Цель: дать общее понятие о классе органических веществ «Углеводы».
обучающая – познакомить учащихся
развивающая – продолжить развитие умений
воспитывающая – продолжить
Пояснительная записка.
Для изучения данной темы оптимально походит пара уроков или два отдельных урока, так как предлагаемый вариант содержит не только учебную, но и творческую работу. На первом этапе изучения темы учитель знакомит учащихся с классификацией углеводов.
На втором и третьем этапе учащиеся работают в группах. Лучше, если группы организованы исходя из пожеланий учащихся. Задача групп – из всего имеющегося научного материала в предложенной учителем по данной теме литературе, а возможно, при наличии электронного оборудования, и с использованием ресурсов интернета, составить опорный плакат, характеризующий одного из представителей углеводов. В представлении должны быть отражены наиболее важные и значимые характеристики углевода и соответствующий, сопровождающий творческую работу рассказ. Второй этап – это непосредственно работа с литературой, то есть выбор необходимого для характеристики углевода учебного материала. Третий этап – работа групп по оформлению опорного плаката.
На четвёртом этапе (на втором уроке из пары) группы представляют свои работы, поясняя их и сопровождая рассказом. Остальные учащиеся слушают и заполняют в тетради сводную таблицу, характеризующую разных представителей углеводов. Этот этап урока представляет собой демонстрацию подготовленных опорных плакатов учащихся и сопровождающего эти плакаты рассказа об углеводе.
На пятом этапе урока проводится оценка работы групп и рефлексия. Затем формулируется домашнее задание.
Органические молекулы – углеводы
охарактеризовать особенности строения органических веществ; ознакомить учащихся с разнообразием и функциями углеводов; проанализировать особенности строения, которые позволяют им эффективно выполнять свои функции; обратить внимание на значение углеводов для жизнедеятельности живых организмов.
Оборудование и материалы: таблицы иллюстрируют особенности строения, многообразие и функции углеводов, или мультимедийный проектор или интерактивная доска, на которых эти таблицы можно демонстрировать; образцы белков; учебники биологии.
Базовые понятия и термины: углеводы, простые, сложные, моносахариды, дисахариды, полисахариды.
I. Организационный этап
II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной
Изучение нового материала
Рассказ учителя с элементами беседы
Открывайте тетради и записывайте сегодняшнее число и тему. Сегодня мы познакомимся органическим веществом – Углеводы. Начнем с определения углеводов. ) – органические вещества с общей формулой Сn(Н
У большинства углеводов число молекул воды соответствует количеству атомов углерода, поэтому эти вещества и получили такое название.
В клетках животных углеводы содержатся в количестве не более 5% от сухой массы, в растительных клетках – до 90% (клубни картофеля).
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Углеводы бывают простыми и сложными. К простым углеводам относятся моносахариды. К сложным – олигосахариды и полисахариды.
с греческого monos – один. Это бесцветные, кристаллические вещества, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус.
Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.
Рибоза входит в состав РНК, АТФ, витаминов группы В, ряда ферментов. Дезоксирибоза входит в состав ДНК. Глюкоза (виноградный сахар) является мономером полисахаридов, например крахмала, гликогена, целлюлозы. Она есть в клетках всех организмов. Фруктоза входит в состав олигосахаридов, например сахарозы. В свободном виде содержится в клетках растений. Галактоза также входит в состав некоторых олигосахаридов, например лактозы.
Основные функции моносахаридов
С греческого oligos – немного. Они образованы из нескольких моносахаридов, связанных ковалентно друг с другом с помощью гликозидной связи. Большинство олигосахаридов растворимы в воде и имеют сладкий вкус.
Из олигосахаридов наиболее широко распространены дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза.
С греческого poly – много. Являются полимерами и состоят из неопределенного большого числа остатков молекул моносахаридов, соединенных ковалентными связями. Могут достигать сотен или тысяч молекул моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин и др.
Интересно, что крахмал, гликоген и целлюлоза, играющие важную роль в живых организмах, построены из мономеров глюкозы, но связи в их молекулах различны. Кроме того. У целлюлозы цепи не ветвятся, а у гликогена они ветвятся сильнее, чем у крахмала.
С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и исчезает сладкий вкус.
Основной функцией углеводов является функция. При их ферментативном расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма. При полном расщеплении 1 г. углеводов освобождается 17.6 кДж.
функция. При избытке они накапливаются в клетке в качестве запасающих веществ, например крахмал, гликоген. И при необходимости используются организмом как источник энергии. Усиленное расщепление углеводов происходит, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе, длительном голодании.
Очень важной является функция. Они используются в качестве строительного материала. Целлюлоза благодаря особому строению нерастворима в воде и обладает высокой прочностью. В среднем 20-40% материала клеточных стенок растений составляет целлюлоза, а волокна хлопка – почти чистая целлюлоза, а именно поэтому они используются для изготовления тканей.
функция: углеводные компоненты мембран обеспечивают узнавание клеток, рецепцию гормонов и медиаторов, группы крови.
функция. Твердые клеточные стенки одноклеточных и хитиновые покровы членистоногих, в состав которых входят углеводы, также выполняют защитные функции.
IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся
А теперь давайте на закрепление, все вместе выполним тест.
1. Какое из названных химических соединений не является биополимером?
А) белок В) ДНК
Б) глюкоза Г) целлюлоза
2. В клетках животных запасным углеводом является:
А) целлюлоза В) глюкоза
Б) крахмал Г) гликоген
3. В каком случае правильно написана формула молекулы глюкозы?
4. Клетки какого из названных организмов наиболее богаты углеводами?
А) клетки мышц человека В) клетки кожицы лука
Б) клетки клубня картофеля Г) подкожная клетчатка медведя.
5. Какое из соединений не построено из аминокислот?
А) гемоглобин В) инсулин
Б) гликоген Г) альбумин
И вот наш урок подошел к концу. Все вы получите соответствующие оценки за урок. До свидания!
V. Домашнее задание: записи в тетради, соответствующий материал в учебнике.
МБОУ Вечерняя (сменная) ОШ с. Тоора-Хем
Оюн Анай-Хаак Хеймер-ооловна – учитель биологии
изучить особенности строения и функции углеводов как необходимых компонентов клеток.
продолжить углубление знаний об особенностях строения органических веществ,
сформировать знания о строении и функциях углеводов, охарактеризовать их многообразие,
продолжить формирование навыков работы с дополнительной литературой, навыков работы в группе.
Здравствуйте, ребята! Садитесь.
Давайте проверим, как вы готовы к уроку. У вас на столах должно быть: учебник, тетрадь, ручка, карандаши. У всех все есть? Хорошо! Кто отсутствует сегодня в классе? Молодцы!
Давайте вспомним то, что мы проходили на прошлом уроке. Мы познакомились с белками. Дома вы должны были ответить на вопросы в конце параграфа. Ответили?
( Проверить по одному тетради учащихся, и поставить соответствующие оценки).
С целью проверки усвоения вами материала прошлого урока давайте выполним задание. Я буду читать вам предложения, а вы скажете, правильно ли высказывание или нет. Итак, начинаем.
1. Белки по составу делятся на глобулярные, фибриллярные и промежуточные. (-)
2. Мономером белка является радикал. (-)
3. Аминокислота имеет радикал, аминогруппу, карбоксильную группу. (+)
4. Вторичная структура белка представлена спиралью или складчатым слоем. (+)
5. Все белки – ферменты. (-)
6. Дисульфидные связи – связи между серосодержащими аминокислотами в молекуле белка (+)
7. Фибриноген – белок промежуточной структуры (+)
8. Денатурация – это восстановление трехмерной структуры конформации белка (-)
9. Гемоглобин – белок четвертичной структуры (+)
10. Аминокислота – амфотерное соединение (+)
11. Связь между водородом и кислородом называют пептидной. (-)
12. Реакция конденсации идет с выделением углекислого газа (-)
13. Первичную конформацию белка поддерживают водородные связи (-)
14. Ферменты – это биологические катализаторы (+)
15. Ферменты обладают специфичностью (+)
16. Миоглобин переносит кислород в мышцах (+)
А теперь доставайте листочки будете делать на оценку тестирование.
Тест на тему: «Белки»
1. Из названных соединений выберите структурный компонент белка:
2. Назовите белки-катализаторы:
3. Какая химическая связь участвует в образовании первичной структуры белка?
4. Вторичная структура, как правило, имеет форму:
В) вытянутой цепи
5. Третичная структура имеет конфигурацию:
6. Синонимом понятия «белок» является термин:
7. Белки, выполняющие защитные функции, называются:
. Изучение нового материала.
Открывайте тетради и записывайте сегодняшнее число и тему. Сегодня мы познакомимся с еще одним органическим веществом – Углеводы. Начнем с определения углеводов. Углеводы (сахариды) – органические вещества с общей формулой Сn(Н2О)m.
Основной функцией углеводов является энергетическая функция. При их ферментативном расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма. При полном расщеплении 1 г. углеводов освобождается 17.6 кДж.
Запасающая функция. При избытке они накапливаются в клетке в качестве запасающих веществ, например крахмал, гликоген. И при необходимости используются организмом как источник энергии. Усиленное расщепление углеводов происходит, например, при прорастании семян, интенсивной мышечной работе, длительном голодании.
