Урок-лекция
по общей
биологии в 10 классе (химико - биологического профиля).
Раздел
2. Учение о клетке. Глава 3. Химическая
организация клетки.
Тема: Углеводы – органические вещества, их химическая
структура, разновидности, содержание в клетке и функции.
Цели /слайд2/.
Освоение
знаний об основных биологических теориях, идеях и
принципах, являющихся составной частью современной естественнонаучной картины
мира; строении, многообразии и особенностях биосистем (клетка); выдающихся биологических
открытиях и современных исследованиях в биологической науке.
Овладение
умениями: устанавливать связь между развитием биологии
и социально – этическими, экологическими проблемами человечества;
самостоятельно проводить биологические исследования; пользоваться биологической
терминологией и символикой.
Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в
процессе изучения проблем современной биологической науки.
Воспитание убежденности в возможности познания закономерностей живой природы,
необходимости бережного отношения к ней.
Задачи/слайд
2/.
Продолжить
углубление знаний об особенностях строения органических веществ; сформировать
знания о строении и функциях углеводов и умения устанавливать связь между их
строением и функциями, охарактеризовать их многообразие. Выяснить причину
многообразия жизни на нашей планете.
Оборудование: ТСО – компьютер, презентация к уроку; таблицы, иллюстрирующие
строение и функции углеводов; карточки – задания, тестовые задания на каждый стол.
На доске терминология.
Тип урока:
комбинированный.
Ход
урока:
I. Изучение нового
материала. Терминология.
1. Биологические
полимеры.
2. Содержание
углеводов в живой материи.
3. Классификация
углеводов и их свойства.
4. Биологические свойства
углеводов.
II. Закрепление знаний.
III. Домашнее задание.
I.
Изучение нового материала.
Терминология.
1.Полимеры (от греч. поли – много и мерос
– часть), макромолекулы (от греч.макрос – большой). – гигантские
молекулы, образованные многими повторяющимися частями, так называемыми
мономерами.
|
16. Глюкоза, фруктоза, галактоза (гексозы),
Их общая формула С6Н12О6. Глюкоза –
виноградный сахар. Фруктоза встречается в плодах, поэтому ее называют
плодовым сахаром. Галактоза – пространственный изомер глюкозы. Она
входит в состав лактозы – молочного сахара.
|
2. Мономеры (от греч. монос – один).
это строительные блоки, способные соединяться друг с другом, образуя
полимеры.
|
17. Альфа и бета глюкоза. (Гидроксильная
группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла
(альфа - изомер), так и над ней (бета - изомер).
|
3. Полисахариды - биологические полимеры
|
18. Олигосахариды: (полисахариды I порядка) дисахариды, трисахариды
|
4. Углеводы - органические вещества. Общая
их формула Сn (Н2О)m.
|
19. Сахароза – С12Н22О11
(тростниковый или свекловичный сахар)
|
5. Моносахариды (монозы, или простые
сахара) – состоят из одной молекулы
|
20. Лактоза – молочный сахар, имеет в
составе глюкозу и галактозу.
|
6. Глицерин - многоатомный спирт
|
21. Мальтоза – солодовый сахар, структурный
элемент крахмала и гликогена
|
7. Глицериновый альдегид и диоксиацетон- два
простейших моносахарида, образуются при окислении глицерина, содержат по три
углеродных атома и относятся к триозам
(3 С)
|
22. Полисахариды II
порядка, несахаропо- добные, крахмал (С6Н10О5)n, гликоген, целлюлоза(клетчатка), хитин, муреин
|
8.
|
23. Гепарин – ингибитор свертывания крови
|
9. Триозы (3 С), тетрозы (4 С), пентозы (5С)
гексозы (6 С),гептозы (7 С)
|
24. Слизи – выделяются железами, богаты
углеводами
|
10. Гидроксильная группа ( -ОН)
|
25. Камеди – выделяются в местах повреждений
стволов деревьев
|
11. Карбонильный кислород (=О)
|
26. АТФ – аденозинтрифосфорная кислота
|
12. Альдегид: если карбонильная группа
находится в конце цепи, тогда моносахарид называется альдозой
|
27. Коферменты:
НАД+-никотиномидадениндинуклеотид,
ФАД+-флавинадениндинуклеотид
|
13. Кетоны: при
любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном
(например, диоксиацетон) и называется кетозой.
|
28. Рибулозобифосфат - акцептор СО2
в
темновой фазе фотосинтеза
|
14. Эритроза (тетроза). Этот сахар в
растениях является одним из промежуточных продуктов фотосинтеза.
|
Шерсть и шелк - белки, хлопок - углевод
целлюлоза, каучук - углеводород полиизопрен.
|
15. Рибоза и дезоксирибоза - пентозы,
рибоза(С5Н10О5) и дезоксирибоза (С5Н10О4).
