Белки: строение и функции

Тема урока: Белки: строение и функции 📚

Цели урока 🎯

• Понять, как из аминокислот строится белок и что такое пептидная связь 🔗

• Разобраться в четырёх уровнях структуры белка и денатурации 🧬

• Выучить функции белков и научиться решать расчётные задачи ✅

Основная часть урока 📝

1. Аминокислоты — кирпичики белка 🤔

Белки — биополимеры, мономерами которых служат аминокислоты; в состав белков входят 20 их видов. У каждой одинаковая основа: аминогруппа –NH₂ и карбоксильная группа –COOH. Различаются они радикалом R — «хвостом», который определяет свойства.

• Заменимые аминокислоты организм синтезирует сам, незаменимые (8 у взрослого) получает только с пищей 🍳

• Аминокислоты соединяются пептидной связью –CO–NH–: карбоксильная группа одной реагирует с аминогруппой другой, выделяется молекула воды. Две аминокислоты — дипептид, много — полипептид 🔗

2. Четыре уровня структуры белка 🧬

1. Первичная — последовательность аминокислот в цепи, удерживается пептидными связями. Замена даже одной аминокислоты меняет белок (так возникает серповидноклеточная анемия).

2. Вторичная — цепь закручивается в спираль (или складывается в слой) за счёт водородных связей между группами –CO и –NH.

3. Третичная — спираль сворачивается в клубок, глобулу. Держат её водородные и ионные связи и прочные дисульфидные мостики –S–S–.

4. Четвертичная — несколько глобул объединяются в один комплекс. Пример: гемоглобин из четырёх цепей. Есть не у всех белков.

Денатурация — потеря природной структуры белка под действием температуры, кислот, спирта, тяжёлых металлов; первичная структура сохраняется. При слабом воздействии белок может вернуть форму — ренатурация. Сваренное яйцо — необратимая денатурация.

3. Функции белков 🛠

• Строительная — коллаген кожи и сухожилий, кератин волос и ногтей, белки мембран 🧱

• Ферментативная — ферменты ускоряют реакции в тысячи раз: амилаза расщепляет крахмал, пепсин — белки ⚡

• Транспортная — гемоглобин переносит кислород, белки мембраны переносят ионы 🚚

• Защитная — антитела связывают микробов, фибриноген образует тромб 🛡

• Двигательная — актин и миозин сокращают мышцы; регуляторная — гормон инсулин управляет уровнем глюкозы 💪

• Энергетическая — 1 г белка даёт 17,6 кДж, но это «запасной» источник 🔥

Фермент работает по принципу «ключ — замок»: в его активный центр подходит только «своё» вещество. Поэтому ферменты специфичны и требуют определённой температуры и pH: выше 40 °C многие из них денатурируют.

4. Решаем задачи ✅

Задача 1. Полипептид состоит из 150 аминокислотных остатков. Сколько пептидных связей в нём и сколько молекул воды выделилось при его синтезе?

1. Каждая пептидная связь соединяет две соседние аминокислоты, поэтому связей на одну меньше, чем остатков: 150 − 1 = 149.

2. При образовании каждой связи выделяется одна молекула воды: 149 молекул.

3. Ответ: 149 пептидных связей, 149 молекул воды.

Задача 2. Средняя относительная масса аминокислотного остатка — 110. Найди массу белка из 200 остатков.

1. M(белка) = 200 × 110 = 22 000.

2. Ответ: около 22 000. Проверка: 22 000 / 110 = 200 остатков — верно.

Задача 3. Сколько энергии выделится при полном расщеплении 50 г белка? 1 г даёт 17,6 кДж → 50 × 17,6 = 880 кДж.

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Считать пептидных связей столько же, сколько аминокислот. ✅ Связей всегда на одну меньше: n аминокислот → n − 1 связей и n − 1 молекул воды.

• ❌ Думать, что при денатурации разрушается первичная структура. ✅ Пептидные связи сохраняются, рвутся только слабые связи вторичной, третичной и четвертичной структур.

• ❌ Приписывать гемоглобину защитную функцию, а антителам — транспортную. ✅ Гемоглобин — транспорт кислорода, антитела — защита.

Мини-конспект 📋

• Белки — полимеры из 20 аминокислот; пептидная связь –CO–NH– образуется с выделением воды; n аминокислот → n − 1 связей.

• Структуры: первичная (последовательность), вторичная (спираль, водородные связи), третичная (глобула, –S–S–), четвертичная (несколько глобул, гемоглобин).

• Денатурация — потеря структуры, первичная сохраняется; ренатурация — восстановление.

• Функции: строительная, ферментативная, транспортная, защитная, двигательная, регуляторная, энергетическая (17,6 кДж/г).

Зачем это нужно? 🚀

• Температура выше 40 °C при болезни опасна именно денатурацией белков — поэтому её сбивают 🌡

• Порошок с энзимами — это ферменты, которые «съедают» белковые пятна при 30–40 °C, а в кипятке перестают работать 🧺