Очень важной является структурная функция. Они используются в качестве строительного материала. Целлюлоза благодаря особому строению нерастворима в воде и обладает высокой прочностью. В среднем 20-40% материала клеточных стенок растений составляет целлюлоза, а волокна хлопка – почти чистая целлюлоза, а именно поэтому они используются для изготовления тканей.
Защитная функция. Твердые клеточные стенки одноклеточных и хитиновые покровы членистоногих, в состав которых входят углеводы, также выполняют защитные функции.
А) белок В) ДНК
5. Домашнее задание.
Читать параграф, ответить на вопросы в конце параграфа.
И вот наш урок подошел к концу. Все вы получите соответствующие оценки за ответы на вопросы. Спасибо вам за урок! До свидания!
(Слайд 1, 2)
Цель урока: ознакомить учащихся с новым
классом кислородсодержащих соединений –
углеводами.
Тип урока: урок формирования знаний
Методы обучения: использование ЦОР,
химический эксперимент, метод исследования,
фронтальная беседа, фронтальный опрос.
Оборудование: компьютер, проектор, экран,
пробирки, держатель для пробирок, спиртовка.
Реактивы: растворы медного купороса,
гидроксида натрия, глюкозы.
I. Организационный этап. Проверка домашнего
задания.
Учитель сообщает результаты контрольной
работы. Рассматривает типичные ошибки
обучающихся, отмечает хорошие работы.
II. Актуализация знаний. Постановка цели.
(Слайд 1)
“Белки, жиры и углеводы,
Пройдут века, эпохи, годы,
К вам мы прикованы на век,
Без вас немыслим человек”.
Для того чтобы любой живой организм нормально
функционировал, ему необходима энергия.
Человеческий организм не может использовать
готовую солнечную энергию, как это делают
зелёные растения. Он получает энергию в виде
пищи, а затем уже в клетках тела в результате
химических превращений энергия солнечного света
высвобождается и используется на нужды
организма. Питание – необходимое условие для
нормального роста, развития и жизнедеятельности
организма, значит, пища – это жизнь
Вывод: Таким образом, значение пищи
заключается в том, что она, во-первых, содержит
питательные вещества, а во-вторых, является
источником энергии.
Учитель: Вспомните из курса биологии, какие
функции выполняют питательные вещества?
Ученик: Питательные вещества выполняют две
основные функции: строительную и энергетическую.
Учитель: Какие вещества являются главными
поставщиками энергии организму человека?
Ученик: (Слайд 3) Углеводы для человека
являются основным источником энергии. Человек
получает углеводы в основном из продуктов
растительного происхождения (зерновые и бобовые
культуры, картофель, фрукты и овощи). Считается,
что на 60% потребности человека в энергии должны
обеспечиваться углеводами. Ежедневно человеку
необходимо до 440 граммов углеводов.
III. Изучение нового материала.
Учитель: Сегодня на уроке мы должны
систематизировать знания об углеводах, как о
классе органических соединений, особенностях их
строения и свойств. И начнём мы с определения и
классификации.
(Слайд 4) Определение углеводов.
(Слайд 5) Классификация углеводов.
Существуют: моносахариды, дисахариды и
полисахариды.
(Слайд 6) Историческая справка (заранее
подготовлена одним из учеников)
(Слайд 7, 8) Глюкоза (выступление учащегося)
Глюкоза – это моносахарид. Моносахариды, что
означает один сахар. Они представляют собой
своеобразные “кирпичики”, из которых построены
молекулы ди – и полисахаридов. К ним относится
глюкоза и фруктоза. Глюкоза имеет слабо сладкий
вкус, а фруктоза самая сладкая из всех сахаров.
Они содержатся в спелых фруктах, ягодах и овощах.
Особенно много глюкозы в соке винограда, поэтому
её называют еще виноградным сахаром.
(Слайд 9, 10) Демонстрационный опыт.
Определить наличие глюкозы можно с помощью
гидроксида меди (II). Из ягоды винограда выжмем
сок. Прильем к соку несколько капель раствора
сульфата меди (II) и раствор щелочи. Нагреем
раствор. Цвет раствора начинает изменяться. При
кипячении раствора образуется желтый осадок Cu2O,
который постепенно превращается в красный
осадок CuO. Это доказывает наличие глюкозы в
виноградном соке.
Учащиеся выполняют лабораторный опыт.
(Слайд 11, 12, 13) Применение глюкозы.
Потребность организма в глюкозе зависит от
характера и вида деятельности человека. Излишек
глюкозы при ведении малоподвижного образа жизни
приводит к ожирению. Ожирение может привести к
заболеванию сахарным диабетом.
(Слайд 14) Фруктоза
Мёд в основном состоит из смеси глюкозы и
фруктозы, вот почему он очень сладкий. Мёд
называют “эликсиром молодости, диетой
долголетия” так как придаёт бодрость,
способствует пищеварению, восстанавливает
память, оказывает легкое успокаивающее влияние
на центральную нервную систему.
