Обмен веществ и превращение энергии в клетке
методическая разработка на тему

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Саратовской области

 «Балашовский техникум механизации сельского хозяйства»

Методическая разработка бинарного занятия

по дисциплинам «Биология» и «Химия» на тему:

«Обмен веществ и превращение энергии в клетке»

        Подготовили:

                         Курсакова С.Н.

                  Гречишкина И.Н.

Балашов 2015 г.

Содержание

1.Предисловие

2.Основная часть

3.Заключение

4.Литература

1.Предисловие

Обмен веществ – это основа жизнедеятельности клетки. Знания процессов обмена веществ в клетке позволяют понять, как происходит круговорот веществ в природе, каким образом накапливается растительная биомасса, которая является основой питания для гетеротрофных организмов, решать проблемы связанные с обеспечением продуктами питания большей части населения планеты.

Все живые организмы представляют собой открытые системы, способные активно организовать поступления энергии и вещества извне.

Энергия необходима для осуществления жизненно важных процессов, но прежде всего для химического синтеза вещества, используемых для построения и восстановления структур клетки и организма.

Сегодня на уроке мы рассмотрим процессы обмена веществ, органические и неорганические вещества, входящие в состав пищевых продуктов, а также рассмотрим проблему обеспечения продуктами питания населения планеты.

2.Основная часть

Учебно-методическая карта занятия

Тема занятия: «Обмен веществ и превращение энергии в клетке»

Вид занятия: бинарный урок.

Цели занятия:

Учебная: изучить виды обмена веществ в клетке, сформировать понятия жиров, белков, углеводов, показать связь калорийности продуктов с расходом внутренней энергии.

Развивающая: Совершенствовать умение анализировать причинно-следственные связи при объяснении сущности природных явлений.

Воспитательная: показать как человек познавая законы природы, заставляет их работать на благо людей.

Наглядные пособия:

Стенд «Фотосинтез»

Плакат «Преобразование энергии АТФ»

Плакат «Строение молекулы белка».

Слайды.

Набор реактивов

Раздаточный материал: упаковки пищевых продуктов с обозначением калорийности продуктов.

Ход занятия

1.Организационный момент (приветствие, отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к занятию)

2. Выявление степени готовности студентов к занятию.

3. Мотивация познавательной деятельности студентов

4. Запись темы и плана занятия

План

1).Пластический и энергетический обмен веществ в клетке

2).Вещества входящие в состав пищевых продуктов.

3). Проблема обеспечения населения продуктами питания

5.. Объяснение нового материала (метод: объяснительно-иллюстративный)

6.Закрепление изученного материала.

7. Задание на дом

8. Заключительная часть

1.Организационный момент (приветствие, отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к занятию)

1)Выявление степени готовности студентов к занятию.

Метод тестирование  (см. Приложение№)

3.Мотивация познавательной деятельности.

Сегодня мы проводим необычный урок, который называется бинарным. Все дисциплины имеют связь между собой и многие темы взаимно дополняют друг друга

4.Запись темы и плана занятия

План

1).Пластический и энергетический обмен веществ в клетке

2).Вещества, входящие в состав пищевых продуктов.

3). Проблема обеспечения населения продуктами питания

5. Объяснение нового материала (метод: объяснительно-иллюстративный)

Вопрос №1 «Пластический и энергетический обмен веществ в клетке»

На предыдущих занятиях мы рассмотрели структуру клетки, познакомились с функциями органоидов клетки, отмечали, что в клетке находятся как органические, так и неорганические соединения.

Сегодня мы изучим, каким образом происходит обмен веществ в клетке, рассмотрим свойства органических и неорганических веществ.

Обмен веществ – это основа жизнедеятельности клетки. Знания процессов обмена веществ в клетке позволяют понять, как происходит круговорот веществ в природе, каким образом накапливается растительная биомасса, которая является основой питания для гетеротрофных организмов, решать проблемы связанные с обеспечением продуктами питания большей части населения планеты.

Все живые организмы представляют собой открытые системы, способные активно организовать поступления энергии и вещества извне.

Энергия необходима для осуществления жизненно важных процессов, но прежде всего для химического синтеза вещества, используемых для построения и восстановления структур клетки и организма.

Сейчас мы посмотрим с вами фильм «пластический и энергетический обмен» Обратите внимание, как образуются сложные органические вещества, и что происходит при расщеплении данных соединений (Просмотр диафильма).

Мы с вами познакомились с двумя видами обмена веществ. Рассмотрим их более подробно.

Запишете: «Пластический обмен»

Определение: реакция синтеза осуществляющийся с потреблением энергии, составляют основу пластического обмена (или ассимиляции).

Существуют различные формы пластического обмена: биосинтез белков, хемосинтез, фотосинтез.

Некоторые формы пластического обмена характерны только для автотрофных организмов, а некоторые и для автотрофных и гетеротрофных.

Давайте повторим какие организмы  мы называем автотрофными (ответ ребят), а какие гетеротрофными (ответ ребят).вот такая форма пластического обмена как фотосинтез. Характерна для гетеротрофных или  автотрофных организмов? (ответ ребят)

Рассмотрим как происходит фотосинтез.

К стенду. Фотосинтез состоит из двух фаз световой и темновой.

Графопроектор. В световой фазе квант света действует на электроны воды и подвергает её  фоторазложению

Н2О  Н++(ОН)-

Ионы  гидроксила  отдают свои электроны другим молекулам, и превращается в свободный радикал.

(ОН)-  ОН

Ионы гидроксила ОН взаимодействуют друг  с другом в результате чего образуется вода и кислород :

        4ОН2Н2О+О2

Энергия света используется для синтеза АТФ, АДФ и фосфата.

То есть накапливается энергия,   которая необходима в темновой фазе.

В темновой  фазе  протекает ряд реакций, в которых участвуют молекулы АТФ и  атомы Н

6СО2+24НС6Н12О6+ 6Н2О

Молекулы глюкозы соединяются между собой и образуют крахмал, который откладывается в виде запасов.

Так энергия солнечного света преобразуется в энергия химических связей  сложных органических соединений.

Запишете, какие процессы происходят в световой и темновой фазе.

А теперь  рассмотрим энергетический обмен. Запишите: «Энергетический обмен»

Определение: реакции расщепления сопровождающаяся высвобождением энергии составляют  основу энергетического обмена или диссимиляции.

Энергетический этап проходит в три этапа. Конечным результатом является окисление органических веществ при окислении глюкозы выделяется большое количество энергии

С6Н12О6+6О26Н2О+6СО2+АТФ

Часть энергии освобождаемой из питательных веществ рассеивается в форме теплоты, а часть аккумулируется в богатых энергиях молекулах АТФ.

Плакат.

АТФ состоит из азотистого основания аденина, углерода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Именно АТФ обеспечивает энергией все виды клеточных функции: биосинтез, механическую работу. При этом АТФ   теряет фосфорный остаток  и превращается в АДФ. АТФ обновляется чрезвычайно быстро, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее одной минуты.

А теперь рассмотрим, как преобразуется энергия пищевых продуктов в организме человека.

Если у растений источником энергии является солнечный свет, то единственным источником энергии для организма является пища.

Процесс потребления энергии и вещества называется питанием.

Энергию, поставляемую организмом с продуктами питания принято выдавать в килокалориях.

Количество энергии, выделяемой при усвоение организмом того или иного пищевого продукта называется калорийностью этого продукта.

Перед вами образцы упаковок продуктов питания. На каждом мы видем, проставлены калорийность данного продукта.

Калорийность измеряется в калориях

1 калорий – 4,19 Дж

1 килокалорий – 1000 калорий

Человек активно расходует энергию в процессе жизнедеятельности

Занятия – 6000 Дж

Зарядка – 16000 Дж

Ходьба – 15000 Дж

Плаванье – 30000 Дж

Эту энергию мы восполняем с пищей.

Продукты питания содержат органические вещества :

Жиры, белки, углеводы. При расщеплении этих веществ выделяется большое количество энергии.

Для организма важно, какие группы веществ обеспечивают калорийность питания. Для нормальной жизнедеятельности человека необходимо определенной соотношение органических и неорганических веществ.

О строение этих веществ расскажет преподаватель химии.

Вопрос №2 «Вещества входящие в состав пищевых продуктов»

Растительные и животные клетки, обладают строения, сходит и по химическому составу. В клетках обнаружено около 90 элементов периодической системы Д.М.Менделеева кислорода 70%, углерода 18%, водорода 10% , азота 3%, а так же  Fe, K, S, P, Cl, Mg,  Na, I, F и т.д

Так, например N и S входят в состав белка, P – в ДНК и РНК, Mg – в состав ферментов и хлорофилла.

Вода занимает 80% обмена клетки, она прочно  связана с белками и образует вокруг них водные оболочки.  В живых организмах вода не только растворяет вещества, но и участвует протекающих реакциях гидролиза.

К органическим веществам относятся белки, углеводы, жиры.

Белки - это полимеры, они состоят из аминокислот . На долю белков в клетке приходится 50-80% сухой массы. Они имеют относительную молекулярную массу. В состав аминокислот две функциональные группы СООН и  NН2, поэтому белки являются амфотерными соединениями. Макромолекула белка имеет первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру. В организме человека происходит гидролиз белков (под влиянием ферментов, при этом аминокислоты попадают в кровь и поступают в ткани и клетки организма, где образуются белки, необходимые данному организму).

Жиры – это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина, высших карбоновых кислот. Их содержится в клетках 5-15% от сухой массы. Жиры попадая в организм человека под действием ферментов подвергаются гидролизу. Продукт гидролиза – глицерин и карбоновые кислоты всасываются ворсинками кишечника и снова образуют жир, необходимый данному организму. Жиры – это источники энергии, при расщеплении 1гр. жира выделяется  38,9 кдж.

Углеводы – это органические вещества состоящие из С и Н2О. Они делятся на три группы: моносахариды (глюкоза и фруктоза), дисахариды (сахароза), полисахариды (крахмал, целлюлоза). Глюкоза и фруктоза хорошо растворимы в воде. Полисахариды состоят из остатков моносахаридов, нерастворимы в воде. Углеводы играют важную роль в обмене веществ и энергии в организме человека. Являются основным компонентом пищи, углеводы поставляют большую часть энергии, необходимой для жизнедеятельности организмов. Некоторые углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляют биосинтез белка и передачу наследственной информации.

Вопрос №3 «Проблема обеспечения населения продуктами питания»

Пищевые продукты в организме человека выполняют 3 функции:

1.Снабжают организмы материалом для построения его тканей и постоянного обновления их;

2.Снабжают организм энергией, необходимой для жизнедеятельности и совершения работы;

3.Снабжают организм веществами, играющую важную роль в регулировании обмена веществ.

В организме человека питательные вещества подвергаются сложным изменениям, в результате которых превращаются в вещества самого организма, его клеток и тканей, т.е. усваиваются. Этот процесс называется ассимиляцией. Одновременно с созданием клеток и тканей в организме постоянно происходит частичное и разрушение. Процесс распада веществ, входящих в состав клеток и тканей называется диссимиляцией и происходит с выделением энергии затрачиваемой на все виды работ организма.

Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи и называются обменом веществ.

Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста и характера трудовой деятельности. Для правильного составления рациона питания с учетом характера и интенсивности трудовой деятельности.

Правильное составлении индивидуального рациона питания возможно лишь при знании химического состава пищевых продуктов, которые подразделяются на две группы: органические и неорганические. Для обеспечения населения продуктами питания используют «искусственную пищу». Термин «искусственная пища» означает искусственное получение продуктов питания, т.е. получение их путем химической реакции. При создании искусственных продуктов питания очень важно подобрать запах и вкус. Сегодня могут синтезировать любой запах и создать меню хорошего обеда: черная икра, лососина, суп куриный. Мармелад, соки

6. Закрепление

Выберите правильный ответ:

1.В процессе дыхания :

1. Поглощается кислород
2. Выделяется углекислый газ
3. Поглощается углекислый газ

2. Кислород выделяющийся при фотосинтезе, образуется при распаде:

1. Глюкозы
2. АТФ
3. Воды

3. Соединение простых веществ в сложные называется:

1. Метаболизмом
2. Ассимиляцией
3. Метаболизмом

4. В процессе гликолиза в клетках животных образуется:

1. Глюкоза
2. Молочная кислота
3. Крахмал

5.  К процессам ассимиляции относится:

1. Фотосинтез
2. Дыхания
3. Синтез белка

7. Заключение

Сегодня на уроке  мы рассмотрели вещества, которые снабжают организм энергией, необходимой для жизнедеятельности и совершения работы, они играют важную роль в обмене веществ и энергии в клетке. В организме человека питательные вещества подвергаются сложным изменениям, в результате которого они превращаются в вещества самого организма. Потребность в различных пищевых веществах и энергия зависят от пола, возраста и характера трудовой деятельности

Литература

1. Захаров В.Б.. Общая биология – М.: Дрофа-2003 г.

2.  Ридигер О.Н. Биология – М.:АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2003.

3.Габриелян О. С., Остроумов И. Г. Химия - М.: ОИЦ «Академия»,2008.