Урок химии

Единство химической организации живых организмов

Пояснительная записка

Урок по программе О.С. Габриеляна (БУП 1 час) предназначен для обучающихся  в 10 классе  и реализует идею естественнонаучной интеграции биологии, экологии, химии и обобщения знаний на химической базе. Основанием для использования интеграции  является учет календарно-тематического планирования курса биологии, где в классах базового уровня химический состав клетки (темы: «Липиды», «Углеводы», «Белки») изучается в октябре – ноябре 10 класса. Кроме того, знакомство с основными классами органических веществ на уроках химии в 9 классе, откуда обучающимся известны жиры, белки, углеводы, делает возможным включение более широких химических знаний, чем предусмотрено учебником,  и рассмотрение урока как вводного не только к теме «Кислородосодержащие органические вещества», но и последующим: «Азотосодержащие органические вещества», «Биологически активные органические соединения».

Место урока:  Урок проводится после изучения темы «Углеводороды и их природные источники» и задуман как вводный урок для следующего блока тем:  «Кислородосодержащие соединения и их нахождение в живой природе»,  «Азотсодержащие соединения и их нахождение в живой природе»,  «Биологически активные органические соединения». Так как на предыдущем уроке учащиеся выполняли контрольную работу  отведено время для работы над ошибками, допущенными обучающимися при выполнении контрольной работы.

Цели: Актуализация знаний о молекулярном уровне организации жизни. Помощь обучающимся в преодолении затруднений, возникших при выполнении контрольной работы по теме «Углеводы».

Задачи: Обучающие: уменьшить количество ошибок, допускаемых обучающимися при выполнении заданий по теме «Углеводороды»; ликвидировать пробелы в знаниях основных понятий темы «Углеводороды»; показать взаимосвязь биологических и химических знаний; расширить знания учащихся о роли органических веществ в живой природе.

Развивающие: формировать коммуникативную компетентность обучающихся, умение работать в группах. Развивать умение анализировать информацию, сравнивать, делать выводы, работать с дополнительными источниками.

Воспитывающие: формировать целостную естественнонаучную картину мира; воспитывать общую культуру личности.

Средства обучения: компьютер, проектор, мультимедийные презентации «Анализ контрольной работы» и «Единство химической организации живых организмов», раздаточный материал на бумажном носителе.

Ход урока

1.       Организационный момент (1 минута). Сообщение целей урока. Создание положительной эмоциональной атмосферы.

2.       Анализ типичных ошибок, допущенных обучающимися в контрольной работе (15-20 минут).

Контрольная работа [2, стр. 107, предложена в тематическом плане Л.А. Алексеевой] включала в себя тестовые задания с выбором ответа и с кратким открытым ответом. Поэтому целесообразно дать возможность обучающимся увидеть свои ошибки самим, сверив свой вариант ответа с правильным, и в случае необходимости задать вопросы. В презентации объединены вопросы и правильные ответы на них, что позволяет работать над ними не только обучающимся, выполнявшим данный вариант, но и всему классу. Для этого предназначены слайды со 2 по 13. К остальным слайдам (15 – 33) учитель обращается только в том случае, если у обучающихся возникает вопрос. Переход к более подробному комментарию осуществляется по гиперссылке, что позволяет рационально использовать время на этом этапе урока.

Примечание:  Вопрос А6 во всех вариантах предусматривал выбор формул веществ, вступающих в реакцию замещения.  В соответствии с программой предполагался  выбор предельных и/или ароматических углеводородов. Однако, если в классе есть обучающиеся, которые более глубоко интересуются химией и планируют сдавать единый государственный экзамен по этому предмету, целесообразно обратить их внимание на возможность реакций замещения в алкинах атома водорода, связанного с sp-гибридным атомом углерода, поскольку этот материал входит в Обязательный минимум  содержания образования 1998 года, на основе которого составляются контрольно-измерительные материалы Единого государственного экзамена.  В презентации переход к этому комментарию отмечен звездочкой. При этом надо использовать комментарий из того варианта, который выполнялся обучающимся с более высоким уровнем знаний по химии.

3.       Изучение нового материала.

