загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з педагогіки » Методичні прийоми по систематизації і узагальненню знань при вивченні структури біополімерів в шкільному курсі хімії

Методичні прийоми по систематизації і узагальненню знань при вивченні структури біополімерів в шкільному курсі хімії

Шкільний курс органічної хімії постійно вимагає систематичного узагальнення пройденого матеріалу, оскільки вивчення органічних сполук йде від розгляду складу, структури і властивостей окремих речовин до характеристики гомологічного ряду і класу. Таке узагальнення, що включає розгляд раніше вивченого матеріалу, сприяє закріпленню пройденого і виробляє в учнів уміння систематизувати отримані знання. Однак при цьому узагальнюючий матеріал на практиці дається в курсі органічної хімії стосовно лише до мономірним сполукам. Оскільки роль полімерів виключно велика як в природі, так і в побуті, засвоєння учнями уявлень про будову і властивості полімерів має важливе значення при вивченні всіх природничих дисциплін.
Нова шкільна програма з хімії передбачає вивчення таких біополімерів, як полісахариди, білки і нуклеїнові кислоти. Методичним проблемам вивчення біополімерів в шкільному курсі хімії присвячена справжня робота.
Зазвичай методичні труднощі виникають при вивченні нуклеїнових кислот в силу їх складного багаторівневого будови. Школярі запам'ятовують окремі елементи молекули нуклеїнової кислоти, але, як правило, не можуть показати їх взаємозв'язок при формуванні полімерної ланцюга. Ці труднощі в значній мірі можуть бути подолані при системному підході, коли структура кожного конкретного биополимера описується з єдиних позицій, з використанням основних понять і визначень хімії полімерів. Оскільки всі біополімери мають ряд схожих властивостей, то системний підхід, який акцентував ці подібності, сприятиме формуванню в учнів більш цілісного уявлення про клас цих сполук в цілому. Першими представниками біополімерів, з якими знайомляться учні, є полісахариди - крохмаль і целюлоза. Перш ніж давати їх характеристику, необхідно нагадати учням про явище полімеризації, з яким вони вже зустрічалися при вивченні неграничних вуглеводнів і альдегідів. Спираючись на ці знання, слід викладати матеріал про будову полісахаридів з використанням таких понять, як структурна ланка і ступінь полімеризації. Крім того, на прикладі крохмалю та целюлози, можна вже ввести такі загальні поняття хімії полімерів, як ковалентний остов і радикали. Під нековалентним остовом розуміється частина молекули полімеру, що є послідовність однакових елементів, пов'язаних ковалентними зв'язками. Радикалами в хімії полімерів називається сукупність атомів або хімічних угруповань, пов'язаних з нековалентним остовом, але не пов'язаних один з одним. У цих термінах крохмаль, наприклад, описується як полімер, що складається із залишків
? - Глюкози, з'єднаних зв'язками типу 1,4. Ковалентний остов такий полисахаридной ланцюга включає атоми пиранозной кілець, а в якості радикалів виступають метоксільние групи:

Тут же слід ввести таке загальне для біополімерів поняття, як полярність ланцюга, звернувши увагу учнів на різні властивості першого і останнього залишків глюкози: у першого залишку глікозидний гідроксил бере участь в утворенні зв'язку з другим залишком, а в останньому ланці цей гідроксил вільний і, внаслідок цього, він може теоретично вступати в реакцію з такими окислювачами, як оксиди срібла і міді, подібно вільним молекулам глюкози. Відповідно до цього один кінець полисахаридной ланцюга називається невідновлювальних, а другий - поновлюючим.
Всі ці характеристики, тобто хімічна природа елементів ковалентного остова, тип зв'язку між ними, хімічна природа радикалів і прояв полярності, входять у поняття первинної структури полімеру. У випадках, коли полімер утворений різноякісними структурними ланками, тобто хімічна природа радикалів різна, в поняття первинної структури включається така характеристика, як порядок чергування структурних ланок.
У живій клітині молекули біополімерів, як правило, знаходяться не в витягнутій формі, а компактно складені, що зменшує їх лінейшие розміри. Універсальною формою компактного укладання все типів біополімерів є спіраль. Спосіб розташування в клітині біополімерів і параметри спіралей, такі як діаметр, крок, число структурних елементів на один виток, кут нахилу і т.п., входять у поняття вторинної структури. Так, молекули целюлози мають витягнуту веретеноподібну форму, а молекули амілози (лінійного компонента крохмалю) скручені в спіраль, що забезпечує їх більш компактну укладку в крохмальних зернах. На один виток такої спіралі припадає шість пиранозной кілець. Спіралізують також окремі поліглікозідние ланцюжка амілопектину (розгалуженого компонента крохмалю). Тут необхідно пояснити, що характерна синє забарвлення при реакції крохмалю з йодом обумовлена ??саме взаємодією йоду зі спіральними ділянками крохмалю, коли молекула йоду вбудовується всередину спіралі. Таким чином, вже на прикладі полісахаридів вводяться такі поняття, як первинна і вторинна структура биополимера.
З метою систематизації вивченого матеріалу і наочного представлення спільності будови полісахаридів доцільно в ході уроку виконати з учнями завдання щодо заповнення таблиці, що характеризує всі ці сполуки з єдиних позицій:
Таблиця 1.
Структурна Полісахариди
характеристика полісахаридів крохмаль целюлоза
Структурний ланка?, D-глюкопіраноз?, D-глюкопіраноз
Хімічна природа ковалентного остова полісахадний остов з атомів пиранозной кілець
Тип зв'язку в ковалентном остові 1,4-гликозидная
Хімічна природа радикалів метоксільних група
Полярність відновлюють і невідновлювальних кінці
Вторинна структура спіраль витягнута форма

З цих же позицій ми пропонуємо будувати заняття при вивченні білків. Спочатку доцільно дати загальний опис молекул амінокислот, виділивши ту частину в них, яка бере участь в утворенні пептидних зв'язків. З цих частин молекул амінокислот складається остов поліпептидного ланцюга. Інші частини молекул амінокислот, пов'язані з цим поліпептидним остовом, але не пов'язані один з одним, називаються радикалами:

Характеризуючи первинну структуру білків, необхідно звернутися до загальних понять, введеним при вивченні полісахаридів, і описати білок як полімер, структурними ланками якого є залишки?-амінокислот, з'єднані один з одним пептидними зв'язками. При цьому учні, знаючи механізм утворення пептидного зв'язку, можуть вже самостійно зробити висновок про полярності поліпептидного ланцюга, оскільки у однієї з кінцевих амінокислот залишається вільною? - Аминогруппа (це N-кінець ланцюга), а в іншої-?-карбоксільная Група (це С-кінець ланцюга). Слід зазначити, що білок відноситься до біополімерам, утвореним з різноякісних структурних ланок (до складу білків можуть входити 22 види амінокислот), тому при описі первинної структури конкретного білка слід вказувати порядок розташування амінокислот в його молекулі. Потім можна перейти до характеристики вторинної структури білків, звернувши увагу учнів на спільність такого принципу в будові біополімерів, як спирализация, що забезпечує їх компактну упаковку в клітці. При цьому слід особливо підкреслити, що в спіраль згорнуть поліпептидний остов, а пов'язані з ним радикали розташовуються зовні, поза спіралі. Крім того, необхідно звернути увагу учнів на те, що у всіх білків поліпептидний остов однаковий, внаслідок чого однакові і параметри спіралі, такі як крок, кут нахилу, діаметр та ін. На один виток такої спіралі припадає 3,6 амінокислотних залишку, крок спіралі становить 0,54 нм, діаметр 1,0 нм. Для того, щоб учні переконалися в тому, що ковалентні остови всіх білків однакові, незалежно від хімічних особливостей входять до білок амінокислот, можна дати їм завдання скласти структурні формули пептидів (наприклад, тріпептідов: гліцил-серил-аланін і цистеїн-тирозил-лізин) і потім порівняти будову їх ковалентного остова. Потім учням пропонується самостійно охарактеризувати білки, використовуючи таблицю 2:

Таблиця 2
Структурна характеристика білка
Структурний ланка?, L- амінокислоти
Хімічна природа ковалентного остова пептидний остов з атомів?-амино- і?-карбоксільних груп і з?-вуглецевого атомів
Тип зв'язку в ковалентном остові пептидная
Хімічна природа радикалів радикали амінокислот
Полярність N- і С-кінці
Вторинна структура спіраль

При вивченні нуклеїнових кислот необхідно спочатку дати опис мононуклеотидів як структурних ланок, підкресливши, що до складу нуклеїнових кислот входять тільки нуклеозид-5-фосфати з азотистими підставами в кето-формі. Тут же слід зазначити, що такі нуклеотиди подібні за будовою з АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), що грає важливу роль в таких фізіологічних процесах, як м'язове скорочення, переміщення рухливих клітин, в вищої нервової діяльності. Після цього можна описати нуклеїнову кислоту як «полімер, структурними ланками якого є мононуклеотиди, з'єднані фосфодіефірнимі зв'язками» . Перш ніж розбирати механізм реакції утворення нуклеїнових кислот, зручно ввести загальне схематичне зображення молекул мононуклеотидів.

При утворенні нуклеїнових кислот мононуклеотиди з'єднуються фосфодіефірнимі зв'язками, які замикаються між залишком цукру одного мононуклеотида і залишком фосфорної кислоти іншого:

Таким чином в молекулах нуклеїнових кислот ковалентний остов утворений чергуються залишками цукру і фосфорної кислоти, а пов'язані з остовом азотисті основи гратимуть роль радикалів.
При даному типі зв'язку на одному кінці цукрово-фосфатного остову завжди перебуватиме залишок цукру («цукровий» кінець), а на іншому - залишок фосфорної кислоти («фосфатне» кінець), тобто ланцюга нуклеїнових кислот є полярними, як і ланцюги полісахаридів і білків.
На

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар