Разработка урока "Химический состав клетки" 9 класс
план-конспект урока по биологии (9 класс)

Молекулярный уровень: общая характеристика

Задачи: сформировать представление о химическом составе клетки: макро и микроэлементах, их роли в клетке; сформировать умение доказывать материальное единство мира на основе знаний об элементарном составе клетки.

Элементы содержания: органические вещества, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды, биополимеры, мономеры.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование:  ЭОР, ЦОР, таблица, иллюстрирующая содержание химических элементов в клетке, строение биополимеров.

Ход урока

1. Организационный момент
2. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся

Вопросы для беседы

Фронтальный опрос.

1. Почему очень сложно дать определение понятия «жизнь»?
2. Каковы основные свойства живого?
3. В чем может проявляться приспособленность организмов к среде обитания?
4. Перечислите основные уровни организации живого?

3. Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

1. Что такое химический элемент?

Мы уже знаем, что можем встретить в природе огромное разнообразие клеток, которые различаются по размеру, функциям, форме и рядом других параметров, мы познакомимся с химическим составом клетки, разберем, в чем состоят две важные особенности живой клетки, и обсудим функции органических веществ, входящих в ее состав.

1. Химический состав.

В природе можно встретить большое разнообразие клеток (рис. 1). Они отличаются по размеру, функциям, форме, являются свободноживущими или же входят в состав многоклеточных организмов, но при всем этом разнообразии все они состоят из одних и тех же типов химических веществ, претерпевающих одинаковые превращения.

Рис. 1. Разнообразие клеток (Источник) 

Живую клетку отличают две важные особенности:

1. Высокое содержание воды.

2. Большое количество сложных органических веществ.

В живой клетке можно встретить различные химические элементы. Ученые подсчитали, что в клетке содержится более 70 химических элементов, то есть более половины всех существующих, только 24 из них постоянно встречаются в различных типах клеток. По количеству элементы, содержащиеся в клетках, делятся на макро- и микроэлементы (рис. 2).

Рис. 2. Макро-, микро- и ультрамикроэлементы (Источник) 

Макроэлементы встречаются в клетках в большом количестве. К ним относятся кислород, углерод, водород, азот, сера, железо, фосфор, кальций, калий и так далее. Микроэлементы представлены в клетках в небольшом количестве, это такие элементы, как марганец, медь, селен, кобальт, цинк, йод, никель и так далее. Несмотря на очень малое содержание, микроэлементы играют важную роль, так как влияют на обмен веществ в клетке. Кроме макро- и микроэлементов, выделяют еще группу ультрамикроэлементов, которые составляют менее одной миллионной процента в организмах живых существ. К ним, например, относятся золото и серебро, которые оказывают бактерицидное воздействие. Ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты. Также к ультрамикроэлементам относят платину и цезий. Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Процентное содержание в организме того или иного элемента ни в коем случае не характеризует степень его важности и необходимости в организме.

Многие микроэлементы входят в состав биологически активных веществ: ферментов, витаминов, например, кобальт входит в состав витамина B12 (рис. 3), а также гормонов. Они оказывают влияние на рост и развитие организмов, кроветворения (железо и медь), процессы клеточного дыхания (медь, цинк) и так далее.

Рис. 3. Витамин  В 12 (Источник)  

Эти 70 элементов в составе клетки образуют тысячи химических веществ, которые можно разделить на две большие группы (рис. 4).

Рис. 4. Органические и неорганические вещества (Источник) 

Это неорганические и органические вещества, входящие в состав клетки. Неорганические вещества – это вода, минеральные соли, углекислый газ, различные кислоты и основания. Вода является важнейшим компонентом содержимого живой клетки, она составляет в среднем около 70 % ее массы (рис. 5).

Рис. 5. Состав клетки (Источник) 

Вода придает клетке упругость и объем, обеспечивает постоянство ее состава, участвует в химических реакциях и в построении химических молекул, делает возможным протекание всех процессов жизнедеятельности клетки. Вода является универсальным растворителем всех веществ, поступающих в клетку, и тех, которые из нее выводятся. Минеральные соли составляют примерно от 1 до 1,5 % от общей массы клетки, но роль, которую они выполняют, очень важна. В растворенном виде минеральные соли представляют собой необходимую среду для химических процессов, которые протекают в клетке.

