§10. Белки. Функции белков
§10. Вспомните.
Задание №1
Что такое иммунитет?
Ответ:
Иммунитет (лат. immunitas — освобождение) человека и животных — способность организма поддерживать свою биологическую индивидуальность путём распознавания и удаления чужеродных веществ и клеток (в том числе болезнетворных бактерий и вирусов, а также собственных видоизменённых опухолевых клеток).
Задание №2
Что такое катализатор?
Ответ:
Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции.
Задание №3
Какие белки вам известны? Каковы их функции?
Ответ:
К простым белкам относят альбумины, глобулины, протамины, гистоны, проламины, глютелины, протеиноиды. Альбумины и глобулины белки, которые есть во всех тканях. Сыворотка крови наиболее богата этими белками. На долю альбуминов приходится более половины белков плазмы крови. Альбумины – составляют основную часть белков животных и растительных тканей.
Подумайте.
Задание №1
Почему в запасных тканях семян растений (эндосперме, семядолях), даже очень богатых углеводами или жирами, обязательно присутствуют белки?
Ответ:
Белки являются строительным материалом клеток, способствуют росту молодого растения.
Тренируемся.
Задание №1
Какие функции белков вам известны?
Ответ:
Биологические функции белков:
1. Структурная (кератин волос и ногтей, коллаген соединительной ткани, муцины слизистых выделений).
2. Каталитическая (ферменты).
3. Транспортная (гемоглобин, миоглобин, альбумины. сыворотки).
4. Защитная (антитела, фибриногены крови).
5. Сократительная (актин, миозин мышечной ткани).
6. Гормональная (инсулин, гастрин).
7. Резервная / Питательная / Запасная (овальбумин).
Задание №2
Чем объясняется многообразие функций белков?
Ответ:
В состав белков в качестве мономеров входит 20 разных аминокислот — таким образом, в белковых молекулах встречается 20 различных по структуре радикалов. Они могут быть заряжены отрицательно или положительно, содержать ароматические кольца и гетероциклические структуры, гидрофобные группировки, гидроксильные (—OH) группы или атом серы. Особенности радикалов аминокислот, входящих в состав данного белка, определяют его свойства и лежат в основе всех сложных и разнообразных функций белковых молекул.
Задание №3
Что представляют собой белки−ферменты? Приведите примеры таких белков.
Ответ:
Белки−ферменты являются катализаторами биохимических реакций, в ходе которых идёт расщепление и окисление питательных веществ, поступивших в организм. Увеличивая скорости этих реакций в миллионы раз, они обеспечивают нормальное протекание обменных процессов. Каждая клеточная реакция катализируется особым ферментом. По своей эффективности биологические катализаторы значительно превосходят неорганические. На сегодняшний день известно более четырёх тысяч различных ферментов. Например, фермент пепсин, каталаза, пероксидаза.
Задание №4
Как реализуется белками защитная функция?
Ответ:
При попадании в организм животных или человека вирусов, бактерий или любых чужеродных белков в организме происходит синтез защитных белков — антител. Связывание их с белками вирусов или бактерий подавляет функциональную активность последних и останавливает развитие инфекции. Антитела обладают уникальным свойством: они способны отличать чужеродные белки от собственных белков организма. Механизм защиты организма от возбудителей заболеваний с участием антител называют гуморальным иммунитетом. Иммунитет к инфекционным заболеваниям можно создать путём инъекции небольших количеств некоторых биополимеров из соответствующих возбудителей в виде вакцин.
Задание №5
Что вам известно о гормонах? Есть ли среди них вещества белковой природы? Приведите примеры.
Ответ:
Гормоны — биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции (эндокринные железы), поступающие в кровь, связывающиеся с рецепторами клеток−мишеней и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции.
В специализированных клетках растений и животных синтезируются регуляторы (гормоны), часть из которых является белками и пептидами. В поджелудочной железе вырабатывается инсулин — гормон, регулирующий уровень глюкозы в клетках организма. При недостатке инсулина возникает заболевание сахарный диабет. Пептидами являются и гормоны гипофиза — гормон роста, адренокортикотропный гормон, вазопрессин и др.
Совершенствуемся.
Задание №1
Используя доступные информационные источники, подготовьте сообщение о конкретных видах белков, встречающихся в организмах, и выполняемых ими функциях.
Ответ:
Белки являются основными биополимерами клеток, за счет которых осуществляются практически все функции организма.
Классификация белков по функции:
• Ферменты или катализаторы, активаторы и ингибиторы ферментов являются катализаторами биохимических реакций, в ходе которых идёт расщепление и окисление питательных веществ, поступивших в организм. Известны белки−активаторы (апопротеин Al, СМ) и ингибиторы (ингибиторы трипсина из поджелудочной железы, соевых бобов; ингибиторы протеина из яда гадюки, ингибитор химотрипсина из картофеля).
• Гормоны (гормоны гипоталамуса, гипофиза, поджелудочной железы, паращитовидных желез, кальцитонин)
• Регуляторные белки − осуществление белками регуляции процессов в клетке или в организме, что связано с их способностью к приёму и передаче информации (гистоны).