Учитель: Дисахариды – что означает два
сахара. Это всем хорошо известная сахароза
(тростниковый или свекловичный сахар) и лактоза
(молочный сахар). Сам термин дисахарид
красноречиво говорит о том, что в молекулах этих
веществ между собой связаны два остатка
моносахаридов. Так в сахаре – глюкоза и фруктоза,
а в лактозе – глюкоза и галактоза.
Сообщение учащегося (сахароза и лактоза)
(Слайд 15) Сахароза.
Сахар довольно сладкое вещество, содержится во
фруктах, овощах, но больше в сахарной свёкле и
тростнике – 20%, а так же в бахчевых – арбуз, дыня.
Сейчас сахар – постоянный спутник нашего стола,
без которого гостей не накормишь, да и самим
чашки чая не выпьешь. Было время, когда сахар
считали дорогим лекарством и покупали в аптеках
по той же цене, что и серебро. В России сахар
появился в 1273 году (первое упоминание о
кристаллическом сахаре, ввозимом с заморскими
товарами, относится ко времени правления
великого князя Василия Ярославича), а в Европе –
в 1747 году. Спрос на сахар сильно возрос с середины
XVII века, когда в России начали употреблять чай,
быстро ставший национальным напитком. В 1718 году
указом Петра I купцу Верстову было поручено
строительство первой в России “сахарной
мануфактуры”.
В начале XX в. медики уже знали, что сахар – это
“белая смерть”, однако очень медленная и
сладкая. Однако, хорошенько изучив таблицу
Д. И. Менделеева, они нашли несколько полноценных
заменителей сахара, не отличающихся от него по
вкусу, но не вызывающих диабета и разрушения
зубов.
Вопрос классу: Как называется один из
заменителей сахара? Вы узнаете, разгадав шараду:
Слог мой первый метлой выметают.
Слогом вторым информатик считает.
В целом скажу, дорогие друзья,
Для многих больных вместо сахара я. ( Сорбит)
(Слайд 16) Лактоза.
Лактоза – единственный углевод животного
происхождения, находится в молоке животных – 4% и,
несмотря на это, молоко не отличается особой
сладостью, так как она менее сладкая, чем глюкоза.
(Слайд 17) Крахмал (выступление учащегося)
Крахмал – белый порошок нерастворимый в
холодной воде, а в горячей воде он набухает. Он
совершено безвкусен. Крахмал уже усваивается не
так быстро, как сахар. Чтобы облегчить его
усвоение, содержащие крахмал продукты
подвергают тепловой обработке, то есть
картофель, рис варят, хлеб пекут. В этих условиях
идет частичный гидролиз крахмала, то есть
образуется полимер поменьше – декстрины, а в
пищеварительном тракте образуется конечный
продукт гидролиза глюкоза. Крахмал считают
основным углеводом пищи.
(Слайд 18) Применение крахмала.
(Слайд 19) Гликоген.
Излишки глюкозы соединяются в особый вид
крахмала – гликоген или животный крахмал. Он
запасается в мышцах, а больше всего в печени.
(Слайд 20) Целлюлоза (сообщение учащегося).
Целлюлоза – тоже растительный полисахарид,
образованный глюкозой. Её еще называют
клетчаткой. Она содержится в овощах, фруктах,
злаках. Это волокнистое вещество нерастворимое в
воде.
У целлюлозы есть один недостаток – она
непитательна. Конечно, мы её едим, потому что она
содержится в растениях. Но она не переваривается
желудочно-кишечным трактом. Так как нет
ферментов, которые расщепляют её. А зачем тогда
она нам нужна? Оказывается она необходима! Одно
из самых замечательных свойств пищевых волокон
– их способность удерживать воду, например,
сырые морковь, яблоко, капуста в желудке и
кишечнике разбухают вдвое и создают иллюзию
сытости. Еще один плюс пищевых волокон – они
поглощают холестерин и желчные кислоты, что
тормозит камнеобразование. Поэтому ешьте
побольше капусты, моркови, свёклы постарайтесь
есть яблоки, смородину, малину. Из крупяных –
пшено, перловка, овес и из бобовых – горох,
фасоль, а так же дары леса – грибы, орехи.
(Слайд 21, 22, 23) Применение целлюлозы.
(Слайд 24) Биологическое значение углеводов.
Учитель: (Слайд 25) Биосинтез углеводов.
Единственные живые организмы, которые способны
самостоятельно синтезировать сахара из
неорганических веществ – зелёные растения. В
начале XIX века ученые, такие как профессор
Тюбингенского университета фон Моль,
раздраженно критиковали книгу Юстуса Либиха:
“Оказывается уже не земле растительный мир
обязан своим питанием, нет, растения питаются
воздухом, водой и так называемыми питательными
солями, которые они разыскивают в почве!”
