АТФ и другие органические соединения клетки.docx - АТФ и другие органические соединения клетки. Атф и другие органические соединения

Конспект урока по биологии в 10 классе

Тема урока: «АТФ и др. орг. соединения клетки»

Цель урока: изучить строение АТФ.

1. Обучающие:

• познакомить учащихся со строением и функциями молекулы АТФ;
• познакомить с другими органическими соединениями клетки.
• научить школьников расписывать гидролиз перехода АТФ в АДФ, АДФ в АМФ;

2. Развивающие:

• сформировать у учащихся личностную мотивацию, познавательный интерес к данной теме;
• расширить знания о энергии химических связей и витаминах
• развить интеллектуальные и творческие способности учащихся, диалектическое мышление;
• углубить знания о взаимосвязи строения атома и структурой ПСХЭ;
• отработать навыки образования АМФ из АТФ и наоборот.

3. Воспитательная:

• продолжить развивать познавательный интерес строения элементов молекулярного уровня любой клетки биологического объекта.

• сформировать толерантное отношение к своему здоровью, зная какую роль играют витамины в организме человека.

Оборудование: таблица, учебник, мультимедийный проектор.

Тип урока: комбинированный

Структура урока :

1. Опрос д/з;
2. Изучение новой темы;
3. Закрепление новой темы;
4. Домашнее задание;

План урока:

1. Строение молекулы АТФ, функция;
2. Витамины: классификация, роль в организме человека.

Ход урока.

I . Организационный момент.

II . Проверка знаний

1. Строение ДНК и РНК (устно)- фронтальный опрос.
2. Построение второй цепочки ДНК и и-РНК (3-4 чел.)
3. Биологический диктант (6-7) 1 вар. нечетные номера, 2 вар.-четные

1) Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?

2) Если нуклеотидный состав ДНК -АТТ-ГЦГ-ТАТ-, то каким должен быть нукеотидный состав и-РНК?

3) Укажите состав нуклеотида ДНК?

4) Какую функцию выполняет и-РНК?

5) Что является мономерами ДНК и РНК?

6) Назовите основные отличия и-РНК от ДНК.

7) Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между: …

8) Какой из видов молекул РНК имеет самые длинные цепочки?

9) Какой вид РНК вступает в реакцию с аминокислотами?

10) Какие нуклеотиды входят в состав РНК?

2) УАА-ЦГЦ-АУА

3) Остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

4) Снятие и перенос информации с ДНК

5) Нуклеотиды,

6) Одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию

7) Остаток фосфорной кислоты и сахарами соседних нуклеотидов

10) Аденин, урацил, гуанин, цитозин.

(ноль ошибок - «5», 1 ош - «4», 2 ош. - «3»)

III . Изучение нового материала

Какие виды энергии вам известны? (Кинетическая, потенциальная.)

Эти виды энергии вы изучали на уроках физики. В биологии тоже есть свой вид энергии - энергия химических связей. Предположим, вы выпили чай с сахаром. Пища поступила в желудок, там разжижается и направляется в тонкий кишечник, где идет её расщепление: крупные молекулы до мелких. Т.е. сахар-это углевод дисахарид, который расщепляется до глюкозы. Она расщепляется и служит источником энергии, т.е.50%энергии рассеивается в виде теплоты для поддержания постоянной t тела, и 50% энергии, которая превращается в энергию АТФ, она хранится для нужд клетки.

Итак, цель урока - изучить строение молекулы АТФ.

1. Строение АТФ и ее роль в клетке (Объяснение учителя с использованием таблиц и рисунков учебника.)

АТФ был открыт в 1929 г. Карлом Ломанном, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, ядре.

АТФ - аденозинтрифосфат - нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и 3-х остатков Н3РО4, соединенных поочередно.

1. Витамины и другие органические соединения клетки.

Кроме изученных органических соединений (белки, жиры, углеводы) есть органические соединения- витамины. Вы едите овощи, фрукты, мясо? (Да, конечно!)

Все эти продукты содержат большое количество витаминов. Для нормального функционирования нашего организма витаминов, поступающих с пищей, нужно небольшое количество. Но не всегда тот объём продуктов, который мы употребляем, способен восполнить наш организм витаминами. Одни витамины организм может синтезировать сам, другие же поступают только с пищей (н., витамин К, С).

Витамины - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.

Все витамины принято обозначать буквами латинского алфавита-А, В, D, F...

По растворимости в воде и в жирах витамины делят на:

ВИТАМИНЫ

Жирорастворимые Водорастворимые

Е, A, D К С, РР, В

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов .

Витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ . Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека, поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны два принципиальных патологических состояния:

Гиповитаминоз - недостаток витамина.

Гипервитаминоз - избыток витамина.

Авитаминоз - полное отсутствие витамина.

