Урок биологии «Органические вещества клетки. Биополимеры. Функции липидов и углеводов»

Дата:___________ Класс:__________ Урок №____

Тема урока: Органические вещества клетки. Биополимеры. Функции липидов и углеводов.

Цели урока:

Образовательная: продолжить изучение химической организации клетки; расширить знания учащихся о химическом составе внутриклеточной среды, о строении и значении в жизни клетки некоторых органических соединений (углеводов и липидов);

Развивающая: развивать у школьников умение выявлять связь между составом, строением молекулы органического соединения и его функциями в клетке; продолжить развитие логического мышления, посредством решения проблемных вопросов; формировать умение пользоваться биологической терминологией, работать с текстом учебника, выделять главную мысль.

Воспитательная: побудить у учащихся познавательный интерес к предмету; формирование самооценки, самостоятельности как черты личности, дисциплины, внимания; прививать навыки коммуникативного общения.

Методы: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый.

Приемы: рассказ с элементами беседы, решение проблемных ситуаций, работа с учебником.

Тип урока: изучение нового материала, объяснение.

Средства обучения: таблицы «Строение и функции углеводов», «Строение и функции липидов», учебник, тетрадь.

Ключевые слова и понятия: углеводы, моносахариды, олигосахариды, полисахариды, липиды, воска, фосфолипиды.

Ход урока

I. Организационная часть.

Фронтальный опрос.

1 . Какова роль воды в клетке?

2. Каков характер связи между химическим строением воды и ее ролью в клетке?

3. Какие минеральные вещества входят в состав клетки и каково их значение?

4. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.

5. В чем заключается биологическая роль воды?

Индивидуальный опрос (у доски).

1. Укажите, какие из перечисленных ниже химических элементов относятся к макроэлементам, а какие к микроэлементам. Почему их так называют?

О, Сu, С, Н, Мn, N, Ni, S, Fe, Se, Co, Ca, Zn, I, K.

(Беседа на основе знаний, полученных в курсе «Основы общей биологии»). Помимо неорганических веществ в состав клетки входят и органические вещества.

Какие вам известны органические вещества, входящие в состав клетки? Приведите примеры. (Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.)

Белки составляют 10-20 % сухого вещества клетки; жиры- 1-5 %; углеводы - 0,2-2,0 % (в животных клетках); нуклеиновые кислоты - 1-2 %; низкомолекулярные органические вещества - 0,1-0,5 %. К органическим веществам также относятся АТФ, гормоны, витамины, алкалоиды, пигменты.

Многие из названных органических соединений, входящих в состав клетки, имеют большие размеры молекул. Поэтому их называют макромолекулами (греч. macros - большой). Такие макромолекулы состоят, как правило, из повторяющихся сходных по структуре низкомолекулярных соединений, ковалентно связанных между собой. Эти соединения получили название мономеров (греч. monos - один).

Макромолекула, образованная мономерами, называется полимером (греч. роlу - много).

Полимеры бывают:

1) Регулярные – состоят из одинаковых мономеров;

2) Нерегулярные – в их строении нет определенной закономерности в последовательности мономеров.

Если мономер обозначить буквой А, то в таком случае полимер будет выглядеть как последовательность одинаковых букв: А-А-А-А-А-А-А- ... -А.

В данном случае это какой вид полимеров? (Регулярные.) Если мономер записать: А-В-Б-В-А-Б...

– А это какой вид полимеров? (Нерегулярные.)

Оказывается, что перестановка и новые сочетания нескольких типов мономеров в длинных полимерных цепях обеспечивают различные свойства макромолекул.

Углеводы. Распространение углеводов. Классификация углеводов. (Рассказ с элементами беседы).

– Приведите примеры углеводов, известные Вам из курса ботаники.

В растительных клетках углеводы образуются в процессе фотосинтеза: в клубнях картофеля - крахмал; сахар - в свекле, моркови; целлюлоза - из нее состоят оболочки растительных клеток.

В животных клетках гликоген, например откладывается в запас в клетках печени.

Углеводы – группа органических соединений, общая формула которых –

Сn (Н2О)m.

Сравните формулу углеводов с формулой молекулы воды и определите сходство (разъяснение понятия «углеводы» и их химический состав).

Углеводы делятся на три группы:

1) Моносахариды - бесцветные вещества, с приятным сладким вкусом, хорошо растворимы в воде; в зависимости от числа углеродных атомов, входящих в молекулу углевода, различают триозы (содержат 3 атома углерода), тетрозы - 4 атома углерода, пентозы - 5 атомов углерода, гексозы - 6 атомов углерода и т. д.