• Защитные белки − при попадании в организм животных или человека вирусов, бактерий или любых чужеродных белков в организме происходит синтез защитных белков — антител. Антитела (иммуноглобулины) вырабатываются в ответ на введение антигенов; белки системы свертывания крови, белки системы комплемента.
• Транспортные белки участвуют в переносе различных веществ в организмах живых существ. Альбумины и глобулины − переносчики различных веществ в плазме крови. Порины − образуют поры для переноса веществ через клеточные мембраны. Транслоказы − обеспечивают обмен компонентами различных компартментов клеток.
• Структурные белки участвуют в построении различных структурных элементов клетки (коллаген, ретикулин, кератин, кристаллины, белки ядерного матрикса, белки цитоплазматического скелета).
Задание №2
Почему белки называют молекулами жизни?
Ответ:
Своим бесконечным разнообразием всё живое обязано именно уникальным молекулам белка. Белок является строительным материалом клетки, его основой, так же участвует в процессах роста и развития.
Задание №3
Используя дополнительные источники информации, найдите сведения о классах белков−ферментов. Результаты представьте в виде таблицы.
Ответ:
Выделяют несколько классов белков−ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы.
| Классы ферментов | Примеры ферментов | Сведения о классах белков−ферментов |
| Оксидоредуктазы | Дегидрогеназа, оксидаза | Ферменты данного класса катализируют окислительно−восстановительные реакции, являясь, таким образом, ключевыми в процессах синтеза органических веществ из неорганических и в процессах клеточного дыхания. |
| Трансферазы | Трансминаза, киназа | Переносят химические группы от одной молекулы к другой. Коферментами трансфераз являются многие водорастворимые витамины и их производные (коэнзим А). |
| Гидролазы | Липаза, амилаза | Это ферменты, осуществляющие гидролиз субстрата. |
| Лиазы | Фумараза, альдолаза | Катализируют разрыв внутримолекулярных связей негидролитическим путём. |
| Изомеразы | Изомераза, мутаза | Катализируют изомерные превращения в пределах одной молекулы. Коферментами выступают глутатион, производные водорастворимых витаминов (пиридоксальфосфат) и др. |
| Лигазы | Синтетаза | Катализируют присоединение двух молекул друг к другу с использованием энергии макроэргических связей. |
Задание №4
Найдите в приведённом тексте ошибки. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки. Исправьте их.
1) Большое значение в строении и жизнедеятельности организмов имеют белки.
2) Это биополимеры, мономерами которых являются азотистые основания.
3) Белки входят в состав плазматической мембраны.
4) Все белки выполняют в клетке ферментативную функцию.
5) Молекулы белка несут наследственную информацию о признаках организма.
6) Молекулы белка входят в состав рибосом.
Ответ:
1) Большое значение в строении и жизнедеятельности организмов имеют белки.
2) Это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
3) Белки входят в состав плазматической мембраны.
4) Некоторые белки выполняют в клетке ферментативную функцию. Остальные могут выполняться строительную, рецепторную, защитную, транспортную и тд.
5) Нуклеиновые кислоты несут наследственную информацию о признаках организма.
6) Молекулы белка входят в состав рибосом.
Проводим исследование.
Задание №1
Выполните лабораторную работу «Обнаружение белков с помощью качественной реакции» на с. 201.
Цель: показать наличие белков в биологических объектах.
Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня, кристаллизатор со льдом, мерный стакан объёмом 50 мл.
Реактивы: куриное яйцо, концентрированная азотная кислота, раствор аммиака, гидроксид натрия, раствор медного купороса, вода.
Ход работы:
1. Приготовьте раствор белка.
2. Ксантопротеиновая реакция. В пробирку налейте 2—3 мл раствора белка и добавьте несколько капель азотной кислоты. Соблюдайте технику безопасности при работе с химическими реагентами! Нагрейте содержимое пробирки, при этом образуется жёлтый осадок. Охладите смесь и добавьте раствор аммиака до перехода жёлтой окраски в оранжевую.
3. Биуретовая реакция. В пробирку налейте 2—3 мл раствора белка и 2—3 мл раствора гидроксида натрия, затем 1—2 мл раствора медного купороса. Появляется фиолетовое окрашивание.
4. Запишите результаты эксперимента и сделайте вывод.
Ответ:
1. После приготовления раствора белка и добавления азотной кислоты мы получаем ксантопротеиновую реакцию (качественную реакцию. В результате получается раствор желтого цвета.
2. При добавлении к раствору белка гидроксида натрия, а затем медного купороса мы получаем биуретовую реакцию, раствор становится васильково−фиолетовым.
3. Биуретовая реакция. В пробирку налили 2—3 мл раствора белка и 2—3 мл раствора гидроксида натрия, затем 1—2 мл раствора медного купороса. Появляется фиолетовое окрашивание.
4. Вывод: Ксантопротеиновая и биуретовая реакции являются качественными реакциями на белки. В результате мы можем узнать о присутствии белка в биологическом объекте.
