Липиды: строение, классификация, свойства. Энергетика и биомембраны. Решение задач на гидрофобность и выделение энергии
Автор: Лебедеыва Светлана Владимировна
Организация: МАОУ СОШ №83
Населенный пункт: г.Екатеринбург
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАРТА УРОКА (ЕГЭ-ориентированная)
|
Предмет |
Биология (факультатив, подготовка к ЕГЭ) |
|
Класс |
10 |
|
Тема урока |
Липиды: строение, классификация, свойства. Энергетика и биомембраны. Решение задач на гидрофобность и выделение энергии |
|
Тип урока |
Комбинированный (повторение теории + практикум по решению заданий ЕГЭ) |
|
Время |
45 минут |
|
Цель |
Систематизировать знания о липидах и отработать навыки решения заданий ЕГЭ (расчетные задачи на энергию, качественные задачи на гидрофобность и строение мембран) |
1. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ (в терминах ЕГЭ)
|
Код линии ЕГЭ |
Что отрабатывается |
|
Линия 1 (база) |
Термины: липиды, триглицериды, фосфолипиды, гидрофобность, биомембрана |
|
Линия 2–3 (соответствие) |
Классификация липидов: жиры, воски, стероиды, фосфолипиды |
|
Линия 4 (расчетная) |
Молекулярная масса триглицерида, количество жирных кислот |
|
Линия 5 (анализ) |
Выбор верных суждений о липидах и мембранах |
|
Линия 22 (энергетика) |
Расчет выделяемой энергии при окислении жиров (кДж, АТФ) |
|
Качественные задачи (гидрофобность) |
Объяснение проницаемости мембран, растворимости витаминов |
2. ОПОРНЫЕ ЗНАНИЯ ДЛЯ ЕГЭ ПО ТЕМЕ «ЛИПИДЫ»
|
Понятие |
Что нужно знать для ЕГЭ |
|
Триглицерид (жир) |
Глицерин + 3 жирные кислоты (насыщенные/ненасыщенные) |
|
Фосфолипид |
Глицерин + 2 ЖК + фосфат + спирт (основа мембран) |
|
Стероиды |
Холестерин, половые гормоны (не содержат жирных кислот) |
|
Гидрофобность |
Не растворяются в воде, растворяются в неполярных растворителях |
|
Энергетическая ценность |
1 г жиров → 38,9 кДж (≈9,3 ккал) – выше, чем у углеводов |
|
Окисление жиров |
При полном окислении 1 молекулы пальмитиновой кислоты (C₁₆) → 129 АТФ (упрощенно для ЕГЭ: ≈130 АТФ) |
|
Биомембрана |
Фосфолипидный бислой (гидрофильные головки наружу, гидрофобные хвосты внутрь) |
3. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
Распечатки заданий в формате ЕГЭ.
Таблица «Классификация липидов» (для каждого).
Модель фосфолипида (рисунок на доске/слайде).
Калькуляторы.
Справочные данные: энергетическая ценность 38,9 кДж/г; M(глицерина)=92, M(жирных кислот) – средние.
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА (ПО ЭТАПАМ)
|
Этап |
Время |
Деятельность учителя |
Деятельность учащихся |
Формат ЕГЭ |
|
1. Оргмомент |
2 мин |
Приветствие. Сообщает тему, цели, акцент на задания ЕГЭ по липидам (линии 4,22, гидрофобность). |
Записывают тему. |
– |
|
2. Актуализация (экспресс-опрос – линия 1) |
5 мин |
Вопросы: |
Отвечают с места. |
Линия 1 (термины) |
|
3. Классификация липидов (линия 2–3) |
5 мин |
Задание на соответствие (на слайде): |
Выполняют в тетрадях. Проверка. |
Линии 2–3 |
|
4. Расчет молекулярной массы и количества мономеров (линия 4) |
10 мин |
Задача 1 (ЕГЭ-тип): |
Решают индивидуально. Двое у доски. |
Линия 4 (расчет массы, мономеров) |
|
5. Энергетические расчеты (линия 22) |
12 мин |
Задача ЕГЭ (линия 22): |
Решают пошагово. Проверка с эталоном. |
Линия 22 (энергетика, АТФ) |
|
6. Качественные задачи на гидрофобность и мембраны |
6 мин |
Задачи (устно/письменно): |
Отвечают, рассуждают. Учитель корректирует. |
Качественные (аналоги линии 5, 22) |
|
7. Рефлексия + д/з |
5 мин |
Разбор типичных ошибок. |
Записывают д/з. |
– |
5. РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ (РАСПЕЧАТКА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ)
Задание 1. Соответствие (линия 2/3)
|
Липид |
Функция/свойство |
|
1) Триглицерид |
А) входит в состав миелиновой оболочки нервов |
|
2) Фосфолипид |
Б) терморегуляция у млекопитающих (подкожный жир) |
|
3) Холестерин |
В) основа клеточных мембран |
|
4) Воск |
Г) защита от испарения у растений |
Ответ: 1-Б, 2-В, 3-А, 4-Г.
Задание 2. Расчет массы липида (линия 4)
Вариант А. Триглицерид образован глицерином (M=92) и тремя остатками пальмитиновой кислоты (C₁₅H₃₁COOH, M=256).
Найти M(жира) и массу воды, выделившейся при синтезе 1 моль жира.
Решение:
M(жира) = 92 + 3×256 – 3×18 = 92 + 768 – 54 = 806 а.е.м. (или г/моль).
Воды: 3×18 = 54 г на 1 моль.
Вариант Б. При гидролизе 806 г жира получили 92 г глицерина. Сколько молей жирных кислот выделилось? (Ответ: 3 моль).
Задание 3. Энергетика жиров (линия 22)
Условие:
1 г жира → 38,9 кДж
При полном окислении 1 моль пальмитиновой кислоты (C₁₆H₃₂O₂, M=256) → 129 АТФ
1 АТФ ≈ 30,5 кДж
M(жира триглицерида с пальмитиновой кислотой) = 806 г/моль
Вопросы:
Сколько энергии выделится при окислении 1 моль такого жира (806 г)?
Сколько АТФ можно получить из 1 моль жира?
Во сколько раз жир эффективнее глюкозы по выходу АТФ на 1 г? (Для глюкозы: 1 г → 38 АТФ / 180 г/моль = 0,21 АТФ/г; для жира: 129 АТФ × 3 / 806 г ≈ 0,48 АТФ/г – примерно в 2,3 раза).
Решение (упрощенное для ЕГЭ):
806 × 38,9 ≈ 31 353 кДж.
Триглицерид содержит 3 пальмитиновых кислоты → 3 × 129 = 387 АТФ. Энергия в АТФ: 387 × 30,5 ≈ 11 803 кДж. КПД = 11803 / 31353 ≈ 37,6%.
На 1 г: жир – 387/806 ≈ 0,48 АТФ/г; глюкоза – 38/180 ≈ 0,21 АТФ/г. Отношение ≈ 2,3.
Задание 4. Качественные задачи (гидрофобность)
Вопрос 1. Почему фосфолипиды в водной среде самопроизвольно образуют бислой?
Ответ: Гидрофильные головки обращены к воде, гидрофобные хвосты – друг к другу (минимальная свободная энергия).
Вопрос 2. Как изменится проницаемость мембраны для глюкозы при понижении температуры? Почему?
Ответ: Понизится, так как липидный бислой становится менее текучим (переход в гель-состояние).
Вопрос 3. Почему при отравлении фосфорорганическими соединениями нарушается передача нервного импульса? (Связано с липидами мембран)
Ответ: ФОС нарушают структуру мембран аксонов и синапсов, влияя на липидный бислой и белки-каналы.
6. ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ ДЛЯ ПРОВЕРКИ
|
Задание |
Ответ |
|
Соответствие (1-Б,2-В,3-А,4-Г) |
1Б 2В 3А 4Г |
|
M(жира) с пальмитиновой к-той |
806 а.е.м. (г/моль) |
|
Воды при синтезе |
54 г/моль |
|
Энергия с 1 моль жира |
≈31 353 кДж |
|
АТФ с 1 моль жира |
387 (129×3) |
|
КПД окисления жира |
≈37,6% |
|
Сравнение с глюкозой (АТФ/г) |
Жир эффективнее в 2,3 раза |
7. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ (В ФОРМАТЕ ЕГЭ)
Решить 3 задачи:
Линия 4. Молекулярная масса триглицерида = 890 а.е.м. При гидролизе получено 92 а.е.м. глицерина. Сколько жирных кислот входит в состав? (Ответ: 3). Какова средняя M(жирной кислоты)? (Решение: (890-92)/3 = 266, затем + 18? Нет, остаток ЖК = 266, а кислота = 266+18? Уточнить – в ЕГЭ дают формулу).
Линия 22. При окислении 20 г жира выделилось 778 кДж. Соответствует ли это теоретической энергетической ценности (38,9 кДж/г)? Найти КПД, если в АТФ запасается 40% энергии. Сколько АТФ образуется (1 АТФ = 30,5 кДж)?
Качественная (линия 5). Выберите три верных суждения о липидах:
а) все липиды гидрофильны;
б) холестерин входит в состав мембран;
в) жиры запасаются в клетках животных;
г) фосфолипиды не содержат жирных кислот;
д) стероиды являются производными холестерина;
е) жиры растворяются в воде.
(Ответ: б, в, д)
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ
|
Типичная ошибка |
Как исправить |
|
Путают энергетическую ценность жиров и углеводов |
Запомнить: жиры – 38,9 кДж/г, углеводы – 17,6 кДж/г |
|
Не учитывают, что жир – это триглицерид, а не свободная ЖК |
При расчете АТФ: 1 триглицерид → 3 × (АТФ одной ЖК) |
|
Забывают про гидрофобность мембран |
Рисовать фосфолипидный бислой на каждой задаче о проницаемости |
|
Путают насыщенные и ненасыщенные ЖК |
Насыщенные – твердые, ненасыщенные – жидкие (масла) |
|
Неверно считают потерю воды при синтезе триглицерида |
3 молекулы H₂O (по одной на каждую сложноэфирную связь) |
9. РЕФЛЕКСИЯ (ВОПРОСЫ В КОНЦЕ УРОКА)
Чем отличается окисление жиров от окисления углеводов с точки зрения выхода АТФ?
Почему жиры эффективнее для длительного запасания энергии, но не подходят для быстрого получения энергии?
Как связана гидрофобность липидов с работой мембранных белков?
БЕСПЛАТНЫЕ семинары