Назовем углеводы, входящие в группу моносахаридов:

Рибоза – входит в состав РНК, АТФ, витаминов группы В, ферментов;

Дезоксирибоза – входит в состав ДНК;

Глюкоза – источник энергии, входит в состав гликозидов; в свободном состоянии содержится в тканях растений, животных, человека (содержится во фруктах, меде, крови). Недостаток глюкозы в крови вызывает нарушение работы ЦНС;

Фруктоза – входит в состав сахарозы, других олигосахаридов, полисахаридов.

Галактоза – содержится в молоке, она способствует в кишечнике новорожденного размножению полезных бактерий, вырабатывающих молочную кислоту. Эта кислота улучшает усвоение Са и Р, а также входит в состав полисахаридов.

2) Олигосахариды - это сложные углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков; хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Назовем углеводы, входящие в группу олигосахаридов:

Мальтоза - (солодовый сахар) состоит из двух молекул глюкозы; источник энергии в прорастающих семенах и клубнях

Сахароза - (свекловичный сахар, тростниковый сахар) состоит из глюкозы и фруктозы; используется в питании человека;

Лактоза - (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы; источник углеводов для детенышей млекопитающих, в т. ч. человека.

3) Полисахариды - это сложные углеводы, состоящие из большого числа мономеров - простых сахаров и их производных.

В связи с увеличением числа мономерных звеньев полисахариды нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны ослизняться и набухать. Приведем названия некоторых полисахаридов:

Крахмал - (полимер а-глюкозы) резервный полисахарид растительных клеток.

Гликоген - (полимер а-глюкозы) содержится в тканях животных, человека, в грибах, бактериях, цианобактериях; резервный полисахарид.

Целлюлоза - (полимер β-глюкозы)из него состоят клеточные стенки растительных клеток

Хитин - (полимер аминопроизводного а-глюкозы); образует покровы тела членистоногих; компонент клеточной стенки грибов.

2. Функции углеводов. (Самостоятельная работа с учебником, с. 5) Прочитать в учебнике о функциях углеводов и выписать их в тетрадь.

1) Энергетическая (кислородное расщепление глюкозы) – 1г дает 17,6 КДж энергии, углеводы окисляются до Н2О и СО2. В кишечнике человека и животных крахмал пищи расщепляется до глюкозы. Затем глюкоза всасывается из кишечника в кровь, доставляется в клетки, где может окисляться с освобождением энергии. Избыток выделившейся энергии способен запасаться в виде АТФ. Большое количество глюкозы может превращаться в гликоген и откладываться в клетках печени, а также в мускулатуре. В периоды интенсивной мышечной работы, голодания или нервного напряжения процесс расщепления гликогена ускоряется, и образующаяся глюкоза используется клеткой.

2) Структурная (является компонентом наружной плазматической мембраны клетки) – в результате полимеризации (реакция соединения одинаковых молекул в более крупные) глюкозы образуется целлюлоза. Из целлюлозных волокон строится прочная основа клеточных стенок растений. Благодаря особому строению целлюлоза не растворима в воде и обладает высокой прочностью. По этой причине целлюлозу используют для изготовления тканей. Ведь хлопок – почти чистая целлюлоза. В кишечнике человека и большинства животных нет ферментов, способных расщеплять связи между молекулами глюкозы, входящими в состав целлюлозы. У жвачных животных целлюлозу расщепляют ферменты бактерии, постоянно обитающих в специальном отделе желудка (рубце).

3) Запасающая - участвуют в синтезе других органических веществ (например, крахмала, гликогена, жиров).

4) Метаболическая - являются источником метаболической воды в организме (при кислородном расщеплении глюкозы образуются вода и углекислый газ).

3. Липиды. (Рассказ учителя)

Липиды (жиры и жироподобные вещества) - это вещества разнообразные по структуре, но имеют одно свойство: все они неполярны, нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях - спирте, эфире и др.

Содержатся во всех клетках животных и растений – 5 – 15%. В клетках животных, в частности в клетках жировой ткани, содержание жира составляет иногда 90 % от сухой массы. Много жира в молоке (самое жирное у китообразных – 40 %), у растений в плодах и семенах.

По химической структуре жиры представляют собой сложные соединения трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот.

Жирные кислоты делятся на:

А) насыщенные (не содержат двойных связей): пальмитиновая кислота стеариновая кислота;

Б) ненасыщенные (содержат двойные связи): олеиновая кислота.

