Методическая разработка открытого занятия на тему Диссимиляция (1 курс колледжа, специальности естественонаучного профиля)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Многопрофильный колледж

Методическая разработка открытого занятия

по дисциплине «Биология»

на тему

«Обмен веществ и энергии в клетке. Энергетический обмен»

Преподаватель : Вильгаук Ольга Анатольевна

Методист: Котукова Елена Юрьевна

Зав. отделением: Ариткина Наталья Кузьминична

Магнитогорск

2015

Методическая цель урока: организация урока в соответствии с требованиями ФГОС .

Тип урока - комбинированный

Цели урока:

- для преподавателя:

Образовательная создать условия для осознания и осмысления нового материала в соответствии с системно-деятельностным подходом.

Развивающая использовать для оценки достижений учащихся на уроке модульную технологию, формировать умение постановки биологического опыта, описания, анализ и оценки достоверности полученного результата.

Воспитывающая - оценивать биологическую роль питания и дыхания в целом и добиться понимания, что от сбалансированности пищи и чистоты вдыхаемого воздуха зависит во многом протекание обмена веществ и здоровье человека.

- для студентов:

1) формирование знаний о энергетическом обмене, его этапах и биологической роли.

2) развитие умений анализировать, объяснять закономерности биологических процессов и явлений (исследовать изменения веществ в ходе этапов диссимиляции, объяснять явления дыхания, питания, мышечного напряжения во время физических упражнений).

3) научиться выдвигать гипотезы, проверять выдвинутые гипотезы экспериментальными средствами, формулируя цель исследования.

Задачи урока:

1. Выяснить, как осуществляется энергетический обмен в клетках. Как трансформируется полученная энергия? Где аккумулируется (запасается) полученная энергия?

2. Провести проверку опытным путем изменения веществ в ходе подготовительного этапа диссимиляции;

3. Формировать активную жизненную позицию, объясняя необходимость в сбалансированности пищи и чистоте вдыхаемого воздуха, необходимости умения дышать при выполнении физических упражнений.

Развитие УУД: умения презентовать свою работу, анализировать, формулировать выводы.

Планируемые результаты:

Личностные: оценивать биологическую роль питания и дыхания в целом с целью бережного, ответственного и компетентного отношения к физическому здоровью; иметь навыки сотрудничества со сверстниками, взрослыми в учебно-исследовательской деятельности;

Предметные: знать этапы диссимиляции, изменения веществ в ходе этапов, биологическую роль диссимиляции, уметь выдвигать гипотезы, проверять выдвинутые гипотезы опытными средствами, формулируя цель исследования.

Метапредметные: владение навыками учебно-исследовательской деятельности, применению различных методов познания.

Формы работы: письменный опрос, учебное исследование, решение биологических задач, прием мозговой штурм.

Технологии: элементы технологии проблемного обучения, элементы модульной технологии, проектной технологии

Материальное обеспечение: на одноразовых тарелках подать образцы в виде канапе варенной картошки; хлеб пшенничный, бананы, яйцо белок и желток отдельно, плитка шоколада (для улучшения настроения после опытов).

15 одноразовых тарелок, зубочистки, 35 одноразовых стаканчиков, питьевая вода, экран, ноутбук, проектор.

Литература: Вильгаук О.А. Биология: учеб. пособие / О.А. Вильгаук. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им.Г.И. Носова, 2015. С.- 24-26.

Дидактические материалы:

Карты для оформления исследования (30 шт).

Плакат : строение клетки прокариот и эукариот.

Презентация к уроку.

Задания по ходу урока

Ход урока

1. Организационный этап

1 слайд

1.1 Приветствие ,перекличка.

Здравствуйте, очень рада вас всех видеть.

На уроке сегодня присутствуют студенты группы ПТк 15-1, которые изучают биологию на углубленном уровне. Проверим присутствие (отмечаю в журнале посещаемость). На сегодняшнем уроке присутствуют …. студентов.

2 слайд

2. Постановка целей

Мы начинаем наш урок по биологии. Как мы уже отмечали, одним из свойств живого является обмен веществ между организмом и окружающей средой. Изначально в пищевых продуктах находится энергия, которую нам надо освободить для процессов происходящих в наших организмах.

Задача нашего урока:

• Выяснить, как осуществляется энергетический обмен в клетках.

