Біологія 9 клас НУШ Урок 6: Мономери білка – амінокислоти. Рівні структурної організації білка. Денатурація та ренатурація

Біологія 9 клас НУШТема 2. Біохімія життя. Урок 6: Мономери білка – амінокислоти. Рівні структурної організації білка. Денатурація та ренатурація.

Що змінилося з білком яйця під час нагрівання?А чи можна повернути варене яйце у стан сирого?І саме тут виникає головне питання: Що відбулося з білком на молекулярному рівні?Сьогодні ми це з'ясуємо.

ЩО ТАКЕ БІЛКИ?Білки — це складні органічні високомолекулярні сполуки, молекули яких побудовані з амінокислотних залишків. Білки належать до найважливіших органічних речовин живих організмів. Вони входять до складу:клітин; тканин; ферментів; гормонів; антитіл; рецепторів; м'язових волокон; мембранних структур. З ЧОГО ПОБУДОВАНИЙ БІЛОК? З АМІНОКИСЛОТ. Амінокислоти для білків — приблизно те саме, що: цеглинки для будинку.

АМІНОКИСЛОТИ — МОЛЕКУЛЯРНІ «ЦЕГЛИНКИ»

СКІЛЬКИ ІСНУЄ АМІНОКИСЛОТ?У побудові білків живих організмів беруть участь приблизно 20 основних протеїногенних амінокислот.І це надзвичайно важливо!Тому що з приблизно 20 «літер» можна створити величезну кількість різних «слів». А з амінокислот:20 типів амінокислот → величезна кількість різних білків.

АНАЛОГІЯ «БІЛОК — ЦЕ СЛОВО»Уявіть: Амінокислоти — це літери. Наприклад: А – Б – В – ГЯкщо змінити порядок: Г – Б – А – Вотримаємо вже іншу послідовність. Так само: АМІНОКИСЛОТИ + ЇХ ПОСЛІДОВНІСТЬ⬇БУДОВА БІЛКА⬇ВЛАСТИВОСТІ БІЛКА⬇ФУНКЦІЯ БІЛКА.

БІЛОК — ЦЕ НЕ ПРОСТО ЛАНЦЮГОсь тут починається найцікавіше. Можна подумати:«Якщо амінокислоти з'єдналися в ланцюг — білок готовий». Але ні!Поліпептидний ланцюг згортається у певну просторову форму.І саме ця форма має величезне значення.

ПЕРВИННА СТРУКТУРАПервинна структура — це послідовність амінокислот у поліпептидному ланцюзі. Наприклад:🟢—🔵—🟡—🔴—🟢—🟣Головне тут: ЯКА АМІНОКИСЛОТА ЗА ЯКОЮ ЙДЕ. Первинна структура визначається генетичною інформацією. Умовно: ДНК → інформація про білок → послідовність амінокислот. У білках важлива не тільки кількість амінокислот, а й порядок їхнього розташування.

ВТОРИННА СТРУКТУРАПоліпептидний ланцюг починає згортатися. Утворюються характерні елементи:🌀 α-спіральта➖ β-складчастий шар.Їх стабілізують переважно водневі зв'язки між ділянками поліпептидного ланцюга. Можна уявити:довгу стрічку, яку почали закручувати або складати.

ТРЕТИННА СТРУКТУРАТепер білок набуває складної тривимірної форми. Це вже не просто спіраль. Поліпептидний ланцюг:↪ згинається↩ повертається🌀 скручується🔗 утворює взаємодії між різними ділянками. У результаті формується:просторова структура білка. Саме вона часто визначає, як білок буде взаємодіяти з іншими речовинами.

ЧЕТВЕРТИННА СТРУКТУРАВона є не у всіх білків. Виникає тоді, коли кілька поліпептидних ланцюгів об'єднуються в один функціональний білковий комплекс. Наприклад:гемоглобінмає четвертинну структуру і складається з кількох поліпептидних субодиниць

ГОЛОВНИЙ ПРИНЦИП УРОКУБУДОВА → ВЛАСТИВОСТІ → ФУНКЦІЯНаприклад: Гемоглобінмає певну просторову структуру⬇може зв'язувати О₂⬇🚚 транспортує кисень. Ферментмає певну форму активного центру⬇взаємодіє з певним субстратом⬇⚙️ прискорює певну хімічну реакцію.

