Биология. 9 класс

Урок 5. Органические молекулы. Биологические полимеры — белки



Среди органических соединений клетки белки являются наиболее важными. Содержание белков в клетке колеблется от 20% до 40 %.
Белки – это высокомолекулярные органические соединения, которые состоят из углерода, водорода, кислорода, серы и азота, а также в состав может входить фосфор и катионы металлов.
Белки являются биополимерами, которые состоят из мономеров аминокислот. Их молекулярная масса варьируется от нескольких тысяч до нескольких миллионов, в зависимости от количества аминокислотных остатков.
В состав белков входит всего 20 типов α-аминокислот из 170, найденных в живых организмах.
Аминокислоты – органические соединения, в молекулах которых одновременно присутствует аминогруппа (-NH2) с основными свойствами, карбоксильная группа (-COOH) с кислотными свойствами и радикал (R), у разных аминокислот имеет различное строение.
Важнейшим химическим свойством аминокислот является их способность соединяться друг с другом посредством пептидной связи. Пептидная связь – это ковалентная азот-углеродная связь, которая образуется при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты.
Если соединяется много аминокислот, то образуется полипептидная цепь.
Белки имеют особую структурную организацию, т.к. формируется в результате взаимодействия 20 типов α-аминокислот: первичная, вторичная, третичная и четвертичная (у некоторых белков) структуры.
1. Первичная структура – линейная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, уникальна для любого белка и определяет его форму, свойства и функции.
2. Вторичная структура – упорядоченное свертывание полипептидной цепи в спираль (или складчатая структура). Витки спирали или складки укрепляются водородными связями, возникающими между карбоксильными группами одних витков спирали и аминогруппами других витков.
3. Третичная структура – укладка полипептидных цепей в глобулы, возникающая в результате возникновения химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между радикалами аминокислотных остатков.
4. Четвертичная структура характерна для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами.
Для белковых молекул характерна денатурация, и обратный процесс ренатурация. Утрата белковой молекулой природной структуры называется денатурацией. Она может возникнуть при воздействии температуры, химических веществ, радиации, ионов тяжелых металлов и облучении. Денатурация бывает обратимая (если при денатурации не нарушены первичные структуры) и необратимая (если при денатурации нарушены первичные структуры). Процесс восстановления белковой молекулой природной структуры носит название ренатурация. Следовательно, все особенности строения белка определяются первичной структурой.
Белки выполняют до десятка функций, как в клетке, так и в организме. Функции определяется структурой и формой белковой молекулы. Структурную функцию выполняют белки, которые входят в состав биологических мембран.
Некоторые клетки организма способны сокращаться и перемещаться, благодаря наличию сократительных белков, в этом заключается их сократительная функция. К сократительным белкам относятся актин и миозин, которые вызывают сокращение мышц и сокращение мышечной ткани.
Ряд белков выполняет транспортную функцию (функцию переноса веществ из одного компартмента клетки в другой или между органами целого организма). Например, гемоглобин переносит кислород от легких к тканям, и углекислый газ от тканей в легкие. Эти белки имеют глобулярную структуру. В крови есть специальные транспортные белки – альбумины, которые переносят различные вещества. Сывороточный альбумин крови переносит как биологические активные вещества, так и жирные кислоты, и липиды. Белки-переносчики осуществляют перенос веществ через клеточные мембраны.

Специфические белки выполняют так называемую защитную функцию, они предохраняют наш организм от вторжения чужеродных организмов или чужеродных белков и от различных повреждений. К таким защитным белкам относятся антитела. То есть, они вырабатываются в ответ на чужеродные воздействия. Они взаимодействуют с микроорганизмами, попавшими в кровь, и их инактивируют. Другие белки – интерфероны, они специфически связываются с вирусами, инактивируют их и не дают возможность воссоздать им свою структуру, то есть размножиться внутри организма человека.
Фибриноген и тромбин предохраняют организм от кровопотери, образуя тромб. Фибриноген является примером белка промежуточного типа, поскольку он имеет фибриллярную структуру, но при этом растворим в воде.
В организме человека существует ряд белков, которые выполняют регуляторную функцию. К ним относятся различные гормоны белково-пептидной природы. Одним из таких гормонов является инсулин. Он вырабатывается поджелудочной железой и регулирует уровень глюкозы в крови.
Кроме этого к таким гормонам относится кальцитонин, который регулирует уровень кальция в крови костной ткани, а также так называемый соматотропный гормон, или соматотропин, который влияет на рост и развитие человека.
Белки могут быть запасными питательными веществами. Например, альбумин куриного яйца, казеин молока. В семенах многих растений, белки также могут выполнять запасающую функцию.
Белки могут выполнять в клетке или организме энергетическую функцию, поскольку при расщеплении одного грамма белков образуется 17,6 кДж энергии. Для этой цели белки используются в исключительных случаях – в качестве источника энергии обычно используется либо углеводы, либо липиды.
Список литературы:
1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.
4. Большой справочник по биологии/под ред. Т.В. Ивановой, Г.Л. Свиридовой. – М.: «Издательство Астрель», «Олимп», «Фирма «Издательство АСТ», 2000. – 448 с.: ил.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
1. Википедия.
2. Школа цифрового века.
3. Youtube.com.
4. https://ege.sdamgia.ru

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6 angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6