Атф и другие. §10. АТФ и другие органические соединения клетки. Какую роль выполняют в организме витамины

Тема урока: «АТФ и другие органические соединения клетки»

Цель урока: изучить строение и функции АТФ, познакомить с другими органическими соединениями клетки

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Изучение нового материала

Какие виды энергии вам известны? (Кинетическая, потенциальная.)

Эти виды энергии вы изучали на уроках физики. В биологии тоже есть свой вид энергии - энергия химических связей. Предположим, вы выпили чай с сахаром. Пища поступила в желудок, там разжижается и направляется в тонкий кишечник, где идет её расщепление: крупные молекулы до мелких. Т.е. сахар-это углевод дисахарид, который расщепляется до глюкозы. Она расщепляется и служит источником энергии, т.е.50%энергии рассеивается в виде теплоты для поддержания постоянной t тела, и 50% энергии, которая превращается в энергию АТФ, она хранится для нужд клетки.

Итак, цель урока - изучить строение молекулы АТФ.

Строение АТФ и ее роль в клетке

Это неустойчивая структура. Если отделить 1 остаток НЗР04, то АТФ перейдет в АДФ:

АТФ+Н2О =АДФ+Н3РО4+Е, Е=40кДж

АДФ- аденозиндифосфат

АДФ + Н2О = АМФ+Н3РО4+Е, Е=40кДж

Остатки фосфорных кислот соединены значком, это макроэргическая связь:

При её разрыве выделяется 40кДж энергии. Ребята, записываем превращение АДФ из АТФ:

III. Закрепление

Обсуждение вопросов в ходе фронтальной беседы:

Как устроена молекула АТФ?

Какое значение играет АТФ в организме?

Как образуется АТФ?

Почему связи между остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими?

Строение ДНК и РНК (устно)- фронтальный опрос.

Построение второй цепочки ДНК и и-РНК

1) Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?

2) Нуклеотидный состав ДНК –АТТ-ГЦГ-ТАТ-, то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК?

3) Укажите состав нуклеотида ДНК?

4) Какую функцию выполняет и-РНК?

5) Что является мономерами ДНК и РНК?

6) Назовите основные отличия и-РНК от ДНК.

7) Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между:…

8) Какой из видов молекул РНК имеет самые длинные цепочки?

9) Какой вид РНК вступает в реакцию с аминокислотами?

10 Какие нуклеотиды входят в состав РНК?

Ответы:

1) Урацил

2) УАА-ЦГЦ-АУА

3) Остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

4) Снятие и перенос информации с ДНК

5) Нуклеотиды,

6) Одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию

7) Остаток фосфорной кислоты и сахарами соседних нуклеотидов

8) И-РНК

9) Т-РНК

10) Аденин, урацил, гуанин, цитозин.

V. Задание на дом

§ 6, стр. 36-37

Предварительный просмотр:

1. Составить схему молекулы АТФ, используя следующие обозначения:

А – азотистое основание (в данном случае – аденин)

У – углевод (в данном случае – рибоза)

Ф – остаток фосфорной кислоты (фосфат)

ФК – фосфорная кислота

Используя эти обозначения, составить возможные превращения молекулы АТФ в клетке, сопровождающие выделением или поглощением энергии

1. По предложенной схеме назовите слово:

А) __ __б__ __ __

Входит с состав молекулы АТФ

Б) __ __е__ __е__ __ __е__ __ __ __

Функция АТФ в клетке

В) __ __ __ е__о__ __

Вещества, распад (расщепление) которых является одним из условий синтеза молекул АТФ

1. Сравните процессы клеточного дыхания в митохондриях (А) и процессы горения в неживой природе (Б), выделив черты сходства и различия.

1. Относят к реакциям окисления
2. Происходит синтез АТФ
3. В реакциях принимают участие ферменты
4. Конечными продуктами реакции являются углекислый газ и вода
5. В ходе реакции выделяется тепловая энергия
6. Относят к реакциям диссимиляции

Жиров, полисахаридов и нуклеиновых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежуточные продукты биосинтеза и распада.

Конечными продуктами биосинтеза называют органические соединения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров. К числу конечных продуктов биосинтеза относятся аминокислоты, из которых в клетках синтезируются белки; нуклеотиды — мономеры, из которых синтезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК); глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.

Путь к синтезу каждого из конечных продуктов лежит через ряд промежуточных соединений. Многие вещества подвергаются в клетках ферментативному расщеплению, распаду.

Рассмотрим некоторые конечные органические соединения.

Аденозинфосфорные кислоты. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия (Е), которая освобождается при отщеплении фосфата:

АТФ - АДФ+Ф+Е

В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и фосфорная кислота (фосфат, Ф).