• Как трансформируется полученная энергия?

• Где аккумулируется (запасается) полученная энергия?

Нас ожидает сегодня много открытий по теме нашего урока. Вы узнаете, что такое диссимиляция, выучите этапы диссимиляции и процессы, происходящие в них, научитесь объяснять биологическую и практическую значимость диссимиляции.

2. Актуализация прежних знаний

Слайд 3.

2.1 Постановка цели:

Для изучения энергетического обмена от нас требуется повторить некоторые термины, без которых мы не сможем в полной мере его изучить.

2. письменная проверочная работа (приложение)

3. Сдают заполненную карту ответов. За нее получают баллы.

Слайд 4

2. Анализ проверочной работы.

С продуктами мы получаем органические и неорганические вещества.

Озвучить правильные ответы на вопросы

4. Открытие нового знания, закрепление знаний (исследовательская работа, просмотр фильма, проблемные вопросы, прием мозговой штурм).

Слайд 5,6

Прием «мозговой штурм», по результатам на доске пишу ответы:

Главный ответ - энергия

Слайд 7

слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

С чего начинается обмен веществ и энергии? - с поступления веществ в пищеварительную систему.

Кратко рассказываю о пищеварительной системе человека ( перечисляю органы).

В пищеварительной системе человека идет 1 этап диссимиляции: подготовительный - сложные вещества распадаются до простых.

Обмен белков: Сначала белок расщепляется на фрагменты - пептиды. Этот процесс осуществляется в желудке с помощью пепсина и в тонком кишечнике с помощью химотрипсина и трипсина (ферментов поджелудочной железы).

Затем эти пептидные фрагменты расщепляются до свободных аминокислот. Далее аминокислоты поглощаются в печени или клетках. Те аминокислоты, которые попадают в печень, либо используются для синтеза белков, либо преобразуются в кетокислоты, углеводоподобные вещества, в процессе дезаминирования, т.е. удаления аминогруппы из аминокислот. Азот из этих аминогрупп используется для формирования мочевины в печени, которая затем выводится почками. В организме человека белки почти не откладываются в запас. Излишки аминокислот в клетках печени превращаются в углеводы - глюкозу и гликоген или в резервный жир. Поэтому слишком больших количеств белков в пище нужно избегать. Но и намеренное голодание, когда вследствие больших энерготрат организм, израсходовав запасы углеводов и жира, начинает тратить резервы белка, очень вредно. Это тратятся белки цитоплазмы клеток.

Выполняют задание из приложения , заполняя про белки

Поскольку пищевой жир не растворим в воде, он конденсируется в крупные капли липидов в верхней части желудка. В двенадцатиперстной и тонкой кишках жир обрабатывается пищеварительными соками. Под влиянием желчи он превращается в тончайшую эмульсию и становится доступным действию фермента поджелудочной железы - липазы, которая расщепляет жир на глицерин и жирные кислоты. Эти кислоты проникают через ворсинки кишечника в его стенку. В случае недостаточной секреции желчи и липазы происходит нарушение жирового обмена.

Жирные кислоты, проникнув в стенку кишечника, вновь образуют с глицерином жир - триглицерид. Этот жир, как и непосредственно всосавшийся, соединяясь с небольшим количеством белка, образует так называемые хиломикроны - разновидность липопротеидов. Из стенки кишечника хиломикроны попадают в лимфатическое русло, а уже оттуда в кровь и затем в легкие. Таким образом, первым органом, через который проходит всосавшийся в составе хиломикронов жир, являются легкие. Этим жиры отличаются от углеводов и аминокислот - продуктов расщепления белка в кишечнике, которые непосредственно всасываются в кровь и прежде всего поступают в печень. Когда жир всасывается в избытке, он временно задерживается клетками легких. Легкие, таким образом, являются как бы губкой, предохраняющей артериальную кровь от избыточного поступления в нее пищевого жира. Это имеет определенный физиологический смысл. Ведь значительное повышение концентрации жира в артериальной крови может привести к неприятным последствиям - повышению ее свертываемости, закупорке мелких сосудов, а также усилению отложения жира в организме.

В легких жир не только задерживается, но и расщепляется. Здесь же происходит частичное окисление освободившихся жирных кислот. Тепло, образующееся при их сгорании, согревает поступающий в легкие холодный воздух - еще одно применение жиров. На этом основана рекомендация жителям северных областей включать зимой в рацион относительно большое количество жира

Выполняют задание про жиры

Углеводы. Глюкоза должна постоянно присутствовать в нашей крови. Попадая в кишечник, сложные углеводы расщепляются до глюкозы, которая затем всасывается в кровь. Часть глюкозы расходуется на энергетические нужды, другая часть может отложиться в виде жировых запасов, а некоторое количество откладывается в виде гликогена. После того как пища переварится, и приток глюкозы из кишечника прекратится, начинается обратное превращение жиров и гликогена в глюкозу. Так наш организм поддерживает постоянную концентрацию глюкозы в крови.
Превращение белков и жиров в глюкозу и обратно - это процесс, на который требуется много времени. Но вот взаимопревращение глюкозы и гликогена происходит очень быстро. Поэтому гликоген играет роль основного запасного углевода. В организме он откладывается в виде гранул в различных типах клеток, но в основном в печени и мышцах. Запас гликогена у человека среднего физического развития может обеспечивать его энергией в течение суток

Выполняют задание про углеводы

Я подвожу итог о расщеплении сложных веществ и проверяю выполнение задания на закрепление процессов происходящих в подготовительном этапе диссимиляции

слайд 11

А сейчас мы проведем исследование. Я выдвигаю вам гипотезу: если расщепление веществ начинается в ротовой полости, то в ходе поглощения еды мы можем это почувствовать или нет?

Сначала знакомимся с картой исследования, которое они должны заполнить после исследования.

см приложение

Организую проведение исследования

Выполняют исследование

Слайд 12

Сформулировать вывод о подготовительном этапе по содержанию слайда

Если много было углеводов образуется гликоген

Слайд 13

Не все углеводы перевариваются, но играют важную роль в питании и поэтому обязаны быть в питании, так как стимулируют работу желудочно-кишечного тракта. Как будущие технологи пищевого производства помните об этом.

Для отдыха и закрепления смотрим

Видеофрагмент «Слоновья бумага» (рассказывается о целлюлозе)

Прием мозговой штурм в ходе, которого должны прийти к выводу, что увеличивается масса тела, появляется ожирение

И углеводы превращаются в гликоген и жир

Жир откладывается в жировой ткани

Белки тоже превращаются в жир

Гликоген запасной углевод эукариот и избыток глюкозы, например, быстро превращается к глюкоген. Его избыток вреден для здоровья.

Питание основа здоровья человека. Энергия, необходимая организму, поступает с пищей в виде органических веществ, которые расщепляются в процессах энергетического обмена. Рекомендации по содержанию на кг массы даны на слайде 15. Можете легко посчитать: если ваш вес 50 кг, то белков надо 50 гр, жиров 55 гр, и углеводов 225 гр.

Почему углеводов так много?

Потому что второй этап идет именно с глюкозой, которая образовалась при расщеплении сложных углеводов, а если их не было в питании то жиров и даже аминокислот.

Самостоятельная работа

Заполните конспект пункты с 1- 3.

Просмотр ролика о гликолизе.

После подготовительного этапа катаболизма, в ходе которого #углеводы (и другие вещества) распались на свои мономеры, наступает#гликолиз. Суть его состоит в том, что одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (или пирувата) с образованием АТФ (напомним, это вещество - основной источник энергии для реакций в организме). Гликолиз идёт в два этапа. На первом происходит разделение глюкозы пополам, при этом тратится две молекулы #АТФ. Как же так: энергия не накапливается, а расходуется? Но на втором этапе все затраты компенсируются вдвойне: в ходе дальнейших превращений образуются уже четыре молекулы АТФ (при затраченных двух). Также на втором этапе образуется две молекулы #НАДН, переносящие электроны, энергии которых при кислородном дыхании хватит на образование еще пяти АТФ. Сам же по себе гликолиз не требует участия кислорода и является важнейшим путём получения энергии для эритроцитов, мышц и многих микроорганизмов.

