ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΛΙΛΑΚΤΙΚΩΝ ΩΡΩΝ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Οργανική Χημεία και Βιοχημεία ΩΡΕΣ ΑΙΑΑΚΤΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδασκαλίας της ενότητας αυτής ο μαθητής θα πρέπει: Να γνωρίζει το αντικείμενο μελέτης της Βιοχημείας. Να γνωρίζει τη σχέση της Βιοχημείας με την Οργανική Χημεία. Να γνωρίζει τη χημική σύσταση των βιομορίων. Να αναγνωρίζει τους δεσμούς που σταθεροποιούν τα βιομόρια. Να κατανοεί την ιεραρχία της μοριακής οργάνωσης του κυττάρου. Να κατανοεί το ρόλο του νερού στη Βιοχημεία. Να γνωρίζει τη σχέση των ιδιοτήτων του νερού με το δεσμό υδρογόνου. Να κατανοεί τον τρόπο που επιτυγχάνεται η ρύθμιση της ισορροπίας του νερού. Να αναγνωρίζει το ρόλο διάφορων αλάτων και ιχνοστοιχείων. ΕΝΛΕΙΚΤΙΚΗ ΛΙΛΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΦΑΣΗ 1 Σχέση Βιοχημείας με άλλες επιστήμες Σκόπιμο είναι να ξεκινήσουμε τη διδασκαλία του μαθήματος μας με το αντικείμενο μελέτης της Βιοχημείας. Επισημαίνουμε την αξία της επιστήμης της Βιοχημείας και τη συσχέτισή της με άλλες επιστήμες όπως η Χημεία, η Βιολογία, η Ιατρική κτλ. (Δ1.1). ΦΑΣΗ 2 Χημική σύσταση και δεσμοί που σταθεροποιούν τα βιομόρια. 1 Αναφερόμαστε στη χημική σύσταση των βιολογικών μορίων και επισημαίνουμε τα συχνότερα απαντώμενα στοιχεία. Δίνουμε τον 27
ορισμό των βιομορίων και αναφέρουμε χωρίς ιδιαίτερη ανάλυση τα είδη των δεσμών που σταθεροποιούν τα βιομόρια (Δ1.2). ΦΑΣΗ 3 Ιεραρχία των βιομορίων Περιγράφουμε την ιεραρχία των βιομορίων εξηγώντας τη σχέση που αναπτύσσεται μεταξύ τους κατά το σχηματισμό των κυτταρικών δομών. Σε ό,τι αφορά τις διάφορες κατηγορίες χημικών ενώσεων στις οποίες ανήκουν τα διάφορα βιομόρια, η αναφορά σε πρωτεΐνες, υδατάνθρακες νουκλεϊνικά οξέα και λιπίδια είναι γενική και δεν απαιτεί ιδιαίτερη εμβάθυνση. Απλώς επιδιώκουμε να υπενθυμίσουμε στους μαθητές τις κατηγορίες των βιομορίων που γνωρίζουν ήδη από το μάθημα της Βιολογίας της Β' Λυκείου, για να διευκολύνουμε τη μελέτη τους στα επόμενα κεφάλαια (Δ1.3, ΑΙ. 4). ΦΑΣΗ 4 Νερό και τα ιχνοστοιχεία Μελετάμε το νερό και τα ιχνοστοιχεία. Τονίζουμε τη σημασία του νερού για τον οργανισμό, εξηγώντας τις ιδιότητες του νερού και επισημαίνοντας τη σημασία του δεσμού υδρογόνου σε σχέση μ' αυτές. Περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο ο ανθρώπινος οργανισμός επιτυγχάνει την ισορροπία στο ισοζύγιο του νερού. Βοηθάμε τους μαθητές να αναγνωρίσουν το ρόλο των διάφορων αλάτων που είναι διαλυμένα στο νερό. Σε ό,τι αφορά τα ιχνοστοιχεία, στόχος μας είναι η κατανόηση του γενικού ρόλου τους και της σημασίας που έχουν για συγκεκριμένες λειτουργίες του οργανισμού (ΔΙ. 5). ΦΑΣΗ 5 Ανακεφαλαίωση Ανακεφαλαιώνουμε και επεξεργαζόμαστε με τους μαθητές ερωτήσεις του βιβλίου. ΕΚΤΟΣ ΔΙΔΑΚΤΕΑΣ / ΕΞΕΤΑΣΤΕΑΣ ΥΛΗΣ Τα κείμενα σε έγχρωμο φόντο, με τίτλους: α) «Δεσμός υδρογόνου», β) «Δυνάμεις Wan der Waals», γ) «Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις», δ) «Οι σημαντικότερες αντιδράσεις από βιοχημική άποψη» και ε) «Ισορροπία νερού στον άνθρωπο», δεν αποτελούν διδασκόμενη ύλη. 28
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΑΗΜΑΤΑ Α. Για επεξεργασία στο σχολείο: 1, 2, 3,5, 8, 9, 10 Β. Για επεξεργασία στο σπίτι: 4, 6, 7. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ -ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Στο κεφάλαιο αυτό μπορεί να διδαχθεί η εργαστηριακή άσκηση 1, με τίτλο «Χρωματογραφικός διαχωρισμός βιομορίων». Σκοπός της άσκησης είναι η αναγνώριση της μοριακής διήθησης ως μεθόδου διαχωρισμού των βιομορίων. Αντιδραστήρια - Υλικά: Η άσκηση απαιτεί σχετικά εξειδικευμένα υλικά που συνήθως δεν υπάρχουν σε ένα σχολικό εργαστήριο, όπως στήλη χρωματογραφίας με Sephadex G-25. Αν ο καθηγητής έχει την διάθεση, μπορεί να προμηθευτεί το υλικό Sephadex G-25 και να γεμίσει μ' αυτό την γυάλινη στήλη της χρωματογραφίας. Υπάρχει όμως και η δυνατότητα αγοράς έτοιμης στήλης από το εμπόριο υπό μορφή κουτιού (ΚΓΓ). Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στην παρασκευή του μείγματος των προς διαχωρισμό συστατικών, η οποία πρέπει να γίνει ακολουθώντας με ακρίβεια τις οδηγίες που αναφέρονται στον Εργαστηριακό Οδηγό. Πιθανή ύπαρξη αδιάλυτων ουσιών μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφή της στήλης ή σε ανομοιόμορφη κίνηση κάθε ουσίας μέσα στη στήλη. Καλό θα ήταν η παρασκευή των διαλυμάτων να γίνει πριν από την έναρξη της άσκησης, για να εξοικονομηθεί χρόνος. Ο απαιτούμενος χρόνος για την εκτέλεση της άσκησης (με έτοιμη τη στήλη της χρωματογραφίας) είναι συνολικά 25 min περίπου. 29
ΘΕΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΦΑΝΕΙΩΝ Δ1.1 Σχέση της Βιοχημείας με άλλες επιστήμες Δ1.2 Τα κυριότερα από τα στοιχεία που απαντούν σε ένα κύτταρο Δ1.3 Η ιεραρχία της μοριακής οργάνωσης του κυττάρου Δ1.4 Κυριότερες κατηγορίες βιομορίων (πρωτεΐνες, νουκλεϊνικά οξέα, υδατάνθρακες, λιπίδια) 30
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ *. 1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ): α. Το οξυγόνο είναι το στοιχείο που συναντάται σε μεγαλύτερο ποσοστό στον ανθρώπινο οργανισμό. β. Όλα τα βιομόρια είναι οργανικές ενώσεις. γ. Η συνολική ποσότητα νερού που εισάγεται στον ανθρώπινο οργανισμό προέρχεται μόνο από το νερό και τα ποτά που πίνουμε. δ. Το Ιώδιο είναι ένα απαραίτητο στοιχείο αφού χρησιμεύει στη σύνθεση των ορμονών του θυρεοειδούς. ε. Το νερό ανήκει στα πρόδρομα μόρια. (4 μονάδες) 2. α. Με ποια ρυθμιστικά συστήματα επιτυγχάνεται η ισορροπία του νερού στον ανθρώπινο οργανισμό; β. Ποιοι είναι οι δεσμοί στους οποίους οφείλεται η σταθερότητα των βιομορίων; (8 μονάδες) 3. α. Να κατατάξετε τις παρακάτω κατηγορίες βιομορίων από τις πιο απλές προς τις πιο σύνθετες: Μακρομόρια, ενδιάμεσα συστατικά, πρόδρομα μόρια, υπερμοριακά συμπλέγματα, δομικά συστατικά, β. Για κάθε περίπτιοση δώστε ένα παράδειγμα βιομορίου. (8 μονάδες) 31