В настоящее время мы точно знаем, что зеленые
растения из углекислого газа и воды на свету в
присутствии хлорофилла фотосинтезируют
органические вещества (глюкозу).
(Слайд 26) Решите задачу.
За световой день лист сахарной свёклы площадью
1 дм2 может поглотить 44,8 мл (н. у.) оксида
углерода (IY). Рассчитайте массу глюкозы, которая
образуется при этом в результате фотосинтеза.
IV. Выводы. Подведение итогов урока (обсуждение,
выставление оценок, что понравилось на уроке, что
узнали нового, чему научились)
Углеводы обеспечивают нас всем необходимым для
жизни: пищей, одеждой, мебелью, кровом, книгами.
Углеводы участвуют в построении сложных
белков, ферментов, гормонов.
Углеводами являются и такие жизненно
необходимые вещества, как гепарин (он играет
важнейшую роль – предотвращает свёртывание
крови).
Процесс фотосинтеза, протекающий в клетках
живых растений, приводит к синтезу углеводов из
воды и углекислого газа. При этом превращении
образуется кислород, без которого жизнь на нашей
планете была бы невозможна.
V. Закрепление изученного материала.
В заключение урока ответьте на вопросы по
углеводам: 1. Как называется процесс расщепления
углеводов в клетке при дыхании? 2. Углевод,
содержащийся в соке сахарной свеклы. 3. Процесс
преобразования солнечной энергии в химическую. 4.
Молочный сахар. 5. Высокомолекулярные углеводы. 6.
Промежуточные продукты гидролиза крахмала. 7.
Углевод, входящий в состав нуклеиновых кислот. 8.
Заменитель сахара для диабетиков
1. Какое из названных химических соединений не
является биополимером?
В) дезоксирибонуклеиновая кислота
2. Из каких соединений синтезируются углеводы
при фотосинтезе?
А) из О2 и Н2О
Б) из СО2 и Н2
В) из СО2 и Н2О
Г) из СО2 и Н2СО3
3. Какой из продуктов целесообразнее давать
уставшему марафонцу на дистанции для
поддержания сил?
А) кусочек сахара
Б) немного сливочного масла
В) кусок мяса
Г) немного минеральной воды
4. В клетках животных запасным углеводом
является:
VI. Домашнее задание и его инструктаж:
Пользуясь учебником и опорным конспектом,
подготовиться дать характеристику классу
углеводов.
Решите задачу: Какова масса
молочной кислоты, образующейся при брожении
глюкозы массой 400 г, содержащей 10% примесей?
1) Попробуйте долго разжевывать кусочек белого
хлеба. Вы заметите, что вкус его становится
сладковатым. Это работает фермент амилаза,
превращая в мальтозу крахмал, содержащийся в
хлебе.
2) Поучимся правильно готовить крахмальный
клейстер – коллоидный раствор крахмала в воде.
Налейте в кастрюлю немного холодной воды и
добавьте крахмал, из расчета примерно две чайные
ложки на стакан. Смесь хорошо размешайте —
получится так называемое крахмальное молоко. При
перемешивании добавьте к нему кипяток и,
продолжая размешивать, нагревайте на огне до тех
пор, пока раствор не станет прозрачным. Остудите
его. Это и есть крахмальный клейстер, который так
хорошо склеивает бумагу; поэтому его часто
применяют, например, для приклеивания обоев.
3) Вы, конечно, знаете, что в присутствии
свободного йода крахмал синеет (заметьте только,
что раствор йода должен быть очень слабым).
Кстати, пользуясь таким раствором (а чтобы
приготовить его, достаточно разбавить аптечный
раствор водой), можно исследовать на содержание
крахмала различные пищевые продукты. Проведите
исследование. Результаты оформите в виде
таблицы: продукт, наличие крахмала.
1) Габриелян О. С. “ Химия-10” М.: “Дрофа”, 2011.
2) Единая коллекция цифровых образовательных
ресурсов. Химия, 10 класс.
3) Видеофрагмент: “Определение глюкозы в
виноградном соке”.
Цель: Дать общее понятие об углеводах, как о полифункциональных органических
соединениях. Рассмотреть классификацию, строение, свойства, значение и применение
этих соединений.
Оборудование: таблицы, кристаллы глюкозы, CuSO4, NaOH, демонстрационные
образы (фруктовые соки и мед), химическая посуда, спиртовка, мультимедиа.
Методы обучения: кооперативное обучение, беседа, рассказ, объяснение.
Тип урока: интегрированный урок по химии и биологии.
1. Установка целей и мотивация. Общее представление об углеводах.
