Химические вещества. Особенности органических веществ

1.

Вещества,
находящиеся
в неживой
природе и
в живых
организмах.
ХИМИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА
ОРГАНИЧЕСКИЕ
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ
ВОДА
CОЛИ,
КИСЛОТЫ,
газы И ДР
В плазме крови около
90% воды.
В клетке – в среднем
около 70%
Вещества,
образующие
в живых
организмах.
БЕЛКИ, ЛИПИДЫ,
УГЛЕВОДЫ,
НУКЛЕИНОВЫЕ
КИСЛОТЫ,
АМИНОКИСЛОТЫ,
АТФ…

2.

«Жизнь – это способ существования белковых тел,
существенным моментом которого является постоянный
обмен веществ с окружающей их природой, причем с
прекращением этого обмена веществ прекращается и
жизнь, что приводит к разложению белков»
ЖИЗНЬ – главная ценность на Земле,
уникальная особенность нашей планеты!
А что же это такое – ЖИЗНЬ?
Попытки современных ученых дать полное определение
жизни пока не увенчались успехом…
В настоящее время определение жизни чаще всего
дают путем перечисления признаков жизни.
А вот немецкий философ Ф. Энгельс во второй
половине XIX века связал определение жизни с белками.
Конечно, данное им определение не раскрывает всей
сути жизни.
Однако, на сколько он был неправ?
Почему именно БЕЛКИ?
Что это такое и какую роль они играют в процессах
жизни?
Попробуем разобраться…
ФРИДРИХ
ЭНГЕЛЬС
1820-1895

3.

ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Синтезируются в клетках организмов
Сложные углеводородные соединения (в их состав обязательно входит С и Н…)
СОН, NPS (органогены) (химические элементы из которых они состоят называются органогены)
Низкомолекулярные, высокомолекулярные (небольшие –до 30 атомов, большие …)
Мономеры, полимеры
большая
*ПОЛИМЕР – макромолекула, состоящая из схожих более простых веществ -
*МОНОМЕРОВ.
Полимеры встречаются среди белков и углеводов.
(периодический)
(непериодический)
*Полимер – многозвеньевая цепь, в
которой звеном является какое-либо
относительно простое вещество –
*мономер.

4.

В клетках живых организмов в среднем 10-20% белков.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕЛКОВ
Гемоглобин – C3032H4816O872N780S8Fe4.
Молекулярная масса белков колеблется от
нескольких тысяч до нескольких миллионов.
Mr белка яйца = 36 000,
Mr белка мышц = 1 500 000
Для ознакомления – не учим
Состав : C, O, H, N, S
Макромолекула (гигантская)

5.

СТРОЕНИЕ БЕЛКОВ
*БЕЛОК – биологический нерегулярный гетерополимер,
мономером которого являются аминокислоты.
аминокислота
аминогруппа
(-NH2)
основные
свойства
карбоксильная
группа
(-СООН)
радикалразличается
кислотные
у всех
свойства
аминокислот
(R)
*АМИНОКИСЛОТА – мономер белка.

6.

Аминокислоты
Учим только названия!!! Формулы не учим!
В биологических задачах названия
аминокислот, как правило,
даются в сокращенном виде.
В формулах красным цветом
выделены РАДИКАЛЫ –
отличающиеся части
аминокислот
арг

7.

Учим названия незаменимых и серосодержащих аминокислот, понятие – незаменимые аминокислоты.
НЕЗАМЕНИМЫЕ
АМИНОКИСЛОТЫ необходимые аминокислоты,
которые не могут быть
синтезированы в том или
ином организме
для разных видов организмов
список незаменимых
аминокислот различен
все белки, синтезируемые
организмом, собираются в
клетках из 20 базовых
аминокислот, только часть
из которых может
синтезироваться
организмом
звездочками указаны
незаменимые аминокислоты
человека
незаменимые аминокислоты
как правило получают с
животными белками
S
S

8.

