Тюрина Елена Витальевна
ФГБОУ ВО «Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого, г. Тула
Студентка 2 курса магистратуры
Тема занятия: «Углеводы. Качественные реакции на моносахариды»
Цели занятия:
№ | Цели занятия | Ссылка на компетенции |
Знать | ||
З.1 | основы методологии биохимических исследований, анализа результатов биохимических экспериментов, наблюдений | (ОПК-1.1) |
З.2 | правила техники безопасности в биохимической лаборатории при изучении качественных реакций на моносахариды | (ОПК-2.1) |
З.3 | теоретические основы основных разделов моносахаридов: строение, свойства, функции | (ПК-1.1) |
Уметь | ||
У.1 | интерпретировать результаты собственных экспериментов с использованием знаний о моносахаридах | (ОПК-1.2) |
У.2 | проводить стандартные операции для изучения качественного состава моносахаридов | (ОПК-2.3) |
У.3 | применять теоретические основы раздела углеводы: моносахариды | (ПК-1.1) |
Владеть | ||
В.1 | формулирования выводов по результатам анализа литературных данных, собственных экспериментальных работ углеводной направленности | (ОПК-1.3) |
В.3 | интерпретации результатов химических наблюдений с использованием современных биохимических представлений | (ПК-1.3) |
Задачи:
Образовательные:
- продолжить формирование понимания обучающимися роли химии в создании научной картины мира и формировании функциональной грамотности человека для решения практических задач;
-обобщить и систематизировать знания обучающихся, касающиеся особенностей структуры моносахаридов;
-обеспечить усвоение обучающимися информации охимических свойствах моносахаридов путем решения задач;
- сформировать у обчающихся умение самостоятельно проводить исследование химических свойств моносахаридов с соблюдением правил техники безопасности при использовании химических веществ;
- обеспечить формирование у обучающихся собственной позиции по отношению к получаемой из разных источников химической информации о моносахаридах.
Развивающие:
- Развивать навыки речи в рамках предмета;
- Развивать умение объяснять особенности моносахаридов, сравнивать строение и свойства, выделять существенные признаки понятий, извлекать необходимую информацию из различных источников.
- Продолжить развитие логических приемов: анализа, синтеза, сравнения, обобщения, классификации;
- Научить применять полученные знания на практике.
Воспитательные:
- Воспитывать умение работать самостоятельно, коллективно (в группах) научить участвовать в общем диалоге.
Средства обучения: карта-инструкция, оборудование (стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, штатив для пробирок, баня водяная, термометр лабораторный, лопаточка или шпатель, часы), реактивы (Cu(OH)2, реактив Толленса, Фелинга, глюкоза, фруктоза, кристаллический резорцин; раствор соляной кислоты.AgNO3 2%-ный раствор; NaOH, 2%-ный раствор; р-р NH3)
План-конспект лабораторного занятия «Углеводы. Качественные реакции на моносахариды»
Содержание, деятельность преподавателя | Содержание, деятельность обучающихся | Примечания |
I Вводный этап (2 минут) Приветствие, проверка готовности к лабораторному занятию. Добрый день, ребята! Я рада вас видеть и очень хочу начать работу. Хорошего всем настроения и успехов! | Приветствие«Здравствуйте!». Подготовка к занятию, психологический настрой | |
IIАктуализация опорных знаний ( 10 минут) Объявление темы занятия. На лекции вы уже познакомились с одним из классов углеводов (моносахариды), давайте вспомним основные понятия. 1. Что такое моносахариды? На какие группы их делят. 2.Какие виды изомерии характерны для моносахаридов? 3.Какую роль играют моносахариды в жизнедеятельности человека? На проектор вывожу план работы. Прошу учащихся зафиксировать его к себе в тетрадь. 