Біологія з іншими науками

ТемаТЕМА:Система біологічних наук. Зв'язок біологічних наук з іншими    науками. Завдання сучасної біології

Мета уроку:

Мета: надати учням завдання із області загальної біології і розширити пізнання про біологію як певну сукупність наук про живі організми. познайомити їх з головними етапами в розвитку біології;дати поняття про закономірності живої природи; розвивати уміння логічно мислити та робити висновки; виховувати почуття гордості за науку біологію.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний   етап    

II.  Актуалізація   опорних   знань

1. Скажіть, що вивчає наука біологія?
2. Пригадайте, коли та ким було вперше запропоновано термін «біологія» (1802 р. Ж.Б.Ламарком і Г.Г.Тревіраніусом)?
3. Які вам відомі мислителі з античних часів та назвіть їх вклад в розвиток науки?
4. Пригадайте, в які саме часи та ким передова наукова думка була під переслідуванням і коли почався вже прогресивний її розвиток?
5. Як ви думаєте, що таке еволюція (соціальна, органічна, атомна, хімічна)?.

 III.     Вивчення      нового     матеріалу     

Система біологічних наук

Наука біологія – це наука про життя. Вивчає вона життя як унікальну форму руху матерії, основні закони її існування та розвитку.

Предметом вивчення біології як науки являються живі організми, будова, їх функції та природні співтовариства.

Сам термін "біологія" був вперше запропонований ще в 1802 р. Ж.Б. Ламарком. Походить він від двох грецьких слів, таких як bios - життя й logos - наука. З астрономією, хімією, фізикою, геологією та іншими науками, які вивчають природу, біологія належить до числа природних наук. В загальній системі знань про природу і навколишній світ другу групу наук становлять соціальні чи гуманітарні, назва також походить з лат. humanitas - людська природа. Всі ці науки вивчають основні закономірності розвитку людського суспільства.

Тепер сучасна біологія представляє собою систему наук про живу частину природи. Вона розглядає загальні закономірності розвитку живої природи, які розкривають сутність життя на планеті, її форми та розвиток.

Відповідно до об'єктів вивчення певної науки, будь то тварина, рослина чи вірус виділяють спеціальні науки, які вивчають кожну із названих груп організмів:

• зоологія;
• ботаніка;
• вірусологія.

А в свою чергу, дані науки мають ще розділи залежно уже від охоплюваних ними об'єктів. Наприклад, ботанічними науками являються:

• мікологія або наука про гриби;
• альгологія, яка вивчає водорості;
• бріологія – це вчення про мохи і т.п.

А до зоологічних наук відносять:

• протозоологію - вчення про найпростіших;
• гельмінтологію – науку про паразитичних червів;
• арахнологію – вчення про павукоподібних;
• ентомологію – науку про комах і т.п.

Класифікацією всіх живих істот займається така наука як систематика.

Морфологія вивчає будова організмів, інша наука – фізіологія займається вивченням процесів, які протікають в живих організмах, та обмін речовин між даними організмами та середовищем.

До морфологічних наук відносять:

• анатомія займається вивченням макроскопічної організації тварин та рослин;
• гістологія - вчення про тканини та про мікроскопічну будову тіла тварин.

Зв’язки біології з іншими науками

Біологічні науки представляють собою теоретичну основу для медицини, агрономії, тваринництва та всіх тих галузей виробництва, що пов'язані із живими організмами.

Практично всі біологічні науки певною мірою являються базою для теоретичної чи практичної медицини.

А саме:

• на основі морфологічної науки розвивається патологічна анатомія;
• на базі фізіології, біохімії та генетики - патологічна фізіологія;
• наука гігієна тісно зв'язана із фізіологією, екологією та генетикою;
• терапія та хірургія постійно оперують знанням із області анатомії, фізіології чи біохімії;
• акушерство отримало тісний зв'язок із ембріологією;
• епідеміологія спирається на всі досягнення екології, зоології, бактеріології, паразитології, вірусології.

В усіх теоретичних та практичних медичних науках застосовують загальнобіологічні закономірності.

Завдання сучасної біології

Головним завданнями сучасної біології являється вивчення:

• відносин людини з довкіллям,
• різноманітності живих організмів і їхніх взаємодій між собою,
• вивчення можливостей для продовження тривалості життя людей та виліковування різних захворювань,
• дослідження біологічних явищ для вирішення проблем техніки,
• всебічне дослідження життя в умовах Космосу і т.п..

IV.     Узагальнення,      систематизація      й     контроль     знань              
          Що вивчає наука біологія?

          Які науки входять в систему біологічних наук?

          Поясніть і наведіть приклади зв’язків біології з іншими науками.

          Які завдання постали перед сучасною біологією?

Тип уроку:

ТЕМА: МЕТОДИ БІОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ

 Цілі уроку: ознайомити учнів з основними методами біологічних досліджень, з основними властивостями живих організмів та рівнями їх організації; проаналізувати переваги й недоліки цих методів; пояснити ситуації, в яких є доцільним використання основних методів біологічних досліджень; докладніше розглянути перспективні технології проведення досліджень; порівняти властивості живих і неживих систем.

Обладнання й матеріали: рисунки або фотографії приладів для проведення біологічних досліджень, мікроскопи, лупи, біноклі, таблиці із зображенням схеми проведення біологічних досліджень, таблиці, які ілюструють основні властивості Та особливості різних рівнів організації живого, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; фотографії або малюнки живих і неживих систем; підручник біології.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які особливості мав розвиток біології в давньому світі?

2. Чому епоха Відродження призвела до інтенсивного розвитку біологічних дисциплін?

3. Які галузі біології виникли в XIX столітті?

4. Які українські вчені зробили суттєвий внесок у розвиток світової біології?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Основою наукового пізнання є побудова системи достовірного знання, що ґрунтується на фактах. Фактом є спостереження або експеримент, який може бути відтворений та підтверджений. Проте, тлумачити одне й те саме спостереження різні вчені можуть по-різному.

Типова послідовність етапів наукового дослідження є такою:

• накопичення певних фактів;

• постановка проблеми;

• формулювання гіпотези, яка пояснює ці факти;

• перевірка гіпотези з допомогою нових фактів.

Якщо нові факти не підтверджують висунуту гіпотезу, то висувається нова гіпотеза. Якщо ж гіпотеза добре узгоджується з наявними фактами й дозволяє робити прогнози, що згодом підтверджуються, то вона стає науковою теорією. Але виникнення наукової теорії не означає, що вона є вічною. Нові дані, отримані в майбутньому, можуть потребувати її корегування.

Для отримання нових фактів та формування гіпотез і теорій сучасна біологія використовує різноманітні наукові методи. їх можна розділити на дві великі групи — емпіричні та теоретичні. У випадку застосування емпіричних методів біологи працюють із природними об’єктами, визначаючи їх властивості. До таких методів відносять спостереження й експеримент. У ході спостереження дослідник лише реєструє хід природних процесів, не втручаючись у нього. Якщо спостереження за біологічним об’єктом проводиться окремо, то такий тип спостереження називають описовим. Якщо ж під час спостереження вчений працює відразу з кількома об’єктами, а потім порівнює результати, то такий тип спостереження називають порівняльним. Перевага описових досліджень у тому, що спостерігач не впливає на об’єкт спостережень. Але в цьому випадку вченому важко визначити вплив різних факторів на природні процеси.

У ході експерименту дослідник активно втручається у природні процеси. Він штучно формує умови, в яких відбувається експеримент. Це дозволяє створити ситуацію, коли вчений може дослідити дію на біологічні процеси лише одного фактора, залишаючи інші незмінними. Недоліком такого підходу є те, що штучно створені умови експерименту можуть відбиватися на нормальному функціонуванні біологічних об’єктів.

У разі теоретичних методів дослідження вчені не працюють з об’єктом дослідження безпосередньо. Вони досліджують фізичні чи математичні моделі природних об’єктів. У теоретичних методах виділяють моделювання та математичну обробку даних (статистичний метод). Математична обробка даних відбувається після закінчення спостереження або експерименту. Вона дозволяє на основі отриманих даних з’ясувати зв’язки між окремими параметрами біологічних систем, вплив окремих факторів на біологічні системи та особливості їх взаємодії.

Основою моделювання є створення певної теорії щодо тієї чи іншої біологічної системи, що містить правила, за якими відбуваються зміни в аналізованих біологічних системах. Після створення такої теорії задаються початкові параметри (тобто визначається початковий стан системи). Потім, зазвичай з використанням потужних комп’ютерів, робиться аналіз — як буде змінюватися система у випадку дії правил висунутої теорії. Результати співставляються з реальними фактами для існуючих біологічних систем. Якщо відхилення від природних процесів є незначними, то в теорію і модель вносять невеликі правки та продовжують дослідження. Якщо ж відхилення є суттєвими, то створену теорію відкидають і пропонують нову.

Моделювання широко використовується в тих ситуаціях, коли проведення реального експерименту неможливе. Так, наприклад, досліджують еволюційні процеси, зміни екосистем у планетарному масштабі тощо.

Заповнення таблиці разом з учнями

Основні властивості живого

Властивість живого	Характеристика властивості
Певний хімічний склад	Для всіх живих систем є характерним певне співвідношення за вмістом різних хімічних елементів, яке відрізняється від співвідношення за вмістом хімічних елементів у неживих системах, і наявність певних груп речовин, які називають органічними речовинами
Багаторівневість організації	Біологічні системи мають кілька рівнів організації, кожному з яких притаманні певні риси й особливості
Наявність обміну речовин	Усі живі системи можуть функціонувати лише за умови існування обміну речовин та енергії з навколишнім середовищем. Припинення обміну призводить до припинення життєдіяльності живої системи
Здатність до саморегуляції	Наявність обміну речовин вимагає від живих систем здійснення постійної регуляції своїх внутрішніх процесів і процесів взаємодії з навколишнім середовищем. Відсутність або порушення саморегуляції призводить до припинення процесів обміну
Подразливість	Це здатність адекватно реагувати на зовнішні або внутрішні впливи. Подразливість живої системи є основою її ефективної саморегуляції, бо без одержання адекватної інформації щодо впливів будь-яка регуляція неможлива
Здатність до розмноження	Будь-яка жива система здатна до самовідтворення. Неможливість розмноження призводить до вимирання певної живої системи
Здатність до розвитку	Усі живі системи протягом індивідуального існування поступово видозмінюються (процес онтогенезу). Крім того, вони змінюються і в процесі еволюції

Перед тим як перейти до розгляду рівнів організації живих систем, слід нагадати учням визначення поняття «система».

Система — це ціле, що складається зі взаємопов’язаних частин. Властивості системи не зводяться до суми властивостей її складових. Так, живі системи є живими лише як результат взаємодії їх складових. А кожний з елементів живої системи, виділений окремо, живим бути не може. Особливість різнорівневої організації живих організмів полягає в тому, що частини біологічних систем у багатьох випадках самі є окремими системами.

Головними рівнями організації живих систем вважають такі:

• молекулярний;

• клітинний;

• органо-тканинний;

• організмений;

• екосистемний;

• біосферний.

Цікаво, що не завжди в біологічних, системах можна виділити всі із зазначених рівнів. Так, одноклітинні організми не мають органо-тканинного рівня організації, а їх організмений рівень співпадає із клітинним.

Інколи для зручності вчені виділяють додаткові рівні організації, наприклад, рівень органел, рівень систем органів, популяційний рівень тощо. Необхідність такого виділення зазвичай визначається особливістю проведених досліджень чи поставлених завдань.

Слід звернути увагу учнів на те, що особливості організменого й органо-тканинного рівнів організації живих організмів вони докладно вивчали в попередніх класах. У цьому навчальному році вони будуть розглядати переважно молекулярний і клітинний рівні організації, а з екосистемним і біосферним більш докладно ознайомляться пізніше. Проте всі рівні організації живих систем тісно пов’язані між собою, та під час вивчення будь-якого з них доведеться використовувати знання про інші рівні.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Як формуються наукові теорії?

2. Які методи досліджень використовує біологія?

3. Коли раціонально використовувати моделювання?

4. Які основні властивості живого вам відомі?

5. Чому ми можемо вважати живі організми системами?

6. Які головні рівні організації живого виділяють учені?

V. Домашнє завдання

Тема: ЕЛЕМЕНТНИЙ СКЛАД ОРГАНІЗМІВ

Мета: розширити знання учнів про біологію як сукупність наук про живі істоти, про їх взаємозв’язки  між собою та з умовами навколишнього середовища; ознайомити учнів з хімічним складом живих організмів, з біологічними елементами, макро – та мікроелементами.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційних момент.

 ІІ. Актуалізація опорних знань.

1.  Фронтальна бесіда

На яких рівнях організації пере­бувають віруси, найпростіші, ба­гатоклітинні? (Молекулярний, клі­тинний, тканинний, організмовий, надорганізмовий)

• Які ви знаєте речовини, що над­ходять в організми живих істот? ( 0₂, мінеральні солі, вода…)

ІІІ.    Мотивація навчальної діяльності.

«Біологія — це цілі організми,    мільйони молекул. Оце наука!»      Науку, що вивчає хімічний склад живих організмів, будову, властивості та  роль виявлених у них сполук, називають біологічною хімією, або біохімією. Ця наука як галузь біології сформувалась у другій половині XIX століття. Сучасна біохімія досліджує живу матерію на різних рівнях її організації. На уроках біології  ми спробуємо дослідити і пояснити,  з яких хімічних сполук складаються : клітини живої матерії.

III. Вивчення нового матеріалу

Біохімія – наука про хімічний склад живої матерії та про хімічні процеси, що відбуваються в організмах.
Вивчення хімії живих організмів, тобто біохімії, тісно пов’язано з бурним розвитком біології. Будучи спочатку дисципліною допоміжною, біохімія виділилась з часом в самостійну галузь знань. Значення її в тому, що вона дає фундаментальне розуміння фізіології, другими словами, розуміння того, як працюють біологічні системи.

 Елементи, які зустрічаються у всіх живих організмах
(в порядку зменшення числа атомів).

Головні елементи органічних молекул Іони Мікроелементи Н гідроген Na+ натрій Mn марганець С карбон Mg2+магній Fe ферум N нітроген Cl– хлор Co кобальт O оксиген K+ калій Cu купрум P фосфор Ca2+ кальцій Zn цинк S сульфур

 Вміст деяких елементів у навколишньому середовищі та в організмі людини (% від маси) За біологічним значенням хімічні елементи живих організмів поділяють на:
– елементи життя (їх частка – 98-99% маси живої речовини) – C, H, O, N, S, P.
– елементи, роль і значення яких для життєдіяльності організму відомі, – Na, Ca, K, Mg, Fe, Cl, B, Co, Cu, Mo, V, I, Zn, Br.
– елементи, роль яких ще не з’ясована, та токсичні елементи – Au, Ra, Hg, Ag, Be

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

1. Про що свідчить подібність за хімічним складом різних живих організмів?

(У переважної кіль­кості живих організмів наявні чо­тири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Оксиген і Нітроген. їхня частка у хімічному складі кліти­ни становить майже 98 %, і вони належать до мікроелементів)

2. Які елементи переважають у жи­вій природі? (Макроелементи)

3. Які елементи переважають у не­живій природі? (Мікроелементи)

 V. Підсумок уроку.

Оцінювання і мотивація.

 VІ.    Домашнє завдання.

Опрацювати матеріал в підручник

ТЕМА: Класифікація хімічних елементів за їх кількістю в організмах:макроелементи, мікроелементи.

Цілі уроку: ознайомити учнів з особливостями хімічного складу живих організмів, проаналізувати відмінність та спільні риси у складі живих і неживих об’єктів, звернути увагу на єдність хімічного складу живої та неживої природи.

Обладнання й матеріали: таблиці, на яких указано елементарний склад живих і неживих об’єктів, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; періодична таблиця хімічних елементів; підручники біології.

Базові поняття й терміни: елементарний склад, мікроелементи, макроелементи, ультрамікроелементи, органогенні елементи.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Скільки хімічних елементів включають до складу періодичної системи?

2. Які хімічні елементи вам частіше за все траплялися під час вивчення неорганічної хімії?

3. Які хімічні елементи трапляються в навколишньому середовищі частіше за все?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Слід звернути увагу учнів на те, що, хоча майже всі відомі елементи трапляються в живих організмах, але їх співвідношення в живих і неживих об’єктах є різним. Якщо в неживих об’єктах на нашій планеті за кількістю атомів найбільш поширеними є О(63 %), Si(21,2 %), Аl(6,5 %), Na(2,4 %), Fe(1,9 %) і Са(1,9 %), то в живих перші місця за вмістом займають Н(64 %), О(25,6 %), С(7,5 %), N(1,25 %), Р(0,24 %), S(0,06 %).

Аналізуючи цю інформацію, треба підвести учнів до думки, що така відмінність обумовлена певними особливостями елементів, які переважають у живих об’єктах. Це прямо пов’язано з їхніми хімічними й фізичними властивостями. Так, Оксиген і Гідроген утворюють воду, що є універсальним розчинником і середовищем, у якому відбуваються біохімічні реакції. Наявність Нітрогену вкрай важлива для утворення найважливіших інформаційних молекул — ДНК і РНК. Фосфор бере участь в утворенні макроергічних зв’язків, тобто є найважливішим компонентом систем забезпечення клітин енергією. А Сульфур відіграє важливу роль у формуванні просторової будови біологічних молекул.

Якщо ж узяти, наприклад, Силіцій, якого надзвичайно багато на нашій планеті, то він, як і Карбон, здатен зв’язуватись із чотирма іншими атомами, але, через більший діаметр свого атома, він гірше утворює макромолекулярні ланцюжки.

За вмістом у живих організмах хімічні елементи можна поділити на три групи: макроелементи, мікроелементи й ультрамікроелементи.

Заповнення таблиці разом з учнями

                          Хімічні елементи живих організмів

Хімічні елементи у складі живих організмів
Макроелементи	Мікроелементи	Ультрамікроелементи
Становлять від 10 до 0,001 % маси тіла	Становлять від 0,001 до 0,000001 % маси тіла	Становлять менше 0,000001 % маси тіла
С, Н, O, N, P, S, Na,К, Mg, Са, Сl	Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Mo, V, Ni, Cr, F, Se, Si, Sn, B, As	U, Ra, Au, Hg, Se

За масовою часткою хімічні елементи живих організмів поділяють на:
макроелементи (w > 10-2%) – C, H, O, N, S, P, Na, Ca, K, Mg, Fe, Cl, які становлять основну масу органічних і неорганічних сполук живих організмів. Концентрація їх коливається від 60 до 0,001% маси тіла; мікроелементи (w = 10-3 – 10-6%) – B, Co, Cu, Mo, V, Zn, Br та ін. Мікроелементи переважно іони важких металів, складові компоненти ферментів, гормонів та інших життєво важливих сполук. Знаходяться в організмах у кількості 0,001 – 0,000001%; ультрамікроелементи (w < 10-6%) – Au, Ra, Hg, Ag, Be та інші. Концентрація ультрамікроелементів не перевищує 0,000001%.

Макроелементи

До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 10 до 0,001 % маси тіла. Вони є основною масою речовини живих організмів і беруть участь в утворенні їх органічних і неорганічних сполук. С, Н, О, N, Р і S входять переважно до складу органічних сполук. Чотири елементи (С, Н, О, N), які за загальною масою та кількістю атомів у органічних сполуках значно перевищують усі інші, називають органогенними. Na, К, Mg, Са і Сl у живих організмах частіше за все трапляються у вигляді іонів.

Мікроелементи

До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 0,001 до 0,000001 % маси тіла. Вони входять до складу ферментів, гормонів і ряду інших важливих сполук. Наприклад, І входить до складу гормонів щитовидної залози, a Fe — до складу гемоглобіну. Деякі з них мають велике значення лише для певних систематичних груп організмів. Так, бурі водорості містять багато І, молюски — багато Сu, який входить до складу їх дихальних пігментів, а хвощі — багато Si і Сr, які виконують захисні функції.

Ультрамікроелементи

До цієї групи відносять елементи, маса яких становить менше 0,000001 % маси тіла. їх біологічна роль мало досліджена. Скоріше за все, вони потрапляють до організму випадково у вигляді домішок у складі необхідних речовин. Проте в ряді випадків було відмічено їхній вплив на організм. Наприклад, препарати, які містили дуже низькі концентрації Аu, виявили суттєвий профілактичний ефект щодо атеросклерозу.

Проблеми, пов’язані з порушенням умісту елементів

Порушення вмісту хімічних елементів у живих організмах досить часто призводить до негативних для них наслідків. Причиною негативних наслідків може бути як нестача, так і надлишок елемента. Так, нестача І призводить у людини до порушення роботи щитовидної залози, а надлишок важких металів(Hg, Pb, Cu, As тощо) викликає важкі отруєння та порушує роботу печінки й нирок. Нестача Fe у людини викликає анемію, нестача Р підвищує ламкість кісток, а його надлишок викликає ураження нервової системи.

Дефіцит N у рослин пригнічує їхній ріст, викликає пожовтіння й опадання листя та зменшує врожайність. Дефіцит Р також викликає пригнічення росту і зміну забарвлення листків. Різноманітні порушення розвитку рослин і забарвлення їх окремих частин викликає й дефіцит таких елементів, як Fe, Mo,Са, Mg тощо. Надлишок Мn викликає у рослин пожовтіння листків, а надлишок В призводить до відмирання країв листків.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Які елементи трапляються в живих організмах частіше за все?

2. Чому співвідношення хімічних елементів у живих і неживих організмах є різним?

3. Які елементи й чому називають органогенними?

4. Які елементи й чому називають макроелементами?

5. Які елементи й чому називають мікроелементами?

6. Які елементи й чому називають ультрамікроелементами?

За можливості можна розділити клас на групи й запропонувати для обговорення питання: Чому Алюміній і Ферум увійшли до складу мікроелементів, а не макроелементів?

V. Домашнє завдання

ТЕМА: Роль неорганічних речовин у життєдіяльності організмів.

Цілі уроку: ознайомити учнів із функціями води в живих організмах,та із різноманіттям і функціями мінеральних речовин; проаналізувати особливості будови й хімічні властивості води, які дозволяють їй ефективно виконувати свої функції, і звернути увагу на значення води та мінеральних речовин для життєдіяльності живих організмів

Обладнання й матеріали: таблиці, які ілюструють особливості будови та функції води, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; моделі молекули води; підручники біології. Базові поняття й терміни: вода, полярні речовини, неполярні речовини, дифузія, біологічні мембрани, осмотичний тиск.

                                                          ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які елементи й чому називають органогенними?

2. Які елементи й чому називають макроелементами?

3. Які елементи й чому називають мікроелементами?

4. Яка хімічна формула води?

5. Які властивості води вам відомі?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Води в живих організмах міститься дуже багато. У більшості випадків вона становить більше половини маси живого організму, а інколи її частка в організмі сягає 95-99 %. Усе це обумовлено надзвичайно великою роллю води для життєдіяльності живих організмів. Своїми особливими властивостями вода завдячує своїй будові.

Молекула води складається із двох атомі п Гідрогену й одного атома Оксигену. Ці атоми утворюють полярні полюси молекули (позитивний полюс — атоми Гідрогену, а негативний полюс — атом Оксигену). Існування полюсів робить можливим утворення водневих зв’язків, які дозволяють молекулам води утворювати між собою та з іншими речовинами різноманітні комплекси. Подібні комплекси молекул суттєво підвищують температури кипіння і танення води (порівняно зі схожими молекулами) та збільшують її теплоємність. Вони ж таки роблять воду дуже гарним розчинником і сприятливим середовищем для перебігу цілого ряду реакцій.

Найважливішими для живих організмів властивостями води можна назвати такі:

1. Вода є чудовим розчинником для полярних і неполярних речовин, які мають заряджені ділянки.

2. Вода здатна утворювати агрегатні групи молекул між своїми молекулами та з молекулами інших речовин. Це значно посилює силу поверхневого натягу, що дозволяє воді підійматися по капілярах ґрунту й судинах рослин.

3. Через наявність між молекулами води водневих зв’язків її випаровування потребує великої кількості енергії, а в разі її замерзання виділяється тепло. Тому наявність на нашій планеті води у трьох агрегатних станах значно пом’якшує її клімат. Крім того, багато організмів використовує випаровування води за умов високих температур для охолодження свого організму.

4. Найбільшої густини вода досягає за 4 °С. Лід має меншу густину, ніж вода. Тому взимку він розміщається на поверхні водойм і захищає організми, які в них живуть, від переохолодження. Молекули органічних або неорганічних речовин, які є полярними або мають заряджені ділянки, легко взаємодіють з молекулами води та, відповідно, легко в ній розчиняються. Такі речовини називають гідрофільними. Якщо ж молекули органічних або неорганічних речовин не є полярними й не мають заряджених ділянок, то вони мало взаємодіють з молекулами води та, відповідно, у ній не розчиняються. Такі речовини називають гідрофобними.

Через те що вода в рідкому стані все ж таки не має жорсткої внутрішньої структури, тепловий рух молекул призводить до постійного перемішування молекул водного розчину. Це явище називають дифузією. Унаслідок дифузії концентрації розчинених речовин у різних частинах розчину вирівнюються.

Наявність у живих організмах біологічних мембран призводить до появи явища осмосу. Унаслідок того, що біологічні мембрани є напівпроникними, через них не можуть проходити великі органічні молекули, але можуть проходити молекули води. У випадку, коли концентрація великих молекул по різні боки мембрани є різною, молекули води починають інтенсивно переміщуватися на той бік, де концентрація розчинених речовин є вищою. Унаслідок цього й виникає надлишок речовин по один бік мембрани, що можна спостерігати у вигляді осмотичного тиску.

