Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Органічні сполуки, їх загальна характеристика. Вуглеводи, їх будова, властивості. Повні уроки

Тема

• Органічні сполуки, їх загальна характеристика. Вуглеводи, їх будова, властивості.

Мета уроку

• детальніше познайомитися з органічними сполуками на прикладі вуглеводів, вивчити їх будову і властивості.

Задачі уроку

• вивчити, що таке органічні сполуки на прикладі вуглеводів; проаналізувати будову та значення вуглеводів.

Хід уроку

Органічні сполуки

Органічні сполуки - клас сполук, до складу яких входить вуглець (за винятком карбідів, вугільної кислоти, карбонатів, оксидів вуглецю та ціанідів). Органічні сполуки здатні до складних і різноманітних перетворень і відіграють основну роль у побудові та життєдіяльності рослинних і тваринних організмів.

Основні класи органічних сполук біологічного походження

Основні класи органічних сполук біологічного походження - білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти - містять, крім вуглецю, переважно водень, азот, кисень, сірку і фосфор. Класичні органічні сполуки містять водень, кисень, азот і сірку, незважаючи на те, що складовими елементами, крім вуглецю, можуть бути практично будь-які елементи. Учні, пропоную вам подивитися відео, щоб зрозуміти, що відбувається з органічними речовинами в організмах, наприклад, в рослині.

Відео 1 «Вода і органічні сполуки в рослині»

Кількість відомих органічних сполук набагато більша за 10 млн. Таким чином, органічні сполуки - самий великий клас хімічних сполук.  Різномаїття органічних сполук пов'язано з унікальною властивістю вуглецю утворювати ланцюжки з атомів вуглецю, що в свою чергу обумовлено високою стабільністю (тобто енергією) вуглець-вуглецевого зв'язку. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти особливості органічних сполук.

Мал. 1 Відмінності органічних сполук

Класифікація органічних сполук

Класифікація органічних сполук побудована на принципі, згідно з яким фізичні і хімічні властивості органічної сполуки визначаються двома основними критеріями - будовою вуглецевого скелета з'єднання та його функціональними групами.

У залежності від природи вуглецевого скелета органічні сполуки можна розділити на ациклічні і циклічні. Серед ациклічних сполук розрізняють граничні і неграничні. Циклічні сполуки поділяються на карбоциклічні (аліцикличні і ароматичні) та гетероциклічні.

При класифікації органічних сполук за основні речовини беруться речовини, що відносяться до класу вуглеводів, тобто сполуки, що складаються тільки з вуглецю і водню. Вся решта сполук розглядається як похідні з вуглеводнів шляхом заміни в їхніх молекулах частини або всіх атомів водню іншими атомами або атомними групами.

Групи атомів, які обумовлюють загальні хімічні властивості речовин, що належать до одного і того ж класу, називаються функціональними групами.

Насиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є тільки прості (одинарні) зв’язки. Простим представником насичених вуглеводнів є метан СН4. Ненасиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є подвійні або потрійні зв’язки між атомами вуглецю.

Контролюючий блок №1

1)    Що таке органічні сполуки?
2)    Назвіть основні види органічних сполук.
3)    Які відмінності мають органічні сполуки?
4)    За якими принципами класифікують органічні сполуки?

Вуглеводи, їх будова та властивості

Вуглеводи - клас органічних сполук, що мають характер цукрів або близьких до цукру за будовою і хімічними властивостями. Поряд з білками і жирами вуглеводи відіграють найважливішу роль в обміні речовин і енергії в організмі людини і тварин. Діти, подивіться на малюнок 2, щоб зрозуміти який вигляд має молекула вуглеводу.

Будова вуглеводів

Мал. 2 Будова молекули вуглеводу

Вуглеводи входять до складу рослинних, тваринних і бактеріальних організмів і становлять абсолютну більшість органічних природних сполук. Всі органічні поживні речовини в кінцевому рахунку виникають з вуглеводів, утворених рослинами в процесі (фотосинтезу з вуглекислого газу і води. Приблизний підрахунок показує, що щорічно в процесі фотосинтезу на Землі утворюється близько 4-Ю11 тонн вуглеводів. Маючи властивості основного компонента їжі людини і більшості тварин, вуглеводи поставляють більшу частину енергії, необхідної для їх життєдіяльності. Учні, подивіться на малюнок 3. Які джерела вуглеводів ви можете назвати?

