Цели урока:

1. Продолжить формирование знаний учащихся об основных функциях и особенностях опорно-двигательного аппарата.
2. Изучить строение и химический состав костей.
3. Продолжить формирование умений учащихся анализировать факты, находить причинно-следственные связи, делать выводы.
4. Показать зависимость развития и функционирования систем органов от образа жизни человека.

ОБОРУДОВАНИЕ: Плакаты "Скелет человека", "Строение кости", "Строение куриного яйца"; лабораторное оборудование.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ.

Учитель: Прежде, чем приступить к изучению нового учебного материала, давайте вспомним то, о чем мы говорили на предыдущих уроках.

Какую систему органов мы изучаем?

Предполагаемый ответ: Опорно-двигательную.

Учитель: На прошлом уроке мы говорили об опорной части этой системы, т.е. о скелете. Вспомните, какие функции выполняет скелет.

П.О. На кости скелета опираются мышцы, кости защищают внутренние органы от внешних механических воздействий.

Учитель: Что же позволяет скелету выполнять опорную и защитную функции?

Ответу на этот вопрос мы и посвятим сегодняшний урок.

Как вы думаете, какое свойство позволяет кости быть опорой и защитой?

П.О. Ее прочность.

Слово записывается на доске.

Учитель: Как вы понимаете значение прилагательного "прочный"?

П.О. Твердый, упругий, эластичный.

Учитель: Итак, для того, чтобы выполнять опорную и защитную функции, костная ткань должна быть твердой и эластичной (т.е. прочной). А от чего, по вашему мнению, зависит прочность костной ткани?

П.О. От ее состава.

Учитель: Верно. Сегодня на уроке мы поговорим о химическом составе кости и ее строении. Т.е. именно о тех факторах, которые и делают кость прочной.

Запись темы урока на доске.

Учитель: Вещества, входящие в состав кости можно разделить на две группы: органические и неорганические.

По ходу рассказа составляется схема "Химический состав костей". Учащиеся работают в тетради.

Учитель: Какие неорганические вещества могут входить в состав кости?

П.О. Соли кальция, фосфора.

Учитель: Верно. Причем соли эти должны быть нерастворимы. Почему?

П.О. Только в случае нерастворимости солей, входящих в ее состав, кость будет прочной.

Учитель: Какие же именно свойства должны сообщать костной ткани неорганические вещества - твердость или эластичность?

П.О. Твердость.

Учитель: Какие органические вещества могут входить в состав костной ткани?

П.О. Белки, жиры, углеводы.

Учитель: Какие же свойства должны сообщать костной ткани органические соединения?

П.О. Эластичность, упругость.

Учитель: Какие именно органические соединения - белки, жиры или углеводы придадут костной ткани эти качества?

П.О. Белки.

Итак, мы выдвинули гипотезу: Кость состоит из неорганических и органических соединений. Неорганические соединения придают кости твердость, а органические - упругость и эластичность.

Для экономии времени имеет смысл записать на доске гипотезу заранее.

Учитель: Подумайте, как экспериментально можно проверить ваши предположения.

П.О. Нужно попытаться удалить из кости неорганические соединения и пронаблюдать свойства кости. Затем из другой кости нужно удалить органические вещества и тoже обратить внимание на свойства кости, лишенной органических веществ.

Учитель: Каким же образом удалить из кости неорганические вещества? Ведь мы отметили, что эти вещества должны быть нерастворимыми в воде?

П.О. Но они могут быть растворимыми в кислоте.

Учитель: Верно. Группа моих помощников два дня назад заложила опыт. Его суть, а также результаты они вам сейчас представят.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ УРОКА.

Ученик: Два дня назад мы поместили куриную кость в 10% раствор соляной кислоты. Именно куриную кость, т.к. она мельче, чем, например, коровья и на растворение солей, входящих в ее состав, потребуется меньше и кислоты и времени.

Кислоты влияют не только на неорганические, но и на органические соединения, поэтому мы выбрали соляную кислоту, как кислоту более мягкого действия. Чтобы ее воздействие на органические вещества костной ткани было минимальным.

Итак, мы извлекаем кость из стакана с 10% раствором соляной кислоты, удаляем остатки кислоты фильтровальной бумагой, и проверяем свойства кости. Она способна гнуться во все стороны.

К какому же выводу подводят нас результаты эксперимента?

П.О. Органические вещества сообщают кости упругость и эластичность.

Учитель: Теперь давайте решим проблему, как удалить из кости органические вещества.

П.О. Их можно сжечь.

Учитель: Верно, органика прекрасно горит. Когда мы изучали химический состав растительного организма, то говорили, что остатки растений (опавшие листья, сухие ветки, стебли и пр.) отлично горят. На месте костра всегда остается зола - это минеральные соли (т.е. неорганические вещества), а все органические вещества сгорают. Сейчас мои помощники хорошенько прокалят куриную кость на огне, до такой степени, чтобы все органические вещества сгорели.

Ученик: Мы закрепляем кость в зажиме, зажигаем спиртовку и держим кость в самом горячем участке пламени. О том, что горение происходит можно судить по сильному резкому запаху. Обычно, почувствовав такой запах, мы говорим: "Паленым пахнет".

Наконец, кость обуглилась. Обугливание - верный признак того, что органические вещества сгорели.

Учитель: Исследуйте свойства прокаленной кости.

Ученик: Она твердая, но хрупкая. Крошится в руках.

Таким образом, мы подтвердили свое предположение о том, что органические вещества (белки) придают кости упругость, а неорганические (нерастворимые соли кальция и магния) придают кости твердость. Сочетание же твердости и эластичности сообщает кости прочность. Кости выдерживают растяжение почти так же как чугун, а по сопротивлению на сжатие они вдвое превосходят гранит.

Учитель: Мы с вами очень часто говорим о том, что человек, постигая законы и принципы природы, берет их себе на вооружение, использует в технике, медицине и других отраслях хозяйства. Попробуйте привести примеры использования человеком сочетания твердости и эластичности для достижения прочности.

П.О. Железобетон - твердость щебня и арматуры, эластичность цемента.

Автомобильные покрышки - твердость арматуры и эластичность резины.

Учитель: Теперь мы знаем, что сочетание твердости и упругости сообщает какому-либо объекту прочность. Можем ли мы с вами, обладая только этим знанием, изготовить качественный железобетон?

П.О. Нет. Необходимо еще знать пропорции органических и неорганических веществ. Потому что, если в костях будет больше неорганических веществ, то они будут твердыми, но хрупкими. А если будет избыток органических веществ, то гости будут слишком гибкими.

Учитель: Верно. Природа, создавая костный скелет, нашла золотую середину (3:1). Поэтому кости человека и его родственников достаточно прочны, чтобы выполнять возложенные на них функции.

А теперь, используя знания, полученные на уроках биологии, свой жизненный опыт, попробуйте ответить на следующий вопрос: состав костной ткани человека постоянный в течение всей его жизни, или он изменяется? И если изменяется, то каким образом?

П.О. У детей в костях содержится больше органических веществ. Их кости более упругие и эластичные. С возрастом в костях увеличивается содержание солей. В старости кости становятся хрупкими, из-за того, что в них содержание неорганических солей значительно превышает содержание эластичного компонента.

Учитель: Правильно. Самыми эластичными косточками обладают грудные дети. Зачем? Зачем природа сделала так, что новорожденные дети, при всей своей беззащитности, еще и косточки имеют самые гибкие, нетвердые?

П.О. Органы, которые находятся под защитой скелета, растут иногда значительно быстрее, чем сам скелет. Например, головной мозг. Если бы кости черепа не были эластичными, то у головного мозга не было бы возможности расти.

Учитель: Как вы думаете, почему врачи не рекомендуют мамам слишком рано ставить на ноги грудных детей?

П.О. Косточки у них слишком гибкие и под тяжестью тела они могут деформироваться.

Учитель: А почему, скажем в три месяца, ребенка на ножки ставить нельзя, в шесть - уже можно? Что может измениться за три месяца?

П.О. В костях ребенка увеличится содержание неорганических веществ, и они станут более твердыми.

Учитель: А откуда возьмутся эти соли?

П.О. Они поступят в организм с пищей.

Учитель: Верно. Не случайно, мамам, кормящим своих детей грудным молоком, врачи советуют употреблять в пищу продукты богатые кальцием, например, творог. И детям с 4-х месяцев в рацион добавляют творог, молочно - кислые продукты. Вывод о том, что состав костей находится в тесной зависимости от состава пищи, сделал еще великий русский анатом Лесгафт. В материнском молоке сбалансировано содержание белков и минеральных солей, витаминов. Если этот баланс нарушен, то кости детей становятся мягкими, деформируются, ломаются. Все эти признаки отмечаются при заболевании, которое называется рахит. В их основе лежит недостаток минеральных солей в костях. Соли не усваиваются из-за недостатка витамина D и солнечного света.

