docx - АТФ и другие органические соединения клетки. §10

Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ

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 или аденозинтрифосфат.
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 (от лат. vita - жизнь) - сложные биоорганические соединения, совершенно необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов. От других органических веществ витамины отличаются тем, что не используются в качестве источника энергии или строительного материала. Некоторые витамины организмы могут синтезировать сами (например, бактерии способны синтезировать практически все витамины), другие витамины поступают в организм с пищей.
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жирах (они делятся на две группы: водорастворимые (B 1 , B 2 , B 5 , B 6 , B 12 , PP , C) и жирорастворимые (A , D , E , K)).

Витамины участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ. Как недостаток, так и избыток витаминов может привести к серьезным нарушениям многих физиологических функций в организме.

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.

МБОУ СОШ №4 ст. Зольской

9 класс

учитель Камерджиева Э.А.

Тема урока: «АТФ и другие органические 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 :

Опрос д/з;

Изучение новой темы;

Закрепление новой темы;

Домашнее задание;

План урока:

Строение молекулы АТФ, функция;

Витамины: классификация, роль в организме человека.

Ход урока.

I. Организационный момент.

II. Проверка знаний

Строение ДНК и РНК (устно)- фронтальный опрос.

Построение второй цепочки ДНК и и-РНК (3-4 чел.)

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.

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

АТФ был открыт в1929 г. Карлом Ломанном, а в1941 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.

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:

Итак, что вы можете сказать о строении АТФ и ее функциях?

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 разнообразныхферментов .

Витаминам отводится важнейшая роль вобмене 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:

Как устроена молекула АТФ?

Какое значение играет АТФ в организме?

Как образуется АТФ?

Почему связи между остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими?

Что нового вы узнали о витаминах?

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

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.