Органические вещества клетки. Белки и аминокислоты

При знакомстве с органическими веществами клетки целесообразно использовать структурные формулы, но не нужно требовать от учащихся их запоминания. С помощью этих формул в сознании школьников можно создать образное представление о строении вещества, вычленить именно те особенности структуры, которые обусловливают его биологическую роль.

В учебнике обзор органических веществ клетки начинается с белков. С методической точки зрения это не вполне удачно, ибо белки – наиболее сложные органические вещества, а естественно, лучше начинать с более простых. Однако чтобы нарушение последовательности изложения материала по сравнению с учебником не создавало дополнительные трудности для учителя, обратимся к методике изучения белков.

В процессе краткой вступительной беседы о функциях белков с привлечением знаний из курса анатомии, физиологии и гигиены человека учитель создает условия для постановки познавательной проблемы: какие особенности химического строения белков обусловливают их функции (строительную, каталитическую, транспортную, двигательную и др.)? Ознакомление со строением белков учитель начинает с информации об их огромной молекулярной массе. В тексте учебника школьники находят сравнительные данные о молекулярных массах некоторых органических веществ и белков, после чего им становится ясно, почему молекулы белков называют макромолекулами.

В процессе беседы учащиеся устанавливают, Что для выяснения химического строения белков недостаточно знаний их элементарного состава. Для иллюстрации приводится формула одного из белков сложна. Видно, что она ничего не говорит о характере расположения атомов в молекуле этого вещества, особенностях его структуры. Для выяснения химического строения сначала необходимо расщепить молекулы белков на отдельные фрагменты, состоящие из нескольких атомов, а затем реконструировать (мысленно или экспериментально) характер и порядок их соединения друг с другом. Так, при длительном кипячении с растворами кислот белки распадаются на менее сложные химические вещества – аминокислоты, которых обнаружено около 20 видов.

Осознанному восприятию структур и функций белков способствует ознакомление школьников со структурными формулами аминокислот, с теми особенностями строения, которые обусловливают их двойственную – кислотную и основную – природу. В процессе изучения аминокислот важно дать учащимся представление об основных функциональных группах органических веществ, которые для наглядности можно расположить в следующий ряд по возрастающей степени окисления:

Эти группы, а также аминная относятся к числу гидрофильных, ибо способны к образованию водородных связей с молекулами воды. Целесообразно сравнить между собой карбоксильную и аминную группы. Карбоксил содержит сильно поляризованный атом водорода, который способен в водной среде отщепляться в виде протона, что обусловливает кислотные свойства веществ, содержащих группу СООН. Аминогруппа – производное аммиака – придает содержащим ее молекулам основной характер, ибо способна к присоединению протона молекулы воды. Просмотр структурных формул ряда аминокислот на таблице или

В учебнике дает возможность обнаружить, что все они содержат аминную и карбоксильную группы, соединенные с атомом водорода. Такая особенность строения делает понятными амфотерные свойства аминокислот, их способность диссоциировать одновременно по типу как основания, так и кислоты. Учитель поясняет, что, кроме общей для всех группировки аминокислоты содержат другие группы атомов, называемые радикалами, которыми могут быть углеводородные группы, содержащие углерод-углеродные и углерод-водородные связи. Эти группы не могут образовывать водородные связи с молекулами воды, а отталкивают воду, поэтому называются гидрофобными. Учитель предлагает школьникам рассмотреть структурные формулы ряда аминокислот и отметить, какие из них содержат гидрофобные, какие – гидрофильные радикалы.

Учитель подчеркивает, что не все аминокислоты, входящие в состав белков, равноценны в пищевом отношении. Человек и животные утратили способность синтезировать аминокислоты, которые называют незаменимыми. Всего их восемь, но практически приходится считаться с недостатком в пищевом рационе триптофана, лизина и метионина.

В ходе рассказа или лекции учитель обращает внимание школьников на возможность образования пептидной связи между аминокислотами. Показ заранее составленной формулы какого-либо полипептида позволяет раскрыть характер этой связи и смысл термина «непериодические полимеры» по отношению к белкам как полимерам аминокислот.

Для закрепления и проверки знаний строения и свойств аминокислот учитель задает следующие вопросы: охарактеризуйте химическое строение и свойства аминокислот, их отличия друг от друга. Каков характер связи между химическим строением и свойствами аминокислот? Каким образом происходит соединение аминокислот друг с другом? Почему белки называют непериодическими полимерами?


Учителю биологии на заметку:

Строение белков
Свойства и функции белков
Углеводы внутри клетки
Роль жиров в жизни клетки
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота
Обобщение знаний химических компонентов клетки
Строение и функции клетки
Клеточная теория
Строение и функции клеточной оболочки
Цитоплазма и ее органоиды, их функции в клетке
Митохондрии и пластиды
Методика обучения общей биологии