2. Изучение нового материала:
2.1 Содержание углеводов в клетке и их классификация;
2.2 Состав и строение моносахаридов на примере глюкозы;
2.3 Физические и химические свойства глюкозы;
2.4 Получение углеводов, их биологическая роль в живых организмах;
2.5 Применение углеводов.
3. Закрепление.
4. Итог урока.
5. Домашнее задание.
Установка цели и мотивация. Общее представление об углеводах.
Вступительное слово учителя:
Эти вещества достаточно сложные полифункциональные соединения, широко распространенные
в природе и хорошо известные каждому человеку. Общая формула этих соединений: Сn(Н2О)m.
Какие химические элементы входят в состав этих соединений?
В каких соотношениях в этих веществах находятся Н и О?
Какое название можно дать группе соединений, имеющих формулу Сn(Н2О)m?
Да, исторически сложившееся название подобных веществ – углеводы. Современное
понятие углеводов основано не на формальном соответствии состава приведенной выше
формулы, а на сходстве химического строения и свойств веществ этого класса. Поэтому
состав некоторых углеводов не соответствует этой формуле и наоборот многие вещества
с подобным составом не являются углеводами – например уксусная кислота.
Тема сегодняшнего урока: Углеводы, их классификация и значение. Важнейшие моносахариды,
их строение, свойства. Применение углеводов.
Проблема: Докажите, что углеводы самые универсальные и самые распространенные
органические вещества на Земле?
2. Изучение нового материала.
Методика изучения нового материала
Кооперативное обучение учащихся – это совместное взаимообучение и работа учащихся
в небольших группах, направленное на выполнение заданий, исходя из общих целей и
задач урока.
1. Объединение учащихся в группы (4 группы по 6 человек);
2. Распределение ролей в группе:
2.1 Докладчик – учащийся, выступающий по результатам обсуждения и выполнения
заданий в группе;
2.2 Секретарь – фиксирует итоги обсуждения, делает записи;
2.3 Хронометрист – следит за временем, которое на каждое задание отводится.
2.4 Лаборант – выполняет экспериментальную часть заданий.
2.5 Консультант – сильный ученик, подготовленный заранее учителем для оказания
помощи в изучении наиболее сложных вопросов.
3. Поэтапное выполнение общих заданий по теме урока;
4. Обсуждение вопросов в группе, согласно отведенному времени на каждое задание,
обмен информацией, объяснение друг другу материала, решение поставленных проблем,
подведение итогов.
5. Поэтапный отчет групп по изучаемым вопросам в соответствии с планом урока.
6. Оформление результатов работы в тетради.
Впервые в 1844 г. термин углеводы ввел отечественный ученый К. Шмидт.
Углеводы – органические соединения, состоящие из С, Н и О
Задание №1 Содержание углеводов в живых организмах.
Углеводы содержатся в живых клетках в небольшом количестве около 1% от массы
сухого вещества; в клетках печени и мышц их больше до 5%. Растительные же клетки
очень богаты углеводами: в высушенных листьях, семенах, особенно семенах бобовых
и злаков, в плодах, клубнях картофеля их содержание от 70% – 90%
Классификация углеводов сложна и многопланова, поскольку проводится по большому
числу признаков. В приложении №1 приведена классификация углеводов по числу остатков
моносахаридов в молекуле, по числу углеродных атомов в моносахариде и природе карбонильной
группы в нем, по отношению к окислителям.
Задание №2 Классификация углеводов
Учитель: Молекулярная формула глюкозы С6Н12О6
Сегодня нам предстоит выяснить, каково же химическое строение глюкозы, какие функциональные
группы входят в ее состав. Так как глюкоза относится к кислородосодержащим органическим
веществом.
Вопрос №1 Назовите в состав каких функциональных групп входит атом кислорода.
Ответ учащихся: Гидроксильная, карбонильная, карбоксильная
Учитель: Используя, имеющиеся на столах химические реактивы: растворы глюкозы,
лакмус, спиртовка, штатив с пробирками, пробиркодержатель; необходимо выполнить
следующее задание. Помните о технике безопасности при работе с химическими реактивами.
Задание № 2
1. Определите наличие функциональных групп в молекуле глюкозы.
1.1 Карбоксильной группы
1.2 Поскольку в молекуле глюкозы сравнительно много кислородных атомов, можно
предположить, что глюкоза относится к многоатомным спиртам. Докажите это опытным
путем. Сколько же гидроксильных групп содержится в молекуле глюкозы? Известен
сложный эфир глюкозы, в молекуле которого 5 остатков уксусной кислоты.
1.3 Выяснить характер еще одного кислородного атома. В какой функциональной
группе он может присутствовать. Докажите опытным путем.
2. Сделайте вывод о строении глюкозы
3. Запишите структурную формулу глюкозы.
1.1 Лакмус – нейтральная среда
1.2 Раствор глюкозы прилить к свежеприготовленному гидроксиду, меди
образуется
ярко-синий раствор алкоголята меди. Это подтверждает принадлежность к многоатомным
спиртам. В молекуле глюкозы 5 гидроксильных групп
1.3 Образовавшийся ярко-синий раствор меди
нагреть, то сперва наблюдается образование
желтого осадка-гидроксида меди
, который затем превращается в красный оксид меди
. Эта
реакция на альдегиды.
2. Глюкоза – альдегидоспирт.
Учитель: Опытным путем мы доказали, что в молекуле глюкозы содержится альдегидная
группа, значит у нее должны наблюдаться и другие реакции характерные для альдегидов.
Однако при сливании растворов глюкозы с фуксинсернистой кислотой, характерной для
альдегидов красно-фиолетовой окраски не появляется.
Вопрос: В чем причина?
Ответ: Причина, видимо в каких-то особенностях строения глюкозы. Исследования
ученых показали, что в ее растворе содержится молекулы не только с открытой цепью
атомов, но и циклические, в которых нет альдегидной группы. Что же представляют
собой циклические молекулы глюкозы?
В результате свободного вращения атомов вокруг ординарных связей, молекулы цепного
строения могут принимать различную пространственную форму. Молекула глюкозы в таком
случае может принять форму, когда альдегидная группа близко подойдет к пятому углеродному
атому. Тогда произойдет ее взаимодействие с гидроксильной группой; отрицательно
заряженный атом кислорода гидроксильной группы (С5) установит связь с атомом углерода
карбонильной группы, атом водорода переместится к отрицательно заряженному кислородному
атому карбонильной группы, где образуется новая гидроксильная группа. Это приведет
к замыканию молекулы через кислородный атом в шестичленное кольцо и альдегидной
группы в такой молекуле уже не будет (Приложение №2)
Новая гидроксильная группа может оказаться по ту или иную сторону плоскости цикла.
Соответственно образуются альфа и бэтта форма, циклической глюкозы. Англичанин Хеуорс,
получивший за цикл работ по углеводам в 1937 г. Нобелевскую премию, предложил так
перспективные формулы глюкозы, в которых учитываются и химическое строение, и пространственное
расположение атомов в молекуле (Приложение №3)
Кристаллическая глюкоза состоит из циклических молекул альта-формы. При растворении
в воде образуются и молекулы бэтта-формы. Это превращение идет через промежуточное
образование молекул альдегидной формы.
1. Охарактеризовать физические свойства глюкозы:
a. цвет;
b. растворимость в воде;
c. вкус.
2. Химические свойства:
Ответы: 1 а) бесцветное кристаллическое вещество, б) хорошо растворяется в воде,
в) сладкий вкус. 2) см. приложение № 4
2.4 Получение углеводов, их биологическая роль в живых организмах.
Получение углеводов, функции углеводов и их применение.
Вспомните из курса биологии, в результате какого процесса происходит образование
углеводов в природе?
Сообщения. Работа в группах.
Уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются
углеводы, осуществляется только в зеленых растениях. В зеленых растениях при помощи
пигмента хлорофилла, содержащегося в хлоропластах, происходят сложные химические
реакции. Растение, хлоропласт – единственная в своем роде «живая фабрика», где при
помощи энергии Солнца из неорганических веществ СО2 (углекислого газа)
и Н2О (воды) образуются органические вещества – углеводы и выделяется
свободный кислород (О2)
Уравнение реакции: 6СО2+6Н2О+свет, хлорофилл, ферментыС6Н12О6(глюкоза)
– О2
Все прочие органические вещества в любых организмах синтезируются при участии
углеводов, образовавшихся за счет фотосинтеза. Поэтому фотосинтез присущий только
зеленым растениям, – единственная реакция, в процессе которой энергия солнечного
луча на нашей планете преобразуется в химическую энергию углеводов, а затем в энергию
всех остальных органических веществ. Роль этого процесса на Земле трудно переоценить.
Это единственный источник О2 в атмосфере нашей планеты и органического углерода
всей живой природы.
Первый синтез простейших углеводов из формальдегида в присутствии гидроксида
кальция был произведен А. М. Бутлеровым в 1861г.
На производстве глюкозу чаще всего получают гидролизом крахмала в присутствии
серной кислоты
Биологические функции углеводов.
Углеводы можно считать основой существования большинства организмов. Они играют
роль источника энергии, необходимой для осуществления важнейших жизненных функций
организма. Сложные по структуре, богатые энергией, углеводы подвергаются в клетках
глубокому расщеплению и в результате превращаются в простые, бедные энергией соединения
(СО2 и Н2О). В ходе этого процесса освобождается энергия.
