Материал опубликовала

Методист МКУ ДО Оричевского Дома творчества

Россия, Кировская обл., п. Оричи

Материал размещён в группе «Видеоуроки и видеоматериалы»

#10 класс #11 класс #Биология #ФГОС #Методические разработки #Урок #Методист #Учитель-предметник #Школьное образование #Любой УМК

Урок 20. Химические вещества клетки и метаболизм

Методические разработки уроков 10-11класс

Тип урока - семинар

Методы: частично-поисковый, проблемного изложения, объяснительно-иллюстративный.

Цель:

- формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

-умения давать аргументированную оценку новой информации по биологическим вопросам;

-воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные: о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

УУД

Личностные результаты обучения биологии:

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные: выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и других видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблемного, развивающего обучения, групповой деятельности

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Ход урока

Задачи

Закрепить знания о функциях и роли химических веществ в клетках, обращая внимание на взаимосвязь строения молекул веществ и их свойств, а затем и функций.

Систематизировать знания о процессах жизнедеятельности клетки, любой процесс которой связан с затратой энергии.

Углубить знания о способах получения энергии клетками (организмами): гетеротрофном и автотрофном; о важнейших процессах: био- и фотосинтезе.

Проверить понимание учащимися сущности важнейшего процесса — обмена веществ и энергии как единства двух взаимосвязанных и противоположных по направлению процессов, анаболизма и катаболизма.

Расширить знания учащихся о ведущей роли ферментов, ускоряющих протекание реакции и снижающих энергию активации.

Вопросы и задания для обсуждения

В чем проявляется связь клетки с окружающей средой? Какие вещества окружающей среды необходимы клеткам растительных организмов, животных?

Какие свойства воды обусловливают выполнение ею роли растворителя веществ в клетке?

Какие особенности состава и строения молекул позволяют выполнять им структурную и энергетическую функции?

Что такое биополимеры, как они образуются?

Какие существуют уровни структурной организации белковой молекулы?

6.Благодаря кокой функции процесс избирательного узнавания отдельных веществ и их присоединения к молекулам?

7.Каково местоположение нуклеиновых кислот в клетке и их функции?

8.Чем обусловлена энергетическая ценность молекул АТФ? Почему АТФ называют источником энергии в клетке?

Подготовить и представить сообщение «Многообразие белков и их функции».

Подготовить и представить сообщена «Хранители информации клетки».

Охарактеризовать метаболизм как важнейший и необходимый процесс и признак жизни

Раскрыть взаимосвязь питания, дыхания, обмена на веществ и энергии.

Подготовить сообщение на тему: «Последовательные этапы освобождения энергии в катаболизма».

Как создаются белки в клетках?

Какие биохимические реакции осуществляются в двух фазах фотосинтеза?

Как осуществляется синтез органических веществ в клетках, не имеющих хлорофилл

Какова роль растений на Земле?

В чем проявляется универсальность генетического кода?

Назовите основные пути биологического окисления.

Какие типы дыхания Вам известны?

Сведения для любознательных учащихся, используемые на семинарском занятии -

Типы молекулярного транспорта

Метаболизм клетки

Метаболизм – совокупность процессов биосинтеза и расщепления сложных органических веществ в клетке и организме.

Анаболизм – пластический обмен, ассимиляция, биосинтез органических веществ (синтезируются органические вещества – белки, жиры, углеводы), энергия затрачивается (расходуется АТФ), фотосинтез, хемосинтез, биосинтез белка).

Катаболизм – энергетический обмен, диссимиляция, распад органических веществ (органические вещества расщепляются до СО2 и Н2О, энергия высвобождается и запасается в виде АТФ, клеточное дыхание (энергетический обмен в клетке)).

Типы питания (способы получения энергии АТФ)

Автотрофы – способны создавать органические вещества из неорганических.

Бывают фототрофы (используют солнечную энергию для биосинтеза, растения и синезеленые водоросли – цианобактерии) и хемотрофы (используют энергию химических связей для биосинтеза, серобактерии, железобактерии, азотфиксирующие, нитрифицирующие и водородные бактерии).

Гетеротрофы – используют готовые органические вещества.

Бывают сапротрофы (используют органические вещества мертвых тел или продукты жизнедеятельности живых организмов, сапротрофные бактерии, животные (сапрофаги) и грибы) и паразиты (живут за счет другого живого организма, питаясь его соками, тканями или переваренной пищей, многократно без умерщвления, постоянно или временно используют организм хозяина как среду обитания; бактерии, грибы, растения, животные и вирусы).

Обмен веществ (метаболизм) - набор химических реакций, которые происходят в живом организме для нормального его функционирования. Обмен веществ складывается из распада веществ (энергетического обмена) и сборки веществ (пластического обмена).

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) - это совокупность реакций синтеза, которые происходят с затратой энергии АТФ.Результат: из питательных веществ, которые поступают в клетку, строятся свойственные организму белки, жиры, углеводы, которые идут на создание новых клеток, их органов, межклеточного вещества.

