Элективный курс "Биохимия" в школьном курсе химии (стр. 1 из 6)

Введение

Знания из области биохимии, раскрывающие значение различных химических процессов природного и антропогенного происхождения для существования живых организмов, служат своего рода мостом, соединяющим курсы химии и биологии, основой для практического применения химических знаний в повседневной жизни. По своей сути биохимические знания имеют обобщающий характер, поскольку, опираясь на важнейшие теории и законы химии, они раскрывают специфику проявления этих законов и теорий в биологических системах, т. е. на более высоком уровне организации материи.

Глава 1. Элективный курс «Биохимия»

Далеко простирает химия руки свои в дела человеческие. Д.И. Менделеев

Биохимия – это химия жизни, или, более строго, наука о химических основах процессов жизнедеятельности. Сфера биохимии столь же широка, как и сама жизнь. Всюду, где существует жизнь, протекают различные химические процессы.

В ходе изучения этого курса мы ответим на вопросы: «что происходит?», «как происходит?» и, самое главное, «почему это происходит?».

Актуальность курса. Биохимия является базовой составляющей современной физико-химической биологии. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет здоровье как состояние «полного физического, духовного и социального благополучия, которое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий». Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, обеспечивают его максимальную жизнеспособность и поддерживают физиологически нормальное состояние. Знание биохимии необходимо для решения проблем сохранения здоровья, выяснения причин различных болезней и поиска путей их эффективного лечения.

Данный элективный курс основывается на курсе «Биохимия», предложенном А.С. Коничевым и А.П. Коничевой, но отличается от последнего меньшим объемом теоретического материала и наличием большого количества лабораторных и практических работ. Создавая курс «Биохимия», я прежде всего ставила задачу приобретения учащимися экспериментальных умений и навыков. В программу включены разделы, касающиеся характеристики основных классов соединений, входящих в состав живой материи, обменных процессов, а также такие важные разделы биохимии, как изучение ферментов, витаминов, гормонов.

В содержании программы отражены научно-практические задачи биохимии, тесно связанные с актуальными вопросами биохимической экологии, что отражает современную тенденцию естественно-научного образования.

Многие вопросы, включенные в данный курс, не рассматриваются в школьной программе или изучаются фрагментарно.

Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет. И.П. Павлов

Схема образования глюкозы в процессе пищеварения

Цели курса: расширить и систематизировать знания учащихся о структуре и функциях белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, полученные в курсах общей биологии и органической химии; познакомить с современными достижениями и перспективными направлениями развития биохимии.

Схема синтеза белка

Задача курса: создание условий для формирования и развития у учеников: – теоретических знаний и практических умений в области биологического эксперимента, позволяющих исследовать явления природы; – интереса к изучению биологии и проведению эксперимента; – умения самостоятельно приобретать и применять знания; – творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

В процессе реализации данной программы учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

– наблюдать и изучать явления и свойства веществ; –описывать результаты наблюдений;

–выдвигать гипотезы;

– отбирать необходимое оборудование для проведения эксперимента; –выполнять измерения;

– представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков; –интерпретировать результаты эксперимента;

–делать выводы;

– обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:

– цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, теория; –роль эксперимента в познании;

–соотношение теории и эксперимента в познании;

– правила пользования химическим оборудованием.

Формы проведения занятий:

– лабораторные работы, наглядно отражающие биохимические закономерности, включают в себя формулирование цели работы, постановку задачи, перечень оборудования, описание хода работы, запись наблюдений, вопросы для проверки усвоения материала;

– решение биохимических задач, связанных с реальными жизненными ситуациями, проблемами здоровья человека;

–лекции; –дискуссии; –«круглые столы»;

–создание компьютерной презенатции Power Point;

– работа с Интернетом, СМИ.

Усвоив материал этого элективного курса, ученик должен знать:

–элементный состав клетки;

–неорганические и органические вещества клетки;

– свойства воды и ее роль в клетке.

Ученик должен уметь:

Охарактеризовать следующие термины и понятия, объяснить взаимосвязь между ними:

– полимеры, мономеры; – углеводы, моносахариды, дисахариды, полисахариды; – липиды, жиры, глицерин, жирная кислота; – аминокислота, полипептид, белок; – катализатор, фермент, активный центр; – нуклеиновая кислота, нуклеоитд; – АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ, РНК, ДНК; – конформация, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры; – ренатурация, денатурация.