Учитель. Мы с вами говорили о том, что еще на рубеже IX-X века арабский алхимик Абу Бакр ар-Рази впервые разделил все химические вещества по их происхождению на три царства: минеральные, растительные и животные вещества. Эта уникальная классификация просуществовала почти тысячу лет. Но в начале XIX века изучение веществ растительного и животного происхождения было объединено в одну науку. Сегодня нам предстоит понять, что явилось основанием для такого объединения, и узнать, как участвуют органические вещества в создании феномена жизни.

Сейчас мы сформируем группы, каждая группа получит задание, и в течение 5 минут будет выполнять его. Потом мы обсудим выводы групп. Группы создаются так: первая парта объединяется со второй, третья с четвертой (обучающиеся, сидящие за первой партой поворачиваются ко второй и т.д.).

Примечание: Вопросы даны в несколько избыточном количестве, чтобы не возникло затруднений при формировании групп и потери времени на пересадку обучающихся. Если количество учеников в классе меньше, можно не рассматривать вопросы 3 и 8, удаление которых не нарушает логику подачи материала.

 Работа с раздаточным материалом (5-7 минут).

Задание 1 группе. Изучите текст «Уровни организации живой природы».Объясните, что понимается под химической организацией живых организмов. Есть ли сходство и различие в химической организации живой и неживой природы? В чем оно заключается? Как Вы считаете, почему все живые организмы состоят из веществ одних и тех же классов?

Уровни  организации живой природы

Выделяют следующие уровни организации живой природы — молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.

Молекулярный уровень. Как бы сложно или просто ни было строение любого живого организма, они все состоят из одинаковых химических элементов и одинаковых молекулярных соединений. В составе растительных и животных организмов найдено до 70 химических элементов, примерно столько же распространены и в минеральном мире. Но в неживой природе преобладают вещества с атомными и ионными кристаллическими решетками. В живой природе – молекулярные - нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и другие. На молекулярном уровне происходят различные процессы жизнедеятельности живых организмов: обмен веществ, превращение энергии. На этом уровне осуществляется передача наследственной информации, образуются отдельные органоиды и происходят другие процессы. Структура синтезируемых макромолекул обладает видовой и индивидуальной специфичностью.

 Клеточный уровень. Структурное и функциональное единство всех живых организмов составляет клетка.Отдельные органоиды в составе клетки выполняют определенную функцию. Функции органоидов взаимосвязаны и выполняют единые процессы жизнедеятельности.

Организменный уровень. В каждом отдельном организме происходят все жизненные процессы, характерные для всех живых организмов, — питание, дыхание, обмен веществ, раздражимость, размножение и т. д. Самостоятельный организм оставляет потомство. Только целостная система органов, специализированно выполняющих различные функции, образует отдельный самостоятельный организм.

Популяционно-видовой уровень. Совокупность особей одного вида пли группы, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида, составляет популяцию.

Биогеоценотический уровень. Совокупность организмов разных видов и различной сложности организации, приспособленных к одинаковым условиям природной среды, называется биогеоценозом, или природным сообществом. Биогеоценоз включает неорганические, органические соединения и живые организмы. Между компонентами биогеоценоза осуществляется обмен веществами и энергией.

Биосферный уровень. Совокупность всех живых организмов на нашей планете и общей природной среды их обитания составляет биосферный уровень. На биосферном уровне происходит круговорот веществ и энергии на Земле с участием всех живых организмов биосферы.

Предполагаемый ответ обучающихся. Организация живой природы включает несколько уровней. Самый низший – молекулярный – рассматривает молекулы веществ, входящих в состав живых организмов. Вещества живой и неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов. Но сами вещества минерального мира и живой природы - разные. В то же время живые организмы – от самых простых до самых сложных – состоят из одних и тех же веществ. Это единство химического состава обеспечивается биогеоценотическим уровнем, на котором происходит обмен веществ между особями (например, цепи питания).

Задание 2 группе. Изучив содержание химических элементов в почве и живых организмах (таблица 1), выясните различия элементного состава живой и неживой природы. Предложите свое объяснение причин этого различия. Какие элементы, по Вашему мнению, следует отнести к макроэлементам (подумайте, что может означать это слово), а какие – к микроэлементам?

Таблица 1.

