Элективный курс " Удивительный мир органической химии"

Элективный курс "Удивительный мир органической химии-биохимии"для учащихся 10 класса

17 часов

"Далеко простирает химия руки свои в дела человеческие"

Д.И. Менделеев

Биохимия, как следует из названия, - это химия жизни или, более строго, наука о химических основах процессов жизнедеятельности.

Сфера биохимии столь же широка, как и сама жизнь. Всюду, где протекает жизнь, протекают различные химические процессы.

В ходе изучения этого курса мы ответим на вопросы "что происходит", "как происходит" и, самое главное, "почему это происходит".

Пояснительная записка

"Все познание реального мира исходит из опыта и завершается им".

А. Эйнштейн

Образовательная область: общая биология

Актуальность  курса:  

Биохимия является базовой составляющей  современной физико-химической биологии. Всемирная организация здравоохранения определяет здоровье как состояние "полного физического, духовного и социального благополучия, которое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий". Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, идут в таких условиях и с такими скоростями, которые обеспечивают максимальную жизнеспособность организма и поддерживают физиологически нормальное состояние. Основательное знание биохимии необходимо для решения проблем сохранения здоровья и выяснения причин различных болезней и изыскания путей их эффективного лечения.

Данный курс основывается на курсе "Биохимия" предложенном  А.С. Коничевым и  А.П. Коничевой. Но отличие этого курса заключается в сокращении теоретического материала и наличии большого количества лабораторных  и практических работ. Создавая курс "Биохимия", прежде всего, я ставила задачу приобретение учащимися экспериментальных умений и навыков.

"Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа,

опыт же берет у природы то, что он хочет"

И.П. Павлов

Цель курса: Элективный курс "Биохимия" позволяет не только расширить и систематизировать знания учащихся о структуре и функциях белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, полученный в курсах общей биологии и органической химии, но и познакомить с современными достижениями и перспективными направлениями развития этой науки. Поэтому в программу включены разделы, касающиеся характеристики основных классов соединений, входящих в состав живой материи, и процессов их обмена, а также такие важнейшие разделы биохимии, как ферменты, витамины, гормоны.

В содержании программы отражены научно-практические задачи биохимии, тесно связанные с актуальными вопросами биохимической экологии, что отражает современную тенденцию естественно-научного образования.

Многие вопросы, включенные в изучение данного курса, не рассматриваются в школьной программе или изучаются фрагментарно.

Опыт и наблюдения - таковы величайшие источники мудрости,

доступ к которым открыт для каждого человека

У. Ченнинг

Задачи курса: создание условий для формирования и развития у обучающихся:

• интеллектуальных и практических умений в области биологического эксперимента, позволяющих исследовать явления природы;
• интереса к изучению биологии и проведению  эксперимента;
• умения самостоятельно приобретать и применять знания;
• творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

В процессе реализации данной программы учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

• наблюдать и изучать явления и свойства веществ;
• описывать результаты наблюдений;
• выдвигать гипотезы;
• отбирать необходимое оборудование для проведения эксперимента;
• выполнять измерения;
• представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков;
• интерпретировать результаты эксперимента;
• делать выводы;
• обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:

• цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, следствия;
• роль эксперимента в познании;
• соотношение теории и эксперимента в познании;
• правила пользования химическим оборудованием;
• в области органической химии.

Возраст учащихся: 15-16 лет

Формы проведения занятий:

Содержание курса включает в себя теорию и практику:

• лабораторные работы, наглядно отражающие биохимические закономерности. Они включают цель работы, перечень оборудования, описание хода работы, формы записи наблюдений, вопросы для проверки усвоения материала;
• биохимические задачи, связанные с реальными жизненными ситуациями, проблемами здоровья человека;
• лекции
• дискуссии
• круглые столы
• создание компьютерной презенатции Power Point
• работа с Интернет, СМИ

Усвоив материал этого элективного курса, ученик должен:

1. Характеризовать термины и понятия, объяснять взаимосвязь между ними

• Полимеры, мономеры
• Углеводы, моносахариды, дисахариды, полисахариды
• Липиды, жиры, глицерин, жирная кислота
• Аминокислота, полипептид, белок
• Катализатор, фермент, активный центр
• Нуклеиновая кислота, нуклеоитд
• АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ, РНК, ДНК
• Конформация, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры
• Ренатурация, денатурация

2. Знать

• Атомный состав клетки
• Неорганические и органические вещества клетки
• Свойства воды и ее роль в клетке

3. Объяснять значение микро-, макро-  ультрамикроэлемнтов в клетке.

Содержание элективного курса "Биохимия"

Введение (1ч)

Биохимия и здоровье, определение биохимии, задачи биохимии, области исследования. Биохимия и другие биологические науки. Общий экспериментальный подход, используемый в биохимии Основные достижения биохимии.

Химический состав организма (2 ч)

Элементный состав организма. Понятие о главных биогенных элементах. Макро- и микроэлементы. Закономерности распространения элементов в живой природе. Потребность организмов в химических элементах. Химический состав организма человека.

Белки (3ч)

Роль белков в построении и функционировании живых систем. Аминокислотный состав белков. Способы  связи аминокислот в белковой молекуле. Пептиды. Природные пептиды, их физиологическое значение. Структура белковых молекул. Функциональная классификация белков и характеристика отдельных групп. Белки как детоксиканты ксенобиотиков в организме.

Практические работы:

Обнаружение азота и серы в белках

Обнаружение белка в мясном бульоне

Качественные реакции на АМК и белки

Приготовление раствора белка (яичного альбумина)

Денатурация белка

Ферменты (2ч)

Разнообразие каталитически активных молекул. Различия в свойствах ферментов и катализаторов иной природы. Специфичность действия ферментов. Понятие о субстратном и аллостерическом центрах в молекуле ферментов. Понятие о коферментах. Механизм действия ферментов. Активаторы и ингибиторы ферментов. Практическое использование ферментов.

Практические работы:

Наблюдение расщепления пероксида водорода ферментом каталазой

Специфичность действия ферментов

Влияние на активность ферментов температуры, рH, активаторов и ингибиторов.

Витамины (2ч)

История открытия витаминов. Роль витаминов в питании человека. Авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы. Витамерия. Жирорастворимые витамины. Водорастворимые витамины.

Практические работы:

Качественные реакции на витамины

Нуклеиновые кислоты (2ч)

История открытия нуклеиновых кислот, их химический состав. Характеристика пуриновых и пиримидиновых оснований. Два типа нуклеиновых кислот. Различие между ДНК и РНК. Центральный постулат молекулярной биологии: ДНК-РНК-белок и его развитие. Строение и функции ДНК. Содержание ДНК в организме и локализация ее в клетке. Размер и форма молекул ДНК. Первичная структура ДНК. Успехи и перспективы расшифровки структуры геномов микроорганизмов, растений и животных. Проект "Геном человека". Вторичная структура ДНК. Комплементарность азотистых оснований и ее значение для воспроизведения структуры геномов. Полиморфизм вторичной структуры ДНК. Третичная структура ДНК. Сверхспирализация ДНК. Избыточность и комплементарность молекул ДНК. РНК и их классификация. Сравнительная характеристика видов РНК по их структуре и функциям.

Практические работы:

Выделение ДНП из тканей печени

Углеводы (2ч)

Классификация углеводов. Простые углеводы и их представители (рибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза). Сложные углеводы. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза). Полисахариды, их структура и представители (гликоген, крахмал, клетчатка, хитин). Функции углеводов

Практические работы:

Выявление углеводов

Липиды (2ч)

Общая характеристика и классификация липидов. Структура и функции липидов. Роль липидов в построении биологических мембран. Воски, их строение, функции и представители (спермацет, пчелиный воск). Стероиды. Стеролы. Структура и функции стероидов.

Практические работы:

Выявление липидов

Гидролиз жиров под действием липазы

Влияние желчи на активность липазы

Проблемы биохимической экологии (1ч)

Антропогенные биоактивные вещества и проблемы химического загрязнения биосферы. Экологически безопасные способы воздействия на различные виды животных, растений и микроорганизмов.

Вопросы для контроля.

1. Какие химические элементы преобладают в составе живых организмов

2. Что такое микроэлементы

3. Какие неорганические ионы содержатся в клетке

4. Какова роль воды в жизнедеятельности клетки

5. Назовите функции нерастворимых неорганических веществ в клетке

6. Какие цветные реакции доказывают наличие белка?

7. Что такое денатурация? Может ли она быть обратимой?

8. Какие химические свойства характерны для белков, приведите примеры.

9. Почему соли тяжелых металлов вызывают отравление организма

10. Почему при попадании кислоты на кожу происходит ожог

11. Как проявляется активность фермента каталаза в живых и мертвых тканях

12. Как влияет измельчение ткани на активность фермента

13. Различается ли активность фермента в живых тканях растений и животных

14. Как бы вы предложили, измерить скорость разложения пероксида водорода

15. Как вы считает, все ли живые организмы содержат фермент каталазу, обеспечивающий разложение пероксида водорода

16. Укажите основные особенности первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур белка

17. Каковы основные функции белка

18. Какие углеводы содержатся в клетках животных и растений. Охарактеризуйте биологические функции углеводов

19. На основании каких общих особенностей вещества относят к липидам

20. Какие биологические функции липидов

21. Какие группы химических соединений представлены в числе липидов

22. Перечислите основные разновидности нуклеиновых кислот

23. Что такое принцип комплементарности

24. Сравните функции ДНК и различных видов РНК

25. Как используются в клетке макроэргические соединения