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свечений (например, у люминесцентных бактерий), т. е. для всех процессов жизнедеятельности.

АТФ — универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасаются в молекулах АТФ.

Регуляторные и сигнальные вещества. Конечными продуктами биосинтеза являются вещества, играющие важную роль в регуляции физиологических процессов и развитии организма. К числу их относятся многие гормоны животных. Наряду с белковыми гормонами, о которых сказано в § 4, известны гормоны небелковой природы. Некоторые из них регулируют содержание ионов натрия и воды в организме животных, другие обеспечивают половое созревание и играют важную роль в воспроизведении животных. Гормоны тревоги или стресса (например, адреналин) в условиях напряжения усиливают выход глюкозы в кровь, что в конечном счете приводит к увеличению синтеза АТФ и активному использованию энергии, запасенной организмом.

Насекомые производят ряд особых пахучих веществ, которые играют роль сигналов, сообщающих о нахождении пищи, об опасности, привлекающих самок к самцам (и наоборот).

У растений имеются свои гормоны. Под действием некоторых гормонов значительно ускоряется созревание растений, увеличивается их урожайность.

Растения производят сотни разнообразных летучих и нелетучих соединений, которые привлекают насекомых, переносящих пыльцу; отпугивают или отравляют насекомых, питающихся растениями; подавляют иногда развитие растений других видов, растущих рядом и конкурирующих за минеральные вещества в почве.

Витамины. К конечным продуктам биосинтеза принадлежат витамины. К ним относят жизненно важные соединения, которые организмы данного вида не способны синтезировать сами, а должны получать в готовом виде извне. Например, витамин С (аскорбиновая кислота) синтезируется в клетках большинства животных, а также в клетках растений и микроорганизмов. Клетки человека, человекообразных обезьян, морских свинок, некоторых видов летучих мышей утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту. Поэтому она является витамином только для человека и перечисленных животных. Витамин РР (никотиновую кислоту) животные не способны синтезировать, но его синтезируют все растения и многие бактерии.

Большинство известных витаминов в клетке становятся составными частями ферментов и участвуют в биохимических реакциях.

Суточная потребность человека в каждом витамине составляет несколько микрограммов. Только витамин С нужен в количестве около 100 мг в сутки.

Недостаток ряда витаминов в организме человека и животных ведет к нарушению работы ферментов и является причиной тяжелых заболеваний — авитаминозов. Например, недостаток витамина С является причиной тяжелого заболевания — цинги, при недостатке витамина D развивается рахит у детей.

Не так давно компания APPLE подала заявку на новый патент. Документ описывает некую технологию, позволяющую устройству сохранять определённый процент заряда, необходимого для краткосрочного соединения с серверами компании с целью передачи информации о своей дислокации.

При утрате телефона, в первую очередь, мы теряем ценную информацию. Для её восстановления и существует функция «найти iPhone». Но работает она только тогда, когда в аккумуляторе телефона остаётся хотя бы немного заряда. Без обеспечения энергией информация не может быть ни передана, ни реализована. Всё в точности так, как в живой природе.

Информация о составе белков клетки зашифрована в последовательности нуклеотидов ДНК. Но для того чтобы этой информацией воспользоваться, клетке необходим источник энергии. И этот источник – АТФ . Аденозинтрифосфорная кислота . Это вещество является универсальным хранителем и переносчиком энергии в клетках всех живых организмов.

Для осуществления практически всех процессов, идущих в клетках с затратами энергии, используется АТФ. Синтез белков, углеводов, липидов, активный транспорт веществ через мембрану, движение ресничек и жгутиков, мышечные сокращения, деление клеток, поддержание постоянной температуры тела теплокровных животных… всё это требует обязательной энергетической подпитки.

Аденозинтрифосфорная кислота была открыта в 1929 году группой учёных Гарвардской медицинской школы. Но только в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке.

Молекула АТФ представляет собой знакомое вам с прошлого урока вещество – нуклеотид. В состав нуклеотида, как вы помните, входят остатки трёх веществ: фосфорной кислоты , пятиуглеродного сахара и азотистого основания . Особенность же строения АТФ в том, что она содержит не один, а три остатка фосфорной кислоты. Сахар – рибозу . А также только одно азотистое основание – аденин .

Почему же именно аденозинтрифосфорная кислота выбрана в качестве универсального источника энергии? Весь секрет кроется в строении. А именно в остатках фосфорной кислоты. Дело в том, что фосфатные группы соединены между собой двумя так называемыми макроэргическими связями. Макроэргические – значит высокоэнергетические. При гидролизе АТФ, когда такие связи разрываются, выделяется в четыре раза больше энергии, чем при разрыве обычных химических связей.

В результате отщеплении одного остатка фосфорной кислоты образуется АДФ (аденозиндифосфорная кислота) и высвобождается 40 кДж энергии.

В редких случаях АДФ может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением остатка фосфорной кислоты, образованием аденозинмонофосфорной кислоты и высвобождением всё тех же 40 кДж энергии.

Для обратного процесса – синтеза АТФ необходимо затратить энергию. Её источником служит процесс окисления органических веществ. Подробнее вы узнаете об этом на следующих уроках.

Итак, для присоединения остатка фосфорной кислоты к молекуле АДФ (реакция фосфорилирования) нужно затратить 40 кДж энергии.

Аденозинтрифосфорная кислота – очень неустойчивое соединение и быстро обновляется. Средняя продолжительность её жизни, если можно так сказать – менее одной минуты. А одна молекула АТФ расщепляется и вновь синтезируется около 2400 раз в сутки. В основном это происходит в митохондриях , а также в хлоропластах клеток растений.

Биологические процессы, обеспечивающие существование жизни очень сложны. Поэтому для их протекания недостаточно только веществ, несущих информацию и энергию. Необходимы вещества, которые осуществляют и регулируют обменные процессы организма, его рост и развитие. Оказывают влияние на особей своего и других видов. К таким веществам относятся витамины, гормоны, феромоны, алкалоиды, антибиотики и другие.

Витамины получили своё название от латинского слова vita , что в буквальном переводе означает «жизнь». Человечество долгое время не могло понять причину развития некоторых заболеваний, например, цинги. И когда витамины были открыты, оказалось, что они являются неотъемлемым компонентом жизни, но для выполнения своих функций достаточно очень малого их количества. Именно это и затрудняло их обнаружение.
Как выяснилось, витамины – низкомолекулярные соединения. Они играют исключительную роль в обмене веществ, но не самостоятельно, а преимущественно как компоненты ферментов.

Вы знаете, что витамины обозначаются буквами латинского алфавита: A, B, C, D и так далее. Кроме того, у каждого витамина есть своё название. Например, витамин B1 – тиамин, витамин С – аскорбиновая кислота.

По химическому строению и свойствам витамины достаточно разнообразны. Но по растворимости все их можно разделить на две группы: жирорастворимые (A , D , E , K ) и водорастворимые (витамины группы B , C , H , P ).

В организм человека и животных витамины должны поступать с пищей.

Но некоторые из них могут синтезироваться в организме. Например, под воздействием ультрафиолета в коже образуется витамин D. А благодаря симбиотическим микроорганизмам в кишечнике синтезируются витамины B6 и К.

Как мы уже сказали, витамины регулируют обмен веществ. Для нормальной жизнедеятельности их количество должно поддерживаться на определённом уровне. Как недостаток (гиповитаминоз), так и избыток витаминов (гипервитаминоз) может привести к серьёзным нарушениям многих физиологических функций в организме.

Важную роль в регуляции обмена веществ принимают и гормоны . Это слово в переводе с греческого означает – «побуждаю». Гормоны являются биологически активными веществами и вырабатываются специализированными образованиями. В выработке гормонов принимают участие клетки, ткани и органы (железы внутренней секреции).

Гормоны – вещества с различной химической природой. Это могут быть белки (инсулин, глюкагон, соматотропин), стероиды (кортизол, половые гормоны), производные аминокислот (тироксин, адреналин).

Все этапы индивидуального развития человека и животных происходят под контролем гормонов. Они регулируют наше дыхание, сердцебиение, давление…, то есть влияют на все процессы жизнедеятельности. Кроме того, приспособление к изменениям внешней и внутренней среды, активация работы ферментов также происходит под влиянием гормонов.

Как и в случае с витаминами, уровень гормонов в организме должен находиться на определённом уровне.

Известны и гормоны растений. Они называются фитогормонами . Как и гормоны животных, они регулируют процессы роста и развития, но уже растительного организма: деление и рост клеток, развитие почек, прорастание семян и другие.

Интересной группой веществ являются феромоны . К ним относятся биологически активные вещества, выделяемые во внешнюю среду и оказывающие влияние на поведение и физиологическое состояние особей того же вида. Если гормоны регулируют процессы жизнедеятельности внутри организма, то феромоны выступают в роли химических сигналов, которые передаются другим организмам. Коммуникация с помощью феромонов наблюдается, например, у членистоногих животных, а также у бактерий и протистов.

