитоплазматическая мембрана
· вакуоль
1. Одно из положений клеточной теории
· при делении клетки хромосомы способны к самоудвоению
· новые клетки образуются при делении исходных клеток
· в цитоплазме клеток содержатся различные органоиды
· клетки способны к росту и обмену веществ
2. Согласно клеточной теории, клетка — это единица
· искусственного отбора
· естественного отбора
· строения организмов
· мутаций организма
3. Организмы растений, животных, грибов и бактерий состоят из клеток — это свидетельствует о
·
единстве органического мира
· разнообразии строения живых организмов
· связи организмов со средой обитания
· сложном строении живых организмов
4. В животной клетке, в отличие от растительной, есть
· пластиды
· вакуоль
· центриоли
· ядро
5. Авторы клеточной теории
· Шванн и Шапиро
· Шлейден и Шварц
· Шапиро и Шварц
· Шванн и Шлейден
Ответы:
IV. Изучение новой темы:
Из всех элементов периодической системы Д. И. Менделеева в организме человека обнаружено 86 постоянно присутствующих, из них 25 необходимы для нормальной жизнедеятельности, 18 из которых абсолютно, а 7 полезны. Профессор В. Р. Вильямс назвал их элементами жизни.
В состав веществ, участвующих в реакциях, связанных с жизнедеятельностью клетки, входят почти все известные химические элементы, причем на долю четырех из них приходится около 98% массы клетки. Это кислород (65-75%), углерод (15-18%), водород (8-10%) и азот (1,5-3,0%).
- На какие группы можно разделить все химические элементы клетки? (учебник, стр. 12)
Все химические элементы клетки, по количеству содержанию, можно разделить на несколько групп:
Элементарный химический состав клетки
O, C, N, H
Главные компоненты всех органических соединений, на долю этих элементов приходится 98% от массы живых клеток.
II группа: P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl, Si
Обязательные компоненты всех живых организмов, 1-2% от массы живых клеток.
Микроэлементы
Al, Mn, Zn, Mo, Co, Ni, I, Br, F, Bидр.
Входят в состав биологически активных соединений (ферментов, гормонов и витаминов) и влияют на обмен веществ; оказывают влияние на усвоение организмом других микроэлементов; могут накапливаться в живых организмах (например, водоросли накапливают йод, лютики – литий, ряска – радий и т. д.). Суммарное содержание около 0,1%.
Ультрамикроэлементы
Au, Be, Ag, U, Hg, Ra (радий), Se (селен)
Физиологическая роль этих компонентов в живых организмах до конца не установлена, суммарное содержание менее 0,01%
- Из каких веществ состоит клетка?
Клетка состоит из органических (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) и неорганических веществ (вода и минеральные соли).
- Сколько воды содержится в клетке? Зачем она нужна? (учебник, стр. 13)
Вода
Содержание воды колеблется от вида организма, условий его местообитания, типа клеток и их функционального состояния. Например, в клетках костной ткани воды содержится 20%, жировой ткани – 40%, мышечной ткани – 76%, в клетках эмбриона – более 90%. С возрастом количество воды в клетках любого организма значительно снижается. Вода необходима для осуществления жизненных процессов в клетке. Ее основные функции следующие:
1. Универсальный растворитель.
2. Среда, в которой протекают биохимические реакции.
3. Определяет физиологические свойства клетки (ее упругость, объем).
4. Участвует в химических реакциях.
5. Поддерживает тепловое равновесие клетки и организма в целом благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности.
6. Основное средство для транспорта веществ.
- Какие минеральные вещества содержатся в клетке? (учебник, стр. 13)
Минеральные вещества
Минеральные вещества клетки находятся в виде ионов. Наиболее важные из них катионы - это K+ ,Na+, Ca2+, Mg2+, анионы - это Сl–, НСО3–, Н2РО4–.
Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде неодинаковая. Например, содержание калия в клетках в десятки раз выше, чем в межклеточном пространстве. Катионов натрия, наоборот, в 10 раз меньше в клетке, чем вне ее. Снижение концентрации К+ в клетке приводит к уменьшению в ней воды, количество которой возрастает в межклеточном пространстве тем больше, чем выше в межклеточной жидкости концентрация Na+. Уменьшение катионов натрия в межклеточном пространстве приводит к уменьшению в нем содержания воды. Неравномерное распределение ионов калия и натрия с наружной и внутренней стороны мембран нервных и мышечных клеток обеспечивает возможность возникновения и распространения электрических импульсов. Анионы слабых кислот внутри клетки способствуют сохранению определенной концентрации водородных ионов (рН). В клетке поддерживается слабощелочная реакция (рН=7,2).
