Урок химии "Особенности химического состава клетки. Неорганические вещества"

1. Цели урока: Изучить особенности химического состава клетки;
неорганические вещества, входящие в состав клетки, а также
рассмотреть биологическую роль, использование в медицине,
содержание макроэлементов и микроэлементов в клетке, в пищевых
продуктах. Научить подготовке сообщения и выступлению с ним перед
классом, уметь провести химический эксперимент. Научить
сравнивать, анализировать, делать выводы, устанавливать причинно-
следственные связи.
Оборудование и реактивы: Схема " Химические элементы", картинки
с изображением животных и растений, знаки химических элементов,
зубная паста, глазная мазь, витамин В12, яблоки, хлеб ржаной и
пшеничный, раковины моллюсков, рыбные кости, пробирки, спиртовка,
лучинка, пинцет, реактивы: соляная кислота – НСl.
Ход урока
1. Введение. Изучение нового материала.
Учитель химии:
Сегодня мы проводим интегрированный урок химии и биологии.
Послушайте строфу из стихотворения С. Щипачева "Читая
Менделеева":
Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все – от песчинок малых до планет –
Из элементов состоит единых.
Учитель биологии:
На уроках мы неоднократно убеждались: все, что нас окружает, – это
мир химических соединений.
В любом живом организме, в том числе и в организме человека,
непрерывно протекает множество химических реакций. Можно
сказать, что каждая живая клетка представляет собой
микроскопическую химическую лабораторию. Поступление химических
веществ осуществляется в результате важного свойства клетки – это
обмен веществ и энергии. Давайте, ребята, вспомним:
 Что называется обменом веществ?
 Какого значение обмена веществ?
 Назовите основные направления обмена веществ.
 Что такое ассимиляция?

2.  Что называется диссимиляцией?
Для каждого вида организмов характерен особый, генетически
закрепленный тип обмена веществ. Любое заболевание
сопровождается нарушениями обмена, а генетически обусловленные
нарушения обмена являются причиной многих наследственных
болезней. В человеческом организме непрерывно образуется
невообразимое множество различных химических соединений.
Необходимые для этого исходные вещества поступают в организм с
пищей, вдыхаемым воздухом и питьевой водой. Часть из
синтезированных соединений используется в качестве строительного
материала или источника энергопитания и обеспечивает организму
рост, развитие и жизнедеятельность; другая же часть, которую можно
рассматривать как шлаки или отходы, выводится из организма.
В обмене веществ участвуют и неорганические и органические
вещества.
Сегодня мы остановимся на изучении неорганических веществ в
клетках живых организмов.
Учитель химии:
В клетках животных и растительных организмов обнаружено более 80
химических элементов из 110 элементов периодической системы Д. И.
Менделеева, одних элементов в клетках относительно много, других –
исключительно мало.
Для изучения количественного состава химических элементов,
содержащихся в клетках живых организмов.
Проведем самостоятельную работу с учебником, откройте учебник
(Рувинский "Общая биология") на странице 15, § 2 .
Задания
Выпишите химические элементы, которые в сумме составляют
98% всего содержимого клетки.
Выпишите химические элементы, содержание которых в
клетке исчисляется десятыми и сотыми долями %.
Проводится проверказаданий.
Мы поработали по выявлению двух групп это макроэлементы – доля
которых составляет 98% и микроэлементы доля которых составляет

3. 1,9%, но существует также и 3-я группа ультромикроэлементы –
концентрация которых не превышает 10 5 % . К ним относятся уран,
радий, золото, Hg, Be, Cs, Se и др. редкие элементы.
Схема 1
Химические элементы
Макроэлементы микроэлементы ультрамикроэлементы
Обнаружено, что некоторые организмы являются интенсивными
накопителями определенных элементов. Так, например, ряд морских
водорослей накапливает йод (I), лютики – накапливают литий (Li),
ряска – радий (Ra), злаки – кремний (Si), моллюски и ракообразные –
медь (Си),позвоночные – железо (Fe), некоторые бактерии – марганец
(Мn) и т. д.
Вопрос:
Назовите в организмах, каких животных и растений накапливаются
химические элементы?
(На доске висят картинки с изображением животных и растений)
Учитель биологии:
Многие химические элементы, входящие в состав клетки выполняют
определенную функцию.
Химические элементы, которые входят в состав клеток и выполняют
биологические функции называют биогенными.
Биогенными элементами считаются около 30 элементов. Среди
биогенных элементов особое место занимают так называемые
элементы – органогены, которые образуют важнейшие вещества
организма – воду, белки, жиры,углеводы, витамины, гормоны и др.
К органогенам относятся 6 элементов: С, О, Н, N, P, S.
К числу биогенных элементов относится и ряд металлов, среди
которых особенно важные биологические функции выполняют 10 так
называемых "металлов жизни". Этими металлами являются 4s
элемента Са, К, Na, Mg и 6d элементов – Fe, Zn, Си, Mn, Mo, Co.
Учитель химии:

