Исследование возможности реализации обучающей, развивающей и воспитывающей функциий естественнонаучного образования при изучении темы "Белки. Нуклеиновые кислоты" - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Исследование возможности реализации обучающей, развивающей и воспитывающей функциий естественнонаучного образования при изучении темы "Белки. Нуклеиновые кислоты"

p align="left">ацетоуксусный эфир

5. Ароматические аминокислоты могут быть получены восстановлением нитропроизводных карбоновых кислот аренов:

Физические свойства

Аминокислоты - бесцветные кристаллические вещества с высокой температурой плавления (150 - 330С). Плавятся с разложением, нелетучи. Хорошо растворяются в воде и плохо в органических растворителях.

Химические свойства

Аминокислоты являются амфотерными соединениями, сочетающими в себе свойства кислот и оснований [49-51, 53-57].

Аминокислоты взаимодействуют со щелочами и кислотами с образованием солей:

2. Способность вступать в реакцию конденсации друг с другом с отщеплением воды и образованием линейных, циклических и линейно- циклических полимеров.

а) - аминокислоты могут образовать циклические амиды, построенные из двух молекул - аминокислот, такие соединения называются дикетопиперазинами:

б) - аминокислоты легче других теряют молекулы аммиака и превращаются в непредельные кислоты:

в-аминомасляная кислота кротоновая кислота

в) - аминокислоты образуют внутримолекулярные циклические амиды- лактамы:

-аминомасляная кислота лактам--аминомасляной кислоты

Применение

Аминокислоты необходимы для построения белков живого организма. Человек и животные получают их в составе белковой пищи. Многие аминокислоты применяются в медицине как лечебные средства, а некоторые используются в сельском хозяйстве для подкормки животных. Неразветвленные аминокислоты, как содержащие две функциональные группы, используются для производства синтетических волокон, в том числе капрона и энанта [49-51, 53-57].

2.3.2 Белки
Белки (полипептиды) - биополимеры, построенные из остатков -аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями.

Формально образование белковой макромолекулы можно представить как реакцию поликонденсации -аминокислот :

При взаимодействии двух молекул -аминокислот происходит реакция между аминогруппой одной молекулы и карбоксильной группы - другой. Это приводит к образованию дипептида.

Из трех молекул -аминокислот (глицин+аланин+глицин) образуется трипептид: H2N-CH2CO-NH-CH(CH3)-CO-NH-CH2COOH

Аналогично происходит образование тетра-, пента- и полипептидов. Молекулярные массы различных белков составляют от 10 000 до нескольких миллионов. Макромолекулы белков имеют стеререгулярное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств.

Несмотря на многочисленность белков, в их состав входят остатки лишь 22 -аминокислот.

Функции белков в природе универсальны:

· каталитические (ферменты);

· регуляторные (гормоны);

· структурные (кератин шерсти, фиброин шелка, коллаген);

· двигательные (актин, миозин);

· транспортные (гемоглобин);

· запасные (казеин, яичный альбумин);

· защитные (иммуноглобулины) и т.д.

Разнообразные функции белков определяются -аминокислотным составом и строением их высокоорганизованных макромолекул. Выделяют 4 уровня структурной организации белков [57 60].

Первичная структура - определенная последовательность -аминокислотных остатков в полипептидной цепи.
	Вторичная структура - конформация полипептидной цепи, закрепленная множеством водородных связей между группами N-H и С=О. Одна из моделей вторичной структуры - -спираль, обусловленная кооперативными внутримолекулярными Н-связями. Другая модель - b-форма ("складчатый лист"), в которой преобладают межцепные (межмолекулярные) Н-связи.
Третичная структура - форма закрученной спирали в пространстве, образованная главным образом за счет дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий.
	Четвертичная структура - агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей

2.3.3 Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - это биополимеры, макромолекулы которых состоят из многократно повторяющихся звеньев - нуклеотидов. Поэтому их называют также полинуклеотидами. В состав нуклеотида входят три части:

· азотистое основание - пиримидиновое или пуриновое

· моносахарид - рибоза или 2-дезоксирибоза;

· остаток фосфорной кислоты.

Нуклеотид - фосфорный эфир нуклеозида. В состав нуклеозида входят моносахарид (рибоза или дезоксирибоза) и азотистое основание [57].

Ди- и полинуклеотиды

При конденсации под действием катализаторов (или ферментов) из двух нуклеотидов образуется динуклеотид:

Поликонденсация различных нуклеотидов приводит к образованию полинуклеотидов (нуклеиновых кислот). Полинуклеотиды относят к кислотам, т.к. в каждом структурном звене их макромолекул содержится остаток ортофосфорной кислоты, определяющий кислотные свойства за счет диссоциации связи О-Н. В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида - рибоза или дезоксирибоза, различают рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Так, главная (сахарофосфатная) цепь в ДНК содержит остатки 2-дезоксирибозы:

Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов. Молекулярная масса РНК ниже - десятки тысяч и менее [56-58].

ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты)

Макромолекула ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль.

Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали.

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. Пиримидиновое основание комплементарно пуриновому основанию:

Водородные связи между другими парами оснований не позволяют им разместиться в структуре двойной спирали. Таким образом,

· ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),

· ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами:

молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным

молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для организмов данного вида [57].

2.4 Анализ учебного материала в школьной программе

В курсе биологии учащиеся получили первоначальные сведения о белках и нуклеиновых кислотах. Эти знания, наряду со знаниями, полученными в курсе органической химии, станут опорными при изучении химии белков и нуклеиновых кислот.

Раздел «Нуклеиновые кислоты» изучается с целью подготовки учащихся к усвоению роли нуклеиновых кислот в биосинтезе белков и передачи организмами признаков наследственности. Эти вопросы, изучаемые в курсе общей биологии, имеют большое значение для формирования материалистических представлений о сущности явлений жизни.

На уроках органической химии учащиеся знакомятся с составом и строением нуклеотидов, узнают, как из нуклеотидов образуется первичная структура нуклеиновых кислот, в чем заключаются особенно дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), как происходит удвоение двойной спирали ДНК при делении клеток. Такие знания позволяют им понять, как в последовательности нуклеотидов кодируется последовательность аминокислотных звеньев в синтезируемом белке, как считывается информация об этом с макромолекул ДНК, какова роль других нуклеиновых кислот в синтезе белковых молекул, осуществляемом на рибосомах в клетке [52-54].

При обсуждении двойной спирали ДНК обогащаются знания учащихся о водородной связи. Здесь они встретятся с примерами установления связи чрез водородные атомы не только с атомами кислорода, но и с атомами азота, несущими достаточный отрицательный заряд. Это позволяет объяснить ряд новых для учащихся явлений химии.

Анализ материала по теме «Белки. Нуклеиновые кислоты», представленный в различных учебниках [47, 48], показал, что в учебнике [50] материал дан доступно, логически последовательно и в то же время развернуто. Однако на сегодняшний день в школах республики наиболее распространен комплект учебников авторов Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. [49, 53].

В программе школьного курса химии на изучение темы «Белки. Нуклеиновые кислоты» согласно программным требованиям отводится 3 часа, причем изучение определенных разделов (например, нуклеиновые кислоты) проводится по желанию учителя или при углубленном изучении предмета. Выше приведены программные требования к данным темам.

Выделим основные понятия, изучаемые в данной теме: аминокислоты, их свойства; амфотерность аминокислот, их роль в организме, синтез пептидов, пептидная связь; белки, их строение, синтез и роль в организме, многообразие белков, структура молекулы белка; важнейшие биологические функции нуклеиновых кислот в живых организмах; типы нуклеиновых кислот - РНК и ДНК; принцип комплементарности; генная инженерия.

Для более полной реализации триединой функции естественнонаучного образования, на наш взгляд, необходимо наряду с теоретической нагрузкой усилить и практическую сторону данной темы, что возможно реализовать при помощи использования межпредметных связей, в частности, биологических знаний. Например, белки необходимо представить как главные носители жизни и рассмотреть важнейшие биологические функции белков в организме человека. В этой связи обсуждаются глобальные проблемы человечества - проблема голода и пути ее решения, дается понятие о биотехнологии. Здесь вообще большое поле для деятельности. Материал по сырью для получения искусственного белка, кормовых добавок для сельскохозяйственных животных, лекарственных препаратов для населения, переработки отходов, создание экологически чистых технологий, совершенствование способов очистки отходов, производство экологически чистой продукции. Эти направления могут быть представлены учениками реферативно.

После изучения темы учащиеся должны знать:

* о биологической роли белков, нуклеиновых кислот, о понятии сбалансированного питания и путях решения проблемы голода;

* содержание понятия «биотехнология» (проблема создания искусственной пищи, кормового белка);

* влияние различных форм хозяйственной деятельности и загрязнения природной среды на биологические ресурсы;

* сущность понятий «экологический кризис», «антропогенный пресс», «экологическая безопасность»;

* сущность экологических понятий «живой организм», «экосистема», «экологические факторы», «биосфера», «биогеохимические циклы», «трофические цепи и сети», «жизнь», «природа», «окружающая среда»;

* о роли химии в решении экологических проблем.

Учащиеся должны уметь:

* составлять схемы сбалансированного питания (с учетом индивидуальных особенностей организма);

* применять знания по химии для объяснения причин возникновения экологических проблем (разного уровня) и поиска путей их решения;

* использовать дополнительный информационный материал для проведения исследований по изучению местных экологических проблем.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17