Мал. 3 Джерела простих й складних вуглеводів

Вуглеводи є важливим компонентом їжі людини розам з білками та жирами. Це становить суть правильного харчування і є основою краси та здоров`я. Діти, подивіться на малюнок 4.

Мал. 4 Білки+жири+вуглеводи=красота та здоров`я

 В організмі дорослої людини більше половини енергії утворюється за рахунок вуглеводів. Ця функція вуглеводів особливо важлива для людей, які займаються спортом і мають великі навантаження. Спортсмени особливо ретельно планують склад вуглеводів в своєму раціоні. Діти, давайте про це подивимося наступне відео.

Відео 2 «Вуглеводи для спортивного харчування» 

Вуглеводи грають важливу роль як основний будівельний матеріал рослин, скелета комах, ракоподібних й інших організмів. Вуглеводи входять до складу клітинних стінок, основної речовини сполучної тканини і т. п. Крім того, вуглеводи в складі складних біополімерів можуть бути носіями біологічної інформації, визначаючи імунології, специфічність цих сполук. Учні, подивіться на малюнок 5, щоб з`ясувати роль вуглеводів для травлення.

Мал. 5 Важлива роль органічних сполук в організмі людини

Так, приналежність крові до тієї або іншої групи диктується виключно структурою та послідовністю вуглеводів, що входять до складу так званих групових речовин крові.

Встановлено вирішальну роль вуглеводів, що входять до складу речовин на поверхні клітин, у різних взаємодіях клітин одна з одною. Такі явища, як «впізнавання» один одного клітинами одного типу, диференціація і ріст клітин, секреція біополімерів (білків, нуклеїнових кислот і т. д.) з клітин, обумовлені специфічною роллю вуглеводів поверхні клітин. Є дані, що вуглеводи поверхні клітин відіграють важливу роль у виникненні злоякісних пухлин і в процесах взаємодії вірусів з клітиною. В організмі людини і тварин деякі складні вуглеводи, такі як гіалуронова кислота, виконують специфічну функцію «мастильних» речовин і служать рідким середовищем, в якому відбувається рух клітин і змащуються тертьові поверхні, наприклад, суглобові поверхні. Деякі вуглеводи мають специфічну біологічну активність, наприклад, аскорбінова кислота (вітамін С), гепарин, який запобігає згортання крові.

Функції вуглеводів

1)Енергетична - при розщепленні 1 г вуглеводу вивільняється до 17,2 кДж енергії;

2)Будівельна або структурна полягає в тому, що вуглевод є компонентом клітинних мембран;

3)Опорна функція полягає в тому, що вуглевод входить до складу скелета членистоногих та  та клітинних стінок деяких грибів і водоростей.

4)Запасаюча - крохмаль у рослин, глікоген у тварин.

Види вуглеводів

Вуглеводи діляться на наступні групи:

1) Моносахариди, або прості цукри (наприклад, виноградний цукор - глюкоза, плодовий цукор - фруктоза);

2) Олігосахариди, містять від 2 (Дісахариди) до 10 моносахаридних залишків, з'єднаних між собою глікозидним зв'язком (напр., цукор тростників - сахароза, солодовий цукор - мальтоза, молочний цукор - лактоза та ін);

3) Полісахариди, або вищі вуглеводи побудовані з багатьох моносахаридних залишків (напр., крохмаль, глікоген, целюлоза та ін.) Полісахариди виконують дві основні, функції: структурну та живильну.
Друзі, подивіться на малюнок 6. Які функції вуглеводів ви можете назвати, залежно від їх виду?

Мал. 6 Будова, види і функції вуглеводів

Найбільш поширеним у природі моносахаридів є глюкоза. Вона міститься у вільному вигляді в солодких фруктах, є обов'язковим компонентом крові людини і інших ссавців, входить в якості основної ланки до складу багатьох природних оліго- і полісахаридів. Друзі, подивіться на малюнок 7, щоб зрозуміти, який вигляд має молекула глюкози.

Мал.7 Молекула глюкози

З інших моносахаридів слід відзначити манозу і галактозу. Маноза може зустрічатися у вільному вигляді, але частіше разом з іншими моносахаридами вона утворює довгі полісахаридні ланцюга або входить до складу глікопротеідів.

Найбільш поширеною в природі гексозою є фруктоза, що міститься у вільному вигляді в меді, деяких фруктах і утворює разом з глюкозою найбільш важливий в харчуванні вуглевод - сахарозу. Самими важливими пентози (тобто вуглеводи, що містять в молекулі 5 вуглецевих атомів) є рібоза і дезоксирибоза; вони входять до складу рибонуклеїнової і дезоксірібонуклеїнової кислот. На разі відомо близько 70 моносахаридів, з них 20 знайдено в природі, а інші штучно синтезовані.

Серед величезного числа дісахаридів найбільше значення мають мальтоза, або солодовий цукор, лактоза, або молочний цукор, і сахароза, або тростинний цукор.

Мальтоза - дісахарид, що складається з двох залишків глюкози, утворюється при частковому гідролітічному розщепленні крохмалю і глікогену - основних резервних (запасних) вуглеводів рослин і тварин. Саме тому мальтоза має важливе харчове значення.

Сахароза, що складається з залишку глюкози і фруктози залишку, надзвичайно широко поширена в рослинному світі і є основним харчовим вуглеводом. У їжу вживається сахароза, одержувана з цукрового буряка і цукрової тростини. Давайте подивимося відео про гідроліз сахарози, щоб зрозуміти, які саме речовини виникають при цьому в організмі людини.

Відео 3 «Гідроліз сахарози»

Високомолекулярні природні сполуки вуглеводів, що складаються з великої кількості моносахаридних ланок, носять назву полісахаридів. Полісахариди прийнято ділити на гомо полі-цукориди, побудовані із залишків моносахаридів одного типу, та гетеро-полісахариди, що складаються із залишків моносахаридів двох або більше типів.

Тобто існує багато способів зв'язування моносахаридів між собою, тому число різних полісахаридів, що зустрічаються в природі, надзвичайно велике, однак найбільш важливими з них є целюлоза, крохмаль і глікоген.

Целюлоза (клітковина) є основним структурним компонентом рослинних тканин, міститься в стінках рослинних клітин. Зміст целюлози в бавовні і льону досягає 90-99%, у деревині - до 45%. Молекула целюлози складається тільки із залишків глюкози, з'єднаних один з одним у довгі прямі ланцюга. Міцність волокон целюлози вище міцності сталевого прокату такого ж діаметру. Погано переварюючись в кишковику людини, целюлоза стимулює його перистальтику, нормалізуючи роботу кишковика.

Більшість людей не звертають увагу на кількість простих вуглеводів в своєму раціоні, а потім не розуміють, звідки береться зайва вага та проблеми зі здоров`ям. Щоб уникнути погані наслідки від споживання вуглеводів, необхідно вивчити, які самі вуглеводи корисні для нашого організму, а яких слід уникати. Для цього, друзі, пропоную вашій увазі наступне відео.

Відео 4 «Вуглеводи та здорове функціонування організму людини»

Крохмаль - полісахарид, що служить основною запасною живильною речовиною рослин. Цей найважливіший харчовий полісахарид міститься у великих кількостях у бульбах картоплі, в зернах багатьох злаків, у фруктах і т. д. Глікоген (крохмаль) є важливим резервним (запасним) полісахаридом тварин і людини.

Пропоную вам переглянути презентацію на тему «Органічні сполуки», щоб коротко повторити матеріал.

Контролюючий блок №2

1)Що таке вуглеводи?
2)Які основні функції вуглеводів ви знаєте?
3)Назвіть найбільш поширені і важливі вуглеводи.

Список використаної літератури

1) Урок на тему „Вуглеводи та їх значення для організму людини”  Кова Л.В., вчителя біології, м. Донецьк, сш № 4
2) Урок на тему «Органічні сполуки в організмі людини» Ю.О. Веротко, вчителя біології, м. Канів, сш№3
3) Урок на тему «Будова та функції вуглеводів» Робко М.В., вчителя біології, м. Симферопіль, сш№1
4) Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие.-М.: Гардарики, 2008.
5) Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. - М., 2008.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Над уроком працювали

Кова Л.В.

Веротко Ю.О.

Чепець Т.П.

Робко М.В.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.