Содержание некоторых химических элементов в почве и живых организмах

Предполагаемый ответ обучающихся. В состав живой и неживой природы входят одни и те же химические элементы.  Однако их количественное содержание отличается. В живых организмах 98% их химического состава приходится на четыре элемента — углерод, кислород, азот, водород. В составе живых организмов почти в 10 раз больше углерода, в два раза кислорода, в три раза – азота. В то же время весьма распространенные в природе элементы – Al, Si, Ti– содержатся в организмах в очень маленьких количествах. Это объясняется тем, в виде каких веществ находятся элементы в живой и неживой природе. Элементы углерод, водород, кислород, азотучаствуют в образовании сложных органических молекул, из которых состоят  живые организмы. В состав неживой природы входят большей частью минеральные вещества, одним из главных компонентов является оксид кремния (поэтому кремния в неживой природе в 220 раз больше!). Макроэлементы – те химические элементы, которые содержатся в клетках в больших количествах. Это - С, Н, О, N,   также сюда можно отнести Mg, K, Ca, Na, P, S. Микроэлементы – те, содержание которых в организмах мало: Fe, Al, Na, Mn и др.

Задание 3 группе. Прочитайте фрагмент статьи о Витализме из википедии. Как вы считаете, существует ли причинно-следственная связь между двумя теориями: единством химической организации живых организмов и витализмом? Если теория витализма оказалась ложной, то какие другие причины, объясняющие единство молекулярного состава живых организмов вы могли бы предложить?

Витализм

В истории химии витализм играл ведущую роль, отличая органические и неорганические вещества, следуя аристотелевскому различию между царством минералов и царствами животных и растений. Предполагалось, что материя существует в двух совершенно разных формах. Главной идеей было владение органическими веществами, в отличие от неорганических, мистической «жизненной силой». Из этого вытекало и было предсказано, что органические соединения не могут быть синтезированы из неорганических. Даже после того, как  в 1828 году Фридрих Вёлер синтезировал мочевину из неорганических компонентов, величайшие умы того времени продолжали исследовать витализм. В начале XIX века Йёнс Якоб Берцелиус, известный как один из отцов современной химии, отверг мистические объяснения витализма, но, тем не менее, велись споры о существовании регулирующей силы внутри живой материи, поддерживающей её функции. Луи Пастер, вскоре после его знаменитого опровержения теории спонтанного самозарождения, совершил несколько экспериментов, которые, как он чувствовал, поддерживают теорию витализма. Пастер изучал процессы ферментации и в 1858 году показал, что ферментация происходит только в присутствии живых клеток и в отсутствие кислорода. Это привело его к описанию ферментации как «жизни без воздуха». Пастер заключил, что ферментация — «витальное действие». Он не нашёл подтверждения утверждениям Берцелиуса, Либиха, Траубе и других, что ферментация происходит под действием химических агентов или катализаторов внутри клеток.

Предполагаемый ответ обучающихся. Витализм – теория, рассматривающая происхождение всех органических веществ как результат действия некой жизненной силы. Одной из причин появления теории стало осознанное мыслителями различие между веществами минерального и живого мира и восхитившее ученые умы единство химической организации всех живых существ. Поэтому логично было предположить, что органические вещества синтезируются с помощью какой-то мистической регулирующей силы внутри живой материи. Теория оставалась господствующей в первой половине XIXвека и тормозила развитие органической химии.  На наш взгляд, единство химического состава обусловлено обменом веществ между организмом и окружающей средой и между живыми существами. Кроме того, единство химической организации можно считать подтверждением теории эволюции.

Задание 4 группе. Как осуществляется переход из неорганического мира в органический? Прочитайте статью о фотосинтезе, явлении, которое  вы подробно изучали в курсе биологии. Составьте уравнение реакции фотосинтеза и уравнение реакции превращения глюкозы в крахмал, учитывая, что формула крахмала (С₆Н₁₀О₅)_n. Подготовьте краткий рассказ о фотосинтезе.

Фотосинтез — превращение энергии света в энергию химических связей

В отличие от человека и животных, все зеленые растения и часть бактерий способны синтезировать органические вещества из неорганических соединений. Такой тип обмена веществ называется автотрофным (греч. autos сам + trophe пища). В зависимости от вида энергии, используемой автотрофами для синтеза органических молекул, их делят на фототрофов и хемотрофов. Фототрофы используют энергию солнечного света, а хемотрофы — химическую энергию, высвобождающуюся при окислении ими различных неорганических соединений.

Зеленые растения являются фототрофами. Их хлоропласты содержат хлорофилл, позволяющий растениям осуществлять фотосинтез — преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей синтезируемых органических соединений. Из всего спектра солнечного излучения молекулы хлорофилла поглощают красную и синюю часть, а зеленая составляющая достигает сетчатки наших глаз. Поэтому большинство растений мы видим зелеными.
Для осуществления фотосинтеза растения поглощают из атмосферы углекислый газ, а из водоемов и почвы — воду, неорганические соли азота и фосфора.

Но всем хорошо известно, что при смешивании углекислого газа и воды глюкоза не образуется. Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс, для прохождения которого необходим не только солнечный свет и хлорофилл, но и ряд ферментов, энергия АТФ и молекулы-переносчики. Выделяют две фазы фотосинтеза — световую и темновую.

В световой фазефотоны, передавая свою энергию молекуле хлорофилла, переводят молекулу в возбужденное состояние: ее электроны теперь легко отрываются. Молекулы-переносчики захватывают их и перемещают на другую сторону мембраны. Молекулы хлорофилла восполняют потерю электронов, отрывая их от молекул воды. В результате вода расщепляется на протоны и молекулярный кислород:

2Н₂О – 4е^- =  4Н+ + О₂

Молекулярный кислород выделяется в атмосферу. Протоны не способны к проникновению через мембрану и остаются внутри.

Таким образом, снаружи мембраны накапливаются электроны, доставленные молекулами-переносчиками с возбужденных молекул хлорофилла, а внутри — протоны, образовавшиеся в результате разложения воды. Возникает разность потенциалов. Когда она достигает критической величины, протоны под действием электрического поля  протискиваются по канальцу фермента-синтетазы, затрачивая энергию на синтез АТФ. Соединяясь на другой стороне мембраны с электронами, протоны образуют атомарный водород.

Протекание дальнейших реакций может происходить и в темноте, потому носит название темновой фазы. В них участвуют атомарный водород, АТФ и ферменты. В результате синтезируется глюкоза.

Кроме глюкозы возможно образование предельных кислот, аминокислот и др. Глюкоза и предельные кислоты далее транспортируются в лейкопласты, где из них формируются запасные питательные вещества — крахмал и жиры.

Ежегодно растительность планеты дает 200 млрд. т кислорода и 150 млрд. т органических соединений, необходимых человеку и животным.

Предполагаемый ответ обучающихся. Синтез органических веществ из неорганических осуществляется зелеными растениями и некоторыми бактериями в процессах фотосинтеза или хемосинтеза. Процесс фотосинтеза происходит в хлоропластах в присутствии зеленого пигмента листа – хлорофилла – при участии ряда ферментов. При этом используется энергия света. Суммарное уравнение фотосинтеза:

                                                                                       хлорофилл, свет

                                                            6 СО₂ + 6 Н₂О     --------------->    C₆H₁₂O₆+ 6 O₂

                                                                                                                     ферменты

Глюкоза превращается в крахмал по уравнению: nC₆H₁₂O₆       --------->      (C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O

Далее углеводы могут превращаться в жиры и формировать запасные питательные вещества.

Задание 5 группе. Объясните, что такое генетический код. Молекулы каких химических веществ обеспечивают кодирование генетической информации? Что означает свойство кода – универсальность? Как биологи объясняют наличие этого свойства?

ДНК

Современная биология утверждает, что одна из главных черт жизни - это самовоспроизводимость.  Генетическая информация записана в цепи молекулы ДНК.

Структура молекулы ДНК была изучена в 1953 г. Дж.Уотсоном и Ф.Криком. Они установили, что молекула ДНК состоит из двух цепей, образующих двойную закрученную спираль. К полимерному остову спиральной цепи ДНК (состоит из чередующихся остатков фосфата и углевода дезоксирибозы) "прикреплены" нуклеотидные остатки. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum - дополнение). Образование водородных связей между комплементарными парами оснований обусловлено их пространственным соответствием. В каждой клетке человека содержится 46 молекул ДНК, которые распределены в 23 парах хромосом. Хромосомы — это структуры, по которым распределена полная молекула ДНК. Суммарная длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке человека равна около 2 метров. Полная же длина всех молекул ДНК в теле взрослого человека, состоящего из  5х10¹³ клеток, составляет 10¹¹ км, что в тысячу раз превышает расстояние от Солнца до Земли.