1. Лабораторная работа «Качественные реакции на моносахариды» 2. Решение качественных и количественных задач 3. Самостоятельная работа III Основной этап Подготовка к лабораторной работе (38 минут) - Какие существуют качественные реакции для обнаружения функциональных групп? Для того чтобы точно ответить на данный вопрос, мы с вами должны выполнить лабораторную работу. Раздаю карты инструкции к лабораторной работе (Приложение №1) Самостоятельная работа (30 минут) Решение качественных и количественных задач Задача 1. Даны растворы фруктозы и глюкозы. Как распознать эти вещества опытным путём? Составьте план работы. Опишите предполагаемые наблюдения и подтвердите их уравнениями реакций. Задача 2. В результате полного кислотного гидролиза соединения, имеющего бруттоформулу C13H25O11, образовались 2 моносахарида, изомерных по С-4, и низкомолекулярное легколетучее соединение с неприятным запахом. Установите возможную структурную формулу вещества, если известно, что один из моносахаридов является структурным компонентом крахмала и целлюлозы, а после проведения гидролиза раствор стал мутаротировать. Напишите схему гидролиза. Задача 3. К моносахаридам относятся рибоза C6H10O5 и дезоксирибоза C5H10O4. Объясните, подчиняется ли формула последнего вещества общей формуле углеводов. Задача 4. В результате брожения D-глюкозы образовался продукт, который реагирует со щелочью только в мольном соотношении 1:1 и может подвергаться ацилированию. Предположите, какой вид брожения имел место, и напишите схемы всех реакций. «Дебаты» Тема: «Глюкоза: вред или польза?» Класс делится на 2 команды, которые выступают в качестве противоборствующих сторон; представители каждой стороны делают высказывания о глюкозе, задают вопросы, выступают с комментариями.
III Заключительный этап (10 минут) Домашнее задание Каждому учащемуся индивидуально дается тема исследовательскойработы. Пример: Исследование продуктов питания на содержание в них моносахаридов. Анализ содержания моносахаридов в пакетированных соках. | 1.Моносахариды – это полигидроксикарбонильные соединения, в которых каждый атом углерода (кроме карбонильного) связан с группой ОН. Общая формула моносахаридов – Сn(H2O)n, Моносахариды классифицируют с учетом 2х признаков– характера оксогруппы и длины углеродной цепи. В зависимости от наличия в структуре моносахаридов альдегидной или кетонной группы их подразделяют на альдозы и кетозы. в соответствии с количеством атомов углерода в молекуле, моносахариды классифицируют на триозы (С3), тетрозы (С4), пентозы (С5) и т. д. 2.Для моносахаридов характерны несколько видов изомерии. А. Межклассовая изомерия. Альдозы и кетозы явл. межклассовыми изомерами Б. Оптическая изомерия. Наличие нескольких асимметрических атомов углерода обусловливает существование большого числа оптических изомеров у моносахаридов. 3. Моносахариды – необходимые компоненты для организма человека. Они играют особую роль в функционировании внутренних органов и головного мозга, поэтому эти компоненты обязательно должны периодически поступать в организм. Фиксация темы и плана занятия в тетради. Внимательно слушаю преподавателя, вспоминают технику безопасности, изучают карту-инструкцию. Выполняют лабораторную работу парами, отвечают на соответствующие вопросы к каждому опыту. По завершении лабораторной работы, школьники отвечают на проблемный вопрос, поставленный ранее. - Для обнаружения гидроксильных групп существуют реакции: реакция с Cu(OH)2,реакция Троммера и Фелинга; альдегидной группы: реакция серебряного зеркала; кетогруппы: реакция Селиванова. Решение задач (один человек выходит к доске, остальные у себя в тетради). 1. Польза глюкозы: - участвует в процессах обмена веществ. При ее дефиците люди ощущают недомогание, упадок сил; - является главным источником энергии. Приняв небольшое количество глюкозосодержащей пищи, можно восстановить силы; -нормализует работу сердца; -исп. в медицинских целях в лечении заболеваний: гипогликемии, отравлений, патологий мозга, болезней печени; - питает головной мозг. 2. Вред глюкозы: - возникновение жировых отложений, ожирению; -расстройство процесса метаболизма; - нарушение работы поджелудочной железы, что, в свою очередь, негативно отражается на синтезе инсулина; - увеличение кол-ва холестерина в крови, атеросклероз; - формирование тромбов; - появление аллергических реакций. Разбирают темы исследовательских проектов, задают вопросы | Метод обучения: беседа, фронтальный опрос Информационно-коммуникативная технология Проблемный вопрос Метод обучения: практический (лабораторная работа) Метод организации работы: групповой. Межпредметные связи Технология проведения учебной дискуссии Технология исследовательской деятельности |
Литература:
1. Емельянов В. В., Максимова Н. Е. Биохимия. – Екатеринбург –.: Изд-во Урал. ун-та, – 2016 – 132 с.