Такие известные вам вещества, как кофеин и морфин относятся к алкалоидам . Алкалоиды – биологически активные вещества , чаще растительного происхождения. Большинство из них ядовиты для человека и животных. Считается, что эти вещества помогают растениям защищаться от поедания их животными.

Некоторые алкалоиды человек использует в медицине. Первым, в очищенном виде, был получен морфин . Используемый в качестве обезболивающего средства.

Кофеин применяется в составе средств от головной боли, при мигрени, а также как стимулятор дыхания и сердечной деятельности при простудных заболеваниях.

Алкалоид хинин применяют для лечения малярии.

И последняя группа органических веществ на сегодня – антибиотики . Название этих веществ говорит само за себя. Оно произошло от греческого ἀντί – против и βίος – жизнь. Природные антибиотики вырабатываются различными микроорганизмами. Они угнетают или убивают клетки других микроорганизмов.

Первым антибиотиком, применённым для лечения бактериальных инфекций, был пенициллин . В 1945 году группе учёных была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях».

Антибиотики спасли миллионы человеческих жизней и после их открытия считались буквально панацеей. Однако принимать их стоит только по назначению врача, так как самолечение может привести к ослаблению собственной защиты организма и гибели микрофлоры кишечника.

Вопрос 1. Какое строение имеет молекула АТФ?
АТФ - это аденозинтрифосфат, нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Концентрация АТФ в клетке мала (0,04 %; в скелетных мышцах 0,5 %). Молекула аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) по своей структуре напоминает один из нуклеотидов молекулы РНК. АТФ включает три компонента: аденин, пятиуглеродный сахар рибозу и три остатка фосфорной кислоты, соединенных между собой особыми макроэргическими связями.

Вопрос 2. Какую функцию выполняет АТФ?
АТФ является универсальным источником энергии для всех реакций, протекающих в клетке. Энергия выделяется в случае отделения от молекулы АТФ остатков фосфорной кислоты при разрыве макроэргических связей. Связь между остатками фосфорной кислоты является макроэргической, при ее расщеплении выделяется примерно в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других связей. Если отделяется один остаток фосфорной кислоты, то АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту). При этом выделяется 40 кДж энергии. При отделении второго остатка фосфорной кислоты выделяется еще 40 кДж энергии, а АДФ переходит в АМФ (аденозинмонофосфат). Выделившаяся энергия используется клеткой. Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д. АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах.
При гидролизе остатка фосфорной кислоты выделяется энергия:
АТФ + Н 2 О = АДФ + Н 3 РО 4 + 40 кДж/моль

Вопрос 3. Какие связи называются макроэргическими?
Макроэргическими называются связи между остатками фосфорной кислоты, так как при их разрыве выделяется большое количество энергии (в четыре раза больше, чем при расщеплении других химических связей).

Вопрос 4. Какую роль выполняют в организме витамины?
Обмен веществ невозможен без участия витаминов. Витамины - низкомолекулярные органические вещества, жизненно необходимые для существования организма человека. Витамины или совсем не вырабатываются в человеческом организме, или вырабатываются в недостаточных количествах. Так как чаще всего витамины являются небелковой частью молекул ферментов (коферментами) и определяют интенсивность множества физиологических процессов в организме человека, то необходимо их постоянное поступление в организм. Исключения до некоторой степени составляют витамины группы В и А, способные в небольших количествах накапливаться в печени. Кроме того, некоторые витамины (В 1 В 2 , К, Е) синтезируются бактериями, обитающими в толстом кишечнике, откуда и всасываются в кровь человека. При недостатке витаминов в пище или заболеваниях желудочно-кишечного тракта поступление витаминов в кровь уменьшается, и возникают заболевания, имеющие общее название гиповитаминозов. При полном отсутствии какоголибо витамина возникает более тяжелое расстройство, получившее название авитаминоза. Например, витамин D регулирует обмен кальция и фосфора в организме человека, витамин К участвует в синтезе протромбина и способствует нормальной свертываемости крови.
Витамины подразделяются на водорастворимые (С, РР, витамины группы В) и жирорастворимые (А, D, E и др.). Водорастворимые витамины усваиваются в водном растворе, а при их избытке в организме легко выводятся с мочой. Жирорастворимые витамины усваиваются вместе с жирами, поэтому нарушение переваривания и всасывания жиров сопровождается нехваткой рада витаминов (А, О, К). Значительное увеличение содержания жирорастворимых витаминов в пище может вызвать ряд нарушений обмена веществ, так как эти витамины плохо выводятся из организма. В настоящее время насчитывается не менее двух десятков веществ, относящихся к витаминам.

Конспект урока по биологии в 10 классе

Тема урока: «АТФ и др. орг. соединения клетки»

Цель урока: изучить строение АТФ.

1. Обучающие:

• познакомить учащихся со строением и функциями молекулы АТФ;
• познакомить с другими органическими соединениями клетки.
• научить школьников расписывать гидролиз перехода АТФ в АДФ, АДФ в АМФ;

2. Развивающие:

• сформировать у учащихся личностную мотивацию, познавательный интерес к данной теме;
• расширить знания о энергии химических связей и витаминах
• развить интеллектуальные и творческие способности учащихся, диалектическое мышление;
• углубить знания о взаимосвязи строения атома и структурой ПСХЭ;
• отработать навыки образования АМФ из АТФ и наоборот.

3. Воспитательная:

• продолжить развивать познавательный интерес строения элементов молекулярного уровня любой клетки биологического объекта.

• сформировать толерантное отношение к своему здоровью, зная какую роль играют витамины в организме человека.

Оборудование: таблица, учебник, мультимедийный проектор.

Тип урока: комбинированный

Структура урока :

1. Опрос д/з;
2. Изучение новой темы;
3. Закрепление новой темы;
4. Домашнее задание;

План урока:

1. Строение молекулы АТФ, функция;
2. Витамины: классификация, роль в организме человека.

Ход урока.

I . Организационный момент.

II . Проверка знаний

1. Строение ДНК и РНК (устно)- фронтальный опрос.
2. Построение второй цепочки ДНК и и-РНК (3-4 чел.)
3. Биологический диктант (6-7) 1 вар. нечетные номера, 2 вар.-четные

1) Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?

2) Если нуклеотидный состав ДНК -АТТ-ГЦГ-ТАТ-, то каким должен быть нукеотидный состав и-РНК?

3) Укажите состав нуклеотида ДНК?

4) Какую функцию выполняет и-РНК?

5) Что является мономерами ДНК и РНК?

6) Назовите основные отличия и-РНК от ДНК.

7) Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между: …

8) Какой из видов молекул РНК имеет самые длинные цепочки?

9) Какой вид РНК вступает в реакцию с аминокислотами?

10) Какие нуклеотиды входят в состав РНК?

2) УАА-ЦГЦ-АУА

3) Остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

4) Снятие и перенос информации с ДНК

5) Нуклеотиды,

6) Одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию

7) Остаток фосфорной кислоты и сахарами соседних нуклеотидов

10) Аденин, урацил, гуанин, цитозин.

(ноль ошибок - «5», 1 ош - «4», 2 ош. - «3»)

III . Изучение нового материала

Какие виды энергии вам известны? (Кинетическая, потенциальная.)

Эти виды энергии вы изучали на уроках физики. В биологии тоже есть свой вид энергии - энергия химических связей. Предположим, вы выпили чай с сахаром. Пища поступила в желудок, там разжижается и направляется в тонкий кишечник, где идет её расщепление: крупные молекулы до мелких. Т.е. сахар-это углевод дисахарид, который расщепляется до глюкозы. Она расщепляется и служит источником энергии, т.е.50%энергии рассеивается в виде теплоты для поддержания постоянной t тела, и 50% энергии, которая превращается в энергию АТФ, она хранится для нужд клетки.

Итак, цель урока - изучить строение молекулы АТФ.

1. Строение АТФ и ее роль в клетке (Объяснение учителя с использованием таблиц и рисунков учебника.)

АТФ был открыт в 1929 г. Карлом Ломанном, а в 1941 году Фриц Липман показал, что АТФ является основным переносчиком энергии в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, ядре.

АТФ - аденозинтрифосфат - нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и 3-х остатков Н3РО4, соединенных поочередно.

1. Витамины и другие органические соединения клетки.

Кроме изученных органических соединений (белки, жиры, углеводы) есть органические соединения- витамины. Вы едите овощи, фрукты, мясо? (Да, конечно!)

Все эти продукты содержат большое количество витаминов. Для нормального функционирования нашего организма витаминов, поступающих с пищей, нужно небольшое количество. Но не всегда тот объём продуктов, который мы употребляем, способен восполнить наш организм витаминами. Одни витамины организм может синтезировать сам, другие же поступают только с пищей (н., витамин К, С).

Витамины - группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы.

Все витамины принято обозначать буквами латинского алфавита-А, В, D, F...

По растворимости в воде и в жирах витамины делят на:

ВИТАМИНЫ

Жирорастворимые Водорастворимые

Е, A, D К С, РР, В

Витамины участвуют во множестве биохимических реакций, выполняя каталитическую функцию в составе активных центров большого количества разнообразных ферментов .

Витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ . Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики, но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения.

Большинство витаминов не синтезируются в организме человека, поэтому они должны регулярно и в достаточном количестве поступать в организм с пищей или в виде витаминно-минеральных комплексов и пищевых добавок.

С нарушением поступления витаминов в организм связаны два принципиальных патологических состояния:

Гиповитаминоз - недостаток витамина.

Гипервитаминоз - избыток витамина.

Авитаминоз - полное отсутствие витамина.

IV . Закрепление материала

Обсуждение вопросов в ходе фронтальной беседы:

1. Как устроена молекула АТФ?
2. Какое значение играет АТФ в организме?
3. Как образуется АТФ?
4. Почему связи между остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими?
5. Что нового вы узнали о витаминах?
6. Зачем нужны витамины в организме?

V . Задание на дом

Изучить § 1.7 «АТФ и другие органические соединения клетки», ответить на вопросы в конце параграфа, конспект выучить

Тема: АТФ и другие органические соединения клетки /
Этапы урока Время Ход урока
Деятельность учителя Деятельность ученика
I.Оргмомент Оргмомент
II. Проверка д/з 15­20 мин. 1. ученик у доски сравнительная характеристика ДНК и РНК
2. ученик характеристика ДНК
3. ученик характеристика РНК
4. построение участка молекулы ДНК
5. принцип комплементарности. В чем он заключается. Изобразить на доске.
III.Изучение нового материала 20 мин. АТФ и прочие органические соединения клетки

1. Что такое энергия,Какие виды энергии вам известны?
2. Почему для жизнедеятельности любого организма необходима энергия?
3. Какие витамины вам известны? Какова их роль?
АТФ. Строение. Функции. Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для
жизнедеятельности органических веществ. Наиболее широко распространенными среди них
являются макроэргические соединения (высокоэнергетические соединения, содержащие богатые
энергией, или макроэргические, связи), а среди последних - аденозинтрифосфатп (АТФ).
АТФ состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и (в отличие от нуклеотидов ДНК и
РНК) трех остатков фосфорной кислоты (рис. 21).
АТФ - универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке. Практически все идущие в клетке
биохимические реакции, которые требуют затрат энергии, в качестве ее источника используют АТФ.
При отделении одного остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ),
если отделяется еще один остаток фосфорной кислоты (что бывает крайне редко), то АДФ
переходит в аденозинмонофосфат (АМФ). При отделении третьего и второго остатков фосфорной
кислоты освобождается большое количество энергии (до 40 кДж). Именно поэтому связь между
этими остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~).
Связь между рибозой и первым остатком фосфорной кислоты макроэргической не является, и при ее
расщеплении выделяется всего около 14 кДж энергии.
АТФ + H2O­ АДФ + H3PO4+ 40 кДж,
АДФ + H2O – АМФ + H3PO4 + 40кДж,
Макроэргические соединения могут образовываться и на основе других нуклеотидов. Например,
гуанозинтрифосфат (ГТФ) играет важную роль в ряде биохимических процессов, однако АТФ
является наиболее распространенным и универсальным источником энергии для большинства
биохимических реакций, протекающих в клетке. АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях,
пластидах и ядрах.
Витамины. Биологически активные органические соединения - витамины (от лат, vita - жизнь)
совершенно необходимы в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. Они
играют важную роль в процессах обмена, часто являясь составной частью ферментов.
Витамины были открыты русским врачом Н. И. Луниным в 1880 г. Термин «витамины» предложен в
1912 г. польским ученым К. Функом. В настоящее время известно около 50 витаминов. Суточная
потребность в витаминах очень мала. Так, для человека меньше всего требуется витамина В12 -
0,003 мг/сут, а больше всего - витамина С - 75 мг/сут.
Витамины обозначают латинскими буквами, хотя у каждого из них есть и название. Например,
витамин С - аскорбиновая кислота, витамин А - ретинол и так далее. Одни витамины
растворяются в жирах, и их называют жирорастворимыми (A, D, Е, К), другие - растворимы в воде
(С, В, РР, Н) и соответственно называются водорастворимыми.
Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьезным нарушениям многих
физиологических функций в организме.

Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярные органические соединения, образованные остатками нуклеотидов.

Нуклеотид - фосфорные эфиры нуклеозидов, ноклиозидфосфаты.

Макроэргическая связь - это ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением значительного кол-ва энергии.

Комплементарностью - взаимное соответствие молекул биополимеров или их фрагментов, обеспечивающее образование связей между пространственно взаимодополняющими (комплементарными) фрагментами молекул или их структурных фрагментов вследствие супрамолекулярных взаимодействий.

2) В молекуле ДНК присутствуют нуклеотиды четырех типов: дезоксиаденозин монофосфат (dAMP), дезоксигуанозинмонофосфат (dGMP), дезокситимидинмонофосфат(dТМР),дезоксицитадинмонофосфат(с!СМР).

3) 1) обеспечивает сохранение и передачу генетической информации от клетки к клетке и от организма к организму;
2) регуляция всех процессов, происходящих в клетке.

4) 1. ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК - рибозу, у которой есть дополнительная, по сравнению с дезоксирибозой, гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.
2. Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил - неметилированная форма тимина.
3. ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные.

5) Рибонуклеи́новые кисло́ты (РНК) - нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания - аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.
Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) - один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках - долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

6) АТФ - это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов. АТФ - Аденозинтрифосфа́т

7) АТФ относится к так называемым макроэргическим соединениям, то есть к химическим соединениям, содержащим связи, при гидролизе которых происходит освобождение значительного количества энергии. Гидролиз макроэргических связей молекулы АТФ, сопровождаемый отщеплением 1 или 2 остатков фосфорной кислоты, приводит к выделению, по различным данным, от 40 до 60 кДж/моль.

8) Витамины - это группы сравнительно низкомолекулярных органических соединений разнообразной химической природы. По растворимости они подразделяются на две большие группы: растворимые в жирах и растворимые в воде.

1. Какие органические вещества вы знаете?

Органические вещества: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, жиры (липиды), витамины.

2. Какие витамины вам известны? Какова их роль?

Выделяют водорастворимые (C, B1, B2, B6, PP, B12 и B5), жирорастворимые (А, В, Е и К) витамины.

3. Какие виды энергии вам известны?

Магнитная, тепловая, световая, химическая, электрическая, механическая, ядерная и др.

4. Почему для жизнедеятельности любого организма необходима энергия?

Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоупорядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела и для других целей.

Вопросы

1. Какое строение имеет молекула АТФ?

Аденозинтрифосфат (АТФ) - нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты.

2. Какую функцию выполняет АТФ?

АТФ - универсальный источник энергии для всех реакций, протекающих в клетке.

3. Какие связи называются макроэргическими?

Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~), так как при её разрыве выделяется почти в четыре раза больше энергии, чем при расщеплении других химических связей.

4. Какую роль выполняют в организме витамины?

Витамины - сложные оль органические соединения, необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. В отличие от других органических веществ, витамины не используются в качестве источника энергии или строительного материала.

Биологическое действие витаминов в организме человека заключается в активном участии этих веществ в обменных процессах. В обмене белков, жиров и углеводов витамины принимают участие либо непосредственно, либо входя в состав сложных ферментных систем. Витамины участвуют в окислительных процессах, в результате которых из углеводов и жиров образуются многочисленные вещества, используемые организмом, как энергетический и пластический материал. Витамины способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. Важную роль играют витамины в поддержании иммунных реакций организма, обеспечивающих его устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Задания

Обобщив имеющиеся у вас знания, подготовьте сообщение о роли витаминов в нормальном функционировании организма человека. Обсудите с одноклассниками вопрос: каким образом человек может обеспечить свой организм необходимым количеством витаминов?

Своевременное и сбалансированное получение необходимого количества витаминов способствует нормальной жизнедеятельности человека. Основное их количество поступает в организм с пищей, поэтому важно правильно питаться (чтобы пища содержала витамины в нужном количестве, она должна быть разнообразной и сбалансированной).

Роль витаминов в организме человека

Витамины – жизненно важные вещества, необходимые нашему организму для поддержания многих его функций. Поэтому достаточное и постоянное поступление витаминов в организм с пищей крайне важно.

Биологическое действие витаминов в организме человека заключается в активном участии этих веществ в обменных процессах. В обмене белков, жиров и углеводов витамины принимают участие либо непосредственно, либо входя в состав сложных ферментных систем. Витамины участвуют в окислительных процессах, в результате которых из углеводов и жиров образуются многочисленные вещества, используемые организмом, как энергетический и пластический материал. Витамины способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. Важную роль играют витамины в поддержании иммунных реакций организма, обеспечивающих его устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Это имеет существенное значение в профилактике инфекционных заболеваний.

Витамины смягчают или устраняют неблагоприятное действие на организм человека многих лекарственных препаратов. Недостаток витаминов сказывается на состоянии отдельных органов и тканей, а также на важнейших функциях: рост, продолжение рода, интеллектуальные и физические возможности, защитные функции организма. Длительный недостаток витаминов ведет сначала к снижению трудоспособности, затем к ухудшению здоровья, а в самых крайних, тяжелых случаях это может закончиться смертью.