В дезоксирибозе около одного из атомов углерода отсутствует кислород, отсюда и
название этого углевода. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров
нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, а также в состав АТФ.
|
Регулярным, или периодическим, называется
полимер, в молекуле которого группа мономеров периодически повторяется :
Б-А-А-Б-А-А-Б-А-А. Не регулярный, или непериодический, когда нет видимой
закономерности и повторяемости мономеров: А-Б-Б-Б-А-А-А-Б-А.
|
I, 1. Биологические полимеры /слайд 3,4/.
Основу
строения клеток и организмов составляют огромные молекулы, называемые
полимерами. Полимеры (от греч. поли – много и мерос –
часть) – гигантские молекулы, образованные многими повторяющимися частями, так
называемыми мономерами (от греч. монос – один). Мономеры - это
строительные блоки, способные соединяться друг с другом, образуя полимеры,
известные также под названием макромолекул (от греч.макрос – большой).
К
полимерам относятся основные составные элементы живых организмов – полисахариды
(крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин), белки и нуклеиновые кислоты. Их называют
биологическими полимерами. С начала XX в. химики стали
изготовлять искусственные органические полимеры.
Молекулы
биологических полимеров лежат в основе используемых людьми уже не одну тысячу
лет шерсти и шелка (белки), хлопка (углевод целлюлоза), каучука (углеводород
полиизопрен). Искусственные полимеры лежат в основе искусственного волокна,
пластмасс.
Молекулярная масса искусственных полимеров имеет обычно неопределенную
величину. Природные же полимеры имеют вполне определенную величину и массу – от
нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч ( в исключительных случаях до 1 млн)
молекул. Длина молекул доходит до нескольких сотен нанометров (1нм равен 10-9 м).
По
особенностям строения полимеры делятся на два типа: регулярные и нерегулярные.
Регулярным, или периодическим, называется полимер, в молекуле которого группа
мономеров периодически повторяется. Например: Б-А-А-Б-А-А-Б-А-А и т.д. (буквами
А и Б обозначены разные мономерные звенья). К регулярным полимерам из
биологических полимеров относятся многие полисахариды.
Нерегулярным, или непериодическим, называется полимер, в молекуле которого нет
видимой закономерности и повторяемости мономеров. Например: А-Б-Б-Б-А-А-А-Б-А и
т.д. Из биологических к нерегулярным полимерам относятся белки и нуклеиновые
кислоты.
Итак,
организм строит свои макромолекулы, соединяя друг с другом мономеры. Полимеры
обладают многообразными свойствами. Это объясняется многочисленными
вариантами
соединения мономеров в цепь. За счет этого обеспечивается разнообразие жизни на
нашей планете.
I, 2. Содержание углеводов
в живой материи. /слайд 6/
Углеводы
– самые распространенные на Земле органические вещества. Они содержатся в
клетках всех живых организмов. Название «углеводы» произошло потому, что первые
известные вещества этого класса состояли как бы из углерода и воды. Общая их
формула Сn (Н2О)m. У большинства углеводов число атомов водорода в 2 раза превышает
количество атомов кислорода. Позднее были найдены углеводы, не отвечающие этой
общей формуле, но название «углеводы» сохранилось.
В
животных клетках углеводов немного: 1 – 2 иногда до 5% (например, в клетках
печени). Растительные клетки, напротив, богаты углеводами – там их содержание
достигает 90% сухой массы.
I, 3. Классификация
углеводов и их свойства. /слайд7/
Углеводы, или сахариды, по особенностям строения делятся на три группы.
1.
Моносахариды/слайд 8/ (монозы, или простые сахара) – состоят из
одной молекулы и представляют собой твердые кристаллические вещества,
бесцветные и хорошо растворимые в воде. Почти все они обладают приятным сладким
вкусом.
Моносахариды
можно рассматривать как производные многоатомных спиртов (в простейшем случае –
глицерина). При окислении глицерина получаются два простейших моносахарида –
глицериновый альдегид и диоксиацетон, которые играют важную роль в обмене
веществ клетки. Слайд№1: Образование простейших
моносахаридов.
Глицериновый
альдегид и диоксиацетон содержат по три углеродных атома и относятся к триозам
(3 С); тетрозы содержат четыре атома углерода (4 С); пентозы –
пять (5 С); гексозы – шесть (6 С); и гептозы – семь (7 С).
В неразветвленном
скелете моносахарида все атомы углерода, кроме одного, связаны с гидроксильными
группами(-ОН), а один – с карбонильным кислородом (=О). Если
карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой
альдегид (как, например, глицериновый) и называется альдозой, при любом
другом положении этой группы он является кетоном (например, диоксиацетон) и
называется кетозой.
Моносахариды
существуют также и в виде замкнутых циклических форм, которые образуются в
результате реакции спиртовой и альдегидной (или кетонной) групп внутри самой
молекулы.
Из тетроз
в процессах жизнедеятельности, более важна эритроза. Этот сахар в растениях
является одним из промежуточных продуктов фотосинтеза. Слайд №9:
Эритроза (структурная и циклическая формы).
Наиболее
широко распространены в животном и растительном мире пентозы и гексозы. Пентозы
представлены такими важными соединениями, как рибоза (С5Н10О5)
и дезоксирибоза (С5Н10О4). В
дезоксирибозе около одного из атомов углерода отсутствует кислород, отсюда и
название этого углевода. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров нуклеиновых
кислот – ДНК и РНК, а также в состав АТФ. Слайд №10: Пентозы.
Рибоза и дезоксирибоза.
Из гексоз
наиболее широко распространены - глюкоза, фруктоза и галактоза. Их общая
формула С6Н12О6. Глюкоза – виноградный
сахар. Она входит в состав важнейших ди- и полисахаридов. Глюкоза – первичный и
главный источник энергии для клеток. Фруктоза в большом количестве
встречается в плодах, поэтому ее часто называют плодовым сахаром. Особенно
много фруктозы в меде, фруктах, сахарной свекле. Галактоза – пространственный
изомер глюкозы. Она входит в состав лактозы –
молочного сахара,
а также некоторых полисахаридов. Слайд №11: Гексозы.
Глюкоза, галактоза,фруктоза.
Моносахариды могут быть представлены в форме альфа - и бетта - изомеров.
Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под
плоскостью цикла (альфа - изомер), так и над ней (бета - изомер). Молекулы
крахмала состоят из остатков альфа – глюкозы, а молекулы целлюлозы – из
остатков бета – глюкозы. Слайд №12: Схемы строения альфа- и
бетта – глюкозы.
2. Олигосахариды
(полисахариды первого порядка) составляют промежуточную группу между
моносахаридами и высшими полисахаридами (полисахаридами второго порядка). Они
содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков. В зависимости от количества остатков
моносахаридов (количества мономерных звеньев), входящих в молекулы
олигосахаридов, различают дисахариды, трисахариды и т.д. Наиболее широко
распространены в природе дисахариды, молекулы которых образованы двумя
остатками моносахаридов. К ним относятся сахароза, лактоза и мальтоза.
Сахароза –
хорошо знакомый нам тростниковый или свекловичный сахар; общая формула С12Н22О11.
Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Она чрезвычайно широко распространена
в растениях (семена, ягоды, корни, клубни, плоды) и играет большую роль в
питании многих животных и человека. Этот дисахарид легко растворим в воде.
Главное сырье для получения сахарозы – сахарная свекла и сахарный тростник. Слайд
№13: Сахароза.
Лактоза
– молочный сахар, имеет в составе глюкозу и галактозу. Этот дисахарид находится
в молоке (от 2 до 8,5%) и является основным источником энергии для детенышей
млекопитающих. Используется в микробиологической промышленности для
приготовления питательных сред. Слайд №14: Лактоза.
Мальтоза
– солодовый сахар, состоит из двух молекул глюкозы. Мальтоза является основным
структурным элементом крахмала и гликогена. Слайд №15: Мальтоза.
Олигосахариды
еще называют сахароподобными веществами.
3.
Полисахариды
второго порядка, или несахароподобные сложные углеводы, в
воде не
растворяются, сладкого вкуса не имеют. Образуются в результате реакции
поликонденсации и состоят из большого числа моносахаридов. Молекулярная масса
велика и составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Важнейшими
полисахаридами являются крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, муреин.
Крахмал
является смесью двух полимеров альфа - глюкозы: амилозы и амилопектина. Амилоза
состоит из остатков глюкозы, соединенных в неразветвленную цепь. В составе
амилозы – от 60 до 300 остатков глюкозы. Молекулы амилозы свернуты в спирали.
Амилоза способна растворяться в горячей воде и в присутствии йода окрашивается
в синий цвет. Амилопектин состоит как из линейных, так и из разветвленных
цепей, образованных примерно 1500 остатками глюкозы. Амилопектин окрашивается
йодом в сине – фиолетовый цвет. Слайд №16: Схема строения
крахмала.
Количество остатков глюкозы в молекуле крахмала исчисляется несколькими
тысячами. Его общая формула (С6Н10О5)n. Крахмал содержится в большом количестве, например, в клубнях
картофеля, в большинстве семян и во многих плодах. Запасается крахмал в виде
крахмальных зерен, наиболее крупные они у картофеля, а самые мелкие – у риса и
гречихи. Слайд №16: крахмальные зерна пшеницы (а), овса (б)
и картофеля (в).
Гликоген – полисахарид, содержащийся в тканях тела
животных и человека, а также грибах, дрожжах и зерне сахарной кукурузы.
Гликоген играет важную роль в превращениях углеводов в животных организмах. Он
в значительных количествах накапливается в печени, мышцах, сердце и
других органах. Гликоген поставляет глюкозу в кровь. Он является полимером
альфа – глюкозы и по структуре напоминает амилопектин, но разветвлены его
полимерные цепи сильнее. Молекула гликогена состоит примерно из 30 тыс.
остатков глюкозы. Слайд №17: Гликоген.
Клетчатка
(целлюлоза) – главный структурный компонент клеточных стенок растений. В
ней аккумулировано около 50% всего углерода биосферы. Клетчатка нерастворима в
воде. По своей структуре это линейный полимер. Ее молекула представляет собой
неразветвленную вытянутую цепочку моносахаридов, представленных бета –
глюкозой. Множество линейных молекул целлюлозы уложено параллельно и «связано в
пучки» водородными связями. Поперечная связь между цепями препятствует
проникновению воды, поэтому целлюлоза очень устойчива к гидролизу и,
следовательно, является прекрасным строительным материалом, идеально подходящим
для растений. Слайд №18: Конформация молекулы целлюлозы.
Хитин – это полимер, мономером которого является
аминопроизводное бета – глюкозы – N-ацетилглюкозамин. Хитин является строительным материалом, которого особенно много в
наружном скелете членистоногих и в клеточных стенках грибов.
Таким
образом, углеводы – разнообразная по своему строению, а, следовательно, и по
физическим и химическим свойствам, группа веществ. Это многообразие позволяет
им выполнять в клетках и организмах многочисленные функции. Слайд 19
I, 4. Биологические
функции углеводов.
Со
многими функциями этих органических веществ мы уже познакомились выше, поэтому
подчеркнем лишь главные функции углеводов./Слайд 20 - 22/
1. Энергетическая
– углеводы служат источником энергии для организма. При окислении 1г углеводов
выделяется 17,6 кДж (4,2 ккал) энергии. Следует отметить, что сахара являются
главным источником быстро мобилизуемой энергии, так как в процессе пищеварения
они легко переводятся в форму, пригодную для удовлетворения энергетических
потребностей клеток.
2. Строительная
– целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин обнаруживается в
клеточной стенке грибов и в наружном скелете членистоногих, гликопротеиды – соединения
углеводов с белками входят в состав хрящевой и костной ткани животных.
3. Запасающая
– выражается в том, что крахмал накапливается клетками растений, а гликоген –
клетками животных. Эти вещества служат для клеток и организмов источником
глюкозы, которая легко высвобождается по мере необходимости.
4. Защитная
– гепарин – ингибитор свертывания крови; слизи, выделяемые
различными железами и богатые углеводами, предохраняют пищевод, кишечник,
желудок, бронхи от механических повреждений, препятствуют проникновению в
организм бактерий и вирусов; камеди, выделяющиеся в местах повреждения
стволов и ветвей, защищают деревья и кустарники от проникновения инфекций через
раны.
5. Составная
часть жизненно важных веществ – входят вместе с белками в состав ферментов,
входят в состав ДНК, РНК, АТФ, участвуют в синтезе коферментов НАД+,
НАДФ+, ФАД+.
Слайд №23: ФАД – флавинадениндинуклеотид, НАД – никотиномидадениндинуклеотид.
6. Участие в фиксации углерода - рибулозобифосфат является
непосредственным акцептором углекислого газа в темновой фазе фотосинтеза. Слайд
№24: Фиксация СО2 в темновой фазе фотосинтеза.
II. Закрепление знаний.
1.
Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.
2. Работа по карточкам (компьютерный и печатный варианты).
3.
Тестовая проверка знаний.
III. Домашнее задание.
Изучить параграф
учебника - 3.2.2., стр.100-102, конспект урока (авторы учебника: В. Б.
Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Е. Т. Захарова), 2007г.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.