Денатурація — це порушення природної просторової структури білка, що супроводжується зміною його властивостей і часто втратою біологічної активності. Важливе уточнення: Під час денатурації зазвичай не руйнується первинна структура білка, тобто пептидні зв'язки поліпептидного ланцюга здебільшого зберігаються. Порушуються насамперед взаємодії, які підтримують вторинну, третинну та, за наявності, четвертинну структуру

ЩО МОЖЕ ВИКЛИКАТИ ДЕНАТУРАЦІЮ?Основні чинники:🌡 висока температура🧪 сильні кислоти та луги🧂 висока концентрація деяких солей☣ важкі метали🍷 органічні розчинники☢ деякі види випромінювання⚙️ механічний вплив у певних умовах.

ПРИКЛАДИ ДЕНАТУРАЦІЇ В ПОБУТІ🍳 Варіння яйця. Білки яйця денатурують і змінюють структуру.🥛 Кисломолочні продукти. Зміна кислотності може впливати на білки молока.🥩 Приготування м'яса. Під час нагрівання білки змінюють свою структуру.🧴 Антисептики. Деякі спирти можуть порушувати структуру білків мікроорганізмів.

А ЩО ТАКЕ РЕНАТУРАЦІЯ?А тепер дуже цікаве питання: Чи завжди денатурований білок назавжди втрачає свою структуру?Не завжди. Якщо структура білка порушена незначно і первинна структура збереглася, за сприятливих умов деякі білки можуть:відновити свою природну просторову структуру. Це явище називається: РЕНАТУРАЦІЯАле ренатурація можлива не для всіх білків і не після будь-якої денатурації

ЦІКАВИЙ ПАРАДОКСПовернемося до яйця. Запитання: Якщо варене яйце охолоне, чому воно не перетворюється знову на сире?Тому що при нагріванні відбувається не просто тимчасова зміна форми. Білки яйця зазнають складних структурних змін і можуть утворювати нові взаємодії та агрегати. Тому:❌ охолодження не повертає їх до початкового стану.

ГРА «ВПІЗНАЙ РІВЕНЬ»Показуємо схеми. «Послідовність амінокислот» «Спіраль» «Складна просторова форма»🧩 + 🧩 + 🧩

ГРА «ПРАВДА ЧИ МІФ?»1.«Усі білки мають четвертинну структуру».2.«Білки складаються з амінокислот».3.«Порядок амінокислот не має значення».4.«Після будь-якої денатурації білок завжди може відновитися».5.«Температура може спричинити денатурацію білка».

КЕЙС «ФЕРМЕНТ ВТРАТИВ СИЛУ»Уявіть: Фермент працював при температурі 37 °C. Його нагріли до високої температури. Після охолодження фермент більше не працює. Запитання:1. Що могло відбутися?2. Чому фермент перестав працювати?3. Яка властивість білка постраждала?4. Чи завжди охолодження відновить його роботу?

ЦІКАВИЙ ФАКТЧому одна маленька зміна в білку іноді може мати дуже серйозні наслідки?Тому що навіть зміна однієї амінокислоти може вплинути на:згортання білка; його просторову структуру; властивості; здатність взаємодіяти з іншими молекулами. Отже:одна маленька зміна → потенційно великі наслідки. Це чудово демонструє взаємозв'язок: ГЕН → БІЛОК → ОЗНАКА.

Сьогодні ми побачили дивовижну річ: білок починається з маленьких молекул — амінокислот. Але їхня послідовність створює складну тривимірну структуру, а ця структура визначає, що білок зможе робити. Тому в біології дуже важливо пам'ятати: БУДОВА → ФОРМА → ВЛАСТИВОСТІ → ФУНКЦІЯІ якщо змінюється форма білка — може змінитися і його робота».«Зрозумій, як працює білок, — і ти зрозумієш, як працює клітина!»

Рівень структури. Що характеризує?Основні взаємодіїПервинна. Вторинна. Третинна. Четвертинна. Обов'язкове: Опрацювати матеріал уроку. Заповнити таблицю: Творче завдання. Створити мініінфографіку:«Білок: від амінокислоти до суперсили»Обов'язково показати:амінокислота → пептид → первинна → вторинна → третинна → четвертинна → функція.