Растительные жиры (масла) богаты ненасыщенными жирными кислотами, поэтому они являются легкоплавкими - жидкими при комнатной температуре. Животные жиры при комнатной температуре твердые, так как содержат в основном насыщенные жирные кислоты. Остаток глицерина, содержащийся в жире, обладает гидрофильными свойствами, остатки же жирных кислот - резко гидрофобны.

Вспомним, какие вещества называются гидрофильными и гидрофобными?

Кроме жиров в клетке обычно присутствует большое количество веществ, обладающих сильно гидрофобными свойствами, по химической структуре сходных с жирами - это фосфолипиды, воска, половые гормоны человека и животных – тестостерон (мужской) и эстрадиол (женский), терпины (эфирные масла, от которых зависит запах растений), гибберилины (ростовые вещества растений), некоторые пигменты (хлорофилл, билирубин), часть витаминов (А, D, Е, К) и др.

Учитель указывает на большое число связей типа -С=С-С=Н, которые обусловливают большую энергетическую ценность жиров.

4. Функции липидов. (Беседа)

Основная функция липидов – энергетическая. В ходе расщепления 1 г жиров до СО2 и Н2О освобождается 38,9 кДж энергии. Например, жиры в молоке - источник энергии для детенышей млекопитающих.

Структурная – липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. В составе мембран находятся фосфолипиды, гликолипиды, липопротеины.

Запасающая функция — жиры являются запасным веществом животных и растений. Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания (верблюды в пустыне).

Семена многих растений содержат жир, необходимый для обеспечения энергией развивающегося растения.

Терморегуляторная — являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой теплопроводимости.

Защитно-механическая — защищают организм от механических воздействий.

Каталитическая функция связана с жирорастворимыми витаминами (А, Е, Е, К). Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью, но они входят в состав ферментов, без них ферменты не могут выполнять свои функции.

Источник метаболический воды. Одним из продуктов окисления жиров является вода. Эта метаболическая вода очень важна для обитателей пустынь. Так, жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии, а источником воды (при окислении 1 кг жира выделяется 1,1 кг воды. Запасы жира повышают плавучесть водных животных.

Тест:

В клетках каких организмов содержится большое колическтво углеводов?

в растительных

животных

одинаковое количество и в тех и в других клетках?

2. Какими свойствами обладают полисахариды?

1) хорошо растворимы в воде, сладкие на вкус

2) плохо растворимы в воде, сладкие на вкус

3) плохо растворимы в воде, не имеют сладкого на вкуса

3. Укажите основные биологические функции углеводов:

1) защитная и строительная

2) энергетическая и строительная

3) энергетическая и структурная

4. Какое свойство липидов лежит в основе энергетической функции?

1) гидрофобность

2) плохая теплопроводимость

3) расщепляемость на более простые вещества

5. Если вам дано 2 вещества и сказано, что одно из них рибоза, а другое лецитин, каким из способов вы абсолютно точно сможете установить, где у вас рибоза, а где лецитин?

1) по запаху

2) по растворимости в воде

3) по цвету

Ответ: 1 – 1; 2 – 3; 3 – 3; 4 – 3; 5 – 2

V. Подведение итогов. Рефлексия.

Прошу Вас, ребята, проанализировать свою работу на уроке. Свои высказывания вы можете начать следующими словами: я узнал ..., у меня получилось ..., было непросто …, урок дал мне для жизни…

Самооценка учащихся. Выставление оценок.

VI. Домашнее задание:

1. Изучить §2, выучить основные понятия, отвечать на вопросы к параграфу;

Творческое задание. Найдите в литературе дополнительную информацию о значении углеводов и жиров для жизни клетки;

Составить кроссворд об углеводах и жирах.

VII. Литература:

Использованная учителем:

1. Балан П.Г. Биология. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учебных заведений: уровень стандарта, академический уровень / П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес, В.П. Полищук. – К.: Генеза, 2010.  – 288 с.

2. Теремов А.В. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений (профильный уровень) / А.В. Теремов, Р.А. Петросова.- 2-е изд., испр. – М.: Мнемозина, 2012. – 400 с.

2. Рекомендованная учащимся:

1. Пасечник В.В. Биология. 9 класс: учеб. для общеобразоват. организаций (Линия жизни) / В.В. Пасечник, А.А. Каменский, Г.Г. Швецов, З.Г. Гапонюк; под ред. В.В. Пасечника. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2016. – 207 с.