План-конспект занятия "Белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и их роль в клетке" 11 класс
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Саратовский государственный аграрный университет
имени Н.И. Вавилова»
МАРКСОВСКИЙ ФИЛИАЛ
План-конспект занятия
Дисциплина: «Биология»
Группа:
Тема: Белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
Вид занятия: урок
Тип урока: комбинированный урок
Цели занятия
Образовательная:
- сформировать у учащихся знания о роли органических и неорганических веществ в
клетке
- ознакомить с основными органическими веществами клетки и их роли в
функционировании клетки;
- ознакомить учащихся с понятием «белки», «углеводы», «жиры», «нуклеиновые
кислоты»
Развивающая:
- развивать логическое мышление, познавательный интерес, умение классифицировать,
выявлять связи, формулировать выводы;
- развивать умение объяснять, выявлять особенности, анализировать, сопоставлять,
сравнивать;
- развивать умение работы с учебной литературой
Воспитательная:
- воспитывать чувства ответственности, уважения друг к другу, взаимопонимания,
уверенности в себе;
- воспитывать общую культуру, эстетическое восприятие окружающего мира;
- создать условия для реальной самооценки студента, реализации его как личности.
Студент должен:
знать:
- органические и неорганические вещества в клетке
- понятие «белки», «углеводы», «жиры», «нуклеиновые кислоты»
уметь
- различать функции углеводов, липидов и жиров
- сравнивать структуры белков
Методы занятия:
- объяснительно-иллюстративный (объяснение, рассказ, беседа (вводная, проблемная);
- методы контроля и самоконтроля: тестирование, взаимопроверка.
Межпредметные связи:
обеспечивающие: История, Экология
обеспечиваемые: использование знаний о строении клеток
Литература:
Основные источники:
1.Константинов В.М. и др. Биология для профессий и специальностей технического и
естественно-научного профилей: учебник для студентов профессиональных
образовательных организаций, осваивающих профессии и специальности СПО. – М., 2017
2.Чебышев Н. В., Гринева Г. Г. Биология: учебник для студентов профессиональных
образовательных организаций, осваивающих профессии и специальности СПО. – М., 2017
3.Беляев Д.К., Дымшиц Г., Рувимский А.О. Общая биология. – М.: Просвещение, 2017.
Гриф Минобразования
4.Захаров В.Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И. Общая биология. Для средних специальных
учебных заведений. – М., Академия, 2017. Гриф Минобразования.
5. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология. 10—11 кл. – М.,
Просвещение 2017. Гриф Минобразования.
6. Константинов В.М., Рязанова А.П. Общая биология. Учеб. пособие для СПО. – М.
Академия, 2017. Гриф Минобразования.
Оборудование, наглядные пособия и методическое обеспечение урока: раздаточный
материал, конспект, учебник.
Ход урока
№
Элементы занятия
Время,
мин.
Методы и приемы обучения
Формируемы
е
ОК и ПК
1.
Организационный момент
1-2
Приветствие. Проверка
присутствующих по журналу.
Визуальная проверка
готовности кабинета. Настрой
студентов на плодотворную
работу, создание
доброжелательной атмосферы.
2.
Актуализация ранее
изученного материала по
теме «Клетка -
элементарная живая
система и основная
структурно-
функциональная единица
всех живых организмов»
Подведение итогов.
12-15
Вступительное слово
преподавателя.
Фронтальный опрос.
Метод проверки опрос,
обсуждение и оглашение
результатов.
3.
Постановка целей и задач
урока
5-6
Сообщение темы урока.
Постановка проблемного
вопроса: «Скажите, какие
вещества находятся в клетке?».
Давайте рассмотрим более
подробно.
Тема нашего занятия: «Белки,
углеводы, липиды,
нуклеиновые кислоты и их
роль в клетке».
Устная постановка целей
занятия в процессе
формулирования ответа на
поставленный вопрос.
Запись темы и плана урока в
тетради.
Переход к объяснению
4.
Изложение нового
учебного материала:
45- 50
Метод: беседа, устное
изложение, групповая формы
работы.
4.1.
Белки, углеводы, липиды
и их роль в клетке.
Закрепление основных
положений по первому
вопросу.
Методы: беседа, устное
изложение, работа студентов с
раздаточным материалом.
Форма работы: групповая и
индивидуальная.
Фронтальный опрос.
Лекция Белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
1.Белки, углеводы, липиды и их роль в клетке.
2.Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
1.Белки, углеводы, липиды и их роль в клетке.
Белки – высокомолекулярные полимерные органические вещества, определя-ющие
структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей,
мономером их биополимерной молекулы является аминокислота. В образовании белков
принимают участие 20 аминокислот. В состав молекулы каждого белка входят
определенные аминокислоты в свойственном этому белку количественном соотношении
и порядке расположения в полипептидной цепи.
Аминокислота имеет следующую формулу
4.3.
Нуклеиновые кислоты и
их роль в клетке.
Закрепление основных
положений по второму
вопросу
Методы: беседа, устное
изложение Форма работы:
групповая.
Фронтальный опрос.
5.
Закрепление нового
материала.
Контрольные вопросы
10
Индивидуальная работа
студентов самопроверка.
6.
Подведение итогов
занятия.
Сообщение результатов
работы студентов на уроке
3
Анализ и обобщение
результатов работы студентов
на уроке.
Выставление оценок.
7.
Задание для
самостоятельной работы
во внеурочное время:
1. Выучить основные
определения.
2. Создать схему
«Органические вещества в
клетке»
4
Устный инструктаж
выполнения домашнего
задания.
В состав аминокислот входят: NH
2
- аминокислотная группа, сдающая основными
свойствами; СООН - карбоксильная группа, имеет кислотные свойства. Аминокислоты
отличаются друг от друга своими радикалами – R. Аминокислоты – амфотерные
соединения, соединяющиеся друг с другом в молекуле белка с помощью пептидных
связей.
Схема конденсации аминокислот (образование первичной структуры белка)
Есть первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка (рис. 2).
Рисунок 2. Различные структуры молекул белка: / — первичная, 2 - вторичная,
3 — третичная, 4 — четвертичная (на примере гемоглобина крови).
Порядок, количество и качество аминокислот, входящих в состав молекулы белка,
определяют его первичную структуру (например, инсулин). Белки первичной структуры
могут с помощью водородных связей соединяться в спираль и образовывать вторичную
структуру (например, кератин). Полипептидные цепи, скручиваясь определенным образом
в компактную структуру, образуют глобулу (шар), представляющую собой третичную
структуру белка. Большинство белков имеют третичную структуру. Аминокислоты
активны только на поверхности глобулы.
Белки, имеющие глобулярную структуру, объединяются вместе и формируют
четвертичную структуру (например, гемоглобин). Замена одной аминокислоты приводит к
изменению свойств белка. При воздействии высокой температуры, кислот и других
факторов сложные белковые молекулы разрушаются. Это явление называется
денатурацией. При улучшении условий денатурированный белок способен восстановить
свою структуру вновь, если не разрушается его первичная структура. Этот процесс
называется ре-натурацией (рис. 3).
Рисунок 3. Денатурация белка.
Белки отличаются видовой специфичностью. Каждый вид животных имеет свои белки.
В одном и том же организме каждая ткань имеет свои белки — это тканевая
специфичность.
Организмы характеризуются также индивидуальной специфичностью белков.
Белки бывают простые и сложные. Простые состоят из аминокислот, например,
альбумины, глобулины, фибриноген, миозин и др. В состав сложных белков, кроме
аминокислот, входят и другие органические соединения, например, жиры, углеводы,
образуя липопротеиды, гликопротеиды и другие.
Белки выполняют следующие функции:
• ферментативную (например, амилаза, расщепляет углеводы);
• структурную (например, входят в состав мембран клетки);
• рецепторную (например, родопсин, способствует лучшему зрению);
• транспортную (например, гемоглобин, переносит кислород или диоксид углерода);
• защитную (например, иммуноглобулины, участвуют в образовании
иммунитета);
• двигательную (например, актин, миозин, участвуют в сокращении мышечных волокон);
• гормональную (например, инсулин, превращает глюкозу в гликоген);
• энергетическую (при расщеплении 1 г белка выделяется 4,2 ккал энергии).
