Химические элементы в клетках живых организмов. 9-й класс

Разделы: Химия, Биология

Класс: 9

Тип урока: урок изучения нового материала

Форма проведения: урок-исследование.

Цели и задачи урока:

  • Довести до осознания и осмысления  учащихся понятие о химических элементах, входящих в состав живых организмов, значении некоторых химических элементов в жизнедеятельности живых организмов.
  • Продолжить формирование единства естественно – научной картины мира; совершенствовать умения проводить лабораторные опыты, доказывающие химический состав систем.
  • Развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы; развивать логическое мышление (устанавливать причинно-следственные связи, подтверждая на данном предметном материале зависимость свойств объекта от состава и строения); развивать познавательную активность учащихся; повышать учебную мотивацию к изучению химии и биологии.
  • Воспитывать чувство ответственности за сохранение своего здоровья, бережное отношение к окружающему миру.

Оборудование и реактивы:
на столах учащихся: приготовленный заранее насыщенный говяжий бульон, раствор щелочи  (NaOH), раствор медного купороса (CuSO4), красная кровяная соль (K3[Fe(CN)6], нейтральный  раствор, полученный  из золы, раствор нитрата серебра, спиртовый раствор йода, клубни картофеля, семянки подсолнечника, раствор яичного белка;  штатив с пробирками, фильтровальная бумага, ступка с пестиком.

Технические средства обучения: компьютер, мультимедийной проектор.

Методическая литература:

  1. О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов «Настольная книга учите6ля. Химия. 9 класс». М. Дрофа, 2002 г.
  2. Серия «Библиотека учителя». Г.В. Пичугина «Химия и повседневная жизнь человека». М. Дрофа, 2004 г.
  3. В.И. Астафьев «Основы химического анализа. Учебное пособие по факультативному курсу для учащихся  IX-X классов», М.Просвещение, 1977
  4. «Химия» – учебно-методическая газета для учителей химии и естествознания № 9, 2011 г. М. Издательский дом «Первое сентября».

Интернет-ресурсы:

http://www.coolreferat.com
http://ru.wikipedia.org
http://xreferat.ru
http://lib.komarovskiy.net
http://www.vitamini.ru/page_20.html
http://cribs.me
www.openclass.ru
http://www.alleng.ru
http://www.medbiol.ru
http://www.biologiya-uroki.ru
http://www.alhimik.ru
http://www.rae.ru
http://otherreferats.allbest.ru/pedagogics/00079704_0.html
http://yandex.ru/clck/jsredir
http://www.zavuch.info

ХОД УРОКА

Вводное слово учителя.  (Презентация. Слайд 2)

Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах прошлого столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов.

Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для любого живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. В состав веществ, образующих клетки живых организмов обнаружено более 70 элементов.

(Слайд 3,4) Ученые договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 0,01%, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 0,001-0,00001 %. Если содержание элемента ниже 0,00001 %, его считают ультрамикроэлементом (медь, марганец, бор, фтор). Конечно, такая градация условна.

Учитель: Перед вами находится таблица, в которой указано содержание химических элементов в живой клетке. Ваша задача определить и выписать в тетрадь,  какие элементы относятся к макроэлементам и  микроэлементам (Приложение 1).

Вывод: к макроэлементам относятся C, O, N, H (98%), Mg, K, Ca, Na, F, S, Cl, (1,9%)
Микроэлементы: Fe, Zn, Mn, B,Cu, I, F,Co, Br, Al и др. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов.
(Слайд 5). В. В. Ковальский, выдающийся ученый — биогеохимик, биохимик, эколог, один из создателей учения о микроэлементах –  исходя из значимости для жизнедеятельности, подразделил химические элементы на три группы.

Жизненно необходимые (незаменимые) элементы

Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов: Н, О, Са, N, К, Р, Na, S, Mg,  I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.

Постоянные элементы

Эти элементы постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Sb, Sr, Br, F, В, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Биологическая роль их мало выяснена или неизвестна.

Примесные элементы

Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb и др. Обнаружены в организме человека и животных. Данные о количестве и биологическая роль пока не выяснены.

Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называются биогенными элементами.

(Сайд 6). Какова же топография важнейших биогенных элементов в организме человека?
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, то есть микро- и макроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Большинство микроэлементов накапливается в печени, костной и мышечной тканях. Эти ткани являются основным депо (запасником) для многих микроэлементов.
Микроэлементы могут проявлять специфическое родство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях.

Хорошо известно, что
цинк концентрируется в поджелудочной железе, 
йод – в щитовидной железе,
фтор – в эмали зубов, 
алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях, 
кадмий, ртуть, молибден – в почках,
олово – в тканях кишечника, 
стронций – в пигментной сетчатке глаза,
бром, марганец, хром – в гипофизе и т.д.

(Слайд 7). Недостаток биогенных элементов может привести к нарушению деятельности организма человека.  Перед вами находится таблица, в которой указаны симптомы дефицита химических элементов для организма человека (Приложение 2).
Сейчас  вы выступите в роли диагностов. По симптомам, используя таблицу, определите дефицит, какого элемента испытывает организм человека?

Задача 1. У пациента отмечались: потеря массы тела, замедление роста волос и ногтей, ухудшение роста, дерматит. Кроме того, его темные волосы приобрели красноватый оттенок (марганец).

Задача 2.  Больной жаловался врачу, что в последние несколько месяцев он наблюдает у себя увеличение щитовидной железы (йод).

Существует два теста для определения недостатка йода в организме:

Тест № 1. Обмакнув ватную палочку в спиртовой раствор йода, нанесите йодную сетку на любой участок кожи, кроме области щитовидной железы. На следующий день внимательно рассмотрите это место. Если вы ничего не обнаружите, то ваш организм нуждается в йоде, если следы йода останутся – у вас нет йододефицита.

Тест № 2, Перед тем как ложиться спать, нанесите на кожу в области предплечья три линии йодного раствора длиной 10 см: тонкую, чуть толще и самую толстую. Если утром исчезла только первая линия – с йодом у вас все в порядке. Если исчезли первые две – обратите внимание на состояние здоровья. А если не осталось ни одной линии – у вас явный недостаток йода в организме.

Задача 3. Проблемой нехватки этого элемента врачи озаботились давно. В давние времена считалось, что это  заболевание характерно для юных девушек. В ходу был даже такой термин «бледная немочь». Лица многих девушек в то далекое время действительно выглядели бледными. О каком элементе идёт речь? (железо).

Задача 4. У больного наблюдалось  ломкость и исчерченность ногтей,  волосы стали ломкими и тусклыми; появился множественный кариес зубов. Он стал раздражительным, плаксивым. У него появились приступы страха (магний).

(Слайд 8). Учитель: Обратите внимание на рис. 40 на странице 95 «Химические элементы в организме человека». Расположите химические элементы в порядке уменьшения их содержания в организме человека.
Но если в организме человека содержание  микроэлементов невелико, это не значит, что они не нужны, в чём мы уже убедились на конкретных примерах. Человек и животные получают нужные им для нормальной жизнедеятельности элементы с пищей (в основном это относится к микроэлементам). Если в пище не хватает каких-нибудь элементов, то возможны различные заболевания. Добавка долей миллиграмма нужного элемента к суточному рациону человека устраняет их.

Учитель: (Слайды 9,10) А теперь  решим несколько расчётных задач:

Задача 1. Фосфат кальция со­ставляет минеральную основу костей и зу­бов. Су­точная потребность организма в кальции составляет от 0,8 до 2 г. Источниками каль­ция служат молоко, кефир, творог, сыр, рыба, фасоль, петрушка, зеленый лук, а так­же яйца, гречка и овсянка, морковь и горох.
Обеспечит ли суточную потребность организма в кальции добавление в пишу 1 г карбоната кальция при условии его полного усвоения?

Решение

Количество кальция в карбонате кальция равно количеству карбоната кальция:
Из формулы СаСO3 следует, что n (Са) = n (СаСO3),
n(CaCO3) = m/M = 1/100 = 0,01моль
Отсюда
n(Ca) = 0.01 моль
m(Ca) = M x n = 0,01 x 40 = 0,4 г.
Таким образом, это меньше суточной по­требности организма (0,8-2 г/день).

Задача 2. В человеческом организме в общей сложности содержится примерно 25 мг иода (в составе различных соедине­ний), причем половина всей массы иода на­ходится в щитовидной железе. Подсчитай­те, сколько атомов иода находится: а) в щи­товидной железе; б) в человеческом организ­ме в целом.

Решение

Число атомов иода в человеческом орга­низме
N (I) = Nа • n (I) = Nа • m (I)/M (I);
N (I) = 6 •1020 • 25/127 = 1,18 • 1020
В щитовидной железе число атомов иода в 2 раза меньше:
N1 (I) = 0,5 • 1,18 • 1020 = 5,9 • 1019.

Учитель: (Слайд 11) Зная о химическом составе клетки, мы можем сделать определённый вывод. Скажите, есть ли в составе живой клетки какие-либо особые элементы, которые отсутствуют в неживой природе. Следовательно, на атомном уровне различий между живой и неживой природой нет.  Недаром поэт Н.С. Гумилёв писал:
«Этот камень рычал когда-то,
Этот плющ парил в облаках»
– Как вы это понимаете?
(Слайд 12) На уроках биологии вы изучали химический состав клетки организма человека. Скажите, какие органические  вещества входят в её состав?
– белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, гормоны, ферменты. Т.е. различия между живой и неживой природой  наблюдаются  на молекулярном уровне.
Органические вещества в основном состоят из углерода, водорода, кислорода и азота, т.е. из макроэлементов.
Сейчас при помощи опытов мы докажем наличие некоторых неорганических и органических веществ в составе клеток живых организмов.

Выполнение лабораторной работы (инструктивная карта) (Слайды 13,14)
(При подготовке к лабораторным опытам можно воспользоваться технологической картой (Приложение 3).
(Слайд 15) Итак,  на основании полученных знаний  ранее  мы можем сделать вывод словами С.П. Щипачёва из стихотворения «Читая Менделеева»

Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все  – от песчинок малых до планет –  
Из  элементов состоит единых

(Слайд 16) Рефлексия: Продолжите выражения:

  • сегодня я узнал…
  •  я удивился…
  •  теперь я умею…
  •  я хотел бы…

Домашнее задание: §16 упр. 1-6