«Клітина як цілісна система»


Скачати 194.86 Kb.
Назва«Клітина як цілісна система»
Дата21.10.2013
Розмір194.86 Kb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Фізика > Документи
Люботинська гімназія № 1

Люботинської міської ради Харківської області
Методична розробка уроку з теми: «Обмін речовин і енергії в клітині. Енергетичний обмін» з використанням інтерактивних, проектних та інформаційно-комунікаційних технологій

Учитель біології :

Болдарєва Вікторія Вікторівна

2012

Тема: «Клітина як цілісна система»
Тема уроку: «Обмін речовин і енергії в клітині. Енергетичний обмін»
Мета:

  • поглибити знання учнів про метаболізм як про єдність двох протилежних процесів: пластичного та енергетичного обмінів;

  • охарактеризувати етапи енергетичного обміну;

  • формувати в учнів розуміння того, що всі живі системи пов’язані між собою за допомогою обміну речовин та енергії;

  • розвивати увагу, логічне мислення, пам’ять, спостережливість та вміння доводити свою точку зору;

  • виховувати інтерес до предмета, сприяти вихованню свободолюбивої особистості.

Базові поняття й терміни: обмін речовин, метаболізм, пластичний обмін, енергетичний обмін, автотрофи, гетеротрофи, міксотрофи; аероби, анаероби, біологічна (жива) система, АТФ, гліколіз, цикл Кребса.

Обладнання: мультимедійний проектор, роздатковий матеріал (узагальнююча таблиця), малюнок.

Тип уроку: засвоєння нових знань

Міжпредметні зв’язки: біологія, хімія, фізика, історія

Очікувані результати.

Учні зможуть:

  • порівнювати обмін речовин і енергії в клітинах автотрофних та гетеротрофних, аеробних і анаеробних організмів;

  • характеризувати процеси гліколіза, аеробного й анаеробного дихання в клітинах про- та еукаріотів;

  • називати етапи енергетичного обміну;

  • пояснювати, чому кисневе розщеплення енергетично ефективніше за без кисневе;

  • обґрунтовувати зв'язок пластичного та енергетичного обміну в клітинах.

Основний зміст, структура уроку та методи роботи

І. Етап орієнтації . Психологічне налаштування на співпрацю

Завдання етапу: зняти психологічне напруження, налаштувати на співпрацю, сформувати в учнів почуття згуртованості.
Привітання вчителя. Установка на позитивний настрій.

Метод – інтерактивна вправа «Криголам».

Форма – фронтальна

Учитель. Я запропоную вам вправу, під час якої ми познайомимося, і повідомлю вам дещо про себе. Підніміть руку ті, кому це властиво.

Я люблю спілкуватися в соціальних мережах Internet.

Я маю багато друзів.

Улюблена пора року – літо.

Я люблю танцювати.
Я бачу, що у нас багато спільного. Це допоможе нам сьогодні плідно попрацювати на уроці.

Повідомлення теми уроку та очікуваних результатів, надання необхідної інформації (слайд №1).

Вивчаючи курс загальної біології, ви зрозуміли, що клітина має складну будову. Після сьогоднішнього уроку у вас сформуються уявлення про клітину як про цілісну систему. Отже, тема уроку «Обмін речовин і енергії в клітині. Енергетичний обмін».

Головні питання уроку:

Як клітина забезпечує себе енергією?

Де вона зберігає основний енергетичний капітал?

Після завершення уроку ви зможете (слайд №2):

  • порівнювати обмін речовин і енергії в клітинах автотрофних та гетеротрофних, аеробних і анаеробних організмів;

  • характеризувати процеси гліколіза, аеробного й анаеробного дихання в клітинах про- та еукаріотів;

  • називати етапи енергетичного обміну;

  • пояснювати, чому кисневе розщеплення енергетично ефективніше за

безкисневе;

  • обґрунтовувати зв'язок пластичного та енергетичного обміну в клітинах

ІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів

Мета: сконцентрувати увагу учнів на проблемі; розвивати пізнавальний інтерес, формувати внутрішню мотивацію до навчання