Жиры - органические соединения, которые наряду с белками и углеводами,
обязательно присутствуют в клетках. Их относят к большой группе органических
жироподобных соединений, классу липидов.
Жиры представляют собой соединения глицерина (трехатомный спирт) и
высокомолекулярных жирных кислот (насыщенных, например, стеариновой,
пальмитиновой, и ненасыщенных, таких, как олеиновая, линолевая и другие).
Соотношением насыщенных и ненасыщенных жирных кислот определяются физические и
химические свойства жиров.
Жиры нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях,
например в эфире.
Функции липидов в клетке разнообразны:
• структурная (принимают участие в построении мембраны);
• энергетическая (при распаде в организме 1 г жира выделяется 9,2 ккал энергии - в 2,5
раза больше, чем при распаде того же количества углеводов);
• защитная (от потери тепла, механических повреждений);
• жир - источник эндогенной воды (при окислении Юг жира выделяется 11 г воды);
• регуляция обмена веществ (например, стероидные гормоны — кортикостерон и др.).
Углеводы - большая группа органических соединений, входящих в состав живых клеток.
Термин "углеводы" введен впервые отечественным ученым К. Шмидтом в середине
прошлого столетия (1844 г.). В нем отражены представления о группе веществ, молекула
которых отвечает общей формуле: С
n
(Н
2
O)
n
— углерод и вода.
Углеводы принято делить на 3 группы: моносахариды (например, глюкоза, фруктоза,
манноза), олигосахариды (включают от 2 до 10 остатков моносахаридов: сахароза,
лактоза), полисахариды (высокомолекулярные соединения, например, гликоген, крахмал).
Функции углеводов:
1) моносахариды, первичные продукты фотосинтеза, служат исходными для построения
разнообразных органических веществ;
2) углеводы — основной источник энергии для организма, т.к. при их разложении с
использованием кислорода выделяется больше энергии, чем при окислении жира в том же
объеме кислорода;
3) защитная функция. Слизь, выделяемая различными железами, содержит много
углеводов и их производных. Она предохраняет стенки полых органов (бронхи, желудок,
кишечник) от механических повреждений. Обладая антисептическими свойствами, слизь
защищает организм от проникновения болезнетворных бактерий;
4) структурная и опорная функции. Сложные полисахариды и их производные
входят в состав плазматической мембраны, оболочки растительных и бактери-альных
клеток, наружного скелета членистоногих.
2.Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
Нуклеиновые кислоты – это ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК
(рибонуклеиновая кислота).
Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) - это самые крупные биополимеры,
их мономером является нуклеотид (рис. 4). Он состоит из остатков трех веществ:
азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Известны четыре
нуклеотида, участвующие в образовании молекулы ДНК. Они отличаются друг от друга
азотистыми основаниями.
Два азотистых основания цитозин и тимин - производные пиримидина. Аденин и гуанин -
относят к производным пурина. В названии каждого нуклеотида отражено название
азотистого основания. Различают нуклеотиды: цитидиловый (Ц), тимидиловый (Т),
адениловый (А), гуаниловый (Г).
Рисунок 4. Схема строения нуклеотида.
Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и
остаток фосфорной кислоты соседнего (рис. 5).
Рисунок 5. Соединение нуклеотидов в полинуклеотидную цепь.
Согласно модели ДНК, предложенной Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953 г.), молекула
ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити (рис. 6). Обе нити
вместе закручены вокруг общей оси. Две нити молекулы удерживаются рядом
водородными связями, которые возникают между их комплементарными азотистыми
основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину. Между аденином и
тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином - три (рис. 7).
ДНК находится в ядре, где она вместе с белками образует линейные структуры -
хромосомы. Хромосомы хорошо видны при микроскопировании в период деления ядра; в
интерфазе они деспирализованы.
Рисунок 6. Схематическое изображение структуры ДНК.
На один полный оборот спирали приходится 10 пар оснований (расстояние между
соседними парами оснований равно 0,34 нм). ДНК имеется в митохондриях и пластидах
(хлоропластах и лейкопластах), где их молекулы образуют кольцевые структуры. В
клетках доядерных организмов также присутствует кольцевая ДНК.