Исходя из услышанного сообщения, какие бы вы дали рекомендации относительно диеты в разные периоды жизни ребенка?

П.О. Грудных детей лучше всего кормить натуральным материнским молоком, в котором содержание минеральных солей и белков сбалансировано. В рацион растущего организма обязательно должна входить белковая пища - молоко, мясо, а так же пища богатая минеральными солями (растительная, морепродукты) и витамин D.

Учитель: Итак, для прочности скелета большое значение имеет соотношение органических и неорганических веществ, образующих костную ткань. Но, подумайте, можно ли утверждать, что прочность кости зависит только от ее химического состава? Или необходимо учитывать еще какие-то факторы?

П.О. Не меньшее значение для обеспечения прочности костей имеет строение костной ткани.

Учитель: Как и всякая другая, костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. Клетки, образующие костную ткань, имеют отростки, с помощью которых они крепко-накрепко соединяются друг с другом. Межклеточное вещество образовано органическими и неорганическими соединениями, о которых мы уже говорили.

У каждой кости выделяют плотное и губчатое вещество. Их количественное соотношение и распределение зависит от места кости в скелете и от ее функции.

Плотное (компактное) вещество особенно хорошо развито в тех костях и их частях, которые выполняют функции опоры и движения. Например, из компактного вещества построено тело длинных трубчатых костей. Костные пластинки имеют цилиндрическую форму и как бы вставлены одна в другую. Такое трубчатое строение компактного вещества придает костям большую прочность и легкость.

Губчатое вещество образовано множеством костных пластинок, которые располагаются по направлениям максимальной нагрузки. Им образованы эпифизные утолщения длинных трубчатых костей, а также короткие плоские кости. Между пластинками располагается красный костный мозг, являющийся органом кроветворения - в нем образуются клетки крови. Полости длинных трубчатых костей взрослых людей заполнены желтым костным мозгом, в котором содержатся жировые клетки. В течение жизни человека соотношение плотного и губчатого вещества кости меняется. Эти изменения зависят от образа жизни, который ведет человек, от его питания, состояния здоровья. Лесгафт и его ученики собрали огромное количество фактов, подтверждающих это утверждение. Исследуя, например, труп человека с последствиями паралича, перенесенного в детстве, Лесгафт обнаружил, что толщина слоя плотного вещества бедренной кости парализованной ноги составляла 4 мм, а здоровой - 7,5 мм. Количество плотного вещества у спортсменов значительно выше, чем у людей, ведущих сидячий образ жизни.

Как вы думаете, костная ткань - живая или нет?

П.О. Живая, потому что кость растет.

Учитель: Кости могут расти в длину и толщину. В длину они растут за счет деления клеток хряща, расположенных на ее концах. Рост костей в толщину обеспечивает надкостница - тонкий слой плотной соединительной ткани, сросшийся с костью. В надкостнице проходят сосуды и нервы. Они принимает участие в питании кости и образовании новой костной ткани.

Все, что я только что рассказала, касается молодых людей, у которых еще происходит рост организма. А у взрослых людей? Они-то ведь уже не растут. Значит их костная ткань уже мертвая?

П.О. Но переломы у них зарастают.

Учитель: Верно. Зарастание переломов также осуществляет надкостница. Кроме того, костная ткань постоянно разрушается специальными клетками и образуется вновь. Это процесс происходит в течение всей жизни человека. С помощью меченых атомов ученые установили, что в течение года у человека дважды происходит замена вещества кости.

Итак, кость - сложный живой орган, и для его жизни необходимы определенные условия питания, движения. Если эти условия соблюдать, то наши кости будут достаточно твердыми, упругими и эластичными, т.е. достаточно прочными и смогут выполнять возложенные на них функции - опорную и защитную.

Учитель: Согласны с таким выводом урока?

Тогда еще один вопрос. Большая берцовая кость в вертикальном положении может выдержать груз массой 1500 кг. Такова масса малолитражного автомобиля. Почему же тогда, если человек попадает в автомобильную катастрофу, такая прочная кость все же ломается?

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА.