Главная / Методические материалы / Преподавание биологии

Тема: Углеводы, их классификация и значение. Важнейшие моносахариды, их строение, свойства. Применение углеводов

Автор(ы): Журавлева Мария Алексеевна, учитель биологии и химии; Соврасова Надежда Александровна, учитель биологии

Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
Цель: Дать общее понятие об углеводах, как о полифункциональных органических соединениях. Рассмотреть классификацию, строение, свойства, значение и применение этих соединений.
Задачи:

Познакомить учащихся с особенностями строения углеводов на примере моносахаридов, их свойствами и значениями;
Продолжить развивать умение выявлять связь между составом, строением молекул углеводов и их свойствами и функциями;
Умение использовать полученные знания для доказательства материального единства живой и неживой природы;
Формирование научного мировоззрения.

Оборудование: таблицы, кристаллы глюкозы, CuSO₄, NaOH, демонстрационные образы (фруктовые соки и мед), химическая посуда, спиртовка, мультимедиа.
Методы обучения: кооперативное обучение, беседа, рассказ, объяснение.
Тип урока: интегрированный урок по химии и биологии.
Структура урока
1. Установка целей и мотивация. Общее представление об углеводах.
2. Изучение нового материала:
2.1 Содержание углеводов в клетке и их классификация;
2.2 Состав и строение моносахаридов на примере глюкозы;
2.3 Физические и химические свойства глюкозы;
2.4 Получение углеводов, их биологическая роль в живых организмах;
2.5 Применение углеводов.
3. Закрепление.
4. Итог урока.
5. Домашнее задание.
Ход урока
1. Установка целей и мотивация. Общее представление об углеводах.
Установка цели и мотивация. Общее представление об углеводах.
Вступительное слово учителя:
Эти вещества достаточно сложные полифункциональные соединения, широко распространенные в природе и хорошо известные каждому человеку. Общая формула этих соединений: Сn(Н₂О)m.
Какие химические элементы входят в состав этих соединений?
В каких соотношениях в этих веществах находятся Н и О?
Какое название можно дать группе соединений, имеющих формулу Сn(Н₂О)m?
Да, исторически сложившееся название подобных веществ – углеводы. Современное понятие углеводов основано не на формальном соответствии состава приведенной выше формулы, а на сходстве химического строения и свойств веществ этого класса. Поэтому состав некоторых углеводов не соответствует этой формуле и наоборот многие вещества с подобным составом не являются углеводами – например уксусная кислота.
Тема сегодняшнего урока: Углеводы, их классификация и значение. Важнейшие моносахариды, их строение, свойства. Применение углеводов.
Задачи:

Познакомиться с классификацией углеводов;
Изучить особенности их строения, свойства на примере моносахаридов;
Выяснить биологические функции углеводов, их применение.

Проблема: Докажите, что углеводы самые универсальные и самые распространенные органические вещества на Земле?
2. Изучение нового материала.
Методика изучения нового материала
Кооперативное обучение учащихся - это совместное взаимообучение и работа учащихся в небольших группах, направленное на выполнение заданий, исходя из общих целей и задач урока.
1. Объединение учащихся в группы (4 группы по 6 человек);
2. Распределение ролей в группе:
2.1 Докладчик – учащийся, выступающий по результатам обсуждения и выполнения заданий в группе;
2.2 Секретарь – фиксирует итоги обсуждения, делает записи;
2.3 Хронометрист – следит за временем, которое на каждое задание отводится.
2.4 Лаборант – выполняет экспериментальную часть заданий.
2.5 Консультант – сильный ученик, подготовленный заранее учителем для оказания помощи в изучении наиболее сложных вопросов.
3. Поэтапное выполнение общих заданий по теме урока;
4. Обсуждение вопросов в группе, согласно отведенному времени на каждое задание, обмен информацией, объяснение друг другу материала, решение поставленных проблем, подведение итогов.
5. Поэтапный отчет групп по изучаемым вопросам в соответствии с планом урока.
6. Оформление результатов работы в тетради.
2.1 Содержание углеводов в клетке и их классификация
Впервые в 1844 г. термин углеводы ввел отечественный ученый К.Шмидт.
Углеводы – органические соединения, состоящие из С, Н и О
Задание №1 Содержание углеводов в живых организмах.

Каково содержание углеводов в клетках живых организмов?
Какие клетки наиболее богаты углеводами? Приведите примеры

Углеводы содержатся в живых клетках в небольшом количестве около 1% от массы сухого вещества; в клетках печени и мышц их больше до 5%. Растительные же клетки очень богаты углеводами: в высушенных листьях, семенах, особенно семенах бобовых и злаков, в плодах, клубнях картофеля их содержание от 70% - 90%
Классификация углеводов сложна и многопланова, поскольку проводится по большому числу признаков. В приложении №1 приведена классификация углеводов по числу остатков моносахаридов в молекуле, по числу углеродных атомов в моносахариде и природе карбонильной группы в нем, по отношению к окислителям.
Задание №2 Классификация углеводов

Какие углеводы называются моносахаридами?
Какие признаки положены в основу классификации моносахаридов?
Какие углеводы относятся к олигосахаридам?
Какие углеводы называют полисахаридами?
Какие олигосахариды относят к восстанавливающим, а какие невосстанавливающим?
Назовите полисахариды по классификации разветвленные и линейные
Назовите углеводы растворимые и нерастворимые.

Ответы

Углеводы, которые не подвергаются гидролизу, называются моносахаридами.
Если моносахарид содержит альдегидную группу и представляет собой альдегидоспирт, его называют Альдозой. Если карбонильная группа находится не у первого углеродного атома, углевод является кетоспиртом и называется Кетозой. По числу углеродных атомов в молекуле моносахариды делятся на: Тетрозы(4 атома), Пентозы(5 атомов), Гексозы(6 атомов)
Если углевод содержит несколько (2до10) остатков моносахаридов и образует их при гидролизе, его называют олигосахаридами
Полисахариды представляют собой природные полимеры, состоящие из нескольких сотен и даже тысяч остатков моносахаридов.
Олигосахариды, способны вступать в реакцию с реактивом Толенса (реакция «серебряного зеркала») называются восстанавливающими, в противном случае – невостанавливающими.
Разветвленные – крахмал, гликоген. Линейные – целлюлоза.
Растворимые – моносахариды. Нерастворимые – полисахариды.

2.2 Состав и строение моносахаридов на примере глюкозы
Учитель: Молекулярная формула глюкозы С₆Н₁₂О₆ Сегодня нам предстоит выяснить, каково же химическое строение глюкозы, какие функциональные группы входят в ее состав. Так как глюкоза относится к кислородосодержащим органическим веществом.
Вопрос №1 Назовите в состав каких функциональных групп входит атом кислорода.
Ответ учащихся: Гидроксильная, карбонильная, карбоксильная
Учитель: Используя, имеющиеся на столах химические реактивы: растворы глюкозы, лакмус, спиртовка, штатив с пробирками, пробиркодержатель; необходимо выполнить следующее задание. Помните о технике безопасности при работе с химическими реактивами.
Задание № 2
1. Определите наличие функциональных групп в молекуле глюкозы.
1.1 Карбоксильной группы
1.2 Поскольку в молекуле глюкозы сравнительно много кислородных атомов, можно предположить, что глюкоза относится к многоатомным спиртам. Докажите это опытным путем. Сколько же гидроксильных групп содержится в молекуле глюкозы? Известен сложный эфир глюкозы, в молекуле которого 5 остатков уксусной кислоты.
1.3 Выяснить характер еще одного кислородного атома. В какой функциональной группе он может присутствовать. Докажите опытным путем.
2. Сделайте вывод о строении глюкозы
3. Запишите структурную формулу глюкозы.
Ответы:
1.1 Лакмус – нейтральная среда
1.2 Раствор глюкозы прилить к свежеприготовленному гидроксиду, меди(2) образуется ярко-синий раствор алкоголята меди. Это подтверждает принадлежность к многоатомным спиртам. В молекуле глюкозы 5 гидроксильных групп
1.3 Образовавшийся ярко-синий раствор меди(2) нагреть, то сперва наблюдается образование желтого осадка-гидроксида меди(1), который затем превращается в красный оксид меди(1).Эта реакция на альдегиды.
2. Глюкоза – альдегидоспирт.
3.

Учитель: Опытным путем мы доказали, что в молекуле глюкозы содержится альдегидная группа, значит у нее должны наблюдаться и другие реакции характерные для альдегидов. Однако при сливании растворов глюкозы с фуксинсернистой кислотой, характерной для альдегидов красно-фиолетовой окраски не появляется.
Вопрос: В чем причина?
Ответ: Причина, видимо в каких-то особенностях строения глюкозы. Исследования ученых показали, что в ее растворе содержится молекулы не только с открытой цепью атомов, но и циклические, в которых нет альдегидной группы. Что же представляют собой циклические молекулы глюкозы?
Объяснение учителя:
В результате свободного вращения атомов вокруг ординарных связей, молекулы цепного строения могут принимать различную пространственную форму. Молекула глюкозы в таком случае может принять форму, когда альдегидная группа близко подойдет к пятому углеродному атому. Тогда произойдет ее взаимодействие с гидроксильной группой; отрицательно заряженный атом кислорода гидроксильной группы (С5) установит связь с атомом углерода карбонильной группы, атом водорода переместится к отрицательно заряженному кислородному атому карбонильной группы, где образуется новая гидроксильная группа. Это приведет к замыканию молекулы через кислородный атом в шестичленное кольцо и альдегидной группы в такой молекуле уже не будет (Приложение №2)
Новая гидроксильная группа может оказаться по ту или иную сторону плоскости цикла. Соответственно образуются альфа и бэтта форма, циклической глюкозы. Англичанин Хеуорс, получивший за цикл работ по углеводам в 1937 г. Нобелевскую премию, предложил так перспективные формулы глюкозы, в которых учитываются и химическое строение, и пространственное расположение атомов в молекуле (Приложение №3)
Кристаллическая глюкоза состоит из циклических молекул альта-формы. При растворении в воде образуются и молекулы бэтта-формы. Это превращение идет через промежуточное образование молекул альдегидной формы.
2.3 Физические и химические свойства глюкозы
Задание №3
1. Охарактеризовать физические свойства глюкозы:

a. цвет;
b. растворимость в воде;
c. вкус.

2. Химические свойства:

Свойства, обусловленные наличием в молекуле		Специфические свойства
Гидроксильных групп	Альдегидной группы	Специфические свойства

Ответы: 1 а) бесцветное кристаллическое вещество, б) хорошо растворяется в воде, в) сладкий вкус. 2) см. приложение № 4
2.4 Получение углеводов, их биологическая роль в живых организмах.
Задание №4.
Получение углеводов, функции углеводов и их применение.
Вспомните из курса биологии, в результате какого процесса происходит образование углеводов в природе?

Каким способом можно получить глюкозу в промышленности?
Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?
Заполнить таблицу:

углеводы	Биологическая роль

Сообщения. Работа в группах.
Фотосинтез.
Уникальный процесс, происходящий в природе, в результате которого образуются углеводы, осуществляется только...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:

Простая ссылка на эту страницу:

Ссылка для размещения на форуме:

HTML-гиперссылка:

Добавлено: 2010.11.22 | Просмотров: 7387
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!