Минеральные вещества играют большую и
многообразную роль в организме человека. Они входят в его структуру и выполняют
большое количество важных функций.
1. Регулируют водно-солевой обмен.
2. Поддерживают осмотическое давление в клетках и межклеточных жидкостях.
3. Поддерживают кислотно-щелочное равновесие.
4. Обеспечивают нормальное функционирование нервной, сердечно -сосудистой, пищеварительной и других систем.
5. Обеспечивают процессы кроветворения и свертывания крови.
6. Входят в состав или активируют действие ферментов, гормонов, витаминов и таким образом участвуют во всех видах обмена веществ.
7. Осуществляют регуляцию трансмембранного потенциала, необходимого для нормального функционирования клеток, проведения нервных импульсов и сокращения мышечных волокон.
8. Поддерживают структурную целостность организма.
9. Участвуют в построении тканей организма, особенно костной, где фосфор и кальций являются основными структурными компонентами.
10. Поддерживают нормальный солевой состав крови и участвуют в структуре формирующих ее элементов.
11.Влияют на защитные функции организма, его иммунитет.
12. Являются незаменимой составной частью пищи, а их длительный недостаток или избыток в питании ведет к нарушениям обмена веществ и даже к заболеваниям.
Из органических веществ клетки мы рассмотри белки.
- Что такое белки?(учебник, стр. 14)
Белки – биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В образовании природных белков участвует 20 аминокислот.
Автотрофные организмы синтезируют все необходимые им аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза и азотсодержащих неорганических соединений. Для гетеротрофных организмов источником аминокислот является пища. В организме человека и животных некоторые аминокислоты могут синтезироваться из продуктов обмена веществ (в первую очередь — из других аминокислот). Такие аминокислоты называются заменимыми. Другие же, так называемые незаменимые аминокислоты, не могут быть синтезированы в организме и поэтому должны постоянно поступать в него в составе белков пищи. Белки пищи, содержащие остатки всех незаменимых аминокислот, называются полноценными, в отличие отнеполноценных, в составе которых отсутствуют остатки тех или иных незаменимых аминокислот.
Незаменимыми аминокислотами для
человека являются: триптофан, лизин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин,
метионин и лейцин. Для детей незаменимыми являются также аргинин и гистидин.
Строение молекулы аминокислоты:
Наличие как основной, так и кислотной групп обусловливает амфотерность и высокую реакционную способность аминокислот. Аминогруппа (—NH2) одной аминокислоты способна взаимодействовать с карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты. При этом выделяется молекула воды, а между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает ковалентная связь, которая называется пептидной связью. Образующаяся молекула представляет собой дипептид. На одном конце молекулы дипептида находится свободная аминогруппа, а на другом — свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя олигопептиды.Если таким образом соединяется более 10 остатков аминокислот, то образуется полипептид.
Уровни организации белковой молекулы
Полипептидные цепи могут быть очень длинными и включать самые разные комбинации аминокислотных остатков. Полипептиды, в состав молекул которых входит от 50 до нескольких тысяч остатков аминокислот, называются белками. Каждый конкретный белок характеризуется строго постоянным составом и последовательностью аминокислотных остатков.
Белки, образованные только остатками аминокислот, называются простыми. Сложнымиявляются белки, имеющие в своем составе компонент неаминокислотной природы. Это могут быть ионы металлов (Fe2+, Zn2+, Mg2+, Мn2+), липиды, нуклеотиды, сахара и др. Простыми белками являются альбумины крови, фибрин, некоторые ферменты (трипсин) и др. Сложные белки — это большинство ферментов, иммуноглобулины (антитела).
Молекулы белков могут принимать
различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их
структурной организации.
- Таблица заполняется с помощью учебника (учебник стр. 14-15).
Третичная |
Глобула (шар) |
Ионные, водородные, дисульфидные, гидрофобные (взаимодействие радикалов аминокислот с молекулами воды) |
|
Четвертичная |
Комплекс из нескольких третичных структур органической природы и неорганическое вещество, например, гемоглобин. |
Ионные, водородные, гидрофобные |
|
Белки — преимущественно водорастворимые вещества, именно в водных растворах они проявляют свою функциональную активность. Белковые молекулы несут большой поверхностный заряд. Это сказывается на каталитической активности белков, на проницаемости биологических мембран (белки входят в их состав) и других функциях. Еще одной важной особенностью белков является то, что они проявляют свою активность лишь в узких температурных рамках и в определенном диапазоне кислотности среды.