IV . Закрепление материала

Обсуждение вопросов в ходе фронтальной беседы:

1. Как устроена молекула АТФ?
2. Какое значение играет АТФ в организме?
3. Как образуется АТФ?
4. Почему связи между остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими?
5. Что нового вы узнали о витаминах?
6. Зачем нужны витамины в организме?

V . Задание на дом

Изучить § 1.7 «АТФ и другие органические соединения клетки», ответить на вопросы в конце параграфа, конспект выучить

Жиров, полисахаридов и нуклеиновых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежуточные продукты биосинтеза и распада.

Конечными продуктами биосинтеза называют органические соединения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров. К числу конечных продуктов биосинтеза относятся аминокислоты, из которых в клетках синтезируются белки; нуклеотиды — мономеры, из которых синтезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК); глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.

Путь к синтезу каждого из конечных продуктов лежит через ряд промежуточных соединений. Многие вещества подвергаются в клетках ферментативному расщеплению, распаду.

Рассмотрим некоторые конечные органические соединения.

Аденозинфосфорные кислоты. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия (Е), которая освобождается при отщеплении фосфата:

АТФ - АДФ+Ф+Е

В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и фосфорная кислота (фосфат, Ф).

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свечений (например, у люминесцентных бактерий), т. е. для всех процессов жизнедеятельности.

АТФ — универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасаются в молекулах АТФ.

Регуляторные и сигнальные вещества. Конечными продуктами биосинтеза являются вещества, играющие важную роль в регуляции физиологических процессов и развитии организма. К числу их относятся многие гормоны животных. Наряду с белковыми гормонами, о которых сказано в § 4, известны гормоны небелковой природы. Некоторые из них регулируют содержание ионов натрия и воды в организме животных, другие обеспечивают половое созревание и играют важную роль в воспроизведении животных. Гормоны тревоги или стресса (например, адреналин) в условиях напряжения усиливают выход глюкозы в кровь, что в конечном счете приводит к увеличению синтеза АТФ и активному использованию энергии, запасенной организмом.

Насекомые производят ряд особых пахучих веществ, которые играют роль сигналов, сообщающих о нахождении пищи, об опасности, привлекающих самок к самцам (и наоборот).

У растений имеются свои гормоны. Под действием некоторых гормонов значительно ускоряется созревание растений, увеличивается их урожайность.

Растения производят сотни разнообразных летучих и нелетучих соединений, которые привлекают насекомых, переносящих пыльцу; отпугивают или отравляют насекомых, питающихся растениями; подавляют иногда развитие растений других видов, растущих рядом и конкурирующих за минеральные вещества в почве.

Витамины. К конечным продуктам биосинтеза принадлежат витамины. К ним относят жизненно важные соединения, которые организмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных, а также в клетках растений и микроорганизмов. Клетки человека, человекообразных обезьян, морских свинок, некоторых видов летучих мышей утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту. Поэтому она является витамином только для человека и перечисленных животных. Витамин РР (никотиновую кислоту) животные не способны синтезировать, но его синтезируют все растения и многие бактерии.

Большинство известных витаминов в клетке становятся составными частями ферментов и участвуют в биохимических реакциях.

Суточная потребность человека в каждом витамине составляет несколько микрограммов. Только витамин С нужен в количестве около 100 мг в сутки.

Недостаток ряда витаминов в организме человека и животных ведет к нарушению работы ферментов и является причиной тяжелых заболеваний — авитаминозов. Например, недостаток витамина С является причиной тяжелого заболевания — цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей.

Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ

Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ, например, макроэргических соединений.
Универсальным источником энергии во всех клетках служит АТФ - аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат.
АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, пластидах и ядрах клеток и является наиболее распространенным и универсальным источником энергии для большинства биохимических реакций, протекающих в клетке.
АТФ обеспечивает энергией все функции клетки: механическую работу, биосинтез веществ, деление и т.д. В среднем содержание АТФ в клетке составляет около 0,05% её массы, но в тех клетках, где затраты АТФ велики (например, в клетках печени, поперечно полосатых мышц), её содержание может доходить до 0,5%.

Строение АТФ

АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания - аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии.

Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~ ), так как при ее разрыве выделяется почти в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других химических связей.

АТФ - неустойчивая структура и при отделении одного остатка фосфорной кислоты, АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ) высвобождая 40 кДж энергии.

Другие производные нуклеотидов

Особую группу производных нуклеотидов составляют переносчики водорода. Молекулярный и атомарный водород обладает большой химической активностью и выделяется или поглощается в ходе различных биохимических процессов. Одним из наиболее широко распространенных переносчиков водорода является никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФ).