Структура белка.
СТРОЕНИЕ БЕЛКОВОЙ МОЛЕКУЛЫ:
А – первичная; Б – вторичная;
В – третичная; Г – четвертичная структуры
1. Первичная –
полипептидная цепь из
аминокислот – пептидные
связи (ковалентные, прочные)
гемоглобин

9.

Структура белка
2. Вторичная – цепь,
закрученная в спираль, или
образующая складки – водородные
связи (непрочные)
3. Третичная – глобула или
фибрилла – гидрофобные, ионные,
водородные связи (непрочные),
дисульфидные мостики
4. Четвертичная – соединение
нескольких полипептидов–
водородные связи,
электростатическое
взаимодействие (непрочные)
гемоглобин

10.

Фибриллярные белки
Глобулярные белки
Третичная структура белка.
Окончательную доработку структуры белка
называют фолдингом. Она осуществляется
специфическими ферментами – шаперонами.
Фибриллярные белки: А – строение
фибриллярных белков волоса; Б – коллаген
(электронная микрофотография)

11.

ГЛОБУЛЯРНЫЕ —
БЕЛКИ
глобула (сфера или эллипс).
ФИБРИЛЛЯРНЫЕ —
фибрилла (вытянутые).
Например: альбумин (яичный
белок), казеин (молочный белок),
ферменты, иммуноглобулины,
гемоглобин.
Например: кератин (волосы,
ногти, перья), коллаген
(мускулы, сухожилия).
Растворимы в воде.
Не растворимы в воде.
физически прочные;
Выполняют каталитические,
регуляторные, транспортные
функции.
выполняют структурные и
защитные функции;

12.

БЕЛКИ
ПРОТЕИНЫ
ПРОТЕИДЫ
(простой)
(сложный)
протеин + небелковый
компонент
ГЛИКОПРОТЕИДЫ
ЛИПОПРОТЕИДЫ
НУКЛЕОПРОТЕИДЫ
(углевод+белок)
(липид+белок)
(ДНК,РНК+белок)
МЕТАЛЛОПРОТЕИДЫ
(ионы Ме+белок)
ФОСФОПРОТЕИДЫ
(фосфорная кислота + белок)

13.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ
1. ГИДРОЛИЗ – расщепление водой (кислотно-основный,
ферментативный), в результате которого образуются
аминокислоты.
2. ДЕНАТУРАЦИЯ – нарушение природной структуры белка
под действием нагревания или химических реагентов.
Денатурированный белок теряет свои биологические свойства.
3. РЕНАТУРАЦИЯ – восстановление
структуры белка. ( возможно только
при нарушении четвертичной,
третичной и вторичной структуры.
После разрыва пептидных связей
восстановлению не подлежит)
КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
на обнаружение белка
– БИУРЕТОВА РЕАКЦИЯ – обнаружение
пептидной связи
(Белок + сульфат меди в щелочной среде –
фиолетовое окрашивание)
- КСАНТОПРОТЕИНОВАЯ РЕАКЦИЯ – на
ароматические радикалы (белок + конц. азотная
кислота – желтое окрашивание)

14.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ
Строительная (пластическая, структурная) – белки
участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и
мембран клетки.
Каталитическая (ферментативная) – все клеточные
катализаторы – белки (активные центры фермента).
Двигательная – сократительные белки вызывают всякое
движение.
Транспортная – белок крови гемоглобин присоединяет кислород
и разносит его по всем тканям.
Защитная – выработка белковых тел и антител для
обезвреживания чужеродных веществ.
Энергетическая – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.
Рецепторная – реакция на внешний раздражитель
Регуляторная – обеспечивается белками-гормонами на уровне
организма и регуляции реализации наследственной информации
– белки –гистоны, белки – репрессоры.

15.

ФУНКЦИИ БЕЛКОВ
СТРУКТУРНАЯ (пластическая, строительная) – белки участвуют в
образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки.
Биологическая мембрана (вид сбоку)
КЕРАТИН в волосе
БЕЛКИ
Также КЕРАТИН всходит в состав
рогов, перьев, копыт, ногтей.
УШНОЙ ХРЯЩ
МЕЖПОЗВОНОЧНЫЙ ХРЯЩ
Хрящевые
клетки
Эластин
Коллаген
Также КОЛЛАГЕН всходит в
состав межклеточного вещества
костной ткани, хрящей,
сухожилий… (25-45% от всех белков в
организме млекопитающих)
Продуктом денатурации коллагена
является желатин.

16.

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ (ферментативная) – все клеточные
катализаторы – белки (активные центры фермента).
ФЕРМЕ́НТЫ (энзи́мы) — обычно достаточно сложные
молекулы белка, ускоряющие химические реакции в живых
системах. (РНК – полимераза, ДНК – полимераза)
Вспомните!!!
Пепсин, трипсин, липаза, амилаза, птиалин - где и что
расщепляют?

17.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ – сократительные белки вызывают
всякое движение (актин, миозин, тубулин…)
Клеточный центр
Центриоли
Микротрубочки
Мышца
ТУБУЛИН
(белок в
жгутиках,
ценриолях)

18.

ТРАНСПОРТНАЯ – белок крови гемоглобин присоединяет
кислород и разносит его по всем тканям.
О2
ГЕМОГЛОБИН –
белок четвертичной структуры
ГЕМОГЛОБИН
Г + 4О2 = оксигемоглобин (непрочное соединение)
МИОГЛОБИ́Н —
Г + СО2 (10%)= карбгемоглобин (непрочное соединение) кислородосвязывающий
белок скелетных мышц и
90% СО2 – растворяется в плазме или
мышцы сердца. Создает в
переносится в виде гидрокарбоната натрия
Опасность! Угарный газ
Гемоглобин + СО = карбоксигемоглобин (прочное
соединение, в 300 раз прочнее, чем оксигемоглобин)
мышцах кислородный
резерва, который
расходуется по мере
необходимости, восполняя
временную нехватку
кислорода.

19.

ЗАЩИТНАЯ – выработка белковых тел и антител для
обезвреживания чужеродных веществ.

20.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.
Белки в качестве источника энергии расходуются
организмом в крайнем случае, при нехватке углеводов и
жиров.
Однако у некоторых организмов белки выполняют
ЗАПАСАЮЩУЮ функцию.
Альбумин
в яичном белке
Казеин
в молоке
Клейковина
в эндосперме
злаков

21.

РЕЦЕПТОРНАЯ – реакция на внешний раздражитель
РОДОПСИН (зрительный
пурпур) —
основной зрительный пигмент
в палочках сетчатки глаза.
Обеспечивает сумеречное зрение
( черно-белое).

22.

РЕГУЛЯТОРНАЯ – обеспечивается белками-ГОРМОНАМИ
на уровне организма
и регуляции реализации наследственной информации –
белки – ГИСТОНЫ, белки – РЕПРЕССОРЫ.
БЕЛКИ – ГОРМОНЫ
ИНСУЛИН
(поджелудочная железа)–
проникновение глюкозы в
клетки, синтез гликогена в
печени
СОМАТОТРОПИН
(гипофиз) – рост
ПРОЛАКТИН
( гипофиз) – лактация
(выработка молока)
ГИСТО́НЫ —
ядерные белки,
участвуют
в упаковке
нитей ДНК
в ядре
и регуляции
таких ядерных
процессов, как
транскрипция,
репликация
и репарация.

23.

24.

25.

26.

Тренируемся!
1. Рассмотрите предложенную схему.
Запишите в ответе пропущенный термин,
обозначенный на схеме знаком вопроса.
2. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они
сделаны, исправьте их.
1. Белки имеют важное значение в строении и жизнедеятельности всех организмов. 2.
Мономерами белков являются нуклеиновые кислоты. 3. Белки входят в состав рибосом и
плазматической мембраны. 4. Некоторые белки являются ферментами и ускоряют
протекание химических реакций в организме. 5. В молекулах белка зашифрована
генетическая информация клетки. 6. Синтез белков происходит в лизосомах.

27.

3. Почему в рацион ребенка обязательно должна входить пища животного
происхождения? Назовите не менее двух причин.
В растительных белках, в отличие от животных белков, содержатся не все
незаменимые аминокислоты человека
Недостаточное поступление аминокислот может отрицательно отразиться на
росте, физическом и умственном развитии ребенка
4. Рассмотрите предложенную схему.
Запишите в ответе пропущенный термин,
обозначенный на схеме знаком вопроса.
5. Выберите 3 верных ответа,
характеризующих данное вещество.
А) глицин
Б) входит в состав белков
В) азотистое основание
Г) аминокислота
Д) входит в состав нуклеиновых кислот
Е) аденин

28.

6. Все перечисленные ниже признаки, кроме трех, можно использовать для
описания свойств вещества, схема молекулы которого изображена на
рисунке. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, и
запишите цифры, под которыми они указаны.
1. создаёт трансмембранные потенциалы
2. молекулы полярны - диполи
3. содержит две макроэргические связи
4. удельная теплоёмкость наивысшая
5. обладает высоким поверхностным
натяжением
6. сохраняет кислотно-щелочное равновесие
7. Известно, что белки - нерегулярные полимеры, имеющие высокую молекулярную массу, строго
специфичны для каждого вида организма. Выберите из приведённого ниже текста три утверждения,
по смыслу относящиеся к описанию выделенных выше признаков, и запишите цифры, под которыми
они указаны.
1. Низкомолекулярные органические вещества имеют молекулярную массу от 100 до 1000.
2. Каждый вид живых организмов имеет особый, только ему присущий набор белков, отличающий
его от других организмов.
3. В состав белков входит 20 различных аминокислот, соединённых пептидными связями.
4. Многие белки характеризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до миллиона и выше, в
зависимости от количества отдельных полипептидных цепей в составе единой молекулярной
структуры белка.
5. Белки имеют различное количество аминокислот и порядок их чередования в молекуле.
6. Они являются промежуточными соединениями или структурными звеньями - мономерами.

29.

8. Все приведённые ниже химические элементы, кроме двух, являются органогенами.
Определите два признака, «выпадающих» из общего списка
1) водород 2) азот 3) магний 4) хлор 5) кислород
9. Все приведённые ниже химические элементы, кроме двух, являются макроэлементами.
Определите два элемента, «выпадающих» из общего списка
1) цинк
2) селен 3) магний
4) азот
5) фосфор
10. Все приведённые ниже аминокислоты, кроме двух, являются незаменимыми. Определите
два элемента, «выпадающих» из общего списка
1) глицин 2) валин 3) лейцин
4) пролин
5) аргинин
11. Выберите три вещества, не участвующих в поддержании рН
1) NaH2PO4 2) NaOH 3) NaHCO3
4) Na2HPO4
5) СаСО3
6) NaCl
12. Выберите вещества, повышающие уровень рН до нормы.
1) NaH2PO4 2) NaOH 3) NaHCO3
4) Na2HPO4
5) СаСО3
6) NaCl

30.

Повторялочка!
1. Резус-отрицательными называют людей, у которых
1) в плазме крови отсутствует белок фибриноген
2) в эритроцитах крови отсутствует специфический белок
3) понижена способность к свертываемости крови
4) лимфоциты не вырабатывают антитела
2. В процессе пищеварения у человека белок расщепляется на
1) простые сахара
2) глицерин и жирные кислоты
3) аминокислоты
4) углекислый газ, воду и аммиак
3. Сущность процесса свёртывания крови заключается в
1) склеивании эритроцитов
2) переходе растворимого белка фибриногена в нерастворимый белок
фибрин
3) увеличении числа форменных элементов в 1 см3 крови
4) скапливании лейкоцитов вокруг чужеродных тел и
микроорганизмов

31.

