Химический состав организма органические вещества нуклеиновые кислоты и атф 9 класс конспект

Обновлено: 05.07.2024

Урок позволит выявить особенности строения макромолекул, определяющие многообразие белковых молекул, а также обеспечивающие возможность хранения и реализации генетической информации нуклеиновыми кислотами.

Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Белки; аминокислоты; пептидная связь; полипептид; незаменимые аминокислоты; структура белковой молекулы; глобулярные и фибриллярные белки; денатурация белка; ферменты; гормоны; антитела; рецепторы; нуклеиновые кислоты; нуклеотид; ДНК; РНК; АТФ; копмлементарность.

Белки – азотсодержащие высокомолекулярные органические соединения, нерегулярные полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

Аминокислоты – органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильная группа (- СООН) и аминогруппа (- NН₂).

Пептидная связь – это прочная ковалентная связь, возникающая при образовании белков (пептидов) в результате взаимодействия аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой аминокислоты.

Полипептид – соединение, состоящее из более 20 аминокислотных остатков.

Незаменимые аминокислоты – необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме. Незаменимыми для взрослого здорового человека являются 8 аминокислот.

Структура белковой молекулы – сложная пространственная структура, обладающая первичным, вторичным, третичным и четвертичным уровнями организации. Особенности структурной организации белковой молекулы определяются первичным уровнем ее организации. Для того чтобы осуществлять свои биологические функции, белки сворачиваются в одну или несколько особых пространственных конфигураций, обусловленных рядом нековалентных взаимодействий, таких, как водородные связи, ионные связи, гидрофобные взаимодействия и др.

Глобулярные белки – белки, в молекулах которых полипептидные цепи плотно свёрнуты в глобулы (компактные шарообразные третичные структуры). Глобулярную структуру имеют ферменты, иммуноглобулины, некоторые гормоны.

Фибриллярные белки – белки, в молекулах которых расположенные параллельно друг другу вытянутые полипептидные цепи образуют длинные нити или слои (коллаген, кератин, фиброин).

Денатурация – это утрата белковой молекулой своей структурной организации. Она может быть вызвана изменением температуры, обезвоживанием, изменением кислотности раствора и другими воздействиями. В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию.

Ферменты – органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь при этом химическим превращениям.

Гормоны – биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах. По химической природе могут быть белками, производными аминокислот, липидами.

Антитела (иммуноглобулины) – белковые соединения плазмы крови, образующиеся в ответ на введение в организм человека или теплокровных животных бактерий, вирусов, белковых токсинов и других антигенов. Связываясь активными участками (центрами) с бактериями или вирусами, антитела препятствуют их размножению или нейтрализуют выделяемые ими токсические вещества.

Клеточный рецептор – молекула (обычно белок или гликопротеид) на поверхности клетки, клеточных органелл или растворенная в цитоплазме. Специфично реагирует изменением своей пространственной конфигурации на присоединение к ней молекулы определённого химического вещества, передающего внешний регуляторный сигнал и, в свою очередь, передает этот сигнал внутрь клетки или клеточной органеллы.

Нуклеиновые кислоты – природные биополимеры, образованные остатками нуклеотидов, обеспечивающие хранение, передачу и реализацию наследственной (генетической) информации в живых организмах.

Нуклеотид – низкомолекулярные вещества, которые выполняют функции биорегуляторов (НАД, НАДФ, АТФ и др.) либо входят в состав полимерных молекул ДНК и РНК. В состав нуклеотида входит азотистое основание, углевод пентоза и остаток фосфорной кислоты.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) – макромолекулы, биологическая функция которых связана с реализацией наследственной информации в клетке.

Аденозинтрифосфорная кислота (аденозинтрифосфат, АТФ) – нуклеотид с тремя остатками фосфорной кислоты, имеющий большое значение в обмене энергии и веществ в организмах. АТФ — универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.

Комплементарность – способность нуклеотидов к избирательному соединению друг с другом. Комплементарность обеспечивается взаимодополнением пространственных конфигураций молекул азотистых оснований, а также количеством водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Обязательная литература:

1. Беляев Д.К., Дымшиц Г.М. Биология. 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций: базовый уровень. – М.: Просвещение, 2014. – стр. 20-37;

Дополнительные источники:

2. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: в 3т. Том 1. – М.: Лаборатория знаний, 2016. – стр. 124-167

6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Белки — наиболее специфичны и важны для организма. Они относятся к непериодическим полимерам. В отличие от других полимеров их молекулы состоят из сходных, но нетождественных мономеров — 20 различных аминокислот.

Каждая аминокислота имеет свое название, особое строение и свойства. Их общую формулу можно представить в следующем виде

Молекула аминокислоты состоит из специфической части (радикала R) и части, одинаковой для всех аминокислот, включающей аминогруппу (— NH₂) с основными свойствами, и карбоксильную группу (СООН) с кислотными свойствами. Наличие в одной молекуле кислотной и основной групп обусловливает их высокую реактивность. Через эти группы происходит соединение аминокислот при образовании полимера — белка. При этом из аминогруппы одной аминокислоты и карбоксила другой выделяется молекула воды, а освободившиеся электроны соединяются, образуя пептидную связь. Поэтому белки называют полипептидами.

Молекула белка представляет собой цепь из нескольких десятков или сотен аминокислот.

Молекулы белков имеют огромные размеры, поэтому их называют макромолекулами. Белки, как и аминокислоты, обладают высокой реактивностью и способны реагировать с кислотами и щелочами. Они различаются по составу, количеству и последовательности расположения аминокислот (число таких сочетаний из 20 аминокислот практически бесконечно). Этим объясняется многообразие белков.

В строении молекул белков различают четыре уровня организации (59)

Первичная структура — полипептидная цепь из аминокислот, связанных в определенной последовательности ковалентными (прочными) пептидными связями.
Вторичная структура — полипептидная цепь, закрученная в тугую спираль. В ней между пептидными связями соседних витков (и другими атомами) возникают малопрочные водородные связи. В комплексе они обеспечивают довольно прочную структуру.
Третичная структура представляет собой причудливую, но для каждого белка специфическую конфигурацию — глобулу. Она удерживается малопрочными гидрофобными связями или силами сцепления между неполярными радикалами, которые встречаются у многих аминокислот. Благодаря их многочисленности они обеспечивают достаточную устойчивость белковой макромолекулы и ее подвижность. Третичная структура белков поддерживается также за счет ковалентных S — S (эс — эс) связей, возникающих между удаленными друг от друга радикалами серосодержащей аминокислоты — цистеина.
Четвертичная структура типична не для всех белков. Она возникает при соединении нескольких белковых макромолекул, образующих комплексы. Например, гемоглобин крови человека представляет комплекс из четырех макромолекул этого белка.

Такая сложность структуры белковых молекул связана с разнообразием функций, свойственных этим биополимерам. Однако строение белковых молекул зависит от свойств окружающей среды.

Нарушение природной структуры белка называют денатурацией. Она может возникать под воздействием высокой температуры, химических веществ, лучистой энергии и других факторов. При слабом воздействии распадается только четвертичная структура, при более сильном — третичная, а затем — вторичная, и белок остается в виде первичной структуры — полипептидной цепи, Этот процесс частично обратим, и денатурированный белок способен восстанавливать свою структуру.

Роль белка в жизни клетки огромна.

Белки — это строительный материал организма. Они участвуют в построении оболочки, органоидов и мембран клетки и отдельных тканей (волос, сосудов и др.). Многие белки выполняют в клетке роль катализаторов — ферментов, ускоряющих клеточные реакции в десятки, сотни миллионов раз. Известно около тысячи ферментов. В их состав, кроме белка, входят металлы Mg, Fe, Мn, витамины и т. д.

Каждая реакция катализируется своим особым ферментом. При этом действует не весь фермент, а определенный участок — активный центр. Он подходит к субстрату, как ключ к замку. Действуют ферменты при определенной температуре и рН среды. Особые сократительные белки обеспечивают двигательные функции клеток (движение жгутиковых, инфузорий, сокращение мышц и т. д.). Отдельные белки (гемоглобин крови) выполняют транспортную функцию, доставляя кислород ко всем органам и тканям тела. Специфические белки — антитела — выполняют защитную функцию, обезвреживая чужеродные вещества. Некоторые белки выполняют энергетическую функцию. Распадаясь до аминокислот, а затем до еще более простых веществ, 1 г белка освобождает 17,6 кДж энергии.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей. Ширина двойной спирали 2 нм 1 , длина несколько десятков и даже сотен микромикрон (в сотни или тысячи раз больше самой крупной белковой молекулы). ДНК — полимер, мономерами которой являются нуклеотиды — соединения, состоящие из молекулы фосфорной кислоты, углевода — дезоксирибозы и азотистого основания. Их общая формула имеет следующий вид:

Фосфорная кислота и углевод одинаковы у всех нуклеотидов, а азотистые основания бывают четырех типов: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Они и определяют название соответствующих нуклеотидов:

адениловый (А),
гуаниловый (Г),
цитозиловый (Ц),
тимидиловый (Т).

Каждая цепь ДНК представляет полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов. В ней соседние нуклеотиды соединены прочной ковалентной связью между фосфорной кислотой и дезоксирибозой.

При огромных размерах молекул ДНК сочетание в них из четырех нуклеотидов может быть бесконечно большим.

Между А и Т возникают две связи, между Г и Ц — три.

Удвоение молекулы ДНК — ее уникальная особенность, обеспечивающая передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним. Процесс удвоения ДНК называется редупликацией ДНК. Он осуществляется следующим образом. Незадолго перед делением клетки молекула ДНК раскручивается и ее двойная цепочка под действием фермента с одного конца расщепляется на две самостоятельные цепи. На каждой половине из свободных нуклеотидов клетки, по принципу комплементарности, выстраивается вторая цепь. В результате вместо одной молекулы ДНК возникают две совершенно одинаковые молекулы.

РНК — полимер, по структуре сходный с одной цепочкой ДНК, но значительно меньших размеров. Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из фосфорной кислоты, углевода (рибозы) и азотистого основания. Три азотистых основания РНК — аденин, гуанин и цитозин — соответствуют таковым ДНК, а четвертое — иное. Вместо тимина в РНК присутствует урацил. Образование полимера РНК происходит через ковалентные связи между рибозой и фосфорной кислотой соседних нуклеотидов. Известны три вида РНК: информационная РНК (и-РНК) передает информацию о структуре белка с молекулы ДНК; транспортная РНК (т-РНК) транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка; рибосомная РНК (р-РНК) содержится в рибосомах, участвует в синтезе белка.

Эта реакция сопровождается выделением 40 кДж энергии, поэтому фосфорнокислородную связь называют макроэнергетической связью и обозначают знаком [бесконечность]. В АТФ имеются две такие связи. Если отщепляются две молекулы фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту).

АТФ играет центральную роль в превращении энергии в клетке.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

1) состоит из аминокислот

2) пищеварительный фермент

3) денатурирует обратимо при варке яйца

4) мономеры связаны пептидными связями

5) молекула образует первичную, вторичную и третичную структуры

Правильный вариант:

2) пищеварительный фермент

3) денатурирует обратимо при варке яйца

Подсказка: вспомните, какую роль выполняют ферменты.

Соберите из элементов изображение молекулы вещества, являющегося универсальным источником энергии для многих биохимических процессов, протекающих в живых системах.

Изображение необходимо разрезать на тайлы таким образом, чтобы была возможность выбора варианта соединения между разными компонентами молекулы.

Правильные ответы:

Подсказка: универсальным источником энергии для многих биохимических процессов, протекающих в живых системах, является АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ – адениловый нуклеотид, к которому присоединены ещё два остатка фосфорной кислоты.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты – это биополимеры, нерегулярного строения, мономерами которых являются нуклеотиды.

1869 г. – Ф. Мишер открыл нуклеиновые кислоты в ядрах лейкоцитов.

Местонахождение нуклеиновых кислот:

« В митохондриях и пластидах ;

« В составе вирусных частиц.

Принцип комплементарности

Каждое основание на одной из цепей связывается с одним определённым основанием на второй цепи.

Аденин образует связи только с тимином, цитозин — с гуанином, и наоборот.

А—-Т (У)

Ц —- Г

Существует 2 разновидности нуклеиновых кислот: ДНК и РНК (+ её разновидности).

Сравнительная характеристика нуклеиновых кислот

Ядро, митохондрии, пластиды, цитоплазма (у прокариот), вирусы

Ядрышко, рибосомы, цитоплазма (у прокариот), митохондрии, пластиды, прокариот, вирусы

Двухцепочечная молекула в виде двойной спирали

Линнейная молекула в ядре, кольцевая в митохондриях, пластидах и у прокариот

Хранение и передача наследственной информации

« Информационная (матричная) РНК – и (м)РНК – матрица для биосинтеза белка;

« Рибосомная РНК – рРНК – участие в биосинтезе белка

« Транспортная РНК – тРНК – транспорт аминокислот к месту синтеза белка (к рибосомам)

АТФ (аденозинтрифосфат).