К брожению способны бактерии, многие микроскопические грибы и простейшие. Брожение также может наблюдаться в клетках растений и животных в условиях дефицита кислорода. Сбраживанию подвергаются различные вещества. Это углеводы, органические кислоты, спирты, аминокислоты и другие вещества. Продуктами брожения являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, амиловый), ацетон, а также углекислый газ и вода. Широкое распространение в природе имеет брожение молочнокислое, маслянокислое, уксуснокислое, спиртовое и

Образование молочной кислоты по типу молочнокислого брожения осуществляется также в животных клетках в условиях дефицита кислорода. (Молочная кислота, образованная в животных клетках, постепенно с током крови выводится из них и поступает в печень. В присутствии кислорода в клетках печени она превращается в пировиноградную кислоту. Последняя далее может поступать в цикл Кребса либо превращаться в глюкозу, которая хранится в клетках печени и мышц в форме гликогена; указанные превращения требуют дополнительных затрат энергии.)

Процесс брожения находит большое практическое применение. Молочнокислое брожение используется для получения различных кисломолочных продуктов, при солении и квашении овощей, силосовании кормов и т. д. Кефир - продукт совместной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей. Известно много национальных кисломолочных продуктов (кумыс, йогурт и др.), для приготовления которых используют кобылье, верблюжье, овечье, козье молоко, а в качестве закваски - естественно возникшие и сохраняемые комплексы молочнокислых бактерий и дрожжей. Молочнокислые бактерии играют также большую роль в процессе приготовления, сыров. Первый этап производства сыров (створаживание белков молока) осуществляется молочнокислыми бактериями. После молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, начинают размножаться пропионовые бактерии, которые сбраживают молочную кислоту с образованием уксусной и пропионовой кислот. Эти кислоты придают сырам специфический острый вкус.

Скисание сливок, необходимое для получения сливочного масла, также вызывают бактерии рода Streptococcus. Помимо молочной кислоты некоторые из них образуют ацетоны и диацетил, придающие сливочному маслу характерный запах и вкус. Субстратом при этом служит лимонная кислота, содержание которой в молоке достигает 1 г/л.

Заполните конспект пункт 7 про брожение

В последнее время все больше людей занимается спортом. Многие хотят как можно скорее добиться желаемого результата, поэтому переусердствуют на тренировках. В итоге, после очередной тренировки человек испытывает боль в мышцах. Она возникает в результате накапливания молочной кислоты.

При физических нагрузках мышцы сокращаются очень интенсивно. Поэтому чем интенсивнее сокращаются мышцы, тем больше им требуется кислорода.

Особенность нашего организма состоит в том, что интенсивное сокращение мышц приводит к блокировке поступления кислорода. Во время интенсивной нагрузки местный кровоток замедляется, а вследствие этого замедляется и поступление кислорода в мышцы. В итоге получается, что наши мышцы нуждаются в кислороде, но в то же время они ограничивают кровоток и уменьшают приток кислорода.

Но несмотря на это, нагрузка на мышцы все равно продолжается, и поэтому мышцы ищут новые источники энергии. В результате в мышцах производится АТФ без кислорода, в анаэробном режиме. Гликоген, содержащийся в мышцах, помогает производить энергию без кислорода.

Задание на закрепление 2 этапа диссимиляции (ответ на вопрос -1 балл, всего -5)

Пока проверяю задание, учащиеся заполняют пункт 7 в конспекте

Третий этап диссимиляции называют кислородный этап или гидролиз. Включает биохимические процессы окисления в митохондриях, приводящее к преобразованию химической энергии пищи.

Мозговой штурм: почему мы дышим? Для чего нам кислород?

- для окисления молочной кислоты

- образуются диоксида углерода и воды

- много энергии и образование АТФ

Что такое цикл Кребса?
Происходящая во всех растениях и организмах животных серия ферментативных реакций в митохондриях клеток, используемых для производства высокоэнергетических фосфатных соединений, которые являются источником клеточной энергии.

Суммарное уравнение гидролиза
2ПВК + 6О2 + 36АДФ + 36Ф -> 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

(В зависимости от интенсивности обмена веществ человек выделяет через лёгкие в среднем около 5 - 18 литров углекислого газа (СО₂)в час. Взрослый человек в покое поглощает в среднем 12 л кислорода в час, а при физической работе - в 10 с лишним раз больше.

Прием мозговой штурм :

Почему после физической нагрузки частота дыхания учащается?

Дыхание учащается при физической нагрузке, так как повышается потребность в кислороде в мышцы

Почему в клетках спортсменов митохондрий больше?

Митохондрии - энергетические станции. Больше их в тех органах, которые потребляют больше энергии при работе.

