Методическая разработка по химии "Углеводы. Моносахариды и дисахариды"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
«БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрено на заседании ЦМК

Протокол № ____от________________

                                                                                       Председатель_____________________

                            (Ф.И.О)

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ

Специальность 34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки

Дисциплина «Химия»

Раздел 4. Органическая химия

Тема 4.19. Углеводы. Моносахариды и дисахариды

Разработчик: преподаватель химии Дъячук Людмила Владимировна

2017

Содержание

Методический лист …………………………………………………………..4 Интегративные связи…………………………………………………………6

Примерная хронокарта занятия……………………………………………...7

Исходный материал…………………………………………………………..9

Задания для закрепления и систематизации знаний……………………….13

Контролирующий материал…………………………………………………14

Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов………...15

Список использованных источников……………………………………….16

Выписка из рабочей программы
дисциплины «Химия»
для специальности 34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки

Тема 4.19. Углеводы. Моносахариды и дисахариды	Содержание учебного материала	2
	Углеводы, их классификация и строение. Монозы. Глюкоза и фруктоза – важнейшие представители моносахаридов. Сахароза. Строение молекулы глюкозы. Химические свойства глюкозы как бифункционального соединения. Формирование умения характеризовать строение и свойства углеводов. Организация собственной деятельности при составлении плана и тезисов ответа на контрольные вопросы.		1,2
	Лабораторные работы	-
	Практические занятия	-
	Контрольные работы	-
	Самостоятельная работа обучающихся: составление плана и тезисов ответа, выполнение заданий по образцу [2, с.338 - 346]	1

МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛИСТ

Вид занятия – комбинированный урок

Продолжительность – 90 мин.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ

1. Учебные цели:

     - сформировать знания об углеводах, их классификации и строении, глюкозе и фруктозе – важнейших представителях моносахаридов, сахарозе; строении молекулы глюкозы,  химических свойства глюкозы как бифункционального соединения.

2. Развивающие цели:

- формирование умений характеризовать строение и свойства органических соединений на примере углеводов. Организация собственной деятельности при составлении плана и тезисов ответа на контрольные вопросы, развитие логического мышления, внимания, памяти, умения осуществлять самостоятельный поиск  информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ.

3. Воспитательные цели:

- создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели, формирование способности организовывать собственную деятельность при выполнении упражнений.

Методы обучения – объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый, использование ИКТ.

Место проведения занятия – кабинет биологии, анатомии и генетики

человека с основами медицинской генетики.

МОТИВАЦИЯ

    Роль углеводов в природе и их значение для жизни человека чрезвычайно велики. Образуясь в клетках растений в результате фотосинтеза,  они выступают источником энергии для животных. В первую очередь это относится к глюкозе. Многие углеводы выполняют запасающую функцию, роль резерва питательных веществ. Кислоты РНК и ДНК, в состав которых входят пентозы – рибоза и дезоксирибоза, выполняют функцию передачи наследственной информации. Углеводы служат источником нашего питания: мы потребляем зерно, содержащее крахмал, или скармливаем его животным, в организме которых крахмал превращается в белки и жиры. Углеводы участвуют в построении сложных органических соединений. Углеводом является такое жизненно необходимое вещество, как гепарин (предотвращает свёртывание крови). Глюкоза широко применяется в медицине при лечении самых различных заболеваний, особенно при общем истощении организма, производное глюкозы – сорбит, используется в качестве заменителя сахара при диабете. Глюкоза так же используется при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Глюкозу используют при интоксикации (например, при пищевом отравлении или инфекции), так как она является универсальным антитоксическим средством.

Волокна целлюлозы широко известны в качестве диетического компонента. Диетические волокна целлюлозы в продуктах питания не разрушаются пищеварительными ферментами и секрецией желудочно-кишечного тракта.

Знание свойств, особенностей действия углеводов на организм позволит медицинскому работнику более эффективно организовывать собственную деятельность для выполнения профессиональных задач.

ИНТЕГРАТИВНЫЕ СВЯЗИ

ПРИМЕРНАЯ  ХРОНОКАРТА  ЗАНЯТИЯ

п/№	Наименование этапа	Время	Цель этапа	Деятельность		Оснащение
				преподавателя	студентов
-1-	-2-	-3-	-4-	-5-	-6-	-7-
1.	Организационный этап	3 мин.	Организация начала занятия, подготовка рабочего места студентов	Отмечает отсутствующих студентов в журнале	Староста  называет отсутствующих студентов. Студенты  приводят в соответствие внешний вид, готовят рабочие места.	Журнал, тетради
2.	Контроль знаний по предыдущей теме	20 мин.	Оценка уровня сформированности знаний по теме «Жиры»	Инструктирует и проводит контроль	Индивидуальный опрос	Приложение 1 контрольные вопросы, упражнения
3.	Мотивационный этап	2 мин.	Развитие интереса к новой теме	Объясняет студентам важность изучения данной темы	Слушают, задают вопросы	Методическая разработка теоретического занятия
4.	Цели занятия	2 мин	Установка приоритетов при изучении темы	Озвучивает цели занятия	Слушают, записывают в тетрадь новую тему	Методическая разработка теоретического занятия, презентация
5.	Изложение исходной информации	40 мин.	Формирование знаний об углеводах, их классификации и строении, глюкозе и фруктозе – важнейших представителях моносахаридов, сахарозе; строении молекулы глюкозы,  химических свойства глюкозы как бифункционального соединения.	Излагает новый материал	Слушают, записывают
6.	Выполнение заданий для закрепления знаний	10 мин.	Закрепление знаний, формирование умений характеризовать строение и свойства органических соединений на примере углеводов. Организация собственной деятельности при составлении плана и тезисов ответа на контрольные вопросы, развитие логического мышления, внимания, памяти, умения осуществлять самостоятельный поиск  информации в различных источниках, организовывать собственную деятельность, необходимую для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ.	Инструктирует и контролирует выполнение заданий, обсуждает правильность ответов	Выполняют задания, слушают правильные ответы, после выполнения, вносят коррективы	Приложение 2 Задания для закрепления знаний
7.	Предварительный контроль новых знаний и проверка	13 мин.	Оценка эффективности занятия и выявление недостатков в новых знаниях, развитие самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитание настойчивости в достижении цели, формирование способности организовывать собственную деятельность при выполнении упражнений.	Инструктирует и проводит контроль	Выполняют задания	Приложение 3
8.	Задание для самостоятельной внеаудиторной  работы студентов	1 мин.	Формирование и закрепление знаний, развитие умения работать с учебной литературой при составлении плана и тезисов ответа на контрольные вопросы	Дает задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов, инструктирует	Записывают задание	Приложение 4

Исходный материал

Название углеводы возникло в связи с тем, что в молекулах первых изученных представителей данного класса соединений соотношение атомов водорода и кислорода было таким же, как в воде, 2 x 1 и соответствовало формулам С_пН_2пО_п, или С_п(Н₂0)_п.

Углеводы - органические соединения, содержащие в составе молекул наряду с карбонильной несколько гидроксильных групп, их производные и продукты конденсации.

Углеводы в зависимости от числа молекул моносахаридов, образующихся при их кислотном гидролизе водой делятся на:

а) моносахариды;

б) дисахариды;

в) полисахариды

Моносахариды не подвергаются гидролизу, дисахариды состоят из двух остатков молекул моносахаридов, а полисахариды — из большого числа остатков молекул моносахаридов. Полисахариды относятся к высокомолекулярным биоорганическим соединениям.

Моносахариды разделяют по числу углеродных атомов в молекуле на:

а) тетрозы;

б) пентозы (рибоза С₅Н₁₀О₅ и дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄ );

в) гексозы (глюкоза и фруктоза) и т. д.

I Строение и физические свойства глюкозы.

Состав глюкозы выражается молекулярной формулой С₆Н₁₂0₆.

Структурная формула глюкозы:

Циклическая:                                                                                                                                

   

Линейная:

    

Глюкоза содержит в составе молекул альдегидную группу и пять гидроксильных групп.

9

Изучение строения глюкозы показало, что приведенная линейная форма молекулы существует только в растворе и в очень небольшом количестве. В твердом виде глюкоза существует в циклической α- или β-форме, которые представляют собой разные вещества, отличающиеся друг от друга, например, температурами плавления.

В β-форме глюкозы гидроксильная группа у первого углеродного атома и группа —СН₂ОН находятся с одной стороны цикла; в α-форме — по разные стороны цикла.

II Фруктоза. Изомерия моносахаридов.

Существуют другие моносахариды, имеющие такой же состав, как и глюкоза, одним из которых является фруктоза. Молекулярная формула фруктозы С₆Н₁₂0₆. Она является изомером глюкозы.

Структурная формула фруктозы:       

Из структурной формулы видно отличие строения молекулы глюкозы от молекулы фруктозы.

III Свойства глюкозы и фруктозы.

Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус. В свободном состоянии глюкоза и фруктоза находятся в плодах и цветках. Мед, например, состоит из смеси глюкозы и фруктозы.

В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1 %. Содержание глюкозы в крови регулируется естественно образующимся гормоном инсулином. При диабете (сахарной болезни) глюкоза содержится в крови и моче в повышенной концентрации, и поэтому людям, страдающим от диабета, требуются ежедневные инъекции инсулина.

Фруктоза содержится вместе с глюкозой в сладких фруктах, пчелином меде и в составе дисахарида сахарозы. Среди всех моносахаридов фруктоза обладает самым сладким вкусом.

VI Биологические функции углеводов

1. Углеводы играют роль источника энергии, необходимой для осуществления важнейших жизненных функций организма. При расщеплении 1г углеводов освобождается 17,6 кДЖ энергии.

 2. Углеводы выполняют и строительную функцию. Нерастворимые полимеры углеводов (целлюлоза, хитин, гемицеллюлоза) входят в состав клеточных оболочек бактерий и растений, а также в соединительные ткани и оболочки клеток животных.

3.  В растениях углеводы (полисахариды) выполняют и опорную функцию.

4. В организме и клетке углеводы обладают способностью накапливаться в виде крахмала у растений, гликогена у животных, ламинарина у водорослей. Крахмал, гликоген, ламинарин представляют собой запасную форму углеводов.

5. Углеводы выполняют защитную функцию. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты углеводами и их производными, а в частности гликопротеинами. Они предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишки, желудок, бронхи) от механических повреждений, проникновения вредных бактерий и вирусов.

6. Рецепторная функция: имеются полимеры сахаров (гликопротеиды, гликолипиды), которые входят в состав клеточных мембран, они обеспечивают взаимодействие клеток одного типа, узнавание клетками друг друга.

VII. Химические свойства глюкозы 

I. Специфические свойства

Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов.

1.Спиртовое брожение:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅-OH + 2CO₂↑ 

2. Молочнокислое брожение: 

II. Реакции глюкозы по альдегидной группе

1. Реакция серебряного зеркала:   

СH₂OH(CHOH)₄-COH + Ag₂O ^t.NH3→ СH₂OH(CHOH)₄-COOH + 2Ag↓

                                                                     глюконовая кислота 

2. Окисление гидроксидом меди (II):                                                           

СH₂OH(CHOH)₄-COH + 2Cu(OH)₂ ^t → СH₂OH(CHOH)₄-COOH + Cu₂O + 2H₂O

3.Восстановление:                                                                                                                      

СH₂OH(CHOH)₄-COH + H₂ ^t,Ni → СH₂OH(CHOH)₄-CH₂OH

                                                          сорбит – шестиатомный спирт

VIII. Дисахариды

К дисахаридам относят сахарозу (тростниковый или свекловичный сахар), лактозу (молочный сахар). Молекулы дисахаридов гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. Сахароза представляет собой дисахарид, образованный глюкозой и фруктозой.

Молекулярная формула сахарозы – С₁₂Н₂₂О₁₁. Образование сахарозы происходит в клетках растений под действием ферментов. В 1953 году французским химиком Р. Лемье впервые в лабораторных условиях был осуществлён синтез сахарозы, который современники назвали «покорением Эвереста органической химии».

В промышленности сахарозу получают из сока сахарного тростника, сахарной свёклы и некоторых других растений.

Сахароза представляет собой хорошо растворимое в воде белое кристаллическое вещество и имеет сладкий вкус.

Химические свойства сахарозы

Сахароза не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов, она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах.

При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот происходит её гидролиз с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + C₆H₁₂O₆ (фруктоза) 

Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.

Приложение 1

Контрольные вопросы по теме «Жиры»

1) Какие вещества называют жирами? Каков состав природных жиров?

2) Классификация жиров по происхождению и по составу

3) Свойства жиров

4) Маргарин, его получение, применение жиров, их биологические функции.

Критерии оценки за устный опрос (контрольные вопросы):

Оценка   "5" ставится, если обучающийся:  показывает глубокое и полное знание и понимание материала; полное понимание сущности рассматриваемых понятий, явлений и закономерностей, теорий, взаимосвязей; умеет составить полный и правильный ответ; правильно и обстоятельно отвечает на дополнительные вопросы; допускает не более одного недочёта, который легко исправляет.

Оценка   "4" ставится, если обучающийся: показывает знание всего изученного материала; даёт полный и правильный ответ; допускает незначительные ошибки и недочёты; небольшие неточности в формулировке понятий; материал излагает в логической последовательности, допуская негрубую ошибку или два недочёта, которые может исправить.

 Оценка   "3" ставится, если обучающийся: излагает материал фрагментарно; не всегда последовательно, допускает ошибки при формулировке выводов, ошибки при определении понятий; отвечает неполно на вопросы преподавателя.

Оценка   "2" ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не делает выводов и обобщений; допускает более двух грубых ошибок, которые не может исправить даже при помощи преподавателя.

Задание 1.

Выберите правильный ответ:

1. Жиры – это:

а) сложные эфиры глицерина и карбоновых кислот,

б) сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот,

в) сложные эфиры двухатомных спиртов и высших карбоновых кислот,

в) сложные эфиры одноатомных спиртов и высших карбоновых кислот.

2. В состав растительных жиров входят:

а) предельные карбоновые кислоты,

б) непредельные карбоновые кислоты,

в) ароматические карбоновые кислоты.

3. Растительные и животные жиры отличаются:

а) по растворимости в воде,

б) составом спирта,

в) составом высших карбоновых кислот.

4. Жиры хорошо растворяются:

а) в органических растворителях,

б) в воде,

в) в растворе кислот.

5. При гидролизе жиров в кислой среде образуются:

а) глицерин и соли высших карбоновых кислот,

б) глицерин и высшие карбоновые кислоты,

в) маргарин и глицерин.

6. Превращение жидких жиров в твердые происходит в результате реакции:

а) гидратации,

б) дегидрирования,

в) гидрирования.

7. Жиры выполняют функцию:

а) строительную,

б) каталитическую,

в) транспортную.

Эталоны ответов:

1б     2б     3в       4а    5б     6в      7а

Критерии оценок за задание 1:

Оценка «5» ставится, если правильно выполнено всё задание

Оценка «4» ставится, если имеются 1-2 ошибки

Оценка «3» ставится, если имеются 3 ошибки

Оценка «2» ставится, если  допущено 4 и более ошибок

Приложение 2

Задания для закрепления знаний по теме «Углеводы. Моносахариды и дисахариды»

Задание 1.

Какие свойства глюкозы позволяют сделать вывод о строении её молекулы?

Эталон ответа:

Глюкоза реагирует с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры, содержащие от 1 до 5 остатков кислоты, если раствор глюкозы прилить к свежеполученному гидроксиду двухвалентной меди, то садок растворяется и образуется ярко-синий раствор соединения меди, т.е. происходит реакция на многоатомные спирты. Следовательно, глюкоза – многоатомный спирт. Глюкоза реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, следовательно, в составе глюкозы имеется альдегидная группа.

Задание 2.

Сорбит – шестиатомный спирт, который можно получить из глюкозы. Составьте уравнение этой химической реакции. Какими опытами можно подтвердить наличие в сорбите спиртовых функциональных групп? Где применяют сорбит?

Эталон ответа:

СH₂OH(CHOH)₄-COH + H₂ ^t,Ni → СH₂OH(CHOH)₄-CH₂OH

                                                          сорбит – шестиатомный спирт

Наличие спиртовых групп можно подтвердить с помощью добавления сорбита к  свежеосаждённому гидроксиду двухвалентной меди, при этом образуется раствор ярко-синего цвета. Сорбит используют при сахарном диабете как заменитель сахара.

Приложение 3

Задание для предварительного контроля знаний

Вставьте пропущенные слова:

Глюкоза содержится в ……….. ………. . Изомером глюкозы является …………………. . По строению глюкоза - ………………….. .Глюкоза существует в линейной и ……….. форме. К реакциям по альдегидной группе относят реакцию …………… ………… и  реакцию взаимодействия с гидроксидом меди (II). К реакциям восстановления по альдегидной группе относят реакцию ……………. . В ходе спиртового брожения глюкозы образуется углекислый газ и …………………… . Для глюкозы также характерно …………… брожение. Глюкоза является основным источником ……………… в клетке, в промышленности глюкозу получают из ……………………….. .

Эталон ответа:

Глюкоза содержится в виноградном соке. Изомером глюкозы является фруктоза. По строению глюкоза - альдегидоспирт. Глюкоза существует в линейной и циклической форме. К реакциям по альдегидной группе относят реакцию «серебряного зеркала» и  реакцию взаимодействия с гидроксидом меди (II). К реакциям восстановления по альдегидной группе относят реакцию гидрирования. В ходе спиртового брожения глюкозы образуется углекислый газ и этанол. Для глюкозы также характерно молочнокислое брожение. Глюкоза является основным источником энергии в клетке, в промышленности глюкозу получают из крахмала.

Критерии оценок  за работу по новой теме

Оценка «5»: обучающийся набирает 7 баллов (1балл за каждый правильный ответ)

Оценка «4»: обучающийся набирает 5-6 баллов

Оценка «3»: обучающийся набирает 4 балла  (ставится по желанию)

Приложение 4

Задание для самостоятельной внеаудиторной  работы студентов

Пользуясь текстом учебника [2, с.250-255], составьте план и тезисы ответа по теме «Дисахариды» и решите задачу 9 (стр. 249).

Список использованных источников

1. Ерохин, Ю.М. Химия [Текст]: учеб. для сред. проф. учеб. заведений / Ю.М. Ерохин; под ред. В.Н.Николаева. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 384 с.

2. Габриелян, О.С. Химия. 10 класс. Углубленный уровень [Текст]: учебник/ О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов, С.Ю. Пономарёв; под. ред. Т.Д. Гамбурцева. – 5-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2017. – 368 с.

3. Габриелян, О. С. Химия. 10 класс: Настольная книга для учителя [Текст]: пособие для учителя / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов; под ред. Н. В. Губина.  – М.: Дрофа, 2010. – 480 с.

4. Радецкий, А.М., Горшкова, В.П., Кругликова, Л.Н. Дидактический материал по химии для 10-11 классов [Текст]: пособие для учителя / под ред. Е.К. Липкина. – М.: Просвещение, 2008. – 79 с.