Конспект уроку біології 10 клас. Тема: Особливості обміну речовин в автотрофних та гетеротрофних організмів.

10 клас

Тема:  Особливості обміну речовин в автотрофних та гетеротрофних організмів

Навчальна мета: сформувати знання про особливості обміну речовин у автотрофних та  гетеротрофних організмів;

Виховна мета: виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Розвивальна мета: розвивати навички наукового мислення, вміння аналізувати інформацію та знаходити зв'язки між ефективністю біологічних процесів і умовами їх перебігу; розвивати уміння порівнювати, аналізувати, робити обґрунтовані висновки, розвивати пам’ять, увагу, уяву учнів.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Методи навчання: фронтальна контролююча бесіда, робота у групах, дискусія, розповідь з елементами бесіди, складання схем.

Обладнання: презентація Power Point, підручники.

Хід уроку:

І. Організація класу. Привітання       

ІІ. Актуалізація опорних знань і практичного досвіду учнів.

Питання:

1.                  Що таке метаболізм, з яких двох протилежних процесів він складається?

(Обмін речовин (метаболізм) – сукупність хімічних перетворень, які відбуваються в клітинах та забезпечують їхній ріст, життєдіяльність і відтворення.

Обмін речовин живої клітини складається з двох протилежно направлених видів реакцій – катаболічних і анаболічних.

Катаболізм (дисиміляція) або енергетичний обмін – сукупність реакцій розпаду органічних сполук.

          Анаболізм (асиміляція) або пластичний обмін – сукупність реакцій синтезу органічних сполук.     Анаболизм включает процессы синтеза аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, нуклеотидов, полисахаридов, макромолекул белков, нуклеиновых кислот, АТФ.

В результаті пластичного обміну з поживних речовин, які надходять у клітину, будуються властиві організму білки, жири та вуглеводи, які, в свою чергу, йдуть вже на створення нових клітин, їх органел, міжклітинної речовини. 

Від чого залежить швидкість метаболізму у людини, які фактори  можуть на нього впливати?

Існує ряд факторів, що впливають на швидкість метаболізму.

Спадковість. Унаслідок спадково зумовлених чинників швидкість обмінних процесів у різних людей може відрізнятися на 10 %.

Статура. Чим більше і важче тіло, тим більше витрачається енергії для підтримки життєдіяльності. М’язовій масі потрібно більше калорій, ніж жировій тканині.

Стать. У чоловіків обмін речовин відбувається швидше, ніж у жінок. Це зумовлено більшими розмірами тіла та більшою м’язовою масою.

Спосіб життя. У разі пасивного способу життя відбувається уповільнення процесів метаболізму, і, навпаки, під час значного фізичного навантаження обмін речовин прискорюється. Стреси, депресії, недосипання й голодування призводять до уповільнення обміну речовин. Харчування невеликими порціями 4–5 разів на день, білкова їжа прискорюють метаболізм.

2.                  У чому полягає відмінність автотрофів від гетеротрофів?  

Відмінність їхня в тому що автотрофи - це організми які створюють усі необхідні для життя органічні речовини з неорганічних, рослини використовують сонячну енергію (фототрофи) деякі бактерії використовують енергію хімічних зв'язків (хемотрофи). гетеротрофи живляться за рахунок готових органічних сполук. Гетеротрофами є гриби, тварини, деякі мікроорганізми і людина. разом з автотрофами гетеротрофи утворюють єдину біологічну систему

ІІІ. Вивчення нового матеріалу 

Подібність процесів обміну в різних організмів

Усім живим організмам для їхнього росту, розвитку й розмноження необхідні органічні речовини та енергія. Основним джерелом енергії для всіх організмів є окиснення органічних молекул, яке може відбуватися як з використанням кисню, так і без нього.

Як ви вже знаєте, за способом отримання органічних речовин організми можна поділити на дві великі групи – гетеротрофні (використовують готові органічні речовини) і автотрофні (синтезують органічні речовини із неорганічних).

Основні біохімічні процеси, які потрібні будь-якому живому організму для забезпечення  життєдіяльності, - це синтез білків і нуклеїнових кислот, процеси клітинного дихання, зокрема реакції гліколізу та циклу Кребса, утворення та розпад молекул ліпідів та вуглеводів тощо. У клітинах і автотрофних, і гетеротрофних організмів усі ці процеси відбуваються однаково або майже однаково з використанням однакових комплексів ферментів. Та й процеси регуляції в їхніх клітинах є дуже схожими. І хоча вони не є абсолютно тотожними, послідовність основних реакцій у всіх випадках однакова.

Автотрофне та гетеротрофне живлення. Організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, називають автотрофами (від грец. autos – сам і trophe – їжа, живлення). Одні з них використовують для цих процесів енергію світла – зелені рослини й деякі прокаріоти (ціанобактерії, зелені та пурпурові бактерії). Пригадайте, що процес утворення органічних речовин з неорганічних за участю світла називають фотосинтезом, а організми, які в такий спосіб акумулюють енергію, – фототрофами, або фотосинтетиками.

Іншим потенційним джерелом є енергія екзотермічних реакцій. Процес утворення органічних сполук з неорганічних за рахунок енергії хімічних реакцій називають хемосинтезом. Організми, здатні засвоювати енергію хімічних реакцій, називають хемотрофами, або хемосинтетиками. Таких організмів багато поміж бактерій та архей: залізобактерії, сіркобактерії, нітрифікувальні бактерії тощо Перелічимо кілька реакцій, що відбуваються за участі бактерій, у яких виділяється достатня для синтезу органічних сполук кількість енергії. Сіркобактерії окиснюють Сульфур сірководню до молекулярної сірки. Тіонові бактерії також перетворюють сполуки Сульфуру, окиснюючи молекулярну сірку, сульфіти або сульфіди до сульфатів.

Водневі бактерії окиснюють молекулярний водень до води. Нітрифікувальні бактерії здатні окиснювати амоніак, що утворюється під час гниття органічних речовин, до нітритів та нітратів. Отже, спектр перетворюваних хімічних речовин є досить широким. Проте енергія, що виділяється в описаних реакціях, не використовується безпосередньо для синтезу органічних сполук.

На першому етапі вона акумулюється у зв’язках молекул АТФ і лише потім використовується для синтезу органічних речовин з неорганічних. Ця особливість є спільною ознакою хемосинтезу й фотосинтезу.

Організми ж, які використовують енергію готових органічних речовин, називають гетеротрофами (від грец. heteros – інший і trophe – їжа,живлення). До цієї групи належать гриби, більшість тварин і бактерій. Для них джерелом енергії є синтезовані іншими організмами органічні сполуки, які вони отримують з їжею (живі організми, їхні рештки або продукти життєдіяльності).

Є організми, яким властивий змішаний тип живлення – міксотрофи. Міксотрофам притаманне автотрофне живлення (речовинами, що утворюються внаслідок фотосинтезу або хемосинтезу) та гетеротрофне (органічними сполуками, що надходять з навколишнього середовища). До міксотрофів відносять,  наприклад, одноклітинні еукаріотичні організми (евглена зелена), рослини-напівпаразити, комахоїдні рослини (мухоловка, наприклад) тощо.

Різноманітність гетеротрофних організмів. Гетеротрофні організ-ми різняться за об’єктами живлення, які є джерелом органічних речовин.

Об’єктами живлення для одних тварин можуть бути інші тваринні організми,

на яких вони полюють. Тип живлення, за якого один організм (хижак) живиться іншим (або іншими) організмом (жертвою), називають хижацтвом. У процесі спільної еволюції хижаки і жертви пристосовуються один до одного: у хижаків з’являються і розвиваються засоби виявлення й атаки, а в жертв —засоби маскування і захисту.

Хижацтво не треба плутати з типом живлення, за якого об’єктом живлення тварини є рослинний організм, – фітофагією. Поміж безхребетних до фітофагів належать губки, більшість червів і комах. Хребетні фітофаги частково використовують тваринну їжу, оскільки їм необхідні певні незамінні амінокислоти тваринного походження, наприклад, північні олені іноді споживають у їжу лемінгів тощо.

За такого типу живлення в рослин виникають певні захисні пристосування. Найефективнішим «винаходом» для захисту є утворення найбільш поширених у світі рослин полімерних сполук – целюлози та лігніну. Обидві речовини дуже стійкі, міцні й для їх побудови не потрібно будь-яких «дефіцитних» хімічних елементів. У деяких безхребетних є ферменти, які розщеплюють ці речовини (наприклад, целюлаза), але в хребетних тварин вони відсутні, і її засвоєння здійснюється переважно за допомогою симбіотичних одноклітинних організмів. Найвідоміші приклади взаємовигідного співіснування тварин і мікроорганізмів – різні жуйні тварини.Організми, які живляться соками або виділеннями інших організмів і виконують при цьому життєво важливі трофічні функції, називають симбіотрофами. Таких організмів багато поміж мікроорганізмів.

У природі також натрапляємо на випадки співіснування організмів, за яких один з організмів (паразит) певний час використовує іншого (хазяїна) як джерело живлення та середовище існування. Такий тип живлення називають паразитизмом. Паразити є поміж бактерій, одноклітинних еукаріотів, тварин (плоскі, круглі та кільчасті черви, членистоногі, молюски), грибів (борошнисто-росяні, трутовики, ріжки, сажки) і навіть квіткових рослин

Відмінність паразитизму від хижацтва та інших форм взаємодії організмів полягає в тому, що фізіологія паразита підпорядкована фізіології хазяїна,його життєвий цикл неможливий без отримання від хазяїна необхідних для нього ресурсів.

Сапрофагія – тип живлення органічними речовинами тіл мертвих організмів або продуктів їхньої життєдіяльності. Такі органічні речовини часто називають детритом, а організми, для яких він є об’єктом живлення, – детритофагами. Відомо багато трупоїдних хребетних тварин – гієни, грифи,стерв’ятники, ворони, деякі риби. У такий же спосіб можуть харчуватися і великі безхребетні. Наприклад, жук-мертвоїд здатен удвох із самкою закопувати трупи мишей на глибину до 20 см і там годувати ними своїх личинок.

Найбільше різноманітних детритофагів мешкає в ґрунті, завдяки чому з органічних речовин, що розкладаються, формується гумус. Значна частина детриту гниє та розкладається в процесі живлення грибів і бактерій. Ці організми об’єднують в особливу групу редуцентів, які завершують розкладання органічних речовин, повертаючи до екосистеми Карбон у вигляді неорганічних сполук, воду і мінеральні солі. Енергія, що надходить до організму з навколишнього середовища, може запасатися в хімічних зв’язках синтезованих сполук або ж витрачатися на різноманітні процеси функціонування.

• Екскреція – сукупність процесів, спрямованих на виведення невикористаних продуктів обміну речовин й енергії, а також чужорідних і шкідливих для клітини сполук.

IV. Закріплення нових знань             

Зараз перевіримо, як ви засвоїли матеріал сьогоднішнього уроку. Але зробимо це за допомогою інтерактивної вправи. https://learningapps.org/display?v=p25ubbhx524

V. Підбиття підсумків уроку 

Отже, ОБМІН РЕЧОВИН У АВТОТРОФНИХ ОРГАНІЗМІВ – це обмін,

що характеризується надходженням неорганічних речовин, які є

джерелом Карбону, Гідрогену й Нітрогену, переважанням у клітинах

анаболічних реакцій, первинним синтезом власних органічних сполук

і використанням кінцевих продуктів обміну для реакцій.

ОБМІН РЕЧОВИН У ГЕТЕРОТРОФНИХ ОРГАНІЗМІВ – це обмін,

що характеризується надходженням готових органічних речовин,

які є джерелом вільної хімічної енергії, Карбону, Гідрогену й Нітрогену,

переважанням у клітинах катаболічних реакцій розщеплення цих

речовин, вторинним синтезом власних органічних сполук і видаленням із клітин кінцевих продуктів обміну, зокрема амоніаку, сечовини, сечової кислоти.

VI. Домашнє завдання.

1) Опрацювати наданий матеріал, вивчити терміни.

2)    Зробити стислий конспект.

3.      Опрацювати параграф 20 підручника.
4.       Виконати інтрерактивну вправу-тренажер за покликанням:  https://learningapps.org/8846780

VII. Організація класу. Прощання