Метод повідомлення вчителя

Формафронтальна

Учитель (слайди №3). Неосяжний живий світ природи, у якому живе людина, неосяжна його різноманітність. Нескінченний у своїх виявах, він ставить перед людиною безліч загадок. Одна з таких загадок – це обмін речовин та енергії. Це два процеси, без яких не може існувати жодний живий організм. Це –життя. Прийшов час дати відповіді на багато запитань, що виникають перед нами: як клітина забезпечує себе енергією? Де вона зберігає основний енергетичний капітал? Які види енергії існують у природі? Яким чином потік енергії приводить до руху «живу машину» цілого організму чи окремо взятої клітини?
ІІІ. Актуалізація опорних знань

Мета:відновити у пам'яті поняття «жива природа», ознаки живого, підготувати учнів до сприйняття нового матеріалу.

Метод – бесіда

Формафронтальна

Подивіться уважно, що об’єднує ці фотографії на слайдах? (слайд №4)

Які ознаки живих організмів вам відомі? Чим живе відрізняється від неживого?

Учні називають ознаки живих організмів: ріст, розвиток, рух, розмноження, реакція на зміни навколишнього середовища, обмін речовин та енергії тощо.
IV. Засвоєння учнями нового матеріалу

1.Загальна характеристика обміну речовин

1.1. Розширення знань учнів щодо змісту поняття «обмін речовин»

Мета: поглибити знання учнів про метаболізм як про єдність двох протилежних процесів: пластичного та енергетичного обмінів;обґрунтовувати зв'язок пластичного та енергетичного обміну в клітинах.

Методспрямоване читання тексту підручника (с.153, §26)

Формаіндивідуальна

1 ряд – за текстом підручника §26, с. 153 – сформулюйте визначення «обміну речовин»;

2 ряд – знайдіть поняття за словником.

Корекція відповідей учнів та доповнення вчителя:

Отже, метаболізм (обмін речовин) – це набір хімічних реакцій, що виникають у живому організмі для підтримки його життєдіяльності. Процеси, об'єднані поняттям метаболізм, дозволяють будь-якому організму розвиватися і розмножуватися, зберігати всі свої структури і відповідати на дії навколишнього середовища.

(слайд №5)

НАДХОДЖЕННЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ВИДАЛЕННЯ

Будь-яка жива система є відкритою, оскільки потребує надходження енергії з навколишнього середовища й видалення продуктів обміну. Існування живих організмів можливе лише завдяки надходженню в них із зовнішнього середовища поживних речовин, їхніх перетворень та виведення назовні продуктів життєдіяльності.

Учитель. Обмін речовин – загальна властивість, характерна для всіх живих організмів.

Які два протилежних процеси є складовими метаболізму?(слайд №6)

Методспрямоване читання тексту підручника (с.153,§26)

Формаіндивідуальна

Обмін речовин має дві складові: асиміляція (анаболізм) — пластичний обмін і дисиміляція (катаболізм) — енергетичний обмін.

Метод бесіда

Формафронтальна

Який процес ми називаємо асиміляцією?

Що відбувається з енергією під час пластичного обміну (анаболізму, асиміляції)?

Орієнтовні відповіді учнів

Сукупність процесів, утворення складних органічних сполук із простих. Енергія під час даного процесу використовується для утворення хімічних зв’язків.
Що таке дисиміляція?

Що відбувається з енергією під час енергетичного обміну речовин (катаболізму, дисиміляції)?

Орієнтовні відповіді учнів

Сукупність процесів розкладу складних сполук в організмі на прості, що супроводжується виділенням енергії.

Учитель. Отже, ми можемо зробити висновок, що асиміляція та дисиміляція – це різні сторони єдиного процесу обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах. Між ними встановлюється динамічна рівновага, коли процеси анаболізму і катаболізму врівноважені, кількість клітин і тканин не змінюється, що властиво дорослому, здоровому організму у збалансованому стані.

Методпроблемно-пошуковий

Формафронтальна

Учитель.Як ви вважаєте, чи завжди процеси розпаду та синтезу врівноважені?

Дати відповідь на це питання вам допоможе робота з підручником с. 158.

Орієнтовні відповіді учнів (слайд №7)

Завдяки процесам обміну речовин та перетворенню енергії забезпечується підтримання гомеостазу за змін умов навколишнього середовища. Підтримання гомеостазу – необхідна умова нормального функціонування будь-якої біологічної системи.

1.2. Розширення знань учнів про основні типи живлення організмів

Мета: узагальнити знання учнів про способи живлення організмів

Учитель. У процесі історичного розвитку (філогенезу) у кожного виду живих організмів виробився свій особливий тип обміну речовин.

За характером живлення і джерелами використання енергії в процесі обміну речовин усі організми поділяють на дві основні групи: автотрофи та гетеротрофи.

Пригадайте, хто такі автотрофи, гетеротрофи, міксотрофи?

Метод спрямоване читання за варіантами

Формаіндивідуальна

1 ряд – Автотрофи – це…?

2 ряд – Гетеротрофи – це..?

3 ряд – Міксотрофи – це..?
Зворотній зв'язок – бесіда з учнями щодо змісту термінів.

Формафронтальна
Корекція відповідей учнів
Як відбувається обмін речовин і перетворення енергії у рослин ?

Що є основним джерелом енергії для живих організмів Землі?

Зелені рослини, схопивши сонячний промінь, запасають енергію, щоб потім віддати її всім мешканцям Землі. Ніжне творіння… А яка могутня влада йому подарована! (слайд №8)

Орієнтовні відповіді учнів

Автотрофи здатні синтезувати свої органічні речовини із простих неорганічних сполук. У залежності від джерел енергії, їх поділяють на:

  • фотосинтезуючі організми − використовують енергію сонця; до них належать усі зелені рослини, тобто організми, які мають хлорофіл;

  • хемосинтезуючі організми− використовують енергію хімічних реакцій окиснення неорганічних речовин; до них належить невелика кількість видів бактерій (залізобактерії, сіркобактерії, нітрифікуючі) ( слайд № 9)

Звідки ж беруть тварини поживні речовини та енергію?

Звісно, з їжі, скажете ви. Так, джерелом речовин та енергії для тваринних організмів є білки, жири, вуглеводи, що містяться в їжі.

Гетеротрофи для синтезу своїх органічних сполук використовують інші складні органічні сполуки, які для них служать як джерелом енергії, так і будівельним матеріалом. До таких організмів відносяться всі тварини, гриби, більшість бактерій та деякі рослини. Якщо гетеротрофи отримують готові органічні речовини від живих організмів, їх відносять до хижаків або паразитів, якщо вони використовують речовини відмерлих організмів − до сапрофітів. (слайд №10,11)

Нерідко виділяють третю групу: мікотрофні організми (міксотрофи) − займають проміжне положення. В залежності від умов довкілля вони можуть себе вести як автотрофи, так і як гетеротрофи. Прикладом міксотрофних організмів може слугувати евглена зелена, яка на світлі здатна до фотосинтезу, а у темряві засвоює органічні речовини, подібно до гетеротрофів. Поживні речовини при цьому всмоктуються через мембрани клітин (слайд №12).

Учитель. У біологічних системах енергія існує в різних формах(слайди № 13-17):

  • механічна – скорочення м'язів, рух мікроорганізмів;

  • хімічна – реакції біохімічного синтезу;

  • електрична – проходження нервових імпульсів;

  • теплова – підтримання температури тіла;

  • світлова – перетворення енергії хімічних зв’язків в енергію свічення у деяких комах, глибоководних риб.

Для підтримки життя організму потрібна енергія. Ми запасаємо і витрачаємо енергію – і цей процес нескінченний, поки є життя.

У якій формі запасається енергія в клітині? АТФ ( слайд №18)

2.Енергетичний обмін речовин та його етапи

Мета: охарактеризувати етапи енергетичного обміну; з'ясувати енергетичний баланс на підготовчому, безкисневому та кисневому етапах; розвивати увагу, логічне мислення, пам’ять, спостережливість та вміння доводити свою точку зору.