АТФ – это нуклеотид, содержащий одно азотистое основание – аденин (А), углевод – рибозу ( C ₅ H ₁₀ O ₅ ) и 3 молекулы остатка фосфорной кислоты (3 H ₃ PO ₄ ).

« В АТФ 2 концевых остатка фосфорной кислоты (Ф) связаны макроэргической (богатой энергией) связью, при расщеплении которой высвобождается большое количество энергии (40 кДЖ).

« АТФ играет важную роль в энергетических процессах в клетке, является универсальным аккумулятором энергии клетки.

« Молекула АТФ очень неустойчива. При её взаимодействии с водой и под влиянием ферментов отщепляется 1 молекула фосфорной кислоты и АТФ превращается в АДФ – аденозиндифосфат:

Аденин – рибоза – р –р – р + H ₂ O = Аденин – рибоза – р –р + р ( H ₃ PO ₄ ).

« В животной клетке синтез АТФ происходит на внутренней мембране митохондрий, в растительной – в митохондриях и хлоропластах в процессе фотосинтеза. Поэтому митохондрии называются энергетическими (силовыми) станциями клетки.

« Энергию АТФ все клетки используют для осуществления энергозатратных процессов жизнедеятельности. Запас энергии в организме в виде АТФ невелик, например запаса АТФ в мышечной ткани хватает на 20-30 сокращений. Т.к. мышца может работать часами и производить тысячи сокращений, в клетках одновременно идут 2 процесса – распад и синтез АТФ.

« Для восполнения израсходованной АТФ используется энергия, освобождаемая при окислении углеводов, жиров, белков и других веществ, поступающих с пищей.

Цель урока - изучить строение, свойства, функции белков и НК в клетке.

Белки́ — высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот .

На тексте под цифрой 1 сделайте пометки: V знаю _ противоречит моим представлениям ? требуется разъяснения + новое, но понятное

Функция белков: Каталитическая Строительная Двигательная Транспортная Защитная Энергетическая Сигнальная Регуляторная

Нуклеиновые кислоты- природные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.

ДНК – самая большая молекула в клетке. Она намного больше белков и РНК Каждая хромосома = одна молекула ДНК Самые длинные из них ≈ 8 см ДНК – это молекула-текст . В последовательности ее нуклеотидов записана вся наследственная программа организма

На тексте под цифрой 2 и 3 сделайте пометки: V знаю _ противоречит моим представлениям ? требуется разъяснения + новое, но понятное

ДНК В СОСТАВЕ ХРОМОСОМ

СТРУКТУРЫ ДНК И РНК Дж.Уотсон и Ф.Крик Открыли структуру ДНК в 1953г.

Задания для 4-х групп: 1. В чем сходство между ДНК и РНК? 2.В чем различие между ДНК и РНК? 3.Сравнить белки и НК 4. Структуры белка и типы связей

1 группа: Сходство ДНК и РНК- 1. О ба являются биополимерами 2. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов, соединенных прочными химическими связями 3. Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи.

2 группа Отличия РНК от ДНК Одноцепочечные молекулы Рибоза вместо дезоксирибозы У вместо Т Меньше по размеру

ДНК – принцип комплементарности, позволяющий матричное копирование молекулы Белков – трехмерную структуру, позволяющую выполнять самые разные функции (катализ, регуляцию, транспорт) 3 группа РНК сочетает свойства

Что я за птица? 3 балла 2 балла 1 балл Активность на уроке высокая средняя низкая Материал урока усвоил хорошо частично слабо Тему могу объяснить Могу сам Могу, но с подсказкой Затрудняюсь

Предварительный просмотр:

Цель урока - формировать знания о строении, свойствах и функциях белков и НК в клетке.

1)расширить знания о белках и НК как природных полимерах, о многообразии их функций во взаимосвязи со строением и свойствами;

2) рассмотреть виды нуклеиновых кислот и сформировать знания о их строении.

1) развивать мышление учащихся и умение устанавливать причинно-следственные связи на примере изучения свойств и функций белка и НК.

2) развивать умение структурировать материал, работать с текстом.

3) способствовать развитию умения схематично изображать участки ДНК, строить комплементарные данному.

4) способствовать развитию умения критически работать с текстом, выявлять сходство и различие между объектами.

Воспитательные : способствовать развитию коммуникативной культуры (умение работать в паре и группе), воспитывать аккуратность учащихся при выполнении и оформлении записей в тетради.

Педагогические технологии , используемые на уроке: информационные, групповые, проблемные, критического мышления.

Тип урока: комбинированный.

1.Организационный момент урока.

1.1. Постановка задач.

Готовятся к уроку, приветствуют учителя.

Организация проверки изученного на прошлом уроке материала.

2.Проверка пройденного материала

1. Каков химический состав клетки?

2.Каково значение воды и минеральных солей в клетках для живых организмов?

3. Какие вещества относятся к липидам и какое строение имеет большинство липидов;

4. Какие клетки и ткани наиболее богаты липидами;

5.Какое состав и строение имеют молекулы углеводов.

Учащиеся отвечают на вопросы.

2. Изучение новой темы.

Знаете ли вы что такое белки и нуклеиновые кислоты?

Как вы уже поняли тема нашего урока:

Работа с текстом № 1

Уровни организации белковых молекул.

Расскажите какие вы помнете уровни организации белковых молекул?

Первичная структура белка – последовательность чередования аминокислотных остатков (все связи ковалентные, пептидные)

Вторичная структура – форма полипептидной цепи в пространстве. Белковая цепь закручена в спираль (за счет множества водородных связей)

Третичная структура – реальная трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль (за счет гидрофобных связей), у некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи)

Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс

Такая сложная организация белковой молекулы связана с разнообразными функциями, свойственными этим биополимерам.

1. Строительный материал – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы. Пример: коллаген, кератин.
2. Каталитическая роль – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента). Структура активного центра фермента и структура субстрата точно соответствуют друг другу, как ключ и замок. Пример: пепсин, трипсин, каталаза.

3. Двигательная функция – сократительные белки вызывают всякое движение (актин, миозин)
4. Транспортная функция – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.
5. Защитная роль – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ (антитела, фибриноген)
6. Энергетическая функция – не основной , но источник энергии :1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.

7 . Регуляторная- регулирование обмена веществ в организме (инсулин, тироксин, адреналин)

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота, или аденозинтрифосфат. Это вещество — своеобразный аккумулятор, без которого невозможно существование клетки.

АТФ находится в цитоплазме, в ядре, в двухмембранных органоидах (пластидах и митохондриях). Это основной и универсальный источник энергии, используемый клеткой для осуществления всех жизненных процессов. Благодаря расщеплению АТФ клетки могут осуществлять активный транспорт, синтезировать необходимые вещества, делиться и т. д.

Количество АТФ определяется выполняемыми функциями — обычно в клетке содержится приблизительно \(0,05\) % АТФ от её массы. Но в активно функционирующих клетках (например, в мышцах) может быть и до \(0,5\) % .

АТФ — это нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты. Остатки фосфорной кислоты в молекуле АТФ соединены друг с другом высокоэнергетическими (макроэргическими) связями. При разрыве такой связи выделяется почти в \(4\) раза больше энергии, чем при разрыве других связей. Обычно макроэргические связи обозначают символом ∼ .

При гидролизе молекулы АТФ происходит отделение одного остатка фосфорной кислоты и образуется аденозиндифосфат ( АДФ ). При этом высвобождается \(40\) кДж/моль энергии.

Важную роль в процессах обмена веществ играют производные нуклеотидов, которые являются переносчиками водорода в разных биохимических процессах (например, в фотосинтезе и клеточном дыхании). Одним из таких веществ служит никотинамиддинуклеотидфосфат ( НАДФ ).

В световую фазу фотосинтеза молекула НАДФ присоединяет водород и переходит в восстановленную форму НАДФ · H 2 , служащую источником атомов водорода в реакциях темновой фазы.

Витамины — сложные органические соединения, которые в незначительных количествах требуются живым организмам для нормального протекания биохимических процессов. В отличии от других органических соединений витамины не являются источником энергии.

Витамины обычно называют буквами латинского алфавита. Их делят на две группы: водорастворимые ( B 1 , B 2 , B 5 , B 6 , B 12 , PP , C ) и жирорастворимые ( A , D , E , K ).

Витамины принимают участие в обмене веществ преимущественно как составная часть сложных ферментов. Их отсутствие или недостаток приводит к тяжёлым нарушениям жизнедеятельности организма.

Читайте также: