Медведи во время продолжительного зимнего сна необходимую для жизни воду получают за счет
Медведи во время продолжительного зимнего сна необходимую для жизни воду получают за счет
Выберите один правильный ответ.
1.Молекула клетчатки в отличие от молекулы липида
1) органическое вещество 3) мономер
2) биополимер 4) неорганическое вещество
2. Углевод дезоксирибоза входит в состав молекулы
1) хлорофилла 2) гемоглобина 3) инсулин 4) ДНК
3. Медведи во время продолжительного зимнего сна необходимую для жизни воду получают за счет
1) расщепления белков 2) талого снега
3) окисления жира 4) окисления аминокислот
4. Липиды в плазматической мембране выполняют функцию
1) структурную 2) запасающую 3) энергетическую 4) каталитическую
5. Запасным углеводом в животной клетке являются
1) хитин 2) целлюлоза 3) крахмал 4) гликоген
6. К каким соединениям по отношению к воде относятся липиды?
А) гидрофильные; Б) гидрофобные.
Выберите три правильных ответа из шести.
7. Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?
А) выполняют структурную и запасающую функции
Б) выполняют каталитическую и транспортную функции
В) состоят из остатков молекул моносахаридов
Г) состоят из остатков молекул аминокислот
Д) растворяются в воде
Е) не растворяются в воде
8. Какие углеводы относятся к моносахаридам?
А) рибозу
Б) глюкозу
В) целлюлозу
Г) фруктозу
Д) крахмал
Е) гликоген
9. Жиры в организме животных и человека
А) расщепляются в кишечнике
Б) участвуют в построении мембран клетки
В) откладываются в запас в подкожной клетчатке,в области почек, сердца
Г) превращаются в белки
Д) расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот
Е) синтезируются из аминокислот
срочно пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста пожалуйста
Органические молекулы. Белки, их структурная организация, свойства и функции
Разделы: Биология
Цель урока: расширить знания учащихся о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучить их строение, классификацию и свойства.
Задачи:
Новые знания: органические вещества, входящие в состав клетки; белки; полимеры; ферменты; антитела; антигены.
Опорные знания: неорганические вещества, входящие в состав клетки; вода; диполь; полярность; гидролиз; минеральные соли; буферность.
Форма проведения: урок
Методы проведения: объяснительно-иллюстративный; репродуктивный, частично-поисковый.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Оборудование и материалы: мультимедийный проектор, презентация (у автора), тестовые задания.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация чувственного опыта и опорных знаний учащихся.
– Ребята, а сейчас я вам задам вопросы, для того чтобы посмотреть как вы усвоили материал прошлого урока.
– Что такое углеводы? Каково их содержание в животных и растительных клетках?
(Углеводы – органические вещества с общей формулой Cn(H2O)m. У большинства углеводов число молекул воды вдвое превышает количество атомов углерода, поэтому они и были названы углеводами. В животной клетке углеводов содержится 1-2%, иногда 5%, в растительных же клетках их содержание в некоторых случаях достигает 90% сухой массы (клубни картофеля, семена и т.д.)
– Какие функции выполняют углеводы?
(Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Например, целлюлоза образует стенки растительных клеток и т.д. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. Крахмал у растений и гликоген у животных, откладываясь в клетках, служат резервом пищи и энергии.)
– Что из себя представляют липиды? Перечислите функции, характерные им.
(Липиды – нерастворимые в воде органические вещества, отличающиеся большим разнообразием. Самые распространенные из липидов, встречающихся в природе, – нейтральные жиры. Их принято делить на жиры и масла. Функции: 1) энергетическая; 2) строительная; 3) транспортная; 4) структурная.)
– Ребята, а сейчас выполните небольшой тест:
I. Выберите один правильный ответ.
Липиды растворяются в эфире, но не растворяются в воде, так как они
а) являются полимерами
б) состоят из мономеров
в) гидрофобны
г) гидрофильны
Медведи во время продолжительного зимнего сна необходимую для жизни воду получают за счет
а) расщепления белков
б) талого снега
в) окисления жира
г) окисления аминокислот
Запасным углеводом в животной клетке является
а) хитин
б) целлюлоза
в) крахмал
г) гликоген
II. Выберите три правильных ответа их шести.
Какие углеводы относятся к моносахаридам?
а) рибозу
б) глюкозу
в) целлюлозу
г) фруктозу
д) крахмал
е) гликоген
Жиры в организме животных и человека
а) расщепляются в кишечнике
б) участвуют в построении мембран клетки
в) откладываются в запас в подкожной клетчатке, в области почек, сердца
г) превращаются в белки
д) расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот
е) синтезируются из аминокислот
(Ответы: 1 – в; 2 – в; 3 – г; 4 – а, б, г; 5 – б, в, д)
III. Мотивация учебной деятельности школьников.
Учитель для начала зачитывает стих.
Меняя каждый миг свой образ прихотливый,
Капризна, как дитя, и призрачна, как дым,
Кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой,
Великое смешав с ничтожным и смешным…
Что такое жизнь? Этот вопрос волновал людей всегда. В течение веков копились наблюдения, проводились исследования, рождались и умирали теории. Пожалуй, ни одно естественнонаучное явление не вызывало такой острой борьбы мировоззрений, как проблема живого. А причина этой борьбы – в самом объекте, его уникальности, неповторимости и сложности.
Постепенно было накоплено достаточно экспериментального материала, чтобы дать следующее определение жизни: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным методом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ, прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка». (Ф.Энгельс).
Современная наука представляет жизнь как переплетение сложнейших химических процессов взаимодействия белков между собой и другими веществами. Следует подчеркнуть, что отдельные очищенные белки не имеют характерных признаков живого. Поэтому в поиске ответа на вопрос «Что такое жизнь?» нужно раскрыть тайну веществ, лежащих в ее основе, то есть ответить на вопрос «Что такое белок?»
IV. Сообщение темы, цели и задач урока.
Цель: Расширить знания о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучить их строение и свойства.
V. Первичное восприятие и осознание учащимися нового материала.
Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. не синтезируются в организме, поэтому их поступление в организм обязательно вместе с пищей.
В организме человека встречается 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Молекулы белков могут быть спиралевидными, складчатыми или шарообразными.
Впервые белковую молекулу изучил и установил, что она состоит из аминокислот – Я.Беккори.
Белки же, в свою очередь, имеют сложное строение. Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белковой молекулы.
Первичная структура – последовательность чередования аминокислотных остатков в белковой молекуле (линейное расположение).
Вторичная структура – закручивание первичной структуры белка в спираль.
Третичная структура – упаковка закрученной спирали в конфигурацию в виде клубка.
Четвертичная структура –несколько третичных структур (клубков), объединенных в одно целое.
Белки выполняют следующие функции:
1) строительная функция – белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внеклеточных структур.
2) каталитическая функция – ускоряют протекание реакций в организме.
3) двигательная функция – специальные сократительные белки участвуют во всех видах движения, к которым способны клетки и организмы.
4) транспортная функция – заключается в присоединении химических элементов или биологически активных веществ и переносе их к различным тканям и органам тела.
5) защитная функция – особые белки антитела (образованы в лейкоцитах) связывают и обезвреживают несвойственные организму вещества – антигены.
6) энергетическая функция – при расщеплении 1 г. белка выделяется 17 кДж энергии.
Существую цветные реакции на белки:
1) ксантопротеиновая реакция
2) биуретовая реакция
Также, белкам свойственен такой процесс, как денатурация. Денатурация – нарушение природной структуры белка под действием нагревания или химических реагентов. Денатурированный белок теряет свои биологические свойства.
VI. Осмысление внутренних закономерностей, связей между изучаемыми предметами в процессе мыслительной работы и выполнения познавательных заданий.
– Ребята, перед вами представлен текст, который содержит ошибочную информацию. Ваша задача – выявить допущенные ошибки. При этом не забываем, что работаем индивидуально. (слайд 18)
Белки – сложные органические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав природных белков входят 20 аминокислот, 8 из них незаменимые, т.е. синтезируются в организме и их поступление в организм не обязательно вместе с пищей.
Белки, взаимодействуя с азотной кислотой, дают фиолетовое окрашивание. Данная реакция называется ксантопротеиновой реакцией. Вторичная структура белков – это чередование аминокислот в линейной структуре. Денатурация – процесс изменения цвета белковой молекулы. Содержание белка в яйце меньше, чем в молоке и молочных продуктах. При варке белок не меняет свой цвет.
VII. Обобщение и систематизация изученных на уроке понятий и ранее усвоенных знаний.
– Итак, ребята, вы уже можете, изучив сегодняшнюю тему, выполнить небольшой тест:
Какая структура белка закручена в спираль?
А) первичная;
Б) вторичная;
В) третичная;
Г) четвертичная.
Какое количество энергии выделяется при расщеплении 1 г белка?
А) 25 кДж;
Б) 38 кДж;
В) 18 кДж;
Г) 17 кДж.
Какое окрашивание белков дает биуретовая реакция?
А) фиолетовое;
Б) зеленое;
В) желтое;
Г) 17 белое.
Сколько незаменимых аминокислот существует?
А) 10;
Б) 8;
В) 20;
Г) 5.
Что такое денатурация?
А) нарушение природной структуры белка под действием нагревания или химических реагентов;
Б) процесс изменения цвета белковой молекулы;
В) цветная реакция на белки;
Г) процесс восстановления природной структуры белка.
Разнообразие белков обусловлено входящими в их состав различными:
А) нуклеотидами;
Б) аминокислотами;
В) липидами;
Г) нуклеиновыми кислотами.
Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия:
А) участков одной белковой молекулы по типу связей;
Б) нескольких полипептидных нитей;
В) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей;
Г) белковой глобулы с мембраной клетки.
Способность молекул белка соединяться с другими веществами и переносить их в клетке или организме лежит в основе функции:
А) транспортной;
Б) каталитической;
В) сигнальной;
Г) энергетической.
Какие белковые вещества синтезируются в организме в ответ на появление в нем чужеродных тел и веществ?
А) углеводы;
Б) ферменты;
В) антитела;
Г) гормоны.
Ферменты выполняют функцию:
А) структурную;
Б) каталитическую;
В) сократительную;
Г) энергетическую.
(Ответы: 1. Б; 2. Г; 3. А; 4. Б; 5. А; 6. Б; 7. Б; 8. А; 9. В; 10. Б )
VIII. Подведение итогов урока.
– Ребята, наш урок подходит к концу. И я бы хотела услышать вывод к нашему сегодняшнему уроку.
Вывод: Расширили знания о природных высокомолекулярных веществах – белках, изучили их строение и свойства.
– В целом, урок прошел очень хорошо. Вы неплохо поработали, проявили активность и самостоятельность. Молодцы!
IX. Домашнее задание.
§ 22 (стр. 108-109) читать.
Вопросы 1-4 на стр. 112 (устно)
Составить кроссворд на тему «Углеводы. Липиды. Белки»
Использованная литература:
Что происходит с организмом медведя во время спячки? Комментарий специалиста
Каждую осень медведи умеренных и полярных широт (в частности бурый и черный) начинают готовиться к спячке. Всю весну, лето и осень эти животные активно питались, нагуливая запасы жира на зиму. А теперь, когда наступают холода, они ищут подходящее укрытие для того, чтобы перезимовать. После того, как укрытие найдено, медведь впадает в спячку.
Спячка медведей в некоторых случаях длится до полугода. Во время спячки некоторые виды, например, черный медведь (Ursus americanus), снижают пульс с 55 ударов в минуту до примерно 9. Уровень метаболизма снижается на 53%. Естественно, все это время медведи не едят, не пьют и не производят отходы жизнедеятельности. Как им это удается?
Для понимания того, что происходит в теле медведя во время спячки необходимо сразу уточнить, что представляет собой сама спячка. И почему это не «анабиоз» в прямом смысле слова. В буквальном понимании этого термина «анабиоз» представляет собой процесс полной неактивности животного. В это время уровень метаболизма снижается до показателей, которые для большинства высших животных являются несовместимыми с жизнью.
Некоторые виды земноводных (некоторые тритоны и лягушки) замерзают в морозы, без вреда для себя оттаивая при наступлении теплого сезона. Безболезненным это «промерзание» буквально насквозь для них является в связи с выработкой специфического вещества, имеющего свойства антифриза, который препятствует замерзанию воды в их организме.
Медведи не замерзают. Температура их тела во время спячки остается достаточно высокой, что позволяет им очнуться в случае какой-либо опасности, выйдя из берлоги. Кстати, медведей, которые проснулись раньше времени, называют «шатунами». Они представляют значительную опасность для человека, поскольку зимой медведь не может найти достаточное количество пищи, и всегда голоден, и агрессивен.
Некоторые исследователи утверждают, что медведи не впадают в анабиоз, как и говорилось выше. Но есть и ученые, которые называют медведей «супер-анабиозниками», поскольку не есть, не пить и не испражняться по полгода, оставаясь при этом в состоянии быстро выйти из спячки — это уникальное явление в животном мире.
«По моему мнению, медведи лучшие анабиозники в мире», — говорит Браян Барнес (Brian Barnes) из Института арктической биологии Университета Аляски (Фэйрбенкс). Этот ученый провел три года, изучая особенности спячки черных медведей.
«Их тело — закрытая система. Они могут провести всю зиму, используя только кислород для дыхания — это все, что им нужно», — говорит Барнес.
Почему медведи не испражняются во время спячки? Если коротко, то потому, что в их организме в это время образуется фекальная пробка. Это особая масса, которую исследователи уже давно находили в пищеводах медведей, впавших в спячку.
Ранее считалось, что медведи перед тем, как залезть в берлогу, поедают большое количество растительного материала, шерсти других медведей и других материалов, которые не перевариваются, и которые потом образуют пробку в кишечнике животного. Ученые, которые пришли к такому выводу, во многом полагались на информацию, полученную от охотников на медведей. Те утверждали, что способ питания, о котором говорилось выше, приводил к «скреплению кишечника» и животное просто не могло во время сна провести акт дефекации.
На самом деле, это не так. Медведи ничего особенного не едят перед спячкой. Они, как всеядные животные, стараются потреблять любую доступную им еду, включая фрукты, овощи, орехи, мясо, рыбу, ягоды и многое другое.
А во время спячки кишечник животного продолжает работать. Не в режиме прежней активности, но все же он работает. Клетки продолжают делиться, осуществляется кишечная секреция. Все это формирует небольшое количество фекалий, которые и накапливаются в кишечнике животного. Формируется «пробка» диаметром от 3,8 до 6,4 сантиметров.
«Фекальная пробка — это те же отходы жизнедеятельности, которые находятся в кишечнике животного так долго, что стенки кишечника абсорбируют жидкости из этой массы, оставляя ее сухой и твердой», — говорится на сайте Североамериканского центра изучения медведей. Таким образом, организм медведя не теряет такую необходимую ему воду, запасы которой в берлоге восполнить практически невозможно.
Специалисты размещали в берлогах медведей камеры, которые записывали все происходящее во время спячки. Как оказалось, волокна растений и шерсть часто являются составной частью пробки потому, что медведь даже во время спячки может подбирать что-то с земли в берлоге, а может и слизывать свою шерсть.
Для того, чтобы прояснить детали процесса спячки у медведей, я запросил комментарий у ученых из Криворожского государственного педагогического университета.
Каким образом медведи поддерживают свой организм в состоянии спячки?
Каждое животное существует за счет обмена веществ и энергии, которые обеспечиваются потребляемой пищей. Естественно, что чем активнее образ жизни и интенсивнее физиологические процессы, тем больше «топлива» в виде пищи нужно вводить в организм. В организме же, пребывающем в состоянии покоя в виде спячки, интенсивность всех обменных процессов сведены до физиологического минимума. То есть, энергии затрачивается ровно столько, сколько ее необходимо для того, чтобы зверь оставался живым и чтобы не произошли дегенеративные процессы в тканях и органах в связи с нехваткой энергии. В целом это состояние можно сравнить с тем, что происходит во время обычного сна, но, естественно, оно более «утрированно».
Основным потребителем энергии в организме являются головной мозг и мышцы (не менее 2/3 всей энергии организма). Но поскольку мышечная система во время сна неактивна, то энергии ее клетки получают ровно столько, сколько необходимо для поддержания их существования. Поэтому на «малых оборотах» начинают работать и остальные органы, также получающие весьма мало энергии. Пищеварительной системе по сути нечего переваривать (поскольку кишечник почти пуст, как было сказано выше). Откуда же тогда берется этот минимальный объем энергии, который все же зверю необходим? Он извлекается из запасов жира и гликогена, накопленных за активный период года. Расходуются они постепенно и обычно их хватает до самой весны.
Кстати, шатунами довольно часто становятся именно те медведи, которые летом «плохо кушали». Известно немало устных рассказов о том, что шатунов в голодные годы больше. Итак, запасы жира и гликогена – основной источник энергии. Еще одним жизненно важным веществом является кислород. Но поскольку организм малоактивен, то и кислорода нужно гораздо меньше. Таким образом, частота дыхания значительно снижается. А если ткани организма при спячке требуют весьма малое количество кислорода и питательных веществ, то и крови, которая их переносит, можно двигаться гораздо медленнее. Поэтому и частота сокращений сердца значительно уменьшается, а соответственно, сердце потребляет также меньше энергии. С экономией воды связано не только «закупоривание» кишечника, но фактическая приостановка деятельности почек.
Есть ли другие примеры спячки среди теплокровных животных?
Такое приспособление, как спячка у медведей является весьма необычным для теплокровных явлением, но вовсе не уникальным. Она также есть у ежей умеренных широт, обитателей степей Евразии сурков, некоторых представителей семейства Куньих (барсук). В особенно холодные и голодные зимы в подобное состояние могут впадать белки и енотовидные собаки, но ненадолго, а их процессы жизнедеятельности не замедляются так, как это бывает у медведей. Кроме зимней спячки (гибернации), бывает также и летняя спячка (эстивация). В последнюю впадают некоторые обитатели жарких пустынь (некоторые насекомоядные, грызуны, сумчатые).
Это бывает в наиболее жаркие периоды года, когда добыча корма и воды становятся гораздо более энергозатратными и, по сути, неэффективными. Поэтому животному проще впасть в спячку и переждать неблагоприятные условия. Кроме сезонной спячки бывает также и суточная. Она характерна для некоторых летающих теплокровных – колибри и летучих мышей. Дело в том, что и одни, и другие во время полета очень быстро машут крыльями. Благодаря этому их полет стал более маневренным, а добыча корма более эффективной. Но за все в природе нужно платить. Их летательные мышцы потребляют очень много энергии, которой не хватает на полные сутки (несмотря на то, что и колибри, и летучие мыши за активную фазу суток потребляют пищи массой более половины собственной массы).
Как видим, скорость обмена веществ у них просто колоссальна. Поэтому во время сна (а отдых в виде сна необходим каждому животному – это также нормальный и обязательный физиологический процесс) их жизнедеятельность снижается до параметров, сравнимых с теми, что наблюдаются у медведей.
Чем отличается состояние спячки медведей от, например, анабиоза лягушек?
У теплокровных физиологические процессы при спячке не могут быть полностью «выключенными». На то они и теплокровные – необходимо самостоятельно произведенное тепло. Другую картину можно наблюдать у пойкилотермных животных – их процессы жизнедеятельности практически полностью приостанавливаются. То есть клетки организма пребывают практически в законсервированном состоянии до наступления лучших времен – когда пригреет солнце и даст достаточно тепла, что разогреть тело. Это бывает у всех земноводных умеренных и более северных широт.
Известен факт, что особи хвостатого земноводного сибирского углозуба после того, как были буквально вмерзшими в лед на протяжении нескольких десятилетий (!) после оттаивания «оживали» и чувствовали себя вполне нормально. Также в анабиоз впадают и зимующие змеи и ящерицы, но их организм не настолько живуч (замерзания они не перенесут). Другой пример – рыбы, живущие в пересыхающих водоемах Африки, Южной Америки и Австралии, и закапывающиеся в ил на период засухи. Процессы, происходящие в их организме в этот период близки к тем, что происходят у земноводных – почти полная приостановка жизнедеятельности до лучших времен.
Что касается рептилий жарких стран, то нужно сказать, что, хотя они и холоднокровные, но переживание неблагоприятных условий у них больше сходно с таковым у теплокровных – значительное снижение интенсивности физиологических процессов, но не остановка (солнечной тепловой энергии ведь достаточно). Крупные рептилии (крокодилы, питоны и удавы) таким образом «отдыхают» до года, переваривая съеденную крупную добычу.
Можно ли искусственно создать режим спячки для животных, которые не впадают в спячку?
Нет. Это будет ненормальное состояние, подобное коме.
Как мог появиться подобный механизм зимовки у медведей? Вырабатывался ли такой механизм в течение многих сотен тысяч лет или появился спонтанно?
Все физиологические процессы контролируются генетически. В ходе эволюции у определенной группы особей могла возникнуть некая физиологическая особенность, заключающаяся в особом режиме сна (суточного, нормального) в холодный период года, сопровождающемся небольшим спад физиологической активности и падением температуры тела на 1-2 градуса.
Такая особенность дала этим особям некое преимущество в плане более экономного расхода энергии в условиях с меньшим количеством корма. При этом она стала давать настолько большое преимущество в выживаемости, что постепенно в популяции остались только такие мутанты. В дальнейшем отбор по этому признаку продолжился – сон становился все более продолжительным и глубоким, а интенсивность процессов организма уменьшалась все больше. Наконец животные научились обустраивать берлоги. Кстати, эта особенность могла дать значительное преимущество еще и потому, что как раз во время спячки самка рожает детенышей и они в это время находятся в тепле и защите, скрытые от посторонних глаз. В целом эволюция явления зимней спячки продолжалась (а может и продолжается) на протяжении конечно же не меньше, чем нескольких сотен тысяч лет.
За помощь в подготовке статьи редакция Geektimes благодарит:
Брошко Евгения Олеговича, к.б.н., старший преподаватель, кафедра зоологии КГПУ (Криворожский государственный педагогический университет)
Евтушенко Эдуарда Алексеевича, к.б.н., доцент, кафедра ботаники и экологии КГПУ