Осмотичний тиск є дуже важливим для живих організмів. Завдяки йому виникає тургор (пружність рослинних тканин) та відбувається клітинний транспорт.

У живих організмах мінеральні речовини можуть бути представлені у вигляді іонів або нерозчинних солей. У вигляді іонів трапляються катіони К⁺, Na⁺, Са²⁺,Mg²⁺, аніони Сl^-, HCO₃^-, Н₂РО₄^-, SO₄^2- та ін. Нерозчинними сполуками в живих організмах є Са₂(РO₄)₂ і СаСO₃. Ряд живих організмів здатен виробляти неорганічні кислоти, наприклад, хлоридну й сульфатну.Заповнення разом з учнями таблиці

Значення деяких мінеральних речовин для живих організмів

Мінеральнаречовина	Значення для живих організмів
Mg	У рослинних і тваринних організмах магній міститься в кількостях близько 0,01 %, а до складу хлорофілу входить до 2 %Mg. За нестачі магнію припиняється ріст і розвиток рослин. Накопичується він переважно в насінні. Уведення магнієвих сполук у ґрунт помітно підвищує врожайність деяких культурних рослин. У тварин магній є будівельним матеріалом для кісткової тканини (приблизно 70 % усього магнію). Крім цього він бере участь у багатьох процесах клітинного метаболізму й необхідний для правильного функціонування різноманітних ферментів
Na	Натрій є основним позаклітинним катіоном. Він бере участь у підтриманні кислотно-лужної рівноваги і входить до складу бікарбонатної, фосфатної буферних систем. Обмін Натрію є основою водно-сольового обміну організму. Натрій забезпечує постійність осмотичного тиску в організмі. За участі його іонів передається збудження по нервовому волокну, від них залежить нервово-м’язова активність. Разом з Калієм Натрій відіграє основну роль у скоротливій функції міокарда
Са	Кальцій є основним структурним елементом кісткових тканин, впливає на проникність клітинних мембран, бере участь у роботі багатьох ферментних систем, передачі нервових імпульсів, м’язовому скороченні, відіграє важливу роль у всіх стадіях зсідання крові. У крові кальцій міститься в неорганічних сполуках і білкових комплексах. Його іони, будучи наявними в різних білкових структурах, керують функціями, життєвим циклом клітин. У рослинній клітині кальцій регулює фізико-хімічний стан цитоплазми: підтримує колоїдний стан, визначає поряд з магнієм та іншими елементами кислотність середовища. Завдяки стабільності стану цитоплазми спостерігається тургор рослини, йде активний обмін і синтез сполук
К	Калій є у складі тканин рослинних і тваринних організмів. Однією з найважливіших функцій калію є підтримка потенціалу клітинної мембрани. Концентрація іонів Калію впливає на осмотичний тиск у клітинах — тиск розчину на напівпроникну перетинку, яка відокремлює його від розчинника або розчину меншої концентрації. Конкурентність між іонами Калію й Натрію обумовлює участь калію в регуляції кислотно-лужної рівноваги в організмі
СІ	Хлор у формі хлорид-аніона бере участь у регуляції тургору в деяких рослинах. Переміщаючись разом з Калієм, він підтримує в клітинах електронейтральність. Однак уміст хлориду рідко досягає такого високого рівня, як уміст Калію. Відомо також, що хлор стимулює фотосинтетичне фосфорилювання, але його точна біохімічна роль у цьому процесі ще не встановлена
І	Основною фізіологічною роллю Йоду є участь у метаболізмі щитовидної залози й гормонів, які вона виробляє. Нестача Йоду призводить до виникнення характерних симптомів: слабкості, пожовтіння шкіри, відчуття холоду й сухості. Лікування тиреоїдними гормонами або Йодом усуває ці симптоми. Недолік тиреоїдних гормонів може призвести до збільшення щитовидної залози. В окремих випадках утворюється зоб. Нестача Йоду особливо сильно відбивається на здоров’ї дітей — вони відстають у фізичному й розумовому розвитку. Надлишок гормонів щитовидної залози призводить до виснаження, нервозності, тремору, втрати ваги та підвищеної пітливості. Це пов’язано зі збільшенням пероксидазної активності та, внаслідок цього, зі збільшенням іодування тиреоглобуліном. Надлишок гормонів може бути наслідком пухлини щитовидної залози. Для лікування використовують радіоактивні ізотопи йоду, що легко засвоюються клітинами щитовидної залози
Хлоридна кислота	Виробляється у шлунку хребетних тварин. Відіграє важливу роль у процесах травлення

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Які особливості будови молекули води зумовили її специфічні властивості?

2. Які властивості води є найважливішими для живих організмів?

3. Як виникає осмотичний тиск?

  в зошит.

V. Домашнє завдання

ТЕМА: Органічні речовини живих істот, їх різноманітність та біологічне значення

Мета уроку:

Мета: поглибити знання про хімічний склад всіх живих організмів, в тому числі органічні сполуки; познайомити учнів з будовою, головними властивостями і функціями ліпідів й вуглеводів (в т. ч. моносахаридів);розкрити практичне значення даних органічних сполук в живій природі; розвивати вміння порівнювати будову і характерні функції органічних молекул і сполук в клітинах організмів;виховувати уявлення про єдність хімічного складу живих організмів.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

 Серед запропонованих хімічних елементів F, C, Cl, I, K, Mg, Na, P, Ca, O вибрати один згідно наступних запитань:

- входить до складу так званих біомолекул (С);

- являється основним позитивно зарядженим іоном в організмі тварин (К);

- є основним компонентом кісток та черепашок (Са) ;

- являється негативно зарядженим йоном у організмі тварин (C) ;

- він головний внутрішньоклітинний позитивний йон (N) ;

- елемент, який входить до складу всіх гормонів щитовидної залози (I) ;

- він входить до складу зубів тварин (F) ;

- цей елемент структурний елемент білків, АТФ та нуклеїнових кислот (Р);

- елемент, який активізує діяльність ферментів, він структурний компонент хлорофілу (Mg) ;

- цей елемент входить до складу звичайної води і біомолекул (О).

III. Вивчення нового матеріалу

Органічні речовини

Органічними речовинами являються всі сполуки Карбону із іншими хімічними елементами, які виникли у живих істотах або ж являються продуктами їх життєдіяльності. Всі органічні сполуки присутні у атмосфері, приповерхневих та підземних водах, осадових породах, ґрунтах та гірських породах. В складі органічних сполук головним чином переважають органогенні хімічні елементи, такі як Гідроген, Оксиген, Карбон та Нітроген. Такі ковалентно пов’язані атоми Карбону формують ланцюжки або ряди кілець – він ще називається скелет молекули).

Також до складу клітин входять різноманітні органічні сполуки, зокрема ліпіди, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, білки і т. п. Їх молекули здатні мати високу молекулярну масу. Так, молекулярна маса переважної більшості білків коливається від 6000 аж до 1 000 000, а деяких нуклеїнових кислот – може сягати декількох мільярдів дальтонів (а 1 дальтон становить 1/12 атомної маси ізотопу атома карбону 12С, тобто приблизно 1,67•10-24 г). Всі високомолекулярні органічні сполуки складаються з великої кількості зовсім однакових або ж різних за хімічною будовою окремих ланок (тобто простих молекул, так званих мономерів). Дані сполуки називають ще біополімерами, або ж макромолекулами. Так наприклад, молекули білків побудовані з залишків амінокислот чи нуклеїнових кислот – із нуклеотидів, а от складних вуглеводів (тобто полісахаридів) – із моносахаридів.

Ліпіди

Ліпідами називають це низькомолекулярні речовини, що мають гідрофобні властивості. Вони нерозчинні в воді, однак добре розчиняються у органічних розчинниках, таких як ефір, бензин, хлороформ.

В різних органах та тканинах вміст ліпідів відрізняється: дуже багато їх, наприклад, в нервовій тканині, серці, печінці, нирках, плодах, насінні … За своєю хімічною будовою вони складні сполуки трьохатомного спирту так званого гліцерину та високомолекулярних жирних кислот, таких як пальмітинової , олеїнової, стеаринової. Усі відомі жирні кислоти розподіляються на насичені та ненасичені кислоти.

На сьогоднішній день всі ліпіди розподіляються на нейтральні, тобто жири й жироподібні речовини, так звані ліпоїди. До останніх відноситься віск, фосфоліпіди, стероїди, ліпопротеїди, гліколіпіди, терпени.

Різноманітність ліпідів.

Серед відомих ліпідів розрізняють прості і складні. Так, до простих належать речовини, що побудовані з сполучених залишків жирних кислот (тобто альдегідів) та спиртів, як приклад, жири і воски. Інша група - складні ліпіди –це сполуки, які утворені арезультаті взаємодії молекул всіх простих ліпідів із іншими речовинами. До таких належать ліпопротеїди, тобто сполуки ліпідів й білків, також гліколіпіди або сполуки ліпідів та вуглеводів, а також фосфоліпіди, утворені ліпідами та ортофосфатною кислотою.

Жири

Жирами називаються складні естери, які утворені триатомним спиртом гліцерином, а також трьома залишками будь-яких жирних кислот. Вони в організмі відкладаються в вигляді різних жирових включень в рослинних та тваринних клітинах. Наприклад, підвищений вміст жирів, тобто до 90% властивий для клітин жовтого тіла членистоногих, нирок, підшкірної клітковини. В деяких рослин, таких як соняшник, волоський горіх, маслини жирів багато у насінні і плодах.

Такі речовини як воски виконують головним чином захисну функцію. В ссавців віск можуть виділяти лоєві залози шкіри. Саме вони надають шкірі певної еластичності та зменшують зношення їхнього волосяного покриву. В птахів віск секретує спеціальна куприкова залоза, яка розташована над його основою хвоста. Секрет її надає пір’яному покриву специфічних водовідштовхувальних властивостей. Восковий шар також вкриває листки наземних рослин та поверхню зовнішнього скелета багатьох членистоногих які мешкають на суходолі, запобігаючи надмірному випаровуванню води із їх поверхні тіла. Розвинені восковидільні залози, розміщені у черевці медоносних бджіл-робітниць. Віск широко застосовують в медицині, промисловості і інших галузях діяльності людства.

Ще однією важливою групою ліпідів являються гідрофобні спирти, які називаються стероїди. Карбоновий ланцюжок таких стероїдів формує декілька кілець, саме тому вони належать до циклічних органічних сполук. Характерну стероїдну природу мають статеві гормони людини, такі як естрогени (в жінок) та андрогени (в чоловіків), а також деякі гормони надниркових залоз, такі як кортикостероїди. Одним із найвідоміших стероїдів є холестерин. В організмі він слугує попередником в процесі синтезу статевих гормонів. В плазмі крові холестерин існує в вигляді складних естерів із жирними кислотами, що він транспортує. Холестерин утворюють клітини печінки.

Вуглеводи

Вуглеводами називаються органічні речовини, в склад яких входять С, Н , О. Загальна їх формула Сn (Н2О)n. Усі вуглеводи розподіляються на моносахариди таі полісахариди. Моносахариди – це прості цукри, які складаються із однієї молекули та являють собою тверді, кристалічні речовини, які розчинні у воді та солодкі на смак.

В залежності від кількості вуглецевих атомів, які входять до молекули вуглецю, розподіляють:

- триози – містятьь 3 атоми;

- тетрози – включають 4 атоми;

- пентоди – містять 5 атомів;

- гексози – містять 6 атомів.

Всі моносахариди мають загальну формулу у вигляді СnH2nOn. Вони здатні містити від 3 до 10 атомів Карбону. Так тріози містять 3 атоми Карбону, тетрози, відповідно, - 4, пентози - 5, і так же далі аж до декози, яка місить 10 атоміів Карбону. В природі найпоширеніші гексози і пентози. Прикладами гексоз являється глюкоза, фруктоза. Всі ці сполуки надають певного солодкого смаку плодам, а глюкозаявляється дуже важливою складовою будь-якого метаболізму. Наприклад, до пентоз належать рибоза таі дезоксирибоза, які входять до складу рибонуклеїнових (РНК) та дезоксирибонуклеїнової (ДНК) кислот. Всі моносахариди розчиняються в воді.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1  Що  таке  органічні  речовини?
      2 Чим  органічні речовини  відрізняються  від   неорганічних?
      3 Яке  значення   мають  органічні   речовини  в  житті  живих  організмів?

V. Домашнє завдання.

Тема: Будова, властивості, роль в життєдіяльності організмів малих органічних молекул.

Цілі уроку: ознайомити учнів із різноманіттям і функціями малих органічних молекул; проаналізувати особливості будови й хімічні властивості малих органічних молекул, які дозволяють їм ефективно виконувати свої функції; звернути увагу на значення малих органічних молекул для життєдіяльності живих організмів; розглянути процеси утворення з малих органічних молекул макромолекул.

Обладнання й матеріали: таблиці, які ілюструють особливості будови, різноманіття та функції малих органічних молекул і процеси утворення макромолекул, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; моделі малих органічних молекул; підручники біології.

Базові поняття й терміни: моносахариди, амінокислоти, нуклеотиди, вуглеводи, ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які елементи трапляються в живих організмах частіше, ніж у сполуках неживої природи?

2. Які функції в живих організмах виконує вода?

3. Навіщо живим організмам потрібні мінеральні речовини?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Основні органічні речовини живих організмів можна розділити на такі великі групи, як ліпіди, білки, вуглеводи й нуклеїнові кислоти. Усі ці речовини зазвичай представлені дуже великими молекулами, до складу яких входять тисячі, десятки тисяч або навіть мільйони атомів. Але всіх їх ми можемо назвати біополімерами, бо складаються ці величезні молекули з невеликих компонентів, які зібрані у складі єдиної структури.

Так, молекули нуклеїнових кислот складаються з окремих нуклеотидів, молекули білків — з амінокислот, а молекули оліго- та полісахаридів — з моносахаридів. Більшість ліпідів утворюються з гліцерину й жирних кислот, але їх буде розглянуто окремо. Крім утворення макромолекул малі біологічні молекули виконують і різноманітні спеціальні функції.

Моносахариди, або прості цукри, є органічними сполуками із загальною формулою (СН₂O)_n. У моносахаридів п може приймати значення від трьох до семи. Усі вони мають у своєму складі гідроксильні групи, тому добре розчиняються у воді. За кількістю атомів Карбону в молекулі моносахариди поділяють на п’ять груп — тріози, тетрози, пентози, гексози й гептози.

Заповнення разом з учнями таблиці

Основні функції моносахаридів

Моносахариди	Функції
Тріози (С3Н6O3)	Відіграють важливу роль проміжних продуктів у процесах дихання і фотосинтезу
Тетрози (С4Н8O4)	У живих організмах трапляються рідко, переважно в деяких прокаріотів
Пентози (С5Н10О5)	Входять до складу нуклеїнових кислот, беруть участь у синтезі деяких коферментів, полісахаридів і макроергічних сполук (АМФ, АТФ тощо), у процесі фотосинтезу
Гексози (С6Н12О6)	Є джерелами енергії, яка вивільняється під час реакцій окиснення в процесі дихання, входять до складу оліго- та полісахаридів
Гептози (С7Н14O7)	У рослин з родини Товстянкові відіграють важливу роль як один із проміжних продуктів фотосинтезу

Нуклеотиди є мономерами нуклеїнових кислот, які складаються з моносахариду пентози (рибоза в молекулах РНК і дезоксирибоза в молекулах ДНК), залишку фосфатної кислоти й азотистої основи. З цих основ до складу РНК входять аденін (А), гуанін (Г), урацил (У) і цитозин (Ц), а до складу ДНК — аденін (А), гуанін (Г), тимін (Т) і цитозин (Ц). Крім того, що нуклеотиди є мономерами нуклеїнових кислот, вони відіграють роль коферментів, без яких не може працювати цілий ряд важливих ферментів. Ще одна функція нуклеотидів — утворення макроергічних сполук шляхом приєднання залишків ортофосфатної кислоти. Саме в такій формі зберігається і використовується енергія, яку отримують з їжею чи виробляють шляхом фотосинтезу чи хімічних реакцій живі організми. Циклічні форми нуклеотидів відіграють важливу роль у регуляції цілого ряду процесів у клітинах та організмі в цілому.

Амінокислоти — це група карбонових кислот, до складу яких крім карбоксильної групи входять одна або кілька аміногруп. В утворенні білкових молекул беруть участь лише так звані α-аминокислоти, в яких і карбоксильна й аміногрупа знаходяться біля одного атома Карбону. їх загальна формула H₂N - CHR - СООН, де R — це амінокислотний радикал. Усього для утворення білків живі організми використовують двадцять амінокислот, тобто існує двадцять варіантів амінокислотного радикала.

Під час взаємодії між карбоксильною групою однієї амінокислоти й аміногрупою іншої утворюється так званий пептидний зв’язок, а подальше збільшення цього ланцюга призводить до утворення молекули білка (пептиду). До речі, деякі амінокислоти організм людини не здатен синтезувати самостійно. Такі амінокислоти називають незамінними. Вони можуть надходити до організму людини лише з їжею. Незамінними амінокислотами є валін, лейцин, ізолейцин, треонін, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Написання біологічного диктанту. Закінчить твердження.
1. Елементи – органогени – це С, Н, О, N.
2. За будовою молекули води – диполь.
3. Між молекулами води утворюються зв’язки – водневі.
4. Основні зв’язки в органічних молекулах – ковалентні.
5. Білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти це – органічні речовини.
6. Високомолекулярні сполуки – біополімери.
7. Їхня молекула називається – макромолекула мономерів.
8. Вона складається з – мономерів.
9. Речовини, які добре розчиняються у воді – гідрофільні.
10. Нерозчинні у воді речовини – гідрофобні.
11. Мономери полісахаридів – моносахариди.

V. Домашнє завдання

 Тема: Будова, властивості, роль в життєдіяльності організмів  макромолекул – полісахаридів.

Цілі уроку: ознайомити учнів із різноманіттям і функціями полісахаридів; проаналізувати особливості будови й хімічні властивості полісахаридів, які дозволяють їм ефективно виконувати свої функції; звернути увагу на значення полісахаридів для життєдіяльності живих організмів.

Обладнання й матеріали: таблиці, які ілюструють особливості будови, різноманіття та функції полісахаридів, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; зразки полісахаридів; підручники біології.

Базові поняття й терміни: моносахариди, олігосахариди, полісахариди, запасаюча функція, структурна функція, целюлоза, крохмаль, глікоген, хітин.

ХІД УРОКУ

I. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Питання для бесіди

1. Які групи органічних речовин ви знаєте?

2. Які речовини називають вуглеводами?

3. Які моносахариди використовують живі організми?

4. Які функції виконують моносахариди?

III. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

Спочатку слід звернути увагу учнів на те, що поділ на олігосахариди й полісахариди є кількісним. Обидві групи вуглеводів утворюються шляхом об’єднання молекул моносахаридів у полімерні структури. Якщо кількість молекул моносахаридів у полімері є невеликою, то його відносять до олігосахаридів. Якщо ж кількість молекул моносахаридів у складі полімеру досягає сотень і тисяч, то його називають полісахаридом. Частіше за все в живих організмах трапляються дисахариди (складаються із двох молекул моносахаридів), трисахариди (складаються із трьох молекул моносахаридів) і полісахариди (складаються з кількох тисяч молекул моносахаридів).

Крім того, здатність моносахаридів утворювати як лінійні, так і розгалужені молекули призводить до -того, що один моносахарид може утворити кілька різних полісахаридів, і ці полісахариди можуть досить сильно відрізнятися за своїми властивостями.

Далі разом з учнями слід заповнити таблицю, яка відображає особливості будови й функції найбільш поширених оліго- і полісахаридів.

Особливості будови й функції оліго- і полісахаридів

Назва речовини	Особливості будови	Функції
Сахароза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул — глюкози і фруктози	Дуже поширена речовина, що широко використовується рослинами як транспортна форма вуглеводів
Лактоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул — глюкози й галактози	У великій кількості міститься в молоці ссавців, може входити до складу гліколіпідів
Мальтоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул глюкози	Основний структурний елемент ряду полісахаридів (наприклад, крохмалю і глікогену). У великій кількості міститься у пророслих насінинах злаків
Трегалоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул глюкози, але, через інший спосіб їх з’єднання, відрізняється за властивостями від мальтози	Головний вуглевод гемолімфи багатьох видів комах. Трапляється в клітинах ряду водоростей, грибів і вищих рослин
Рафіноза	Трисахарид, який складається із залишків трьох молекул — глюкози, фруктози й галактози	Один з основних запасаючих вуглеводів рослин. У великій кількості цю речовину містять цукровий буряк і цукрова тростина
Інулін	Полісахарид, який складається із залишків фруктози	Запасаючий полісахарид рослин, який відкладається у підземних органах представників родини Айстрові та деяких інших родин
Крохмаль	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. Складається з полімерних молекул двох типів — лінійної амілози (приблизно на 25 %) та розгалуженого амілопектину (приблизно на 75 %)	Основний резервний вуглевод більшості рослин
Глікоген	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. Має сильно розгалужені молекули	Основний резервний вуглевод більшості тварин і грибів
Целюлоза	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. На відміну від крохмалю та глікогену молекули целюлози утворені іншим оптичним ізомером глюкози	Основний структурний полісахарид клітинних стінок рослин і покривних структур деяких тварин (наприклад, асцидій)
Хітин	Полісахарид, який складається із залишків N-ацетил-D- глюкозаміну	Основний структурний полісахарид клітинних стінок більшості грибів; основа зовнішнього скелета членистоногих

Далі слід звернути увагу на зв’язок особливостей будови полісахаридів із функціями, які вони виконують. Краще за все це робити, порівнюючи крохмаль, глікоген і целюлозу. Усі ці речовини утворені залишками глюкози. Проте їх просторова будова різна. Молекули глікогену є компактними сильно розгалуженими структурами. Вони не утворюють міцних структур, але мають велику кількість «кінцевих» молекул глюкози, які розташовані на кінчиках відгалужень. Ферменти тварин за потреби в енергії починають відривати для використання саме «кінцеві» молекули. Кінців же у глікогену багато, і, відповідно, мобілізація енергетичних ресурсів відбувається дуже швидко. А для тварин це має вирішальне значення, бо їхні швидкі рухи у скрутному становищі потребують саме швидкої мобілізації енергетичних резервів.

Для рослин проблема швидкої мобілізації ресурсів є менш актуальною. А от зберігати лінійні молекули можна в більш компактних структурах. Крохмаль їх цілком задовольняє. А целюлоза взагалі в першу чергу відіграє роль структурної речовини. Її лінійні й дуже довгі молекули без розгалужень дозволяють створювати надзвичайно міцні й ефективні клітинні стінки. До того ж розщеплювати ці молекули, створені з іншого оптичного ізомеру глюкози, ферменти тварин не можуть. Для того щоби процеси травлення рослинної маси відбувалися більш-менш ефективно, тваринам доводиться використовувати прокаріотичних кишечних симбіонтів.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. Які функції виконує лактоза?

2. З яких моносахаридів складається рафіноза?

3. Які живі організми використовують хітин?

4. Які особливості будови глікогену дозволяють йому ефективно виконувати свою функцію?

5. Які особливості будови целюлози дозволяють їй ефективно виконувати свою функцію?

V. Домашнє завдання

Тема: Будова, властивості, роль в життєдіяльності організмів  макромолекул – полісахаридів.

Мета : розширити знання учнів про білки; розглянути склад та просторову будову білків; дослідним шляхом вияснити властивості білків, ознайомити з функціями білків; визначити значення білків у природі; розвинути вміння працювати з різними джерелами інформації, логічне мислення учнів, сприяти гігієнічному вихованню.
Тип уроку: Комбінований.
Форми уроку: урок внутрішньопредметного узагальнення.

                                                         Хід уроку

І. Поділ на групи.
Даний етап уроку проводиться з використанням проблемно-пошукового методу. Учні отримують картки з назвами вуглеводу. Самостійно визначають свою приналежність до групи ( моносахариди, дисахариди, полісахариди ). Правильність визначення групи оцінюється (Завдання №1) ( 1 бал ).
( Завдання №2) робота учнів у імітованому музеї вуглеводів.
Кожна група вибирає серед експонатів ті, що містять вуглеводи їхньої групи.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Тестові завдання ( Завдання №3) (6 балів)
1) Вуглеводів міститься у клітинах у такій кількості:
а) більше в рослинних;
б) більше у тваринних;
в) однаково.
2) Полісахаридам притаманні властивості:    
а) добре розчинні у воді, солодкі на смак;
б) погано розчинні у воді, солодкі на смак;
в) погано розчинні у воді, не мають солодкого смаку.

3) Основні біологічні функції вуглеводів:
а) захисна і будівельна;
б) енергетична і будівельна;
в) енергетична і захисна.
4)Властивості ліпідів, що лежать; в основі енергетичної функції:
а) гідрофобність;
б) погана теплопровідність;
в)розщеплення на простіші речовини.
5) Найбільш ощадливий енергетичний матеріал:
а) ліпіди;
б) вуглеводи;
в) ліпіди та вуґлеводи..
6) Вам дано дві речовини і сказано, що одна із них рибоза,  а друга— лецитин. Укажіть спосіб, за допомогою якого ви абсолютно точно зможете встановити, де рибоза, а де— лецитин:
а) за запахом;
б) за розчинністю у воді;
в) за кольором.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.
Серед усіх речовин органічної природи білки посідають особливе місце. Тому думка Ф. Енгельса про те, що «життя — спосіб існування білкових тіл», і досі зберігає своє значення.
Білкові речовини були відомі людині з давніх давен. Лише на початку XIII століття було встановлено, що речовини, які містяться в соках рослин, екстрактах тваринних тканин, мають однакову природу. Вперше почав вивчати хімію білкових речовин Я. Бекаррі. У 1728 р. він виділив із пшеничного борошна білок - клейковину і дослідив деякі його властивості. У той же час білки вивчав і француз А. Фуркруа. Він ґрунтовно дослідив білки сироватки крові та назвав її три компоненти - желатин, альбумін, фібрин. Пізніше, у 1839 р. голландський хімік Г. Мульдер назвав білки протеїнами (з грец.- «перший»).
Жодну речовину хіміки не вивчали так довго, як білки, перш ніж удалося встановити їх будову.
Таємниця білка — це таємниця життя. Так що ж таке білки?

IV. Вивчення нового матеріалу.

·        Визначеня білків.

Білки - складні, високомолекулярні органічні сполуки, полімери, мономерами яких є амінокислоти

·        Будова білків.

У 1810 р. вчені Ж. Тей-Люсеак і Л.Біснар встановили елементний склад білків: мономерами білків є амінокислоти, які сполучаються пептидним зв’язком утворюючи дваполіпептидні ланцюги    

         

Щоб з’ясувати будову білків , розглянемо їх просторову структуру.
( Демонстрація малюнка ).

3) Властивості білків.
Функціональні властивості білків зумовлені амінокислотним складом та послідовністю амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі та його просторовою структурою. Властивості білків — здатність під впливом різних факторів змінювати свою структуру.
Існують три види властивостей білка: денатурація, ренатурація та деструкція.
Денатурація — порушення вторинної, третинної та четвертинної структур білка.                                                                        -
Дослід: якщо на білок яйця подіяти солями (NaСl )чи спиртом (С2Н5ОН), він змінює свою густину та стає непрозорим білим. Спостерігається денатурація білка (первинна структура зберігається). 
Деструкція - повне порушення всі: чотирьох структур білка. 
Дослід: якщо білок яйця відварити, тобто подіяти високою температурою він зовсім змінюється. Рідина перетворюється на тверду речовину, колір змінюється з прозорого на білий непрозорий. Тобто відбувається повне порушення структур білка.
Ренатурація — у разі збереження первинної структури білка можливо повернення молекули до природної структури.

4) Функції білків.
Будівельна функція білків полягає у тому,  що білки є складовою частиною біологічних мембран. З них складаються структури, які виконують роль скелета клітин (колаген, осеїн). Транспортну функцію білків можна розглянути, використовуючи знання про склад крові людини. Гемоглобін - міститься в еритроцитах вищих тварин і людини та становись 90 % їхнього вмісту. Рухова функція білків забезпечує клітинам, тканинам, органам або всьому організму можливість змінювати форму, рухатись (актин і міозин забезпечують здатність м’язів до скорочення).
- Захисна функція білків реалізується за участі глобулінів, з якими пов’язані імунні реакції організму за несприятливих умов (проникнення в організм хвороботворних бактерій, вірусів, токсинів); мають білкову природу. Зв’язуючись із мікроорганізмами та токсинами (антигенами), антитіла інактивують їх, гальмуючи патогенну дію, знешкоджуючи токсичні продукти.
- Сигнальна (рецепторна) функція білків.
Через білки передаються сигнали і направляються у внутрішньоклітинні
центри. При цьому подразники - хімічні чи механічні - зумовлюють певні зміни в структурі білків, що є своєрідною реакцією клітин на зовнішнє подразнення. Такий принцип діяльності нервової системи, мозку.
- Енергетична функція білків полягає у тому, що за певного розщеплення одного грама білків у середньому звільняється 17,2 кДж енергії.
- Каталітична (від грец. каталіз - «припинення») функція білків — зміна швидкості перебігу хімічних реакцій під дією певних хімічних сполук. Каталітичну функцію — біокаталіз у живих організмах виконують ферменти.
Ферменти (від лат. Ферментум -  «закваска») - це прості (однокомпонентні) або складні (двокомпонентні) білки. Їх відомо понад 6 тисяч.

5.Значення білків.
До складу живих організмів входить 2*1018 видів білків, із них  5 млн — до  складу людини і тварини.
Людині в середньому щоденно потрібно 100 г білків, а в разі великого напруження — до 150 г. Праця, яка потребує великого нервового напруження, завжди призводить до високого розпаду білків. Потреба в білках зменшується з віком. За 70 років життя людина з’їдає понад 2,5 тон білків. Білки незамінні у харчуванні. Нестача білків у організмі призводить до смерті навіть у разі великого співвідношення вуглеводів та жирів. У тих регіонах земної кулі, де зростає вживання білків, життя людини стало довшим. Довге білкове голодування спричиняє слабкість та глибокий психічний розлад.

Двадцять амінокислот, з яких складається білок, повинні обов’язково вводитися в організм з продуктами харчування. Вони не створюються у нашому організмі, тому їх називають незамінними.
Ми знаємо, що білки розщеплюються на амінокислота. Значить, до клітин організму потрапляють не готові білки, а амінокислоти.
Амінокислоти створюються з білків харчування в організмі за допомогою органів системи травлення. Всмоктування амінокислот відбувається за допомогою ворсинок тонкого кишечника. Кров, рухаючись по організму від кишечника, розносить клітинам речовини, у тому числі й амінокислоти. Із кровоносних судин через пори в оболонці амінокислоти потрапляють у цитоплазму клітин.

V.Закріплення знань.

Біологічний диктант.
1. Більше вуглеводів міститься у тваринних чи рослинних клітинах? (у рослинних)
2. Полісахариди добре чи погано розчинні у воді? (погано)
3. До біологічних функцій вуглеводів належать ………….. .
4. В основі енергетичної функції ліпідів лежать гідрофобність, погана теплопровідність чи розщеплення на простіші речовини?(розщеплення)

V. Домашнє завдання

Тема: Будова, властивості, роль в життєдіяльності організмів   нуклеїнових кислот.

 Мета: розширити знання учнів про різноманіття органічних сполук на прикладі  нуклеїнових кислот; формувати в учнів знання про  нуклеїнові кислоти як найважливіші сполуки, що зумовлюють існування всіх живих організмів; показати біологічну роль нуклеїнових кислот.

Тип уроку:   вивчення нового матеріалу.

Форми роботи:   навчальна лекція,   фронтальна робота з класом.

евристична бесіда.

 Обладнання: таблиця «Нуклеїнові кислоти », моделі  на магнітній дошці, картки – завдання, картки завдання, дріт.

 Хід уроку

І . Актуалізація опорних знань.

1. Що таке білки?
2. Що є мономером білка?
3. Якими зв’язками сполучаються амінокислоти в молекулах білків?
4. Які структури виділяють в будові молекули білка?
5. Змоделюйте структури білка за допомогою дроту.
6. Перелічите властивості білків

ІІ.   Мотивація навчальної діяльності.

Пригадайте, які органічні речовини входять до складу живих організмів? Ми вже вивчили білки, жири, вуглеводи. Сьогодні познайомимося з  найважливішими органічними речовинами,  що зумовлюють можливість існування всіх живих організмів. Ми будемо вивчати нуклеїнові кислоти. Ці речовини вам знайомі з курсу біології.  

 ІІІ.  Вивчення нового матеріалу

1.      Історія відкриття нуклеїнових кислот

НК було відкрито в середині 60-х років ХІХ швейцарським вченим  Ф. Мішером.

У ядрах лейкоцитів він виявив невідому речовину, що істотно відрізнялася ві всіх відомих на той час речовин. Оскільки речовину виділили з ядра (nucleus), речовини назвали нуклеїновими кислотами.

   

2.      Визначення  нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти – це біополімери, макромолекули яких складаються із численних нуклеотидів. Це речовини, які зберігають і відтворюють в організмах спадкову (генетичну) інформацію, а також беруть участь у синтезі білків.

3.      Види нуклеїнових кислот

НК

ДНК                                                                          РНК

Дезоксирибонуклеїнова кислота                             Рибонуклеїнова кислота 

-міститься в ядрі, мітохондріях,                              - Міститься в ядрі, мітохондріях,    пластидах                                                                                  пластидах, цитоплазмі

  - носій спадкової інформації.                                 беруть участь у синтезі білка.

   4. Будова НК

 Молекули НК складаються із багатьох нуклеотидів.

v  Будова нуклеотиду: ( на магнітній дошці)

Кожен нуклеотид склдається їз залишків трьох молекул – нітрогеновмісної сполуки (азотиста основа),  вуглеводу (моносахаридиу) і ортофосфатної кислоти.