Объяснять значение микро-, макро- и ультрамикроэлементов в клетке.

Содержание курса

Введение (1 ч)

Биохимия и здоровье, определение биохимии, задачи биохимии, области исследования. Биохимия и другие биологические науки. Общий экспериментальный подход, используемый в биохимии. Основные достижения биохимии.

Химический состав организма (2 ч)

Элементный состав организма. Понятие о главных биогенных элементах. Макро- и микроэлементы. Закономерности распространения элементов в живой природе. Потребности организмов в химических элементах. Химический состав организма человека.

Белки (З ч)

Роль белков в построении и функционировании живых систем. Аминокислотный состав белков. Типы связи аминокислот в белковой молекуле. Пептиды. Природные пептиды, их физиологическое значение. Структура белковых молекул. Функциональная классификация белков и характеристика отдельных групп. Белки как детоксиканты ксенобиотиков в организме.

Практические работы. Обнаружение азота и серы в белках. Обнаружение белка в мясном бульоне. Качественные реакции на аминокислоты и белки. Приготовление раствора белка (яичного альбумина). Денатурация белка.

Ферменты (2 ч)

Разнообразие каталитически активных молекул. Различия в свойствах ферментов и катализаторов небелковой природы. Специфичность действия ферментов. Понятие о субстратной специфичности и аллостерическом центре в молекуле фермента. Понятие о коферментах. Механизм действия ферментов. Активаторы и ингибиторы ферментов. Практическое использование ферментов.

Практические работы. Наблюдение расщепления пероксида водорода ферментом каталазой. Специфичность действия ферментов. Влияние на активность ферментов температуры, рН, активаторов и ингибиторов.

Витамины (2 ч)

История открытия витаминов. Роль витаминов в питании человека. Авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы. Витамерия. Жирорастворимые витамины. Водорастворимые витамины.

Практические работы. Качественные реакции на витамины.

Нуклеиновые кислоты (3 ч)

История открытия нуклеиновых кислот, их химический состав. Характеристика пуриновых и пиримидиновых оснований. Два типа нуклеиновых кислот. Различие между ДНК и РНК. Центральный постулат молекулярной биологии – ДНК–РНК–белок – и его развитие. Строение и функции ДНК. Содержание ДНК в организме и локализация ее в клетке. Размер и форма молекул ДНК. Первичная структура ДНК. Успехи и перспективы расшифровки структуры геномов микроорганизмов, растений и животных. Проект «Геном человека». Вторичная структура ДНК. Комплементарность азотистых оснований и ее значение для воспроизведения структуры генов. Полиморфизм вторичной структуры ДНК. Третичная структура ДНК. Сверхспирализация ДНК. Избыточность и комплементарность молекул ДНК. РНК и их классификация. Сравнительная характеристика видов РНК по их структуре и функциям.

Практические работы. Выделение ДНК из печени.

Углеводы (2 ч)

Классификация углеводов. Простые углеводы и их представители (рибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза). Сложные углеводы. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза). Полисахариды, их структура и представители (гликоген, крахмал, целлюлоза, хитин). Функции углеводов.

Практические работы. Выявление углеводов.

Липиды (2 ч)

Общая характеристика и классификация липидов. Структура и функции липидов. Роль липидов в построении биологических мембран. Воска, их строение, функции и представители (спермацет, пчелиный воск). Стероиды. Стеролы. Структура и функции стероидов.

Практические работы. Выявление липидов. Гидролиз жиров под действием липазы. Влияние желчи на активность липазы.

Гормоны и их роль в обмене веществ (2 ч)

Классификация гормонов. Стероидные гормоны, механизм действия стероидных гормонов. Пептидные гормоны и механизм их действия. Применение гормонов в медицине и сельском хозяйстве.

Практические работы. Качественные реакции на гормоны.

Проблемы биохимической экологии (1 ч)

Антропогенные биоактивные вещества и проблемы химического загрязнения биосферы. Экологически безопасные способы воздействия на различные виды животных, растений и микроорганизмов.