Учитель. Узагальнити знання по завершенню уроку нам допоможе таблиця «Етапи енергетичного обміну», яку вам пропоную заповнювати протягом вивчення нового матеріалу на уроці. Таблиця може бути використана як опорний конспект для підготовки домашнього завдання (учитель роздає приготовлені таблиці учням).

Енергетичний обмін речовин здійснюється у три послідовних етапи: підготовчий, безкисневий та кисневий ( слайд №19)

2.1. Етапи енергетичного обміну

Метод робота в парах

Форма групова

Учитель. Щоб ознайомитись з особливостями підготовчого етапу,організуємо пошукову роботу в парах упродовж 3 хвилин. Кожна пара отримує певне завдання.

Підготовчий етап

1 ряд. Опрацювавши розділ «Підготовчий етап енергетичного обміну» (с.154), дайте відповідь на питання за планом і заповніть відповідні графи таблиці:

  • Де відбувається підготовчий етап ?

  • Які перетворення відбуваються з органічними речовинами?

  • Яка кількість енергії вивільняється?


Орієнтовні відповіді учнів

Підготовчий етап енергетичного обміну у більшості тварин і людей відбувається у шлунково–кишковому тракті, а також у цитоплазмі клітин. На цьому етапі великі органічні молекули розщеплюються на мономери: білки – до амінокислот, жири – до гліцерину і жирних кислот, полісахариди – до моносахаридів, нуклеїнові кислоти – до нуклеотидів. Процеси розщеплення відбуваються за участю ферментів і супроводжуються вивільненням енергії, але її кількість незначна, і вона розсіюється у вигляді тепла. Проте це тепло може використовуватись організмами для підтримання температури власного тіла ( слайд №20)

Безкисневий етап

2 ряд. Опрацювавши розділ «Безкисневий етап енергетичного обміну» (с.154-155), дайте відповідь за планом і заповніть відповідні графи таблиці:

  • Де відбувається безкисневий етап енергетичного обміну?

  • Чому безкисневий етап називають анаеробним?

  • Які живіорганізми не можуть використовуватикисеньу процесах енергетичного обміну?

  • У чому полягає суть безкисневого етапу?

  • Як називається процес безкисневого розщеплення вуглеводів?

  • Розгляньте сумарне рівняння гліколізу, використовуючи текст підручника (с.155). Поясніть, скільки виділяється енергії (кДЖ)?


Орієнтовні відповіді учнів ( слайд №21)

Безкисневий етап енергетичного обміну відбувається в клітинах. Його називають анаеробним, тому що цей етап відбувається без участі кисню. Анаеробне розщеплення – це найпростіша форма утворення та акумуляції енергії. Деякі організми: бактерії, безхребетні тварини (паразитичні черви) –не можуть використовувати кисень, тому завдяки гліколізу можуть отримувати енергію.Сумарне рівняння гліколізу має такий вигляд:

С6Н1206 + 2Н3Р04+2АДФ ⇒ 2С3Н603 + 2АТФ + 2Н20

Під час гліколізу виділяється близько 200 кДж енергії. Частина її (майже 84 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а інша - розсіюється у вигляді тепла. Отже, процес гліколізу енергетично малоефективний: лише 35-40% енергії запасається в зв'язках молекул АТФ. Це пояснюється тим, що кінцеві продукти гліколізу все ще містять багато зв'язаної енергії ( слайд №22)

Учитель. Коли недостача кисню, або пошкодження мітохондрії, то клітина, щобдістати необхідну для життя кількість АТФ, використовує безкисневий процес. Для цього їй потрібно в 20 разів більше глюкози, ніж у нормі.
Кисневий етап

3 ряд. Опрацювавши розділ «Кисневий етап енергетичного обміну» (с.156 – 157), дайте відповідь за планом і заповніть відповідні графи таблиці:

  • Де відбувається безкисневий етап енергетичного обміну?

  • За яких умов можливий кисневий етап енергетичного обміну?

  • Розгляньте сумарне рівняння аеробного процесу енергетичного обміну речовин, використовуючи текст підручника (с. 156). Поясніть, скільки виділяється енергії (кДЖ)?

Учні презентують результати роботи. Корекція та доповнення вчителя.