Одно из основных свойств белков — способность изменять структуру и свойства под влиянием различных факторов (высокая температура, действие концентрированных кислот и щелочей, тяжелых металлов и др.). Процесс нарушения природной структуры белков под влиянием каких-либо факторов без разрушения первичной структуры называется денатурацией (от лат. де — приставка, означающая утрату, натура — природные свойства). Денатурация происходит вследствие разрыва водородных, ионных, дисульфидных и других связей, стабилизирующих пространственную структуру белковых молекул. При этом может утрачиваться их четвертичная, третичная и даже вторичная структура. Денатурация сопровождается потерей биологической активности белка.
Денатурация часто имеет необратимый
характер. Однако в ряде случаев после непродолжительного воздействия
повреждающего фактора белок может восстановить свое первоначальное состояние.
Это явление называется ренатурацией (от лат. ре — приставка,
означающая возобновление). Развернутая полипептидная цепь способна самопроизвольно
закрутиться в спираль, а затем уложиться в третичную структуру. Это означает,
что пространственная структура белка определяется его первичной структурой, т.
е. последовательностью аминокислотных остатков.
- Какие функции выполнят белки? (учебник, стр. 15-16)
Функции белков
11. Строительная (структурная). Белки входят в состав всех клеток и тканей живых организмов. Белки являются обязательным компонентом всех клеточных мембран и органоидов клетки. Из белков построены элементы цитоскелета, сократительные элементы мышечных волокон. Преимущественно из белков состоят хрящи и сухожилия. В их состав входит белок коллаген. Важнейшим структурным компонентом перьев, волос, ногтей, когтей, рогов, копыт у животных является белок кератин. В состав связок, стенок артерий и лёгких входит структурный белок эластин.
12. Двигательная. Сократительные белки обеспечивают способность клеток, тканей, органов и целых организмов изменять форму, двигаться. Так, актин и миозин обеспечивают работу мышц и немышечные внутриклеточные сокращения. Белок тубулин входит в состав микротрубочек веретена деления, ресничек и жгутиков эукариотических клеток.
13. Транспортная. Многие белки способны присоединять и переносить различные вещества. Гемоглобин связывает и переносит кислород и углекислый газ. Альбумины крови транспортируют жирные кислоты, глобулины — ионы металлов и гормоны. Многие белки, входящие в состав цитоплазматической мембраны, участвуют в транспорте веществ в клетку и из нее.
14. Защитная. Белки предохраняют организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждений. Так, в ответ на проникновение чужеродных объектов (антигенов) определенные лейкоциты вырабатывают специфические белки — иммуноглобулины (антитела), участвующие в иммунном ответе организма. Белок интерферон защищает организм от вирусной инфекции. Фибриноген, тромбопластин и тромбин обеспечивают свертывание крови, предотвращая кровопотерю.
15. Сигнальная (рецепторная). Некоторые белки клеточных мембран способны изменять свою структуру в ответ на действие внешних факторов. С помощью этих белков происходит прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку. Примером может служить опсин — составная часть зрительного пигмента родопсина, содержащегося в клетках сетчатки глаза.
16.
Регуляторная. Некоторые пептиды и
белки являются гормонами. Они влияют на различные физиологические процессы.
Например, инсулин и глюкагон регулируют содержание глюкозы в крови, а
соматотропин (гормон роста) — процессы роста и физического развития.
17. Каталитическая (ферментативная). Многие белки являются ферментами. Ферменты — это биологические катализаторы, т. е. вещества, ускоряющие протекание химических реакций в живых организмах. Ферменты участвуют в процессах синтеза и расщепления различных веществ. Они обеспечивают фиксацию углерода в процессе фотосинтеза, расщепление питательных веществ в пищеварительном тракте и т. д.
18. Запасающая. В семенах растений запасаются резервные белки, которые используются при прорастании зародышем, а затем и проростком как источник азота.
19. Энергетическая. После расщепления до аминокислот белки могут служить источником энергии в клетке. При полном окислении 1 г белка выделяется 17,6кДж энергии. Однако белки расходуются на энергетические нужды лишь в крайних случаях, когда исчерпаны запасы углеводов и жиров.
20. Токсическая. Многие живые организмы выделяют белки-токсины, которые являются ядами для других организмов. Токсины синтезируются в организме ряда животных, грибов, растений, микроорганизмов. В свою очередь, некоторые организмы способны вырабатывать антитоксины, которые подавляют действие этих ядов.
V. Закрепление:
1. На какие группы можно разделить химические вещества?
2. Какие химические элементы составляют 98% от всех химических элементов клетки?
3. На какие группы можно разделить все вещества клетки?
4. Что такое белки?
5. Какую связь называют пептидной?
6. Какие уровни организации белковой молекулы выделяют?
7. Что такое денатурация?
8. Что такое ренатурация?
9. Перечислите функции белков.
VI. Домашняя работа: выучить конспект
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.