Влияние металлов на жизнедеятельность организма человека

Разделы: Химия, Биология

Цели урока:
Дидактическая: Создать условия для формирования представлений учащихся о влиянии металлов на человеческий организм.
Учебные:
Обучающая: Сформировать представление о влиянии металлов на здоровье человека.
Развивающая:
Способствовать развитию умения  анализировать и оценивать факты, делать выводы на основе сравнения.   
Развивать любознательность учащихся и познавательный интереса к предмету.
Воспитывающая: Воспитание бережного отношения к природе и здоровью человека.

Задачи урока.

  1. Ознакомиться с путями проникновения металлов в организм человека и местами накопления.
  2. Научиться объяснять биологическую роль металлов с опорой на справочный материал.
  3. Научиться выявлять взаимосвязь между состоянием организма человека и состоянием окружающей среды.

Результативность урока.
Учащиеся должны:

  • Называть пути проникновения металлов в организм человека.
  • Называть места накопления металлов в организме.
  • Описывать влияние металлов на жизнедеятельность человеческого организма с использованием справочного материала.
  • Делать выводы о влиянии хозяйственной деятельности человека, связанной с накоплением в окружающей среде металлов, влияющие на здоровье человека.

Тип урока: комбинированный (на основе интеграции курсов химии и биологии)

Оборудование:

  1. Компьютер, презентация в программе Power Point.
  2. Демонстрационный материал: таблица «Химический состав клетки организма человека»;
  3. Раздаточный материал: таблицы «Химический состав организма человека», «Биологическая роль и токсичность металлов», таблица для заполнения «Проникновение ионов свинца в организм человека» и карточки с рисунком для составления схемы проникновения свинца в организм человека.
  4. Отрывки из литературных произведений о влиянии металлов на человеческий организм.
  5. 2 химических стакана, тёрка, H2O,порошок пепсина, белок, сваренного в крутую яйца, концентрированная HCl, ацетат свинца Pb(CH3COO)2.

На слайде – эпиграф: «Природа не признает шуток; она всегда правдива, всегда серьезна, всегда строга; она всегда права, ошибки же и заблуждения исходят от людей» (В.Гете).

Девиз урока:
«Мощь и сила науки – во множестве фактов, цель – в обобщении  этого множества»
(Д. И. Менделеев).

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний.
  Учитель: На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Вы знаете, что роль металлов в неживой природе очень велика: к ним относятся 92 из 114 химических элементов, входящих в периодическую таблицу. Сегодня мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе. К живой природе относятся все живые организмы, в том числе и человек, поэтому с ролью металлов в живой природе мы познакомимся на примере организма человека. (Учитель просит учащихся сформулировать тему урока, записывает ее на доске, а учащиеся записывают ее в тетрадях.) Презентация слайд 1
Сегодня мы вспомним то, что вы узнали о металлах на уроках химии и о химическом составе клетки организма человека на уроках биологии в 9-м классе, обобщим и расширим эти знания  выясним влияние ионов металлов на организм человека.; Презентация слайд 2
Актуализация опорных (ключевых) понятий.
Учитель: Предлагаю вам «загадочную паузу».Презентация слайд 3 (загадки о металлах)
Учитель: О каких веществах мы сейчас с вами говорили?
Ученики: О металлах.
Учитель: Природа создала множество живых организмов – простых и сложных, похожих и совершенно не похожих друг на друга. Вместе с неживой природой они образовали сложную, но гармоничную систему – природу Земли. В качестве эпиграфа к нашему уроку мы выбрали слова великого немецкого поэта Гете. (Учитель обращает внимание учащихся на эпиграф Презентация слайд 4 читает первую его часть.) Однако человек своей деятельностью нарушает гармонию природы, нанося тем самым вред не только окружающей среде, но и собственному здоровью. (Учитель читает вторую часть эпиграфа.) Спустя полтора столетия слова поэта получили, к сожалению, полное подтверждение. 
Внимательно осмотритесь вокруг. Где вы не были: дома, в школе, на улице или в транспорте – вы увидите, какое множество металлов трудится вокруг нас. А какое множество тайн и загадок  таит их производство и применение? Параллельно уживаются и польза от применения металлов и опасность от многих из них для живых организмов. Мы поговорим о том, что металлам дает возможность широкого применения их в жизни человека и какие могут быть последствия для окружающей среды непродуманное производство и опрометчивое использование.
Вам предоставляется возможность побыть в роли ученых – биохимиков, экологов и оценить возможности металлов  как химических элементов так и ионов металлов.. В состав клеток живых организмов, в том числе и человека, входят металлы. Они перечислены в таблицах «Химический состав клетки организма человека»,  (Предоставляется время рассмотреть таблицу №1. Приложение 1)
Химические элементы и их соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма в сравнительно больших количествах, называются макроэлементами, а элементы, требующиеся организмам в крайне малых количествах, – микроэлементами. Среди микроэлементов также есть и металлы. Воспользовавшись таблицей, попробуйте назвать их. Из данных таблицы видно, насколько разнообразны металлы, входящие в состав организма человека. Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать даже токсичное влияние.

Я постаралась в различных литературных источниках найти этому подтверждение. Постараетесь с помощью своих таблиц определить, о действии каких металлов идет речь и путь проникновения металла в организм.
Ученики  работают по группам над текстами из литературных источниках. (Приложение 2)
Презентация слайд 5
Презентация слайд 6, Презентация слайд 7 , Презентация слайд 8
Накопление металлов некоторыми тканями человеческого организма. (Приложение3)

А сейчас вам предоставляется возможность послушать выступления одноклассников о том, как в прошлом использовали целебные свойства металлов
Ученик 1.   Золото.
Средневековые алхимики считали золото совершенством, а остальные металлы – ошибкой в акте творения и, как известно, прикладывали большие усилия для ликвидации этой ошибки. Идею введения золота в медицинскую практику приписывают Парацельсу, который провозгласил, что целью химии должно быть не превращение металлов в золото, а приготовление лекарств. Лекарственные препараты из золота и его соединений пытались применять при многих заболеваниях. Им лечили проказу, волчанку, туберкулез. У людей, чувствительных к золоту, оно может вызвать нарушение состава крови, реакцию со стороны употребляется термин «золотой»: «золотые руки», «золотая осень», «золотое сердце». Часто хлопок называют «белым золотом», пушнину – «мягким золотом», нефть – «черным золотом».
Ученик 2.    Медь.
В человеческом организме наибольшее количество меди содержится в мозге и печени, и одно это обстоятельство указывает на ее важность в жизнедеятельности. Обнаружено, что при болях повышается концентрация меди в крови и спинномозговой жидкости. В Сирии и Египте новорожденным для профилактики рахита и эпилепсии надевают медные браслеты.
Ученик 3.    Алюминий.
Алюминиевую посуду называют посудой бедняков, так как этот металл способствует развитию старческого атеросклероза. При приготовлении пищи в такой посуде алюминий частично переходит в организм, где и накапливается.
Картинки с изображением плодов и фруктов. В них есть металлы. Например, чеснок – единственный продукт питания, содержащий германий, от которого зависит крепость кровеносных сосудов. Кукуруза содержит золото, обеспечивающее работу нервной системы.
Учитель: Какой металл содержится в яблоках?
Ученики:    Железо.
Учитель:  Какова его биологическая роль?   В таблице Д.И. Менделеева трудно найти какой-либо иной элемент, с которым так неразрывно связывалась бы жизнь всего человечества. Нет в таблице другого такого элемента, при участии которого проливалось бы столько крови, терялось бы столько жизней, происходило бы столько несчастий:

Век девятнадцатый, железный,
Воистину жестокий век!
Тобою в мрак ночной, беззвездный
Беспечный брошен человек!

Биохимики открыли важную роль железа в жизни растений, животных и человека. Входя в состав чрезвычайно сложно построенного органического соединения, называемого гемоглобином, железо обусловливает красную окраску этого вещества, от которого в свою очередь зависит цвет крови человека и животных. В организме взрослого человека содержится без малого 3 г чистого железа, 75% которого входит в состав гемоглобина. Основная роль гемоглобина – перенос кислорода из легких к тканям, а в обратном направлении – углекислого газа. Недостаточное содержание железа  приводит к головной боли, быстрой утомляемости.
Учитель: Какие последствия для человеческого организма может иметь удаление из него всех металлов? 
Ученики: работают с таблицей №2 (Приложение 4) и характеризуют последствия.

Многие токсичные металлы имеют химическое сходство с биологически важными металлами, поэтому первые легко включаются в круговорот последних в экосистемах и выключают работу ферментов в организме. Презентация слайд 9, (Приложение 5 таблица)

А cтепень токсичности металлов  отражает таблица (Приложение 6)

Презентация слайд 10. Сообщения учеников по теме «Плюмбум, или Опасная игра» Во время сообщений ученики заполняют таблицу. (Приложение 7).  (Приложение 8 содержит сообщения учащихся).
Учитель: А сейчас мы смоделируем процесс попадания ионов свинца в желудок и на следующий день  посмотрим что  произойдет.
Ученики  осуществляют моделирование желудка из предложенного оборудования и реактивов. (Приложение 9)
 Учитель: Что же влияет на биохимические циклы металлов в биосфере? Кто виновен в изменении биосферных потоков? 
Ученики формулируют вывод и записывают в тетрадь

Выводы:
1. Хозяйственная деятельность человека существенно повлияла на биогеохимические циклы многих элементов в биосфере. С помощью трех ударных сил, оказывающих наиболее сильное воздействие на окружающую среду: сельское хозяйство, энергетика, промышленное производство – человек значительно изменил биосферные потоки металлов, например ( Pb, Cu, Fe, Hg)
2. Многие экологические проблемы рождены несбалансированностью циклов многих элементов, которые, в свою очередь, вызваны опять-таки деятельностью человека. Так, хозяйственные выбросы Pb, Cd, Zn, токсичные для живых организмов, превосходят естественные потоки этих металлов в биосфере в 18,5 и 3 раза, для Hg, Ni – в 2-3- раза.
Презентация слайд 11  «Жизнь на Земле влияет на атмосферу, а атмосфера влияет на жизнь на Земле»

IV. Подведение итогов урока.
Наш урок почти закончен. Осталось еще раз вспомнить, о чем вы сегодня узнали и ответить на вопросы:

  1. Назвать  пути проникновения металлов в организм человека и местами накопления.
  2. Объясните биологическую роль металлов.
  3. Какова взаимосвязь между состоянием организма человека и состоянием окружающей среды? 

V. Домашнее задание.

(1 уровень).  Рассмотреть способы проникновения, места скопления и влияние на организм ионов натрия, калия, кальция и железа, воспользовавшись справочными данными. Результаты представить в виде таблицы в тетради по химии, аналогично той, что заполняли на уроке.
(2 уровень).  Составьте схему проникновения свинца в организм человека. Раздаются карточки с рисунком для составления схемы (Приложение 10)

VI. Заключение урока.

Учитель: Но знаете ли вы, что количество различных металлов, содержащихся в организме человека, ещё и влияет  на характер человека. ( Сообщение учителя.  Приложение 11 )
Презентация слайд 12 (с гиперссылками)

Литература.

  1. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии. 9 класс. – М.: Блик и К°, 2001.  – 397 с.
  2. Габриелян О.С., Лысова Г.Г. методическое пособие. Химия 11 класс. – М.: Дрофа, 2003. – 156 с.
  3. Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас. – Ростов-на- Дону.: Феникс, 2004. – 180 с.
  4. Колтун М. Мир химии. – М.: Детская литература, 1988. – 303 с.
  5. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. – М.: Экзамен, оникс 21 век, 2001.– 719 с.
  6. Ледовская Е.М. Металлы в организме человека.//Химия в школе. – 2005. – №3.– С. 44 – 47.
  7. Сгибнева Е.П., Скачков А.В. Современные открытые уроки химии. 8- 9 классы. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. – 318 с.
  8. Аликберова Л., Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999г. 

  Электронные приложения:

  1. Мультимедийное учебное пособие нового образца. «Химия». Электронная библиотека «Просвещение».
  2. Открытая химия. Версия 2.5 Автор курса – профессор МФТИ, Академик РАЕН В.В.Зеленцов
  3. Библиотека электронных наглядных пособий «Химия» 8 – 11 класс. 1 CD for Windows/