Вывод по изучению нового:

извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Процесс биологического окисления идет многоступенчато (приспособление к тому, чтобы клетка не перегревалась). При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ.

Биологическая роль диссимиляции заключается в обеспечении клеток энергией необходимой для чего?

-называют по слайду

Закончите оформление конспекта занятия.

.5. Домашнее задание. - знать конспект по теме.

6. Подведение итогов учебного занятия.

-объявить рейтинг занятия, проверить задания и посчитать баллы, перевести их в оценки. Критерии оценки по сумме баллов для заданий: 10-9 баллов - «5»,8 - «4», 7-6 - «3», менее 6 - «2».

- проверить исследовательскую работу: заполненные таблицы, ответы на все вопросы.

Приложение

Конспект по теме

№ п/п

Новое знание

Содержание нового знания

1

Энергетический обмен или диссимиляция или катаболизм

определение

2

Этапы энергетического обмена

название

3

Подготовительный этап

процессы, происходящие в этом этапе

4

Бескислородный или гликолиз

процессы, происходящие в этом этапе

5

Кислородный или гидролиз

процессы, происходящие в этом этапе

6

Биологическая роль

значение процесса для жизнедеятельности клеток

7

Практическая значимость изучения

объяснение процессов дыхания

объяснение процессов брожения

объяснение процессов мышечной усталости во время выполнения физических упражнений

Исследование -опыт 1. Изучение процессов подготовительного этапа диссимиляции
Цель : - изучить реакции распада сложных веществ на простые в ротовой полости.

Материальное обеспечение: белок яйца, желток яйца, хлеб , банан, картофель.

Ход работы:

1. Рассмотрите образцы продуктов, назовите органическое вещество, преобладающее в продукте питания, заполнив таблицу:

Продукт

Вещество, преобладающее в продукте

Состав органического вещества

Белок яйца

Желток яйца

Пшеничный хлеб

Банан

Картофель

2. Съешьте образцы продуктов, выполнив условие: подержите их в ротовой полости как можно дольше.

3. Зафиксируйте изменения вкусов продуктов, заполните таблицу.

Продукт

Сложное вещество

Простые вещества, образовавшиеся при расщеплении в ротовой полости

Белок яйца

Желток яйца

Пшеничный хлеб

Банан

Картофель

4. Объясните изменение вкусов продуктов, ответьте на вопросы:

- Как называются вещества, расщепляющие органические вещества?

- Какие ферменты расщепляют белки, жиры, углеводы?

- Действие, какого фермента вы наблюдали при выполнении опыта?

- Все ли органические вещества расщепляются в ротовой полости?

- Как изменяется вкус бананов, хлеба, картофеля?

Задание по актуализации прежних знаний (рейтинг- 5 баллов, за каждый правильный ответ на вопрос -1 балл)

Ф.И.О.студента_______________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Назовите органические и неорганические вещества, которые мы получаем с пищей?

Органические __________________________________________________________

Неорганические________________________________________________________

2. Назовите сколько энергии дает 1 гр.

Белка_____

Жиров_______

Углеводов ______

3. Напишите общую формулу углеводов?_____________

4. Напишите из чего состоят белки? __________________

5. Верно ли что жиры это соединения жирных кислот и глицерина?___________________

Ф.и.о._______________________________

Задание на закрепление процессов происходящих в подготовительном этапе диссимиляции (рейтинг -3 баллов, каждая строчка таблицы -1 балл).

Составьте таблицу расщепления белков, жиров, углеводов

Вещества

Отделы пищеварительной системы, где идет расщепление веществ

Ферменты расщепляющее вещество

Конечные продукты расщепления в пищеварительной системе

Конечные продукты расщепления в клетках

Белки

Жиры

Углеводы

Вывод : белки, жиры и углеводы в конечном итоге расщепляются до ______ и______,

Ф.И.О._____________________________________________________________________

Задание на закрепление 2 этапа диссимиляции (ответ на вопрос-0,5 балл, всего -2)

1. На сколько молекул молочной кислоты распадается глюкоза? Сколько в ней атомов углерода?

2. Сколько АТФ образуется при расщеплении 1 молекулы глюкозы?

3. Сколько АТФ образуется при расщеплении 5 молекул глюкозы?

4. В какой части клетки идет гликолиз?