При расщеплении 1г углеводов освобождается 17,6 кДЖ энергии. Кроме энергетической,
углеводы выполняют и строительную функцию. Нерастворимые полимеры углеводов (целлюлоза,
хитин, гемицеллюлоза) входят в состав клеточных оболочек бактерий и растений, а
также в соединительные ткани и оболочки клеток животных, входят в состав межклеточного
вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность; образуют
покровы членистоногих. Во всех без исключениях тканях и органах обнаружены углеводы
и их производные. Они принимают участие в синтезе многих важнейших веществ. Моносахариды
рибоза и дезоксирибоза в качестве структурного фрагмента входят в состав нуклеиновых
кислот – ДНК и РНК, входят в структуру гена.
В растениях углеводы (полисахариды) выполняют и опорную функцию. В организме
и клетке углеводы обладают способностью накапливаться в виде крахмала у растений,
гликогена у животных, ламинарина у водорослей. Крахмал, гликоген, ламинарин представляют
собой запасную форму углеводов и расходуются по мере возникновения потребности в
энергии. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена,
а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% массы печени,
в этом заключается функция запаса питательных веществ. Углеводы выполняют и защитную
функцию. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами
и их производными, а в частности гликопротеинами. Они предохраняют стенки полых
органов (пищевод, кишки, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения
вредных бактерий и вирусов. Углеводы служат в качестве смазки в суставах, у арктических
рыб специальные гликопротеины выполняют роль антифриза, препятствующего замерзанию
крови и других биологических жидкостей. Гепарин, камеди и слизи препятствуют свертыванию
крови и удерживают воду.
Рецепторная функция: имеются полимеры сахаров (гликопротеиды, гликолепиды), которые
входят в состав клеточных мембран, они обеспечивают взаимодействие клеток одного
типа, узнавание клетками друг друга. Если разделенные клетки печени смешать с клетками
почек, то они самостоятельно разойдутся в 2 группы, благодаря взаимодействию однотипных
клеток: клетки почек соединяются в одну группу, а клетки печени в другую. Утрата
способности узнавать друг друга характерна для злокачественных клеток. Выяснение
механизмов узнавания и взаимодействия клеток может иметь очень важное значение в
частности для разработки средств лечения рака. Углеводы (сахароза) в растворенном
виде передвигаются в органах растений – в этом заключается транспортная функция
углеводов.
Углеводы – это исходное органическое вещество в цепи питания живых организмов.
Это вещества, которые человек широко использует в своей жизни. Глюкоза легко усваивается
организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства.
Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления
мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы.
Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение
глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое
брожение глюкозы, например, при производстве пива. Целлюлоза – исходное вещество
для получения шелка, ваты, бумаги.
Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле,
без которых невозможно существование живых организмов.
Предлагается для каждой группы по шесть разноуровневых заданий. Участники каждой
группы вытягивают № вопроса, на который им предстоит ответить. Если ученик не может
ответить, у него есть право поменяться вопросом с другим участником группы или взять
помощь группы (см. приложение № 5).
1. Рефлексия. Прочитать фразу «Успех дарит радость». Все ли вы получили радость
от совместного изучения, взаимопомощи в решении поставленных проблем?
2. Ваши успехи мы оценили (комментирование оценок).
Ход урока
Эпиграф: «Фруктовые воды несут нам углеводы».
Учитель (с записью в тетради).
Углеводы – органические вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды (2:1).
Общая формула углеводов – Cn(H2O)m.
II-III.
Далее класс делится на пять-семь групп, согласно предложенным для изучения представителям углеводов. Группы добровольно выбирают или вытягивают случайно название углевода, который им предстоит описать. Группам учащихся предлагается, воспользовавшись дополнительной литературой, а при наличии электронного оборудования и интернет ресурсами, изучить литературу по указанной теме и составить опорный плакат и сопровождающий его рассказ.
Примерный план характеристики углевода.
Примерный список характеризуемых углеводов.
По истечении времени на оформление плаката и подготовку рассказа учащиеся группами представляют проделанную работу.
Остальные учащиеся в это время заполняют сводную таблицу по углеводам.
Возможное (примерное) содержание выступлений учащихся предлагается в приложениях к уроку и может существенно отличаться от того, что посчитают важным в своём рассказе учащиеся.
После выступления всех групп, учащимся предлагается оценить работу каждой группы. Охарактеризовать кратко положительные моменты подачи учебного материала и указать на недостатки. Учитель в это время делает выводы по выступлениям учащихся и даёт свой анализ работе каждой группы, выставляет оценки учащимся. При чём, оценка ученика может не совпадать с общей оценкой группы, если он внёс больший, чем другие, вклад в работу группы, или наоборот работал заметно меньше других. Как правило, вывод об этом делают участники группы.
В качестве рефлексии можно предложить следующие задания на выбор соответствия.