Генетический код. Последовательность нуклеотидов ДНК задает последовательность аминокислот в белках — их первичную структуру. Молекулы ДНК являются матрицами для синтеза всех белков.

Отрезок ДНК, несущий информацию о первичной структуре конкретного белка, называют геном. Соответствующую последовательность нуклеотидов — генетическим кодом белка.

Код   универсален. Генетическому коду свойственна универсальность для всех организмов на Земле. Одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у бактерий и слонов, водорослей и лягушек, черепах и лошадей, птиц и даже человека.

Единство генетического  кода служит аргументом в пользу единого эволюционного пути всего живого на Земле.

Ошибка хотя бы в одном триплете приводит к серьезным нарушениям в организме. У больных серповидной анемией (их эритроциты имеют не дисковую, а серповидную форму) из 574 аминокислот белка гемоглобина одна аминокислота заменена другой в двух местах. В результате белок имеет измененную третичную и четвертичную структуру. Нарушенная геометрия активного центра, присоединяющего кислород, не позволяет гемоглобину эффективно справляться со своей задачей — связывать кислород в легких и снабжать им клетки организма.

Предполагаемый ответ обучающихся. Самые сложные органические вещества – нуклеиновые кислоты. ДНК обеспечивает хранение и передачу генетической информации. Молекулы ДНК являются матрицами для синтеза белков.Последовательность нуклеотидов – фрагментов молекулы ДНК, кодирующих последовательность аминокислот  – называется генетическим кодом. Генетический код универсален. Это значит, что кодирование происходит одинаково у всех живых существ – от вируса до человека. Биологи видят в этом одно из доказательств эволюции.

Задание группе 6.  Прочитайте текст  и выделите основные функции белков в организме.

Белки

Белки - незаменимый строительный материал. Все клеточные мембраны содержат белок, роль которого здесь разнообразна. Из белка кератина состоят волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи.

Многие белки обладают сократительной (двигательной) функцией. Например, белки актин и миозин входят в состав мышечных волокон высших организмов.

Велика роль белков в транспорте веществ. Примером транспортных белков можно назвать гемоглобин, который переносит кислород из лёгких к остальным тканям и углекислый газ от тканей к лёгким, а также гомологичные ему белки, найденные во всех царствах живых организмов. В мышцах эту функцию берет на себя еще один транспортный белок - миоглобин.Белки плазмы крови переносят питательные вещества.

Белок может играть и запасающую функцию. К таким белкам относят ферритин (запас железа), овальбумин - белок яйца, казеин - белок молока, зеин - белок семян кукурузы.

Белки-гормоны выполняют функцию регуляции. Гормоны - биологически активные вещества, которые оказывают влияние на обмен веществ. Одним из наиболее известных белков-гормонов является инсулин. Он снижает содержание сахара в крови, способствует синтезу гликогена в печени и мышцах, увеличивает образование жиров из углеводов, влияет на обмен фосфора, обогащает клетки калием. Регуляторной функцией обладают белковые гормоны гипофиза - железы внутренней секреции, связанной с одним из отделов головного мозга. Он выделяет гормон роста, при отсутствии которого развивается карликовость.

Другая функция белков - защитная. На ее основе создана отрасль науки, названная иммунологией. Белки, входящие в состав крови и других биологических жидкостей, участвуют в защитном ответе организма как на повреждение, так и на атаку патогенов. Они нейтрализуют бактерии, вирусы или чужеродные белки. Например, белок интерферон убивает вирусы гриппа.

В последнее время в отдельную группу выделены белки с рецепторной функцией. Есть рецепторы звуковые, вкусовые, световые и другие. Есть рецепторы клеточные, встроенные в мембрану. Одна часть молекулы рецептора воспринимает сигнал, которым чаще всего служит химическое вещество. В результате меняется конформация другой части молекулы, осуществляющей передачу сигнала на другие клеточные компоненты. Некоторые рецепторы катализируют определённую химическую реакцию; другие служат ионными каналами, которые при действии сигнала открываются или закрываются; третьи специфически связывают внутриклеточные молекулы-посредники.

Ферменты – биологические катализаторы – белковые вещества. Разнообразие  ферментов  огромно.  Даже  в маленькой бактерии их насчитываются многие сотни. Каждый фермент катализирует только свою реакцию. Например, пепсин – фермент желудочного сока – расщепляет белки пищи. Ферменты могут работать и вне организма. Например, во многие стиральные порошки добавляют вещества, расщепляющие пятна грязи. Продукты быстрого приготовления содержат ферменты, расщепляющие белки.

Новые исследования позволяют выделять новые группы белков с новыми функциями. Среди них уникальные вещества - нейропептиды (ответственные за важнейшие жизненные процессы: сна, памяти, боли, чувства страха, тревоги).

Предполагаемый ответ обучающихся. Функции белков многообразны. Среди них мы можем выделить следующие: белки – строительный материал (волосы, ногти, клеточные мембраны). Белки обеспечивают: транспорт веществ в организме (белки крови), сокращение мышц (мышцы построены из белков), иммунитет (лейкоциты), чувствительность (белки рецепторов), регуляцию (гормоны), катализ (ферменты). Могут играть и запасающую роль (например, яичный белок и белок молока).

Задание группе 7. Изучив текст, перечислите функции углеводов и жиров в живых организмах.

Роль углеводов и жиров в организме живых существ

Основная функция углеводов - это снабжение нашего организма энергией. Основную часть необходимой ему энергииорганизм получает при окислении глюкозы.Длительный недостаток углеводов в питании ведет к нарушению обмена жиров и белков. В крови накапливаются вредные продукты неполного окисления жиров и некоторых аминокислот — кетоновые тела. Серьезное последствие углеводной недостаточности — снижение уровня глюкозы в крови, к которому особенно чувствительна центральная нервная система. Возникают слабость, сонливость, головокружение, головные боли, чувство голода, тошнота, потливость, дрожь в руках.

Избыток глюкозы превращается в крахмал (растения) или гликоген (животные), играющие роль запасных веществ.  По мере необходимости они вновь превратятся в глюкозу.

Углевод целлюлоза образует оболочку растительной клетки. Хитин служит строительным материалом для построения панциря насекомых.

Жиры занимают второе место после углеводов как источник энергии. При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии, при расщеплении 1 г жиров – 38,9 кДж. Избыток  жиров сохраняется в подкожном слое (животные) или в каплях жира в плодах (растения).

Жировая прослойка окружает внутренние органы, обеспечивая их механическую защиту. Подкожный слой выполняет функцию  теплоизоляции.  Жиры участвуют в образовании некоторых гормонов и биологически активных веществ.  Кроме того, жиры входят в состав клеточных мембран.

Предполагаемый ответ обучающихся. Мы выделили следующие функции углеводов: энергетическая (основной поставщик энергии), запасающая (крахмал – растения, гликоген – животные), строительная (целлюлоза – растения, хитин – насекомые). Жиров: энергетическая, защитная (подкожный слой, жировая прослойка вокруг внутренних органов), строительная (клеточные мембраны), регуляторная (участие в образовании гормонов).

Задание группе 8.  Вспомните, что такое оптическая изомерия. В случае затруднения прочитайте материал в  учебнике химии [1] на стр. 20 со слов «Оптической изомерией обладают…» Познакомьтесь  с  научно-популярным текстом из детской энциклопедии. Попробуйте объяснить  закон хиральной чистоты на основе знаний биологии.

Об асимметрии живого.

Еще немецкий философ Иммануил Кант заметил: «Что может быть больше похоже на мою руку или на мое ухо, чем их собственное отражение в зеркале? И все же я не могу поставить ту руку, которую я вижу в зеркале, на место оригинала». Белковые цепочки состоят из отдельных аминокислот,  которые тоже могут быть правыми или  левыми. Не отличаясь по химическому составу, они будут отличаться друг от друга, как предмет и его зеркальное отражение. Так вот: в состав белков живых организмов входят только левые аминокислоты! Правые формы для земной жизни просто вредны. Когда одна из западных фармацевтических фирм выпустила лекарство, куда входили и правые, и левые формы, у употреблявших его женщин стали рождаться больные дети.

Так же правыми и левыми могут быть и углеводы. В составе живых организмов все углеводы – правые.

Рис.  1. Схема работы ферментов

 
Важнейшие жизненные процессы могут протекать только в «зеркально»-однородной среде.  Ведь ферменты-белки, обеспечивающие протекание реакций в живых организмах, подстроены только под одну из форм. Значит, жизнь неизбежно должна была нарушить равноправие правого и левого.  

Для глюкозы, например, существуют 16 оптических изомеров. При химическом синтезе образуются все изомерные вещества одновременно. В то же время, в природе синтезируется только глюкоза. Это называется законом хиральной чистоты.

Предполагаемый ответ обучающихся. Большинство сложных органических веществ имеют оптические изомеры. Оптические изомеры являются зеркальными отражениями друг друга. Однако в природе действует закон хиральной чистоты. Это значит, что в природе существует только один из изомеров. В то время как при химическом синтезе образуется их смесь. На наш взгляд это происходит потому, что в природе вещества синтезируются с помощью биологических катализаторов – ферментов, которые приспособлены только под один определенный оптический изомер.

Обсуждение выполненных заданий  (15-20 минут).

Учитель. Феномен жизни изучается уже много столетий учеными биологами, экологами, химиками, физиками. Сейчас группы кратко сообщат о том, что они узнали о химической организации живой природы.

Группа 1 объяснит, что понимается под химической организацией живой природы и есть ли различия на этом уровне между живой и неживой природой. (Ответ группы). Слайд 2.

Группа 2 выясняла различия живой и неживой природы на уровне химических элементов и готова предложить свои выводы. (Ответ группы). Слайды 3-4.

Группа 3 узнала, что теория единства химического состава живой природы стала одной из причин, долгое время тормозивших развитие органической химии. И поделится с нами своими выводами о том, как это могло быть связано. (Ответ группы). Слайд 5.

Как осуществляется переход от неорганических  веществ к органическим выясняла 4 группа. (Ответ группы). Слайд 6.

Органические молекулы, входящие в состав живых организмов, имеют свои характерные особенности и выполняют определенную функцию. К первой, основной группе органических соединений в живых организмах относятся нуклеиновые кислоты — ДНК, РНК. Роль эти веществ выясняла группа 5. (Ответ группы). Слайд 7.

 Ко второй группе органических соединений в составе живых организмов относятся белки. Это настолько важные соединения, что одно из определений жизни звучит так: «Жизнь – это способ существования белковых тел».  А почему они такие важные, узнала группа 6. (Ответ группы). Слайд 8-9.

К третьей группе органических соединений относятся углеводы и жиры. Их роль  известна группе 7. И они сейчас поделятся с нами. (Ответ группы). Слайды 10-11.

Группа 8 изучала уникальное явление, которое отличает органические вещества, образовавшиеся в природе, и их синтетические аналоги. До сих пор наука не смогла дать убедительного ответа на вопрос  о его причинах. А вот мнение группы мы сейчас узнаем. (Ответ группы). Слайд 12.

Подведение итогов. Облако слов. Сформулировать вывод – 1 минута.

Классу предлагается сделать краткий вывод по уроку, опираясь на ключевые слова. Слайд 13.

Вывод может звучать так: Все живые организмы имеют сходную  химическую организацию, отличающую их от неживой природы. Главными веществами живой природы являются нуклеиновые кислоты, белки, жиры и углеводы.

Домашнее задание:  § 9 (стр. 63-65), индивидуальное задание: сообщение учащегося о физиологическом действии этилового спирта на организм человека.

Список использованных источников

1.         Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Базовый уровень: учеб. Для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2008. – 191 с.

2.         Габриелян О.С.,  Яшукова А.В.  Химия. 10 класс. Методическое пособие. Базовый уровень. – М.: Дрофа, 2008. – 224 с.

3.         Опаловский А.А. Планета Земля глазами химика. – М.: Наука, 1990. – 224 с.

4.         Химия. Пособие-репетитор для поступающих в вузы/ Под ред. Егорова А.С. – Ростов-на-Дону: изд. Феникс, 2002. – 768 с.

5.        Энциклопедия для детей. Т.2. Биология – М.: Аванта+, 1993. – 672 с.

6.       http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%BC

7.       http://portal-slovo.ru/impressionism/36411.php

8.       http://leavingbio.net/PHOTOSYNTHESIS.htm

9.       http://www.limm.mgimo.ru/science/lect_11.html

10.     http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%B8

11.     http://www.ecosystema.ru/07referats/01/ugl.htm

         12.     http://school-collection.edu.ru/catalog/res/9256735a-1dfd-4560-bd26-6a9867491388/?sort=order&from=70195356-7ca4-4b47-a93d-71fc60f5b86e&&rubric_id[]=85107