Ортофосфатна кислота

Вуглевод - пентоза

Азотиста основа

 

  

 Види азотистих основ:                       Види вуглеводів:

А – аденін                                             рибоза С₅Н₁₀О₅                                            Н₃РО₄

Г – гуанін                                             дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄

Ц – цитозин

Т – тимін

У - урацил

Просторова будова молекул НК

Первинна структура молекули ДНК і РНК –

послідовність сполучення нуклеотидів у ланцюзі. Такий ланцюг називають полінуклеотидним . Зв’язки  виникають між вуглеводом одного нуклетиду  і фосфатною кислотою іншого.

РНК має первинну структури, однак її ділянки завдяки водневим зв’язкам можуть закручуватися, формуючи вторинну і навіть третинну структури.

Вторинна структура молекули ДНК-

подвійна спіраль, утворена двома полінуклеотидними ланцюгами, протилежно направленими і скрученими навколо спіральної осі. Залишки азотистої основи спрямовані всередину спіралі молекули ДНК. 

 Ланцюги утримуються один біля одного за допомогою водневих зв’язків  між залишками азотистих основ. Послідовність цих залишків в одному ланцюзі ДНК узгоджується з їх послідовністю в іншому. Приєднання азотистих основ відбувається за принципом компліментарності:

напроти А стає Т, напроти Г – Ц. Тому будь яка молекула ДНК містить однакову кількість  залишків молекул  аденіну і тиміну, я також гуаніну і цитозину.

 Відтворення молекули ДНК (подвоєння або реплікація)

- водневі зв’язки між двома ланцюгами розриваються, відбувається роз’єднання

 ланцюгів;

-   до кожного ланцюга за принципом компліментарності добудовується новий і формується подвійна спіраль;

-   утворюється 2 нових  молекули ДНК, що мають ту ж саму генетичну інформацію, яка була в ДНК клітини до ділення.

 Синтез молекулиРНК

 - водневі зв’язки між двома ланцюгами розриваються, відбувається роз’єднання

 ланцюгів;

-   до кожного ланцюга за принципом компліментарності добудовується новий , але з’являються залишки молекул урацилу (замість тиміну), які розташовуються напроти аденіну.

-   Синтезований ланцюг РНК виходить із ядра в цитоплазму, а ДНК знову з’єднується у подвійну спіраль.

 Біологічна роль НК

ДНК   - збереження генетичної інформації

-          Одиницею генетичної інформації є ген

-          Ген – це фрагмент молекули ДНК, у якому закодована інформація про будову одного білку (закодована послідовність залишків молекул амінокислот у білку).

 РНК – здійснення синтезу білка

Залежно від функцій, які виконують РНК, розрізняють 3 типи цих сполук:

-          і –РНК (м – РНК) інформаційна, або матрична – копіює інформацію з ДНК;

-          т – РНК транспортна – транспортує амінокислоти до місця синтезу білка

-          р – РНК рибосомна – утворює рибосому, бере участь у процесі синтезу білка.

 IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

  Заповнення таблиці.

Порівняйте будову ДНК і РНК, заповніть таблицю:

НК ознака	ДНК	РНК
І. Будова нуклеотиду   1. Азотисті основи   2. Вуглевод	А, Г, Ц, Т дезоксирибоза	А, Г, Ц, У рибоза
ІІ.  Кількість ланцюгів	2	звичайно 1
ІІІ. Біологічна роль	Збереження і передавання генетичної інформації в ряді поколінь	Приймають участь у процесах синтезі білка.

Вправа  «Загадкова торбинка»

Учні витягують із торбинки номерки запитань ( пронумеровані запитання лежать на учнівських столах), дві хвилини обмірковують відповідь, а потім по черзі відповідають.

              Що таке НК ?

1. Які види нуклеїнових кислот ви знаєте?
2. Що є мономером природних полімерів -  нуклеїнових кислот?
3. З чого складається нуклеотид?
4. Що спільного мають нуклеотиди  ДНК і РНК?
5. Чім відмінні нуклеотиди  ДНК і РНК?
6. Яким чином сполучаються два ланцюги ДНК?
7. Що таке реплікація? Яка роль цього процесу?
8. Що таке кодон?
9.  Яка біологічна роль ДНК?
10.   Яка біологічна роль РНК?
11.  З прізвищами яких вчених пов’язана історія вивчення НК?
12. Як ви вважаєте, до чого може призвести пошкодження ДНК різними мутагенами (нікотин, електромагнітне випромінювання: радіоактивне, ультрафіолетове та рентгенівське)?
13.  Як ви вважаєте, чому знання про нуклеїнові кислоти важливі для медицини?
14.  Чому ДНК можна застосувати для ідентифікації особи чи встановлення батьківства?

      V.  Підведення  підсумків  уроку.

     VІ.  Домашнє завдання

           Конспект.

     .

Тема уроку : Функції та біологічне значення білків. Принцип дії ферментів, їх роль у життєдіяльності організмів.

 Мета: сформувати знання про властивості та функції білків, розкрити обумовленість їхніх біологічних функцій хімічною будовою і властивостями; сформувати вміння проводити досліди з вивченням властивостей ферментів,  виховувати пізнавальний інтерес і культуру праці

Тип уроку: комбінований урок.

Хід уроку.

І.Організаційних момент

ІІ.  Актуалізація опорних знань.

Метод «Продовж речення »
1.  Білки це……? Простими білками називають……., а  складними-……….?
2.  Амінокислоти це……..? Вони побудовані……. ? Замінними амінокислоти ми називаємо……., а незамінними- ……?
3. Амінокислоти у поліпептидні ланцюги сполучаються……?
4 Білки мають такі структури…..?

5. Мономерами білка є…..
6. Амінокислоти відрізняються одна від одної хімічною будовою…..
7. Вторинну структуру білка підтримують зв’язки…….
8.  Участь у синтезі білків беруть………амінокислот?

9. Вторинна структура білків має вигляд……

10. Гемоглобін має…….
ІІІ.    Мотивація навчальної діяльності.

 ІV. Вивчення нового матеріалу.

(розповідь вчителя про  ферменти)

 3. Ензимологія як наука. Основні властивості ферментів.
Щодо останньої функції, то ферменти, як нам відомо, – біокаталізатори, які здатні прискорювати хімічні реакції в клітині в десятки тисяч разів. Наука, яка займається вивченням ферментів, називається ензимологія.

Основні властивості ферментів: – усі ферменти – глобулярні білки;
– вони збільшують швидкість реакції, але самі в цій реакції не витрачаються;
– ферменти високо специфічні: один фермент може каталіз. тільки одну р-ю;
– їх присутність не впливає ні на властивості, ні на природу кінцевого продукту )або продуктів) реакції;
– фермент взаємодіє з субстратом за допомогою активного центру – спеціальної ділянки, яка за формою відповідає субстратові;
– дуже мала к-сть ферменту викликає перетворення великих кількостей субстрату;   – реакція, що каталізується, оборотна;
– активність ферментів залежить від рН середовища, температури, тиску і від концентрації як субстрату, так і самого ферменту;
– фермент – субстратний комплекс, здатний знижувати енергію активації реакції (тобто робити меншою енергію початку реакції), саме це і дозволяє ферменту прискорити перебіг реакції.

Фермент (С) і субстрати (А, В)       Фермент-субстратний           Фермент (С)

комплекс (АВС)                  і продукт реакції (АВ)

V    Інтерактивна вправа.         Лабораторна робота № 2.
“Вивчення властивостей ферментів”.

Мета: виявити ферментативні властивості каталази, умови цієї дії; розвинути в учнів вміння робити висновки з власних спостережень.

Обладнання та матеріали:  мікроскопи, набори для приготування мікропрепаратів, пробірки, листки елодеї, сира та варена картопля, розчин пероксиду гідрогену.                                                                   .

Хід роботи:
1. Приготуйте мікропрепарат витриманого на світлі (8-10 годин) листа елодеї та розгляньте його під мікроскопом.
2. З одного боку покривного скла нанесіть краплю перекису водню (Н₂О₂), з іншого боку відтягніть воду фільтруючим папером. Спостер.під мікроскопом за явищем, що відбув.Результат спостережень занесіть до таблиці.
3. До однієї пробірки з розчином Н₂О₂ помістіть шматочок сирої картоплі, а до іншої з розчином Н₂О₂ – вареної і спостерігайте за змінами у пробірках. Результати спостережень занесіть до таблиці.
4. Зробіть висновки щодо виконаної роботи.

 VІ.   Підсумок уроку

VІІ.. Домашнє завдання