Только в некоторых случаях наш организм может синтезировать в небольших количествах отдельные витамины. Так, например, аминокислота триптофан может преобразовываться в организме в никотиновую кислоту. Витамины необходимы для синтеза гормонов – особых биологически активных веществ, которые регулируют самые разные функции организма.

Получается, что витамины – это вещества, относящиеся к незаменимым факторам питания человека, и имеют огромное значение для жизнедеятельности организма. Они необходимы для гормональной системы и ферментной системы нашего организма. Также регулируют наш обмен веществ, делая организм человека здоровым, бодрым и красивым.

Основное их количество поступает в организм с пищей, и только некоторые синтезируются в кишечнике обитающими в нём полезными микроорганизмами, однако в этом случае их бывает не всегда достаточно. Многие витамины быстро разрушаются и не накапливаются в организме в нужных количествах, поэтому человек нуждается в постоянном поступлении их с пищей.

Применение витаминов с лечебной целью (витаминотерапия) первоначально было целиком связано с воздействием на различные формы их недостаточности. С середины XX века витамины стали широко использовать для витаминизации пищи, а так же кормов в животноводстве.

Ряд витаминов представлен не одним, а несколькими родственными соединениями. Знание химического строения витаминов позволило получать их путем химического синтеза; наряду с микробиологическим синтезом это основной способ производства витаминов в промышленных масштабах.

Первоисточником витаминов являются растения, в которых витамины накапливаются. В организм витамины поступают в основном с пищей. Некоторые из них синтезируются в кишечнике под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, но образующиеся количества витаминов не всегда полностью удовлетворяют потребности организма.

Вывод: Витамины влияют на усвоение питательных веществ, способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. Являясь составной частью ферментов, витамины определяют их нормальную функцию и активность. Недостаток, а тем более отсутствие в организме какого-либо витамина ведет к нарушению обмена веществ. При недостатке их в пище снижается работоспособность человека, сопротивляемость организма к заболеваниям, к действию неблагоприятных факторов окружающей среды. В результате дефицита или отсутствия витаминов, развивается витаминная недостаточность.

Нуклеотиды являются структурной основой для целого ряда важных для жизнедеятельности органических веществ, например, макроэргических соединений.

Универсальным источником энергии во всех клетках служит АТФ - аденозинтрифосфорная кислота илиаденозинтрифосфат.

АТФ содержится в цитоплазме, митохондриях, пластидах и ядрах клеток и является наиболее распространенным и универсальным источником энергии для большинства биохимических реакций, протекающих в клетке.

АТФ обеспечивает энергией все функции клетки: механическую работу, биосинтез веществ, деление и т.д. В среднем содержание АТФ в клетке составляет около 0,05% её массы, но в тех клетках, где затраты АТФ велики (например, в клетках печени, поперечно полосатых мышц), её содержание может доходить до 0,5%.

Строение АТФ

АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания - аденина, углевода рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии.

Связь между остатками фосфорной кислоты называют макроэргической (она обозначается символом ~ ), так как при ее разрыве выделяется почти в 4 раза больше энергии, чем при расщеплении других химических связей.

АТФ - неустойчивая структура и при отделении одного остатка фосфорной кислоты, АТФ переходит в аденозиндифосфат (АДФ ) высвобождая 40 кДж энергии.

Другие производные нуклеотидов

Особую группу производных нуклеотидов составляют переносчики водорода. Молекулярный и атомарный водород обладает большой химической активностью и выделяется или поглощается в ходе различных биохимических процессов. Одним из наиболее широко распространенных переносчиков водорода является никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФ ).

Молекула НАДФ способна присоединять два атома или одну молекулу свободного водорода, переходя в восстановленную форму НАДФ ⋅ H 2 . В таком виде водород может быть использован в различных биохимических реакциях.

Нуклеотиды могут также принимать участие в регуляции окислительных процессов в клетке.

Витамины

Витамины - биологически активные низкомолекулярные органические вещества - участвуют в обмене веществ и преобразовании энергии в большинстве случаев как компоненты ферментов.

Суточная потребность человека в витаминах составляет миллиграммы, и даже микрограммы. Известно более 20 различных витаминов.

Источником витаминов для человека являются продукты питания, в основном растительного происхождения, в некоторых случаях - и животного (витамин D, A). Некоторые витамины синтезируются в организме человека.

Недостаток витаминов вызывает заболевание - гиповитаминоз, полное их отсутствие - авитаминоз, а излишек - гипервитаминоз.