Файл: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа 64 города Новокузнецка.pdf

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №64»
города Новокузнецка
Новокузнецк, 2020
Итоговый проект
« Белки многолики»
Работа ученика 9Б класса
Мурахтиной Марии Сергеев- ны
Руководитель проекта учи- тель химии Игнатушина Га- лина Леонидовна
Работа допущена к защите
«25» 01.2020г.

2
Оглавление
Паспорт проекта
3
Актуальность проблемного вопроса
5
Теоретические аспекты проблемного вопроса
6
Критерии результативности проекта
13
Практическая часть
14
Ресурсная обеспеченность проекта
16
Возможные риски
16
План выполнения работы
17
Реализация плана
18
Заключение
Ошибка! Закладка не определена.
Самооценка
20
Список источников
21
Приложение
22

3
Паспорт проекта
Название:
Белки многолики
Автор:
ученица 9Б класса, Мурахтина Мария Сергеевна
Руководитель:
Учитель химии, Игнатушина Галина Леонидовна
Учебная дисциплина: химия
Тип проекта:
индивидуальный, межпредметный
Цель работы:
расширение и углубление знаний о важнейшем ор- ганическом веществе-белке, на основе рассмотре- ния их строения, свойств, функций, классифика- ции;
Задачи работы:
Изучить состав, строение белков-биополимеров жизни.
Провести исследование состава и свойств белков расти- тельного и животного происхождения .
Показать функции белков как основы жизнедеятельности организма на Земле.
Выяснить классификацию белков и их роль в практической жизни человека.
Расширить сведения сверстников о белках и их роли в нашей жизни.
Вопросы, направляющие проект
Основополагающий вопрос:
Что такое белки?
Проблемный вопрос:
Каковы особенности строения и свойств белков растительного происхождения?
Проблемный вопрос:
Каковы особенности строения и свойств белков животного происхождения?
Вопрос проекта:
Все живое на земле содержит белки?
Краткое
содержание проек-

4
та:
Виды деятельности при работе над проектом:
Изучение литературных источников о строении, свойствах и функциях белков;
Проведение эксперимент:
1.предположим, что в состав белков входят: C, H,
O, N, S, P и ионы металлов.
2. Для подтверждения предположений, были про- ведены опыты по определению качественного состава белков.
Анализ полученной информации, подготовка бук- лета и слайд-презентации.
Результат проекта
(продукт):
Буклет, содержащий информацию о строении, свойствах и функциях белковой молекулы.
Слайд-презентация.

5
Актуальность проблемного вопроса
Белки играют важнейшую роль из всех органических веществ, входящих в живую клетку. На долю белков в животных клетках приходится около
40- 50%, а в клетках растений – 20-35% их сухой массы. Белки содержат
51-55% углерода, 21-23% кислорода, 15-18% азота, 6,6-7,3% водорода, 0,3-
2,4% серы. Кроме того, в состав белков могут входить железо, фосфор и другие химические элементы.
Белки являются одними из четырех основных органических веществ жи- вой материи (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры), но по своему значению и биологическим функциям они занимают в ней особое место.
Белки лежат в основе структуры любого организма и всех протекающих в нем жизненных реакций. Любые нарушения этих белков приводят к изме- нению самочувствия и нашего здоровья. Необходимость изучения строе- ния, свойств и видов белков кроется в многообразии их функций.
С белками связано возникновение самой жизни на Земле.
«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным момен- том которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ пре- кращается и жизнь, что приводит к разложению белка», – писал Энгельс в своих трудах.
Данное определение Ф.Энгельса до сих пор, по прошествии полутора ве- ков, не потеряло своей правильности и актуальности.
Исходя из выше изложенного актуальность темы данной работы очевидна. в связи с этим
Проблемный вопрос: Все живое на земле содержит белки?
Целью работы является: расширение и углубление знаний о важнейшем органическом веще- стве-белке, на основе рассмотрения их строения , свойств, функций
,классификации;
В ходе реализации цели будут решаться следующие
Задачи:

Изучить состав, строение белков-биополимеров жизни.

Провести исследование состава и свойств белков растительного и животного происхождения .

Показать функции белков как основы жизнедеятельности организма на Земле.

Выяснить классификацию белков и их роль в практической жизни человека.

Расширить сведения сверстников о белках и их роли в нашей жизни.

6
Теоретические аспекты проблемного вопроса
Белки являются неотъемлемой частью нашей жизни. Они присутствуют в организме, являясь строительным материалом, регулируя химические ре- акции.
В природе существует примерно 1010-1012 различных белков, обеспечи- вающих жизнедеятельность организмов всех степеней сложности - от ви- русов до человека. Они обеспечивают жизнь более 2 млн. видам организ- мов.
Все живое на земле содержит белки. Они составляют около 50% сухого ве- са тела всех организмов. У вирусов содержание белков колеблется в пре- делах от 45 до 95%. Около 30% всех белков человеческого тела находится в мышцах, около 20% — в костях и сухожилиях и около 10% — в коже.
Сейчас белки научились даже синтезировать искусственно и стали приме- нять в медицине, промышленности (питании, текстильной промышленно- сти, кожевном ремесле…) и т. д.
Исторические факты:
Белки начали изучать с 1728 года, именно тогда итальянец ЯкопоБартоло- меоБеккари выделил белок из муки в виде клейковины.
Как отдельный класс биологических молекул впервые белки выделены лишь в 18 веке, благодаря трудам французского химика Антуана де Фур- круа и его коллег.
А свое название белки получили от яичного белка, который с незапамят- ных времён использовался человеком как составная часть пищи.
Классификация белков по строению.
1. Простые белки (протеины). Состоят только из остатков аминокислот.
По пространственному строению и по растворимости простые белки раз- деляют на:

глобулярные

фибриллярные.
Среди глобулярных белков можно выделить альбумины, гистоны, глобу- лины, протамины .

7
Фибриллярные белки делятся на растворимые и нерастворимые:

к растворимым белкамотносятся актин, миозин, фибриноген;

к нерастворимым белкам относятся склеропротеины: кератины, эла- стины, коллаген.
2. Сложные белки (протеиды). Белки, которые кроме полипептидных це- пей, содержат в своем составе небелковую часть. К белку небелковая часть присоединяется при помощи ковалентных связей. Небелковая часть слож- ных белков может быть представлена как ионами металлов, так и какими- либо органическими молекулами, имеющими высокую или низкую моле- кулярную массу. Небелковая часть носит название простетической груп- пы. Эта группа может быть представлена веществами разной природы.
Например,:
Нуклеопротеиды — комплексы белки с нуклеиновыми кислотами . Они имеют очень высокий молекулярный вес. Функции:1)участие в биосинтезе белка; 2)передача наследственных признаков
Мукопротеиды — белки, которые содержать углеводные группировки кислого характера мукополисахариды . К ним относятся муцины, мукои- ды.
Фосфопротеиды - белки, которые содержат фосфорную кислоту, как правило, в виде сложного эфира с оксигруппой серина. Представители: вителлин яичного желтка . казеин молока.
Металлопротеиды — комплексы белков , которые имеют атомы металла или органические группировки, имеющие атомы металлов. К ним
,например, относятся гемоглобин - пигмент крови, ферменты, например, оксидазы, которые содержат железо или медь.
Классификацию белков по функциональному принципу:

Ферменты;

Белки-регуляторы активности генома;

Белки – гормоны;

Защитные белки: антитела;

Транспортне белки;

Белки – ингибиторы ферментов

Рецепторные белки;

Мембранне белки;

Сократительные белки

Токсические белки

Белки вирусной оболочки

12)Белки с иными функціями
Структура белков

8
Интересным, с нашей точки зрения, является вопрос о структурной организации белка. И мы решили более подробно осветить информацию по данному вопросу в этой главе.
Во – первых отметим, что различают четыре уровня структурной органи- зации белков: первичный, вторичный, третичный, четвертичный
Во – вторых отметим характерные признаки каждой структуры.
Первичная структура белка представляет собой:

последовательность расположения аминокислотных остатков в по- липептидной цепи, которая образует молекулу белка.
Аминокислоты соединяются между собой:

ковалентной , пептидной связью .
В состав белков может входить 20 различных аминокислот. Чередование разных аминокислот в полипептидной цепи дает возможность получать большое количество разных белков.
Вторичная структура белка представляет собой упорядоченное сверты- вание полипептидной цепи в спираль. Витки спирали удерживаются водо- родными связями, возникающими между карбоксильными группами и аминогруппами, которые расположены на соседних витках. Водородные связи слабее пептидных, но, повторяясь многократно, придают данной конфигурации устойчивость . Следует отметить, что на уровне вторичной
структуры существуют белки:

фиброин –это шелк, паутина;

кератин – это ногти, волосы;

коллаген – это сухожилия ;
Третичная структура белка представляет собой трехмерное образование шаровидной формы- глобулу. Третичная структура стабилизируется :

водородными связями;

ионными связями;

ковалентными дисульфидными связями, образующимися между атомами серы, которые входят в состав аминокислоты цистеин;

гидрофобными взаимодействиями.
Важную роль в образовании третичной структуры играют гидрофобные взаимодействия. При этом белок свертывается следующим образом: его гидрофобные боковые цепи скрыты внутри молекулы (защищены от со- прикосновения с водой), гидрофильные боковые цепи, наоборот, выстав- лены наружу.

9
На уровне третичной структуры существуют:

антитела,

ферменты,

некоторые гормоны.
Четвертичная структура образуетсяу сложных белков, молекулы кото- рых образованы двумя и более глобулами. Субъединицы удерживаются в молекуле благодаря:

ионным связям;

водородным связям;

гидрофобным и электростатическим взаимодействиям.
Иногда при образовании четвертичной структуры между субъединицами возникают дисульфидные связи. Примером белка, имеющим четвертич- ную структуру, является гемоглобин. Его молекула состоит из четырех субъединиц: двумя α-субъединицами (141 аминокислотный остаток) и двумя β-субъединицами (146 аминокислотных остатков). С каждой субъ- единицей связана молекула гема, содержащая железо. Именно в такой структуре гемоглобин способен выполнять свою транспортную функцию.
Денатурация- важнейшее свойство белков
Белки – амфотерные электролиты. Глобулярные белки растворяются в воде и солевых растворах с образованием коллоидных систем, доказательством чего служит их способность рассеивать свет. Фибриллярные белки имеют волокнистое строение и нерастворимы в воде.
Под влиянием различных факторов, таких как концентрированная кис- лота, щелочь, рентгеновские лучи , высокая температура , свойства и структура белков могут нарушаться.
Процесс нарушения нативной структурытуры белка называется денатура-
цией (от лат. де- приставка,означающая потерю,и натура-природные свой- ства).
В процессе денатурации происходит потеря ферментативной активности белка, изменение формы и размеров его молекул, уменьшение раствори- мости и белок не может выполнять свои функции.
Денатурация- это важное свойство белков, которое имеет физиологиче- ское значение. Денатурация приводит к антигенной чувствительности бел- ка, а иногда и полному блокированию ряда иммунологических реакций, к инактивации ферментов и нарушению обмена веществ. Учёные предпола- гают, что процессы старения связаны с медленно протекающей денатура- цией. Может быть, именно в преодолении этого процесса – ключ продле- ния жизни. Понятия “жизнь” и “белок” неразрывно связаны. Насколько

10 многообразны белки, настолько сложна, загадочна и многолика сама жизнь. Подтверждением этого может стать высказывание Гёте:
“Я всегда говорил и не устаю повторять, что мир бы не мог существо-
вать, если бы был так просто устроен”.
Функции белков
Белки выполняют чрезвычайно важные и многообразные функции.
Структурная
Одна из основных функций белков. Белки входят в состав клеточных мем- бран, формируют вещество соединительной ткани –
коллаген
,эластин, кератин. Так белок кератин образует волосы и ногти, а белки коллаген и эластин – хрящи и сухожилия.
Сократительная
Обеспечивается сократительными белками – актином , миозином, тубули- ном. Функция этих белков заключается в изменении формы клетки , движения самой клетки или ее органелл.
Транспортная.
Белки обеспечивают активный транспорт ионов через клеточные мембра- ны, транспорт кислорода и углекислого газа. Например:

глобулины крови транспортирую металлы и гормоны;

гемоглобин крови осуществляет транспорт кислорода и углекислого газа;
Защитная
Выполняют иммуноглобулины или антитела крови. Они обеспечивают иммунную защиту организма, так как обладают способностью распозна- вать чужеродные клетки ( бактерии или вирусы,а также чужеродные для организма белки) и прочно связываться с ними.
Сигнальная
Белки осуществляют прием сигналов из внешней среды и передают его в клетку за счет изменения третичнойструктуры белков встроенных в мем- брану белков в ответ на действие факторов внешней среды
Энергетическая
Белки являются одним из источников энергии в клетке. При полном рас- щеплении 1г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж энергии.
Но в качестве источника энергии белки используются очень редко.