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) - совокупность реакций распада, обычно протекающих с высвобождением энергии в виде тепла и в виде АТФ.

Результат: сложные вещества разлагаются на более простые (дифференциация) или окисление какого-либо вещества.

Обмен веществ направлен на сохранение и самовоспроизведение биологических систем.

Он включает в себя поступление веществ в организм в процессе питания и дыхания, внутриклеточный обмен веществ и выделение конечных продуктов обмена.

Обмен веществ неразрывно связан с процессами превращения одних видов энергии в другие. Например, в процессе фотосинтеза световая энергия запасается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, а в процессе дыхания она высвобождается и расходуется на синтез новых молекул, механическую и осмотическую работу, рассеивается в виде тепла и т.д.

Ферменты - биологические катализаторы белковой природы, контролирующие химические реакции в живых организмах. Ферменты снижают энергию активации химических реакций, значительно ускоряя их протекание или делая их принципиально возможными. Ферменты могут быть ка простыми, так и сложными белками, в состав которых, кроме белковой части, входит и небелковая – кофактор, или кофермент.

Ферменты отличаются от катализаторов небелковой природы высокой специфичностью действия: каждый фермент катализирует конкретные преобразования определенного вида субстрата.Активность ферментов в живых организмах регулируется множественными механизмами:

- путем взаимодействия с регуляторными белками, низкомолекулярными регуляторами и ионами

- за счет изменения условий протекания реакции, например рН компартмента

Стадии энергетического обмена

1. Подготовительная

Осуществляется ферментами желудочно-кишечного тракта, ферментами лизосом. Выделяемая энергия рассеивается в виде тепла. Результат: расщепление макромолекул до мономеров: жиров до жирных кислот и глицерина, углеводов до глюкозы, белков до аминокислот, нуклеиновых кисло до нуклеотидов.

2. Анаэробная (бескислородный) этап, или гликолиз (чаще всего субстратом реакции является глюкоза). Место протекания этапа: цитоплазма клеток.

Результат: расщепление мономеров до промежуточных продуктов. Глюкоза теряет четыре атома водорода, то есть окисляется, при этом образуются две молекулы пировиноградной кислоты, две молекулы АТФ и две молекулы возобновленного НАДН+Н+.

При недостатке кислорода образованная пировиноградная кислота превращается в молочную.

3. Аэробная (кислородный) этап, или тканевое (клеточное) дыхание

Окисление промежуточных соединений до конечных продуктов (СО2 и Н2О) с выделением большого количества энергии.

Цикл Кребса: суть преобразований состоит в ступенчатом декар- боксилировании и дегидрировании пировиноградной кислоты, во время которых образуются АТФ, НАДН и ФАДН2. В последующих реакциях богатые энергией НАДН и ФАДН2 пере- дают свои электроны в електронно-транспортную цепь, представ- ляющую собой мультиферментативный комплекс внутренней по- верхности митохондриальных мембран. Вследствие передвижения електрона по цепи переносчиков образуется АТФ. 2С3 H6 O3 + 6O2 + 36Ф + 36 АДФ → 6СO2 + 42H2 O + 36АТФ

Пировиноградная (молочная) кислота реагирует со щавелевоуксусной (оксало- ацетатом), образуя лимонную кислоту (цитрат), которая проходит ряд последо- вательных реакций, преобразуясь в дру- гие кислоты. В результате этих преобра- зований образуется щавелевоуксусная кислота (оксалоацетат), которая снова ре- агирует с пировиноградной. Свободный водород соединяется с НАД (никотинамидадениндинуклеотид), обра- зуя соединение НАДH.

Генетическая информация в клетке

Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Геном - совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма.

Генетическая (наследственная) информация закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК, а у некоторых вирусов - РНК.

Геном эукариот локализован в ядре, митохондриях, а у растений даже в пластидах.

Митохондрии и пластиды обладают относительной автономностью, однако, часть митохондриальных и пластидных белков кодируются ядерным геномом.

Ген - это элементарная единица генетической информации. Ген представляет собой участок ДНК, кодирующий последовательность белка (полипептиды) или функциональной РНК.

Свойства генетического кода

Генетический код

1) триплетный — каждой аминокислоте соответствует тройка нуклеотидов ДНК (РНК) — кодон; 2) однозначный — один триплет кодирует только одну аминокислоту;

3) вырожденный — одну аминокислоту могут кодировать несколько разных триплетов;

4) универсальный — единый для всех организмов, существующих на Земле;

5) не перекрывается — кодоны считываются друг за другом, с одной определенной точки в одном на- правлении (один нуклеотид не может входить одновременно в состав двух соседних триплетов);

6) между генами существуют «разделительные знаки» — участки, не несущие генетической ин- формации, а лишь отделяющие одни гены от других. Их называют спейсерами.

Стоп-кодоныУАА,УАГ,УГАобозначают прекращение синтеза од- ной полипептидной цепи, триплет АУГ определяет место начала син- теза следующей.

Обмен веществ и энергии в клетке