В клетках можно встретить много разных солей. Животные их избыток выводят с помощью выделительной системы. А у растений они накапливаются и кристаллизуются в различных органоидах или вакуолях, чаще всего это бывает соль и кальций. Их форма в клетках растений может быть различной: иглы, ромбы, кристаллики, одинокие или сросшиеся вместе, так называемые друзы (рис. 6). Органические вещества клетки называют так потому, что впервые выделены они были именно из организмов. К ним относятся такие вещества, как белки, липиды (или жиры), углеводы и нуклеиновые кислоты.

Рис. 6. Форма различных солей в клетках растений (Источник)  

Органическая химия – это химия соединения такого удивительного элемента, как углерод. Его удивительность и уникальность в том, что многочисленные превращения молекул и образование различных крупных и даже гигантских молекул органических соединений происходит благодаря тому, что углерод, будучи четырехвалентным, способен объединяться в длинные цепи и замкнутые кольцевые структуры (рис. 7).

Рис. 7. Модель кристаллической структуры углерода (Источник)

Эти углеродные цепи и кольца являются скелетами сложных органических молекул. В клетках живых организмов синтезируются всевозможные большие и малые органические молекулы.

Некоторые малые молекулы могут соединяться между собой и образуют крупные молекулы – полимеры (от греческого слова polis – «многочисленный» и meros – «часть, доля»). Малые молекулы, ставшие звеньями полимерной цепи, называют мономерами (от слова monos – один) (рис. 8).

Рис. 8. Мономеры и полимеры (Источник)  

1. Молекула полимера может состоять из многих тысяч соединенных между собой мономеров, которые могут быть одинаковыми или разными.
2. Для каждого вида биополимеров характерно определенное строение и функции.
3. Биополимеры могут состоять из одинаковых или из разных мономеров.
4. Свойства полимеров проявляются только в живой клетке. Все они универсальны, так как построены по плану у всех живых организмов, независимо от видовой принадлежности.

IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся

Беседа по вопросам

1. Какие элементы преобладают в составе живых организмов?
2. Что такое органические вещества?
3. Какие виды биополимеров вы знаете?
4. Из чего состоят биополимеры?

Домашнее задание: записи в тетради, § 4,  соответствующий материал в учебнике.

Углеводы – это органические вещества, в состав которых входит углерод, водород и кислород, то есть, по сути, углерод и вода, отсюда и название – углеводы.

Рис. 9. Углеводы (Источник)  

Они выполняют в клетке различные функции:

- энергетическую, как сахароза, глюкоза;

- защитную, как целлюлоза;

- резервную, как крахмал или гликоген.

Углеводы часто выступают в роли очень важных компонентов других органических соединений клетки, которые встречаются практически у всех организмов, живущих на Земле.

Липиды – это вещества, которые практически не растворяются в воде, но зато хорошо растворяются в органических растворителях (рис. 10).

Рис. 10. Липиды (Источник)  

Многие из них образованы с участием жирных кислот. Хорошо знакомые нам липиды – жиры, которые мы употребляем в пищу, например сливочное масло. Это не что иное, как соединение жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Роль липидов в жизненном цикле клетки не сводится к одному лишь запасанию энергии, хотя благодаря своим свойствам эту функцию они выполняют блестяще. Разные виды липидов включаются в самые различные процессы, протекающие в клетке, например фосфолипиды (рис. 11), в состав которых входит остаток фосфорной кислоты.

Рис. 11. Фосфолипиды (Источник) 

Эти соединения – главный компонент плазматической мембраны, мембран хлоропластов, митохондрий, ядра и так далее (рис. 12).

Рис. 12. Соединения липидов (Источник)  

Существуют липиды, которые входят в состав гормонов и участвуют в регуляции обмена веществ в организме.

Заключение

Мы рассмотрели химический состав клетки, органические вещества, входящие в состав клетки – липиды и углеводы, обсудили их функции. Нуклеиновые кислоты и белки мы рассмотрим на следующем уроке.

 Домашнее задание

1. Какие особенности отличают живую клетку и на какие группы делятся химические вещества, входящие в ее состав?
2. Какова роль неорганических веществ в жизни клетки?
3. Какие функции выполняют углеводы и липиды?

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Article-factory.​ru (Источник). 
2. Yaklass.​ru (Источник). 
3. Beaplanet.​ru (Источник).