11
Регуляторная.
Обеспечивается белками-гормонами, которые оказывают влияние на обмен веществ, т. е. обеспечивают гомеостаз. Кроме того, они регулируют раз- множение, рост, развитие и другие жизненно важные процессы. Напри- мер,:гормон поджелудочной железы инсулин регулирует уровень глюкозы в крови;
Резервная функция –
Резервные белки накапливаются в запас для питания развивающихся ор- ганизмов. Например:

альбумин (яйца) накапливает воду,

казеин находится в молоке,

белки семян – источник питания для зародыша.
Таким образом, функции белков в организме разнообразны. Они в значи- тельной мере обусловлены сложностью и разнообразием форм и состава самих белков.
.Каталитическая
(ферментативная)
Самая важная функция белков в организме — биокаталитическая. Белки—
двигатели всех химических реакций, слаженно и последовательно проте- кающих в организме.
В 1941 г. король Дании Христиан X вручал известному биохимику Лин- дерстрём - Лангу высшую научную награду своей страны - медаль Эрстеда за исследования белков и ферментов. Король, вручая медаль, попросил ученого объяснить ему и всем присутствующим, что такое ферменты. Уче- ный рассказал такую историю. Умирал старый араб. Все его богатство со- стояло из 17 прекрасных верблюдов (белых).0н собрал своих сыновей и объявил им свою последнюю волю: "Мой старший сын ,опора семьи, дол- жен получить после моей смерти половину верблюдов. Среднему сыну я завещаю треть всех верблюдов. Но и мой младший , любимый сын должен получить свою долю—одну девятую часть стада." Сказав это, старый араб умер. Похоронив отца ,3 брата стали делить верблюдов. Но исполнить, во- лю отца они не смогли: невозможно было разделить 17 верблюдов ни по- полам, ни на три части, ни на девять частей.
Но тут через пустыню проходил дервиш. Бедный как все учёные ,он вёл ссобой чёрного облезлого верблюда, нагруженного книгами. Братья обра- тились к нему за помощью. И дервиш сказал: "Выполнить волю ваше- го отца очень просто.Я дарю вам моего верблюда, а вы попробуйте разде- лить наследство."
У братьев оказалось 18 верблюдов, и все разрешилось. Старший сын полу- чил половину верблюдов-9 , средний - треть стада-6 и младший сын полу- чил свою долю – 2х верблюдов.

12
Но 9,и 6,и 2 дает 17,и после дележа оказался лишний верблюд - старый об- лезлый верблюд учёного. И дервиш сказал:" Отдайте мне назад моего вер- блюда за то, что я помог разделить вам наследство, а то мне придется са- мому тащить книги через пустыню."
Вот этот черный верблюд,—закончил рассказ Линдерстрём -Ланг,—и по- добен ферменту. Он сделал возможным такой процесс, который без него был бы немыслим, а сам остался без изменения".
Главное свойство ферментов - ускорять химические реакции в организ- ме, неподвергаясь при этом никаким изменениям.
Таким образом, функции белков в организме разнообразны. Они в значи- тельной мере обусловлены сложностью и разнообразием форм и состава самих белков.
Биотехнология ферментов
Основными источниками ферментов являются природные объекты
:растения, животные ( проросшее зерно,сок некоторых растений, сычуг
КРС, семенники половозрелых животных). Но практически неограничен- ным источником питания служат микроорганизмы и грибки, способные за счет размножения самостоятельно наращивать объемы производства фер- ментов.
Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объём продукции ко- торых постоянно растёт, а сфера применения неуклонно расширяется. Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатали- заторами , которые широко распространены в природе, и без них невоз- можны осуществление многих биохимических процессов и жизнь в целом.
Применение ферментных препаратов различной степени очистки позволи- ло не только улучшить показатели и выходы в различных биотехнологиче- ских процессах, но позволило:

усовершенствовать кормопроизводство,

повысить усвояемость кормов,

сделать более целенаправленным и эффективным действие синтети- ческих моющих средств,
Биотехнология ферментов широко применяется в медицинской, текстиль- ной, кожевенной, целлюлозно-бумажной, химической промышленности