Що ви знаєте про мітохондрії? ( слайд №23)

Метод – побудова «Асоціативного куща»

Форма фронтальна

Метод – повідомлення вчителя

Форма – фронтальна

Учитель. Аеробне дихання відбувається в мітохондріях. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить так званому циклу Кребса. Цикл Кребса (цикл трикарбованих кислот)– цепослідовне перетворення певних органічних кислот, що відбувається в матриксі мітохондрій. Цей процес названо на честь англійського біохіміка Ханса Адольфа Кребса, який відкрив його у 1937 році. Унаслідок кожного циклу Кребса може утворюватися одна молекула АТФ, а молекули вуглекислого газу, які утворюються під час цих перетворень, залишають мітохондрії та з часом виводяться з клітини. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми гідрогену, які є носіями енергії. Ці атоми відновлюють певні сполуки. Енергія, запасена в атомах гідрогену, згодом частково використовується для синтезу молекул АТФ. Цей процес перебігає в кілька етапів і називається дихальним ланцюгом (електронно - транспортний ланцюг). (слайд №25, 26)

Уважно розгляньте малюнок (26.2, с.156).

Ви бачите мітохондрію, її зовнішню і внутрішню мембрану та міжмембранний простір.

Що відбувається далі?

  • Відбувається утворення сполуки НАД  Н

  • Окиснення НАД  Н за участю ферменту.

  • Під час окиснення звільняються електрони та протони.

  • Транспорт електронів відбувається за участю білків – переносників на внутрішню мембрану мітохондрій, а протони на зовнішню мембрану мітохондрій, де вони накопичуються.

  • Виникає та зростає різниця електричних потенціалів. Коли різниця потенціалів досягає критичного значення, іони Н+ із зовнішньої мембрани переносяться на внутрішню завдяки ферментній системі (Н+ - АТФаза),

  • Під час повернення іони Н+ у матрикс мітохондрій енергія вивільняється.

Який енергетичний баланс кисневого етапу енергетичного обміну?

Повне окиснення молекул молочної або піровиноградної кислоти супроводжується виділенням такої кількості енергії, якої достатньо для утворення 36 молекул АТФ (слайд №27).

Сумарне рівняння кисневого етапу енергетичного обміну має такий вигляд:

3Н603 + 602 + 36Н3Р04 + 36АДФ ⇒ 6С02 + 36АТФ + 36Н20
Ви вже знаєте, що в процесі анаеробного етапу енергетичного обміну при розщепленні однієї молекули глюкози утворюються дві молекули АТФ. Енергії, яка виділяється внаслідок повного розщеплення однієї молекули глюкози, вистачає на утворення 38 молекул АТФ (слайд №28, 29)

Сумарне рівняння безкисневого і кисневого етапів енергетичного обміну має такий вигляд:

C6H12O6 + 38АДФ + 38Н3РО4 + 6О2 +6Н2О⇒ 6СО2 + 38АТФ + 44Н2О

Під час цих перетворень виділяється близько 2800 кДж енергії, з яких у вигляді макроергічних зв'язків молекул АТФ запасається 1596 кДж, або 55%, а 45% – розсіюється у вигляді тепла.

Отже, основну роль у забезпеченні клітин енергією відіграє аеробний етап енергетичного обміну.

Завершується енергетичний обмін виведенням кінцевих продуктів (вуглекислого газу та води) з організму.
V. Узагальнення і систематизація знань

Мета: узагальнити засвоєні знання у вигляді певної цілісності

Метод – «Мікрофон»

Форма – фронтальна

1.Яка органічна речовина є головним постачальником енергії у клітині?

2.Яка органічна речовина є універсальним акумулятором енергії?

3.Дайте визначення поняттям: енергетичний та пластичний обмін.

4.Які етапи енергетичного обміну ви знаєте?

5.Скільки АТФ утворюється при безкисневому етапі розщеплення?

6.Як називається безкисневий етап розщеплення глюкози?

7.Де в клітині відбувається процеси кисневого етапу енергетичного обміну?

V. Підсумки уроку

Мета:підвести підсумки уроку; здійснити оцінювання діяльності учнів згідно з критеріями оцінювання навчальних досягнень

Метод – повідомлення вчителя

Форма – фронтальна

Обговорення та оцінювання відповідей учнів.

VІ. Домашнє завдання (слайд №30)

1. Опрацювати §26, Дати відповіді на запитання наприкінці §26,с.159.

2. Заповнити повністю таблицю «Етапи енергетичного обміну речовин».

3*Фізіологи встановили, утворення невеликої кількості молочної кислоти у м’язах стимулюють їх скорочення, накопичення великої кількості молочної кислоти гальмує скорочення м'язів і викликає швидку втому. Поясніть, що відбудеться з людиною, у якої слабке серце, якщо під час бігу чи фізичної роботи через нестачу кисню у м’язах буде переважати гліколіз.

4*. Розв’яжіть задачу. М’язи ніг під час бігу за 1 хв. витрачають 24 кДЖ енергії. Скільки всього грамів глюкози витратять м’язи ніг за 50 хв., якщо половину часу в м’язах буде йти повне засвоєння глюкози, другу половину – безкисневе?

(відповідь: 270 г. С6Н12О6)

VІІ. Рефлексія

Мета: отримати зворотній зв'язок щодо організації навчально-пізнавальної діяльності учнів упродовж уроку; сприяти вихованню свободолюбивої особистості.

Метод – інтерв’ю

Форма – індивідуальна

Що було найскладніше зрозуміти?

Що найбільше запам’яталось?

Що б ви зробили по-іншому?
Етапи енергетичного обміну


Запитання для порівняння

Підготовчий

період

Безкисневий

(анаеробний) етап

Кисневий

(аеробний) етап

Де здійснюється









Що розщеплюється







Піровіноградна кислота С3Н4О3,

Молочна кислота С3Н6О3, вода

Кінцеві продукти

Мономери:

білки

вуглеводи

ліпіди

НК

Піровіноградна кислота С3Н4О3,

Молочна кислота

С3Н6О3

вода.




Що активізує процес










Хімічне рівняння

------------------

С6Н12О6 + 2Н3РО4+2АДФ

⇒ 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ ⇒ 6СО2 + 36АТФ + 36Н2О

Енергетичний ефект

Незначна кількість енергії (розсіюється у вигляді тепла)

Малоефективний.

40% акумулюється, а решта розсіюється у вигляді тепла

Велика кількість енергії.

55% акумулюється у вигляді макроенергічних зв’язків АТФ.

Кількість молекул АТФ

АТФ не утворюється







Біологічне значення










Схожі:

Тема Вступ до психолого-педагогічної підготовки
Напрям психології, предметом вивчення якого є особистість як унікальна цілісна система, здатна до самоактуалізації
Мова-це єдина цілісна складна система звуків, знаків, слів, речень,...
Боротьба українців відновлення власної державності булла пов'язана з боротьбою за права рідної мови
Календарне планування
...
Банківська система США, Великобританії, Німеччини
Банківська система СА називається федеральна резервна система. Назва склалася еволюційно, враховуючи територіальний поділ і розміщення...
Дивно я створений
Вони серйозно думають, що життя зародилося в первинному океані – якомусь киплячому «бульйоні». Саме там, у результаті «випадкових»...
ТЕМА ГРОШОВО-КРЕДИТНА СИСТЕМА РОСІЇ
До 1917 р кредитна система Росії розвивалася за капіталістичними законами. У Російській імперії існувала трирівнева кредитна система,...
ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ
Я-концепція – це цілісна структура (у хворих на шизофренію вона, наприклад, порушена). Проте ця структура має і певні протиріччя,...
Тема 16. Одержання, очистка та властивості колоїдних розчинів
Окрема клітина живого організму є гетерогенною колоїдною системою. Кров, протоплазма, м’язові й нервові клітини, біологічні мембрани,...
Тема уроку: Народовладдя. Мета уроку
Основні поняття і терміни: народовладдя, вибори, електорат, абсентеїзм, виборча система, мажоритарна виборча система, пропорційна...
Податкова система України
Податкова система – це сукупність податків, зборів, інших обов’язкових платежів і внесків до бюджету держави
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка