Цели:
- провести исследования и выявить причины токсичности этилового спирта,
- рассмотреть механизм действия спирта на клетки, органы и системы организма человека, попытаться спрогнозировать последствия токсичного влияния этанола,
- научиться применять знания в новой проблемной ситуации.
Оборудование:
- таблица “Путь алкоголя в организме человека”,
- мультимедийный проектор,
- зашифрованные схемы,
- инструкции к проведению опытов,
- реактивы- этиловый спирт, азотная кислота, вода, раствор яичного белка,
- лабораторное оборудование.
Методы:
- исследовательский,
- иллюстративный,
- репродуктивный,
- практическая работа.
Тип урока: закрепление изученного материала.
Форма урока: урок-исследование.
Форма работы: групповая (учащиеся формируют четыре группы-лаборатории).
Данный урок завершает изучение класса органических соединений “Предельные одноатомные спирты”, поэтому у учащихся уже сформированы знания о строении молекул спиртов, физических и химических свойствах этанола. Из курса биологии им известно строение организма человека на молекулярном, клеточном уровне, строение и функции важнейших органов и систем.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Подготовка к активному усвоению материала.
Издревле человеку известно большое число ядовитых веществ и немало случаев их использования. Все они отличаются по силе и действию на организм человека. Но среди них выделяется вещество, которое известно в медицине как сильный протоплазматический яд, который человек употребляет в ущерб себе и своему здоровью, - это этиловый спирт. Смертность от алкоголизма превышает число смертельных случаев, вызываемых всеми инфекционными заболеваниями вместе взятыми.
Но на этом уроке мы не будем читать мораль о вреде алкоголя, каждый выбирает свой жизненный путь самостоятельно. Мы хотим предоставить вам роль исследователей, чтобы с помощью яркого зрительного образа ребята представили себе биохимические процессы разрушения белков в организме под влиянием этилового спирта, осознали, что при поступлении даже незначительных доз спирта в организм каждая клетка, каждый орган соприкасается с его молекулами, испытывая на себе его токсическое воздействие.
Задача урока состоит в создании для учащихся ситуации выбора – употреблять или не употреблять алкоголь.
После актуализации знаний о строении молекул спиртов, их общих физических свойствах на I этапе урока рассматривается процесс всасывания этилового спирта в кровь: обжигая слизистую оболочку полости рта, глотки пищевода, его молекулы поступают в желудочно- кишечный тракт (работа с таблицей “Путь алкоголя в организме человека”). В отличие от многих других веществ, спирт быстро и полностью всасывается в желудке. Легко преодолевая биологические мембраны, через час он достигает максимальной концентрации в крови.
Учащиеся формируют четыре группы-лаборатории. Каждой группе предлагается зашифрованная схема. По этой схеме нужно выявить причины более быстрого, по сравнению с молекулами воды, проникновения молекул спирта через биологические мембраны в кровь.
После работы групп обобщаются результаты. Каждая группа демонстрирует свою схему через мультимедийный проектор и высказывает свои выводы.
На II этапе урока учащиеся проводят биохимическое исследование “ Влияние этанола на молекулы белков”, им предлагается найти причины этого явления. Каждая группа получает для работы инструктивную карту, которая содержит цель эксперимента, ход работы, опорные знания, необходимые для работы. Учащиеся всех групп проводят опыт, в ходе которого в пробирки, содержащие яичный белок, приливают воду, этиловый спирт и концентрированную азотную кислоту, во второй и третьей пробирке наблюдают свертывание (денатурацию) белка.
| Инструктивная карта №1 Влияние этанола на молекулы белков. Опорные знания: В состав плазматической мембраны входят белки и липиды. Они упорядоченно расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями. По современным представлениям, молекулы липидов в мембране расположены в два ряда, образуя бислой. Молекулы белков не образуют сплошного слоя, они расположены в слое липидов, погружаясь в него на разную глубину. |
Цель эксперимента: Выявить причину нарушения проницаемости клеточных мембран – исчезновения барьера для крупных молекул и выхода из клетки необходимых ей веществ в результате воздействия спирта на мембраны. Ход эксперимента: Добавьте в три пробирки с яичным белком: 5 мл воды, этиловый спирт, азотную кислоту. Сравните содержимое пробирок. Что вы наблюдаете? Что происходит с молекулами белков под действием спирта и кислоты? Как называется этот процесс? Ответьте на вопрос, сформулированный как цель эксперимента. |
| Инструктивная карта №2 Влияние этанола на молекулы белков. Опорные знания: Клеточные катализаторы называют ферментами. Каталитическая активность ферментов исключительно велика. Они ускоряют реакции в десятки, сотни миллионов раз. По химической структуре ферменты – белки. Почти каждая химическая реакция в клетке катализируется особым ферментом. Число различных реакций, протекающих в клетке, достигает нескольких тысяч. Соответственно в клетке обнаружено несколько тысяч ферментов. |
Цель эксперимента: Выявить последствия воздействия спирта на молекулы ферментов, находящихся в клетке. Ход эксперимента: Добавьте в три пробирки с яичным белком: 5 мл воды, этиловый спирт, азотную кислоту. Сравните содержимое пробирок. Что вы наблюдаете? Что происходит с молекулами белков под действием спирта и кислоты? Как называется этот процесс? Ответьте на вопрос, сформулированный как цель эксперимента.
|
| Инструктивная карта №3 Влияние этанола на молекулы белков. Опорные знания: В состав эритроцитов входит белковое вещество гемоглобин, которое определяет красный цвет крови. Поэтому эритроциты называют красными кровяными клетками. Гемоглобин состоит из двух частей: белковой – глобина и железосодержащей – гемма. |
Цель эксперимента: Выявить причину разрушения молекулами спирта красных кровяных клеток и последствия этого процесса. Ход эксперимента: Добавьте в три пробирки с яичным белком: 5 мл воды, этиловый спирт, азотную кислоту. Сравните содержимое пробирок. Что вы наблюдаете? Что происходит с молекулами белков под действием спирта и кислоты? Как называется этот процесс? Ответьте на вопрос, сформулированный как цель эксперимента. |
| Инструктивная карта №4 Влияние этанола на молекулы белков. Опорные знания: Бактерии имеют очень малые размеры и различную форму. Снаружи бактериальная клетка окружена плотной оболочкой, а у некоторых видов еще и капсулой. Под оболочкой, состоящей из углеводов, находится плазматическая мембрана. Бактериальная клетка содержит богатый набор ферментов и биологически активных веществ. |
Цель эксперимента: Объяснить, почему спирт обладает дезинфицирующими свойствами (вызывает гибель бактериальных клеток). Ход эксперимента: Добавьте в три пробирки с яичным белком: 5 мл воды, этиловый спирт, азотную кислоту. Сравните содержимое пробирок. Что вы наблюдаете? Что происходит с молекулами белков под действием спирта и кислоты? Как называется этот процесс? Ответьте на вопрос, сформулированный как цель эксперимента. |
Вместе с ребятами обсуждаются причины и последствия необратимой денатурации белковых молекул для любого живого организма.
После этого каждая группа выступает с результатами своего исследования по схеме: цель—> выводы—> аргументы.
На III этапе урока наблюдаются процессы, происходящие с этанолом в печени. Обезвреживание ядовитых веществ, поступивших в кровь, происходит именно здесь. Этот орган врачи называют “мишенью для алкоголя”, так как 90 % этанола обезвреживается в печени, где происходят химические процессы окисления этилового спирта.
Ребята восстанавливают этапы окисления этилового спирта, которые изображены на экране через мультимедийный проектор:
Этиловый спирт окисляется до конечных продуктов распада только в том случае, если суточное потребление этанола составляет 20 граммов; при увеличении дозы в организме накапливаются промежуточные продукты распада.
На каждую парту раздается схема “Метаболизм алкоголя в печени” и ребята работают в паре, анализируют схему, затем каждая пара обобщает свои выводы.
Анализ данной схемы позволяет учащимся выделить целый ряд побочных, отрицательных эффектов: повышенному образованию жира и накоплению его в клетках печени, накоплению перекисных соединений, способных разрушать клеточные мембраны, в результате чего содержимое клеток “вытекает” через образовавшиеся поры, и другим весьма нежелательным явлениям, вся совокупность которых приводит к разрушению печени – циррозу.
Уксусный альдегид – это вещество, в 30 раз токсичнее этилового спирта, кроме того, в результате различных биохимических реакций в тканях и органах, в том числе в головном мозге, возможно образование тетрагидропапаверолина, структура и свойства которого напоминают широко известные наркотики психотропного действия – морфин и канабинол.
Врачи доказывают, что возникновение мутаций и различных уродств у эмбрионов вызывает именно уксусный альдегид!
Уксусная кислота усиливает синтез жирных кислот и приводит к жировому перерождению печени.
На IV этапе молекулы этилового спирта, не обезвреженные печенью, и ядовитые продукты его распада вновь поступают в кровь и разносятся по всему организму, надолго оставаясь в нем. Например, в головном мозге спирт обнаруживается в неизменном виде в течение 20 дней после его принятия.
В качестве закрепления учащиеся заполняют таблицу:
Токсичное воздействие этилового спирта на различные уровни организации живой материи
| Уровень организации живой материи | Проявление токсичных свойств спирта |
| Молекулярный уровень | |
| Внутриклеточный уровень | |
| Клеточный уровень | |
| Уровень органов | |
| Системы органов | |
| Организм в целом |
В заключение обращается внимание ребят на то, как спирт и продукты его распада выводятся из организма:
10% в неизменном виде через лёгкие, почки, кожу
Заканчивается урок подведением итогов, оценкой работы отдельных учащихся и групп в целом.