2. Ершов, Ю. А. Биохимия человека: учебник для вузов. ̶ 2-е изд., перераб. и доп. ̶ М.: Издательство Юрайт, – 2020. – 466 с.
3.Комов, В. П. Биохимия: учебник для академического бакалавриата. ̶ М.: Издательство Юрайт, 2016. ̶ 640 с.
4. Коневалова Н.Ю., Гребенников И.Н., Козловская С.П., Куликов В.А., Орлова Л.Г.. Биохимия: (3-е издание); Витебск: ВГМУ, 2012,- 690 с.
Приложение №1
Карта-инструкции к лабораторной работе.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ
Каждому школьнику, работающему в лаборатории, предоставляется место, которое он должен содержать в порядке и чистоте. При выполнении работы не загромождайте рабочее место лишними предметами.
При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать следующие правила:
1. Перед занятиями школьнику необходимо заранее познакомиться с ходом проведения опытов по учебному пособию, отчетливо уяснить цели и задач работы, обдумывая каждое действие. Приступать к выполнению опытов можно только после того, как школьник сдаст предварительный отчет (название, краткое описание хода опыта, реакции) и пройдет собеседование. Допуск к работе в виде росписи ведущего преподавателя отмечается в рабочем журнале школьника.
2. Работающий должен знать основные свойства используемых и получаемых веществ, их действие на организм, правила работы с ними и на основе этого принять все меры для безопасности проведения работ.
3. Запрещено проводить опыты в грязной посуде, а также пользоваться для проведения опытов веществами из склянок без этикеток или с неразборчивой надписью.
4. Нельзя выливать избыток реактива из пробирки обратно в реактивную склянку. Сухие соли набирают чистым шпателем или ложечкой.
5. Не следует путать пробки от разных склянок. Чтобы внутренняя сторона пробки оставалась чистой, пробку кладут на стол внешней поверхностью.
6. Нельзя уносить реактивы общего пользования на свое рабочее место.
7. После опытов остатки металлов в раковину не выбрасывают, а собирают в банку. Дорогостоящие реактивы (например, остатки солей серебра) собирают в специально отведенную посуду. Нельзя выливать в раковину остатки растворителей, горючих веществ, реакционные смеси, растворы кислот, щелочей и других вредных веществ. Они должны собираться в специальную посуду («слив органики»).
8. Запрещено засорять раковины и сливы в шкафах песком, бумагой, битой посудой и другими твердыми отходами, что приводит к выходу канализации из строя. Все твердые отходы следует выбрасывать в урну.
9. При выполнении работ бережно расходуйте реактивы, электричество и воду. Нельзя оставлять без надобности включенные электроприборы и горящие спиртовки. По окончании работ нужно немедленно отключить электроприборы и погасить спиртовки.
10. Выполнение лабораторной работы и каждого отдельного опыта требует строгого соблюдения всех указаний, содержащихся в описании работы. Опыт должен исполняться тщательно, аккуратно и без спешки.
11. Школьникам категорически запрещается без разрешения преподавателя проводить какие-либо опыты, не относящиеся к данной работе, или изменять порядок проведения опыта. Следует помнить, что каждый, даже кажущийся внешне простым опыт может оказаться при необдуманном выполнении опасным.
12. Если работа не может быть закончена в течение одного занятия, то необходимо заранее обсудить с преподавателем, на каком этапе работа должна быть прервана и когда можно будет ее закончить.
13. Перед уходом из лаборатории рекомендуется тщательно мыть руки.
Лабораторная работа. Качественные реакции на моносахариды
Цель работы: провести качественные реакции на моносахариды и ознакомиться с их внешними проявлениями; отразить сущность процесса химическими уравнениями.
Опыт 1. Обнаружение гидроксильных групп в глюкозе
Реактивы: Глюкоза C6H12О6, 1%-ный раствор; Гидроксид натрия NaOH, 10%-ный раствор; Сульфат меди СuSO4, 5%-ный раствор.
Оборудование: штатив с пробирками
Ход работы: В пробирке смешать 2 мл 1%-ного раствора глюкозы и 1 мл 10%-ного раствора NaOH, затем по каплям добавлять 5%-ный раствор СuSO4.
Вопрос: напишите уравнение реакции, запишите цвет раствора. Отметьте, для кого характерна данная реакция.
Ответ:Образующийся вначале голубой осадок Сu(ОН)2 при встряхивании растворяется, получается синий прозрачный раствор комплексного алкоголята (сахарата) меди (II).
Эта реакция доказывает присутствие в молекуле глюкозы нескольких гидроксильных групп; она характерна для многоатомных спиртов с открытой цепью и некоторых циклических спиртов, в которых гидроксильные группы могут расположиться в одной плоскости (качественная реакция на диольный фрагмент)
Опыт 2. Реакция Троммера
Реактивы: Глюкоза C6H12О6, 1%-ный раствор; Гидроксид натрия NaOH, 10%-ный раствор; Сульфат меди СuSO4, 2%-ный раствор.
Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня
Ход работы: К 1 мл раствора глюкозы приливают 0,5 мл 10%-ного раствора едкого натра и затем осторожно по каплям 2%-ный раствор медного купороса до появления неисчезающего при взбалтывании голубого осадка, затем жидкость нагревают.
Вопрос: напишите уравнение реакции, запишите цвет осадка.
Ответ:Выпадает красный осадок оксида меди (I)
Опыт 3. Реакция Фелинга
Реактивы: Глюкоза C6H12О6, 1%-ный раствор; Реактив Фелинга
Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня
Ход работы: К 1 мл раствора глюкозы приливают 1 мл реактива Фелинга, нагревают до кипения. Преимуществом реактива Фелинга является то, что медь при избытке реактива не выпадает в виде окиси меди (II).
Вопрос: напишите уравнение реакции, запишите цвет раствора.
Ответ:Выпадает красный осадок оксида меди (I)
Опыт 4. Реакция серебряного зеркала
Реактивы: Глюкоза C6H12О6, 1%-ный раствор; Фруктоза 1%-ный раствор; AgNO3 2%-ный раствор; NaOH, 2%-ный раствор; р-р NH3
Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня
Ход работы: 1 мл 2% раствора нитрата серебра приливают 0,5 мл 2% раствора едкого натра. Затем добавляют раствор аммиака до растворения осадка и тщательного перемешивают. К прозрачному раствору приливают 1 мл раствора глюкозы и нагревают. Затем то же самое проделывают с фруктозой.
Вопрос: напишите уравнение реакции, запишите цвет раствора. Отметьте, для кого характерна данная реакция.
Ответ:С глюкозойна стенках появляется осадок – так называемое «серебряное зеркало», с фруктозой реакция не идет.
Реакция «серебряного зеркала» может использоваться как качественная реакция на альдегиды. Так, реакцию «серебряного зеркала» можно использовать как отличительную между глюкозой и фруктозой. Глюкоза относится к альдозам а фруктоза – к кетозам. Поэтому глюкоза дает реакцию «серебряного зеркала», а фруктоза – нет.
Опыт 5. Реакция Селиванова на кетозы
Реактивы: Кристаллический резорцин; 5%-ный раствор фруктозы; 25%-ный раствор соляной кислоты.
Оборудование:стеклянные палочки, пробирки, пипетки градуировочные, штатив для пробирок, баня водяная, термометр лабораторный, лопаточка или шпатель, часы.
Ход работы: в пробирку помещают 5 см3 раствора фруктозы, 1 см3 раствора соляной кислоты и несколько кристаллов резорцина. Смесь нагревают на водяной бане в течение 5-10 мин при температуре 80 °С до появления вишнёво-красного цвета.
Вопрос: напишите уравнение реакции. Отметьте, для кого характерна данная реакция.
Ответ: Реакция обусловлена образованием нестойкого соединения оксиметилфурфурола, который под влиянием HCl конденсируется с резорцином, давая окрашенное соединение. Реакция Селиванова характерна для кетогексоз и основана на том, что оксиметилфурфурол образуется из кетоз легче, чем из альдоз, не требуя кипячения.
