Разработка урока по химии на тему: Биополимеры (10 класс)

Тема урока: Биополимеры.
Урок – лекция с мультимедийным сопровождением в 10классе по химии

Оборудование.
Таблица «ДНК», «РНК», «Структура белка», «Репликация ДНК», «Биосинтез белка»

Цель урока

Развивающие цели

Изучить биологические полимеры - белки, нуклеиновые кислоты.
Рассматривать ДНК, как самую главную молекулу клетки.
Формирование у детей целостности естественно - научной картины мира.
Развивать волю и самостоятельность. Развивать умение владеть собой: уверенность в своих силах, умение преодолевать трудности в учении естествознания.
Формировать интеллектуальные умения: умения анализировать, сопоставлять молекулы ДНК иРНК.

Образовательные цели

Обеспечить усвоение учащимися основ науки.
Обобщить и закрепить, систематизировать, ранее полученные знания по свойствам и механизму функционирования молекул ДНКа и РНКа.
Обобщить и закрепить, систематизировать ранее полученные знания по предметам биологии, физики, химии.
Формировать навыки работы с игровыми элементами, видеофрагментами, иллюстративными материалами.
Формировать культуру здоровья на уроках биологии.
Формировать целостное представление о живой и неживой природе.
3. Воспитательные цели.
Воспитывать самостоятельного, свободного человека, имеющее чувственное восприятие природы, владеющего различными способами познания.
Воспитать валеологическую культуру и мышление учащихся.

Тип урока: урок- лекция
Средства обучения: компьютер, проектор, мультимедиа- средств обучения, слайды с
иллюстрациями, терминами, понятиями, опытами, демонстрациями на видео.

Тема урока: Биополимеры.

Актуализация знаний.
Контрольный тест.
Какова функция нуклеиновых кислот в клетке?
А) хранение и передача наследственных свойств; Б) контроль за синтезом белка;
В) регуляция биохимических процессов; Г) деление клеток;
Д) все перечисленное.
Что представляет собой мономер нуклеиновых кислот?
А) аминокислота; Б) нуклеотид;
В) молекула белка; Г) сахара.
К каким веществам относится рибоза?
А) белок; Б) жир; В) углевод.
4. Какие соединения являются мономерами молекул белка?
А) глюкоза; Б) глицерин;
В) жирные кислоты; Г) аминокислоты.
5.В каких растворителях жиры растворимы?
А) вода; Б) спирт; В) эфир; Г) бензин.

Изучение нового материала:
1.Атомный состав живого: (слайд 2)
В организме человека находятся 81 химический элемент из 92 встречающихся в природе. Человеческий организм – сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, что ежедневно наше самочувствие, настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.
Содержание химических элементов в клетке. ( слайд 3)
Основу жизни составляют шесть элементов первых трех периодов (H, C, N, О, Р, S), на долю которых приходится 98% массы живого вещества (остальные элементы периодической системы составляют не более 2%). Три основных признака биогенных элементов (H, C, N, O, P, S) (слайд 4) Биогенные элементы образуют биополимеры. Какие биополимеры Вы знаете?
2. Молекулярный состав живого:
Белки- биополимеры
Аминокислоты - мономеры (слайд 5)
Грибы, растения, животные, бактерии – все имеют белки. Белки есть высокомолекулярные органические вещества, построенные из остатков 20аминокислот. Существует более 150 аминокислот, но из них лишь 20 представлены в белковых структурах, причём только левосторонние изомеры.
Белки – важнейший компонент нашей пищи. Белки составляют 1\4 часть человеческого тела, единственным источником их образования в организме являются аминокислоты белков в пище. Белки – высокомолекулярные соединения, масса их колеблется от 5000 до 1000 000 и выше. Состоят из остатков 22 аминокислот. В природе существует только малая часть теоретически возможного количества белка.
Белки – основа жизни клетки. В теле нет участка, где бы не было белков. В крови и мышцах белки составляют 1/5  от их общей массы, в мозгу 1/12, 1/100 от общей массы эмали зубов - белки. В разных органах белки составляют 45-85% сухого вещества.
Элементарный состав белков
наименование элемента
содержание в %

Углерод, С 
50-55

Водород, Н
6,5 –7,3

Азот, N
15- 18

Кислород, О
21 –24


Лабораторная работа « Химический состав клетки»
В раствор белка куриного яйца приливаем раствор щелочи и нагреем. Универсальную бумажку, смоченную водой, подносим к отверстию пробирки.
Как изменяется окраска индикатора? Почему? Вывод.
Пептидная связь. (слайд 6,7,8)
Обмен белков в организме.
Все белки растительные и животные состоят из аминокислот. Белки, поступающие с пищей под влиянием ферментов подвергаются гидролизу. Повторим, что называют гидролизом?
В процессе  обмена белков происходит обмен энергии. Синтез белков организма в клетке сопровождается поглощением энергии (ассимиляция), а при расщеплении белков и аминокислот энергия выделяется (процесс диссимиляции).

Нуклеиновые кислоты – биополимеры
Нуклеотиды – мономеры ( слайд 9)
1. Нуклеиновые кислоты. Строение нуклеиновых кислот.
Существует три типа нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты), РНК (рибонуклеиновые кислоты) и АТФ (аденозинтрифосфат). Подобно углеводам и белкам, это полимеры. Как и белки, нуклеиновые кислоты являются линейными полимерами. Однако их мономеры – нуклеотиды – являются сложными веществами, в отличие от достаточно простых сахаров и аминокислот.
2.Нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из трёх компонентов: азотистого основания, сахара-пентозы и остатка фосфорной кислоты. Существует 5 азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин, цитозин. Помимо азотистых оснований в образовании нуклеотидов принимают участие два сахара: рибоза – в РНК и дезоксирибоза в ДНК. Третьим компонентом нуклеотидов как в ДНК, так и в РНК является остаток фосфорной кислоты – фосфат.
Комплекс азотистого основания с сахаром называется нуклеозидом, а присоединение к последнему фосфата даёт нуклеотид. Названия нуклеотидов немного отличаются от названий соответствующих оснований, и те и другие принято обозначать заглавными буквами:
цитозин – цитидин – Ц урацил – уридин - У
аденин - аденозин - А тимин - тимидин – Т гуанин - гуанозин – Г
3. Строение ДНК (слайд 10)
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – высокомолекулярный линейный полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей. Мономерами ДНК являются нуклеотиды 4 типов: А, Т, Г и Ц; все они построены на основе сахара дезоксирибозы. Повторяться внутри ДНК нуклеотиды могут бесчисленное количество раз: 23 молекулы ДНК человека, например, содержат в себе более 3 млрд. пар нуклеотидов!
Комплементарные пары (слайд10)
Между азотными основаниями пары А и Т образуются 2 водородные связи, а между Г и Ц - 3, поэтому прочность связи Г-Ц выше, чем А-Т:
Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В организме ДНК, являясь основой уникальности индивидуальной формы, определяет, какие белки и в каких количествах необходимо синтезировать.
Репликация ДНК (слайд11). Существование механизма «размножения» молекул ДНК, благодаря которому воспроизводятся точные копии исходных молекул, делает возможным передачу генетической информации от материнской клетки дочерним во время деления.
Процесс удвоения молекул ДНК называется репликацией. Это сложный процесс, осуществляемый ферментами, полное название которых – ДНК-зависимые-ДНК-полимеразы типа I, II или III (или просто ДНК-полимеразы).
В основе репликации лежит способность нуклеотидов к комплементарному взаимодействию с образованием водородных связей между А и Т, Г и Ц.
Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской молекулы к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток.
Репарация ДНК – механизм, обеспечивающий способность к исправлению нарушенной последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Изменение обычно происходит в одной из цепей ДНК, вторая цепь остаётся неизменной. Поврежденный участок первой цепи может «вырезаться» с помощью ферментов – ДНК репарирующих нуклеаз. Другой фермент – ДНК-полимераза копирует информацию с неповрежденной цепи, вставляя, необходимые нуклеотиды в поврежденную цепь. Затем ДНК-лигаза «сшивает» молекулу ДНК, и повреждённая молекула восстанавливается.
4.Строение молекул РНК (слайд12). Во многом сходно со строением молекул ДНК. Тем не менее имеется ряд существенных отличий. В состав нуклеотидов РНК вместо дезоксирибозы входит сахар рибоза. Основание тимин замещено на урацил. Главное отличие от ДНК состоит в том, что РНК имеет лишь одну цепь. Из-за этого химически РНК менее стабильна, чем ДНК: вводных растворах РНК быстрее подвергается расщеплению. Поэтому РНК менее подходит для долговременного хранения информации.

Существует три основных вида РНК:
Информационная (матричная) РНК – мРНК. Наиболее разнородная по размерам, структуре и стабильности группа молекул РНК с длиной цепи 75-3000 нуклеотидов. мРНК представляет собой полинуклеотидную незамкнутую цепь. Единой пространственной структуры, характерной хотя бы для большинства мРНК, не обнаружено. Все мРНК объединяет их функция – они служат в качестве матриц для синтеза белков, передавая информацию об их структуре с молекул ДНК.
Транспортная (акцепторная) РНК – тРНК. Самая маленькая из РНК. Молекулы тРНК состоят из 75-100 нуклеотидов. Функция тРНК – перенос аминокислот к синтезируемой молекуле белка. Число различных видов тРНК в клетке невелико: 20-61. Все они имеют сходную пространственную организацию.
Рибосомная РНК – рРНК. Одноцепочечные нуклеиновые кислоты, которые в комплексе с рибосомными белками образуют рибосомы – органеллы, на которых происходит синтез белка. рРНК – разнородная группа молекул с длинной цепи 120-3500 нуклеотидов. В клетке больше всего содержится рРНК, значительно меньше тРНК и совсем немного мРНК. Так, у кишечной палочки E.coli соотношение этих видов РНК составляет примерно 82%, 16 и 2%, соответственно.
Заключение: Мы говорим о вступления в биохимический век, и это не пустые слова. Это явление огромной значимости, один из поворотных пунктов в истории человеческой мысли. Ученые говорят о нуклеопротеинах, о биохимической генетике и электронном микроскопе, о строение молекул и радиоактивных изотопах. Не подумайте, что все это – не более одна их забава. Это надежный путь к решению проблем наследственных и инфекционных заболеваний. На этом пути будут получены знания, на основе которых мы сможем решить проблему долгожительства. Это путь к познанию тайн жизни.

III. Закрепление. Заполнение таблицы:
Сравнительная характеристика ДНК и РНК.

IV. Рефлексия. Подведение итогов урока.
V. Домашняя работа: (в трех уровнях)
1 уровень: ответьте на вопросы стр. 105, 113.
2 уровень. Моделируйте в пространстве молекулу ДНК, используя шарики, пластилина.