4. В организме человека с кислородом воздуха взаимодействует
1) белок, определяющий резус — фактор
2) гемоглобин эритроцитов
3) фибриноген плазмы
4) глюкоза плазмы
5. Если в моче человека присутствует белок, то это говорит о
повреждении
1) Мочеточников
3) Нефронов
2) мочевого пузыря
4) надпочечников
6. Верны ли следующие утверждения о функциях белков в клетке?
А. Белки выполняют основную энергетическую функцию в организме.
Б. В белках реализуется наследственная информация организма.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

32.

7. Какие из перечисленных белков невозможно обнаружить внутри
мышечной клетки?
1) Актин
4) АТФаза
2) гемоглобин
5) РНК-полимераза
3) фибриноген
6) трипсин
8. Какой из белков входит в сократительный аппарат мышцы
человека?
1) Гемоглобин
2) альбумин
3) актин
4) инсулин
9. Наиболее опасен для подростка недостаток в пище
1) животных белков
2) растительных белков
3) растительных углеводов
4) животных жиров

33.

Выберите примеры функций белков, осуществляемых ими на
клеточном уровне жизни.
1) обеспечивают транспорт ионов через мембрану
2) входят в состав волос, перьев
3) формируют кожные покровы
4) антитела связывают антигены
5) запасают кислород в мышцах
6) обеспечивают работу веретена деления
Верны ли следующие суждения о
функциях белков?
А. Все белки — ферменты.
Б. Все ферменты — белки.
А. Многие белки выполняют
каталитическую функцию.
Б. Некоторые гормоны имеют
белковую природу.
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны
1) верно только А
2) верно только Б
3) верны оба суждения
4) оба суждения неверны

34.

Белки, в отличие от нуклеиновых кислот,
1) участвуют в образовании плазматической мембраны
2) входят в состав хромосом
3) участвуют в гуморальной регуляции
4) осуществляют транспортную функцию
5) выполняют защитную функцию
6) переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме
В каких процессах проявляются защитные функции белков, и
какие это белки?
1) Защитные функции белков-антител проявляются при
иммунном ответе организма на проникновение антигенов.
2) Белки крови – протромбин, тромбин, фибрин, фибриноген
участвуют в свёртывании крови, тем самым прекращая
кровотечение.
ИЛИ
Интерфероны, лизоцим и т. д.

35.

1. Определите структуру белка.
2. Найдите пептидную связь.
3. Сколько аминокислот в данной цепи?
4. Что такое R ?
5. Какое вещество должно вступить в
реакцию с белком, чтобы разрушить
его до аминокислот?
6. Как называется этот процесс?
7. При каких условиях он протекает?
8. Данный процесс обратимый?
1. Определите структуру белка.
2. Найдите водородные связи.
3. Между какими атомами они образуются?
4. Сколько аминокислот в данной цепи?
5. Между какими атомами двойная связь?

36.

1. Как называется данный белок?
2. Где находится?
3. Какую функцию выполняет?
4. Определите структуру белка.
5. Что изображено под А? Б?
6. Может ли данная структура
ренатурировать, в случае
сохранения полипептидной цепочки в
целостности?
7. Как называется схожий с данным
белком по функции мышечный белок?
1. Определите
структуру белка.
2. Определите связи.
3. Между какими
аминокислотами
формируется связь
Б?
4. Может ли данная
структура быть
конечной?

37.

ЗАДАНИЯ НА ВНИМАНИЕ
1. Какая аминокислота самая маленькая?
2. Какие две аминокислоты самые
маленькие?
3. В каких аминокислотах на схемах
обозначены не все атомы?
1. Назовите
аминокислоты?
2. Какие из данных
аминокислот
относятся к
незаменимым?
3. Какие аминокислоты
содержат серу?
4. Какие части у всех
аминокислот
одинаковые?
5. Как называются
части, различающиеся
у разных аминокислот?
6. Как называется часть
аминокислоты,
обладающая основными
свойствам?
7. Как называется часть,
обладающая
кислотными
свойствами?