Молекула НАДФ способна присоединять два атома или одну молекулу свободного водорода, переходя в восстановленную форму НАДФ · H 2 . В таком виде водород может быть использован в различных биохимических реакциях.
Нуклеотиды могут также принимать участие в регуляции окислительных процессов в клетке.

Витамины

Витамины (от лат. vita - жизнь) - сложные биоорганические соединения, совершенно необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов. От других органических веществ витамины отличаются тем, что не используются в качестве источника энергии или строительного материала. Некоторые витамины организмы могут синтезировать сами (например, бактерии способны синтезировать практически все витамины), другие витамины поступают в организм с пищей.
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жирах (они делятся на две группы: водорастворимые (B 1 , B 2 , B 5 , B 6 , B 12 , PP , C) и жирорастворимые (A , D , E , K)).

Витамины участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьезным нарушениям многих физиологических функций в организме.

1. Какие виды энергии вам известны?

Ответ. Существует большое количество видов энергии. Вот некоторые из них: Солнечная (электромагнитная), тепловая, энергия внутреннего сгорания, механическая, гидравлическая, гравитационная, электромагнитная, ядерная, тепловая, биоэнергетика.

2. Почему для жизнедеятельности любого организма необходима энергия?

Ответ. Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоупорядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела и для других целей.

3. Какие витамины вам известны? Какова их роль?

Ответ. Витамины - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Это сборная, в химическом отношении, группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам.

Витамины -(от лат. vita -«жизнь») - вещества, которые требуются организму для нормальной жизнедеятельности.

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов либо выступая информационными регуляторными посредниками, выполняя сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов.

Они не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ.

Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека. Поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок. Исключение составляет витамин К, достаточное количество которого в норме синтезируется в толстом кишечнике человека за счёт деятельности бактерий.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина - гиповитаминоз, отсутствие витамина - авитаминоз, и избыток витамина - гипервитаминоз.

Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые - A, D, E, F, K и водорастворимые - все остальные. Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, причём их депо являются жировая ткань и печень. Водорастворимые витамины в существенных количествах не депонируются, а при избытке выводятся. Это с одной стороны объясняет то, что довольно часто встречаются гиповитаминозы водорастворимых витаминов, а с другой - иногда наблюдаются гипервитаминозы жирорастворимых витаминов.

Вопросы после §13

1. Какое строение имеет молекула АТФ?

Ответ. Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ. Наиболее широко распространёнными среди них являются макроэргические соединения (высокоэнергетические соединения, содержащие богатые энергией, или макроэргические, связи), а среди последних – аденозинтрифосфат (АТФ).

АТФ состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и (в отличие от нуклеотидов ДНК и РНК) трех остатков фосфорной кислоты.

2. Какую функцию выполняет АТФ?

Ответ. АТФ – универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке. Практически все идущие в клетке биохимические реакции, которые требуют затрат энергии, в качестве её источника используют АТФ. При отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ), если отделяется ещё один остаток фосфорной кислоты (что бывает крайне редко), то АДФ переходит в аденозинмонофосфат (АМФ).

3. Какие связи называются макроэргическими?

Ответ. При отделении третьего и второго остатков фосфорной кислоты освобождается большое количество энергии (до 40 кДж). Эту связь называют макроэргической (она обозначается символом ~). Связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты макроэргической не является, и при её расщеплении выделяется всего около 14 кДж энергии.

АТФ + Н2О → АДФ + Н3РО4 + 40 кДж, АДФ + Н2О → АМФ + Н3РО4 + 40 кДж.

Макроэргические соединения могут образовываться и на основе других нуклеотидов. Например, гуанозинтрифосфат (ГТФ) играет важную роль в ряде биохимических процессов, однако АТФ является наиболее распространённым и универсальным источником энергии для большинства биохимических реакций, протекающих в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, пластидах и ядрах.

4. Какую роль выполняют в организме витамины?

Ответ. Биологически активные органические соединения – витамины (от лат. vita – жизнь) совершенно необходимы в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. Они играют важную роль в процессах обмена, часто являясь составной частью ферментов.

Витамины обозначают латинскими буквами, хотя у каждого из них есть и название. Например, витамин С – аскорбиновая кислота, витамин А – ретинол и т. д. Одни витамины растворяются в жирах, и их называют жирорастворимыми (A, D, Е, К), другие – растворимы в воде (С, В, РР, Н) и соответственно называются водорастворимыми.

Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьёзным нарушениям многих физиологических функций в организме.

Сравните АТФ с ДНК и РНК. В чём их сходство и различия?

Ответ. Сходства: АТФ, ДНК и РНК состоят из нуклеотидов.

Различия: АТФ-нуклеотид, ДНК и РНК-полимеры, АТФ содержит лишь одно азотистое основание-аденин, а ДНК и РНК состоят из четырех. АТФ, в отличие от ДНК и РНК, содержит три остатка фосфорной кислоты.