Конспект урока «Углеводы»

Тема: «Углеводы»

Цель: Создание условий для совершенствования ключевых компетенций учащихся через освоение знаний об особенностях строения органических веществ – углеводов, их свойствах, функциях, классификации, биологической роли и применения этих соединений.

Задачи:

Образовательная: расширение кругозора учащихся через знакомство с особенностями строения углеводов, их свойствами и значениями;

Развивающая: развитие умения анализировать, обобщать и делать вывод, использовать полученные знания для доказательства материального единства живой и неживой природы; формирование научного мировоззрения;

Воспитательная: воспитание собранности, сосредоточенности, самостоятельного мышления, бережного отношения к природе.

Тип урока (вид урока): формирование новых знаний.

Ход урока

1. Организационный момент:

Приветствие. Проверка готовности класса к уроку.

2. Целемотивационный этап. Актуализация знаний и умений учащихся

Вот и сегодня мы будем говорить о мелких составных частях живой клетки – об органических веществах.

Какие органические вещества содержатся в живой клетке? Белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

С какими органическими веществами живой клетки вы познакомились? Белки и жиры.

На какие вещества обращают особое внимание и спортсмены, и люди, которые следят за своей фигурой и весом? Углеводы.

Сегодня мы поговорим о них – об УГЛЕВОДАХ.

Откройте, пожалуйста, тетради и запишите тему урока «Углеводы».

3. Изучение нового материала:

Глядя на название данного класса органических соединений, какую информацию о химическом составе мы можем получить? (Углеводы)

Эти вещества состоят из углерода и воды.

Верно, эти органические вещества в своем составе имеют углерод, водород и кислород.

Откройте учебник на стр.100 и прочитайте первые два абзаца. Попробуйте устно сформулировать определение углеводам. Запишите в тетрадях: «Углеводы – органические соединения с общей формулой Сn(H2O)m».

Как вы думаете, откуда возникло название «Углеводы»?

У большинства углеводов число молекул воды соответствует количеству атомов углерода. Поэтому эти вещества и были названы углеводами.

Верно, но, должна вам сказать, что современное понятие углеводов основано не на формальном соответствии состава формулы, а на сходстве химического строения и свойств веществ этого класса. Поэтому состав некоторых углеводов не отвечает этой формуле и наоборот, многие вещества с подобным составом не являются углеводами – например, уксусная кислота.

Какие углеводы вы знаете? Крахмал, целлюлоза, фруктоза, глюкоза.

Из каких растений человек получает сахар? Сахарный тростник, сахарная свекла

Все эти вещества были названы «углеводами» в 1844 году русским химиком Карлом Генриховичем Шмидтом (Карл Эрнст Генрих). Углеводы используются с глубокой древности – самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которым познакомился человек, был мед. Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г до н.э. Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г немецким химиком Андреасом Маргграфом. В 1792 г русский химик Товий Егорович Ловиц выделил из меда вещество, похожее на сахар, но более сладкое. Это вещество назвали фруктозой, или фруктовым сахаром, поэтому оно содержится во фруктах. В 1802 г Луи Жозеф Пруст выделил еще одно сладкое вещество – виноградный сахар, или глюкозу, и в том же году в Силезии был построен первый завод по производству свекловичного сахара. Вы знаете, что в растительных клетках углеводов больше, поэтому их легче обнаружить и выделить.

Как вы думаете, почему в растительных клетках углеводов больше, чем в животных?

Углеводы образуются в растения путем фотосинтеза.

Кто помнит, что такое фотосинтез?

Фотосинтез – 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.

Хлоропласт – единственная в своем роде «живая фабрика», где при помощи энергии Солнца из неорганических веществ углекислого газа и воды образуются органические вещества – углеводы и выделяется свободный кислород. Уравнение реакции: 6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 (глюкоза) + О2

Прошу вас вернуться к общей формуле углеводов и обратить внимание на полученную формулу глюкозы. Соотношение молекул углерода и молекул воды соблюдается.

Как получают углеводы животные и человек?

Основными источниками углеводов являются растительные продукты.

Углеводы – обширный класс природных соединений. Их иногда называют сахаридами и делят на три основные группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Зарисуйте эту классификацию, где, как вы видите, указаны и представители каждого класса.

Моносахариды – простые углеводы, которые не гидролизуются. В зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы, тетрозы, пентозы и гексозы. Бесцветны, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус.

Простые углеводы, как правило, представляют собой многоатомные спирты, содержащие ОН-группу у каждого атома углерода, кроме одного, несущего альдегидную или кетогруппу. Это видно на примере глюкозы, которая имеет 6 атомов углерода, при этом первый — в составе альдегидной группы, а остальные несут ОН-группы. 

Наиболее распространенными моносахаридами являются глюкоза, или виноградный сахар, и фруктоза, или фруктовый сахар. Они являются изомерами и имеют одну и ту же общую формулу.

Большое биологическое значение имеют пентозы рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав РНК и ДНК соответственно.

Дисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. Хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус.

Дисахариды широко распространены в живой природе.

1. Сахароза (свекловичный, тростниковый сахар), представляющая собой соединение глюкозы и фруктозы, играет важную роль в растениях, где она служит транспортируемой формой углеводов во флоэме. Кроме того, она часто накапливается в качестве запасного вещества. Особенно много ее в сахарном тростнике и свекле, откуда ее получают для использования в пищу.  

2. Другой важный дисахарид — лактоза (или молочный сахар) содержащаяся в молоке млекопитающих. Она состоит из остатков глюкозы и галактозы.

3. Мальтоза, образованная двумя остатками глюкозы, образуется при расщеплении крахмала и гликогена в пищеварительном тракте животных или при прорастании семян растений.  
   В природе встречается много других дисахаридов, кроме того, известны олигосахариды, содержащие 3 и 4 остатка моносахаридов.

Полисахариды – углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов. С увеличением числа мономерных звеньев растворимость уменьшается, исчезает сладкий вкус. Появляется способность ослизняться и набухать. Они делятся на перевариваемые и неперевариваемые в желудочнокишечном тракте.

Одними из важнейших полисахаридов являются полимеры из остатков глюкозы — крахмал, гликоген и целлюлоза.

1. Крахмал состоит только из остатков глюкозы. В состав крахмала входят два компонента — линейный компонент, называемый амилозой, и разветвленный — амилопектин. Амилоза имеет спиральную пространственную структуру.  Внутрь спирали способны встраиваться молекулы йода, поэтому качественная реакция на крахмал — образование синего йодкрахмального комплекса. Молекулы амилозы и амилопектина содержат несколько тысяч остатков глюкозы. Крахмал служит основным запасным веществом у растений.

2. У животных и грибов резервную (запасающую) функцию выполняет гликоген — полисахарид, похожий на амилопектин, но отличающийся  большей разветвленностью. Крахмал и гликоген накапливаются в клетках в виде гранул. 

3. Целлюлоза представляет собой линейный неветвящийся полимер, содержащий примерно 10 000 остатков глюкозы. Молекулы целлюлозы располагаются параллельно друг другу и образуют между собой множество водородных связей. Таким образом формируются прочные пучки молекул — мицеллы, которые объединяются в волокна (микрофибриллы). Такое строение придает целлюлозе высокую механическую прочность. Целлюзоза встречается в основном у растений, где составляет основу клеточных стенок. Помимо растений целлюлоза обнаружена у оомицетов (группа, которую обычно относили к грибам) и у асцидий. Целлюлоза — самое распространенное на земле органическое вещество.

4. Близок по строению к целлюлозе хитин. В нем мономерной единицей является N-ацетилглюкозамин — азотсодержащий моносахарид, производное глюкозы.  Хитин служит основой клеточных стенок грибов и образует наружный скелет у членистоногих. 

5. Клеточную стенку бактерий образует соединение муреин (от лат. murum — стена). Оно состоит из полисахаридных цепочек, сшитых между собой пептидными мостиками. Поэтому его еще называют пептидогликаном (гликаны — другое название сложных углеводов). Полисахаридные цепочки муреина образованы двумя чередующимися остатками азотсодержащих моносахаридов. Пептидные мостики муреина содержат D-изомеры аминокислот, что является редкостью в живом мире. 

Гидролиз – это реакции расщепления соединений с участием воды.

Ни один прием пищи не обходится без этого процесса. Вспомним анатомию человека. В ротовой полости сложные углеводы под действием ферментов слюны превращаются в глюкозу, поэтому хлеб становится сладким. Образовавшаяся глюкоза всасывается в кровь. Далее углеводы могут накапливаться в печени в виде гликогена. В клетке углеводы окисляются до углекислого газа и воды, с выделением большого количества энергии 17,6 кДж.

Какие функции выполняют углеводы?

Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую.

Какую функцию выполняют углеводы, накапливающиеся в клубнях плодах и семенах растений?

Запасающую.

Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами в частности гликопротеинами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

Как можно назвать такую функцию?

Углеводы выполняют защитную функцию.

Углеводы еще выполняют рецепторную функцию. Имеются полимеры сахаров, которые входят в состав клеточных мембран и обеспечивают взаимодействие клеток одного типа. Если разделенные клетки печени смешать с клетками почек, то они самостоятельно разойдутся в две группы. 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. Зафиксируйте функции углеводов в тетради. Назовите где человек использует углеводы.

В пищевой промышленности (кондитерской, молочной), фармацевтической, в медицине, для получения этилового спирта, для изготовления зеркал и елочных украшений.

4.Закрепление

5. Информация о домашнем задании

Домашний задание: параграф 5

6.Итоги урока. Рефлексия

Давайте подведем итоги нашего урока:

-что мы изучили?

-как вы думаете достигли ли мы цели урока?

-все ли было вам понятно?

-все ли понравилось?