Рисунок 7. ДНК (схематическое изображение развернутых цепей
ДНК способна к самоудвоению (редупликации) (рис. 8). Это имеет место в определенном
периоде жизненного цикла клетки, называемом синтетическим. Редупликация позволяет
сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в
процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке следования
нуклеотидов, то возникают мутации.
Рисунок 8. Схема удвоения ДНК.
Основная функция ДНК - хранение наследственной информации, заключенной в
последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации
дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к
клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с
последующей редупликацией молекулы ДНК.
В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках
каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической.
В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности
аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной
полипептидной цепи, называется геном. Передача и реализация информации
осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновых кислот. Рибонуклеиновые
кислоты бывают нескольких видов. Есть рибосомальная, транспортная и информационная
РНК. Нуклеотид РНК состоит из одного из азотистых оснований (аденина, гуанина,
цитозина и урацила), углевода - рибозы и остатка фосфорной кислоты. Молекулы РНК -
одноцепочковые.
Рибосомальная РНК (р-РНК) в соединении с белком входит в состав рибосом. Р-РНК
составляет 80% от всей РНК в клетке. На рибосомах идет синтез белка.
Информационная РНК (и-РНК) составляет от 1 до 10% от всей РНК в клетке. По строению
и-РНК комплементарна участку молекулы ДНК, несущему информацию о синтезе
определенного белка. Длина и-РНК зависит от длины участка ДНК, с которого считывали
информацию. И-РНК переносит информацию о синтезе белка из ядра в цитоплазму (рис.
9).
Рисунок 9. Схема синтеза и-РНК.
Транспортная РНК (т-РНК) составляет около 10% всей РНК Она имеет короткую цепь
нуклеотидов и находится в цитоплазме. Т—РНК присоединяет определенные
аминокислоты и подвозит их к месту синтеза белка к рибосомам. Т-РНК имеет форму
трилистника. На одном конце находится триплет нуклеотидов (антикодон), кодирующий
определенную аминокислоту. На другом конце имеется триплет нуклеотидов, к которому
присоединяется аминокислота (рис. 10).
При комплементарности триплета т-РНК (антикодона) и триплета и-РНК (кодона),
аминокислота занимает определенное место в молекуле белка.
Рисунок 10. Схема т-РНК.
РНК находится в ядрышке, в цитоплазме, в рибосомах, в митохондриях и пластидах.
В природе есть еще один вид РНК. Это вирусная РНК. У одних вирусов она выполняет
функцию хранения и передачи наследственной информации. У других вирусов эту
функцию выполняет вирусная ДНК. Аденозинмонофосфорная кислота (АМФ) входит в
состав всех РНК. При присоединении еще двух молекул фосфорной кислоты (Н
3
РО
4
) АМФ
превращается в аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) и становится источником энергии,
необходимой для биологических процессов, идущих в клетке.
Рисунок 11. Структура АТФ. Превращение АТФ в АДФ (- - макроэргическая связь).
Рисунок 12. Передача энергии.
Схема передачи энергии с помощью АТФ из реакций, в результате которых энергия
освобождается (экзотермические реакции), в реакции, потребляющие эту энергию
(эндотермические реакции). Последние реакции очень разнообразны: биосинтез,
мышечные сокращения и т.д.
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из азотистого основания — аденина,
сахара — рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Молекула АТФ очень неустойчива
и способна отщеплять одну или две молекулы фосфата с выделением большого
количества энергии, расходуемой на обеспечение всех жизненных функций клетки
(биосинтез, трансмембранный перенос, движение, образование электрического импульса
и др.). Связи в молекуле АТФ называют
макроэргическими (рис. 11, 12).
Отщепление концевого фосфата от молекулы АТФ сопровождается выделением
40 кДж энергии. Синтез АТФ происходит в митохондриях.
Контрольные вопросы:
1.Каковы особенности строения белка как полимера?
2.Что представляют собой первичная, вторичная, третичная структуры белка?
3.Какие углеводы содержатся в клетках растений и животных?
4.Охарактеризуйте биологическую роль углеводов, липидов и белков.
5.Какие виды нуклеиновых кислот обнаружены в клетке?
6.Каково значение АТФ для жизнедеятельности клетки?