4. Нормальная жизнедеятельность организмов зависит от концентрации
химических элементов в клетке. Недостаток и избыток химических
элементов можетвызвать развитие различных заболеваний.
Ребята, давайте проанализируем содержание макроэлементов в
животных организмах и их влияние на развитие организма.
Вопросы:
 Какие заболевания вызываются недостатком химических
элементов в растительных и животных организмах?
 В каких пищевых продуктах содержатся макроэлементы?
 Какова же биологическая роль микроэлементов?
Выступления учащихся:
1-й учащийся: Фтор.
В небольших количествах фтор входит в состав живых организмов. В
организме человека около 2,6 г фтора, из них 2,5 г – в костях.
Биологическая роль фтора заключается в том, что он участвует в
процессах образования зубов и костей, в обмене веществ и в
активации некоторых ферментов. Нормальное поступление фтора в
организм человека 2,5-3,5 мг в сутки. Пониженные и повышенные
количества фтора вызывают различные заболевания. Хроническое
отравление соединениями фтора вызывает болезнь флюороз.
Исследования доказали,
Что фтор как микроэлемент
Так важен для зубной эмали,
Как для строительства цемент.
Известно: при нехватке фтора
Зубная боль возникнет скоро.
Избыток фтора тоже плох:
Остаться можно без зубов.
(Учащийся показывает зубную пасту)
2-й учащийся:Кобальт.
Кобальт – микроэлемент, оказывающий разнообразное влияние на
жизненные процессы растительных, животных организмов и человека.
В организме человека содержится 0,03 г кобальта, из них 14%
сосредоточено в костях, по 43% – в мышцах и мягких тканях. Больше
всего кобальта в печени, почках, поджелудочной железе.

5. Биологическая роль кобальта велика – он участвует в процессах
кроветворения, влияет на белковый, жировой, углеводный,
минеральный обмены, обмен витаминов, например витамина С,
ускоряет синтез витамина РР, входит в состав ферментов
(пептидазы).
Кобальт является составной частью витамина В12 (цианкобаламин).
(Учащийся показывает витамины В12)
3-й учащийся:Медь.
Медь – один из важнейших микроэлементов, участвующих в процессе
фотосинтеза и влияющих на усвоение азота растениями.
В организме человека содержится около 0,1 г меди. Суточная
потребность взрослого человека в меди 2-3 мг. Медь концентрируется
в печени, крови, головном мозге,меньше ее – в костях.
Дефицит меди и ее избыток одинаково вредны для организма. При
недостатке меди в рационе человека уменьшается образование
гемоглобина и развивается анемия; нарушается костеобразование с
изменениями в скелете, как при заболевании рахитом.
Избыток меди накапливается в печени, мозге, почках, глазах и
вызывает хронические воспалительные процессы в тканях.
(Учащийся показывает глазную мазь)
Учитель биологии:
Микроэлементы в питании человека.
Геохимическая среда через растения и животных оказывает
существенное воздействие на человека. Она осуществляется, прежде
всего, через качество пищи, играющей важную роль в укреплении
здоровья человека и продолжительности его жизни. Значит, о
качестве пищи должензаботиться сам человек.
Исследования показали, что здоровью человека в Нижнем Поволжье
существенный урон наносит микроэлементная неполноценность
продуктов питания, вызванная недостаточным содержанием йода,
марганца, цинка, кобальта и других элементов в почвах, водах и
растениях. Прежде всего, это касается Прикаспийской низменности на
территории Черных Земель, где остро стоит вопрос о недостатке
йода, вызывающем увеличение щитовидной железы у человека,

6. особенно у детей. Одним из факторов усиливающихся проявлений
зобной эндемии является недостаток кобальта.
На территории РК широкое распространение получила анемия.
Усугубляет это заболевание недостаток меди и кобальта. Одним из
основных эндемических заболеваний является образование камней в
почках, в желчном пузыре, отложение солей в суставах – это связано
с избытком кальция, молибдена, оксалатов и тяжелых металлов в
воде и пище.
Основным источником микроэлементов являются овощи и фрукты.
Наибольшие количества марганца и меди в условиях РК обнаружены
в зелени укропа, петрушки, свеклы. Хорошо обеспечены марганцем
фрукты: клубника, красная смородина. В ржаном хлебе меди в 2,
марганца 1,5 и молибдена в 4 раза больше, чем в пшеничном.
Микроэлементы могут быть успешно применены при профилактике и
лечении некоторых заболеваний. В условиях Калмыкии
положительный эффект получен от назначения биологических доз
микроэлементов при лечении анемии и лейкоза, что связано с важной
ролью некоторых микроэлементов в процессах кроветворения. Медь
участвует в синтезе гемоглобина и удлиняет срок жизни эритроцитов,
марганец повышает концентрацию меди в крови и ускоряет
созревание красных кровяных телец. Цинк и медь оказываются
эффективными при сахарном диабете.
Под их влиянием усиливается действие инсулина и уменьшается
концентрация адреналина.
Все живое требует строго определенных биотических концентраций
микроэлементов. Человек занимает в мире живого особое место,
поэтому введение микроэлементов в диету человека требует особой
осторожности. Медицине известны также случаи отрицательного
воздействия на организм избытка микроэлементов. В частности, у
жителей Черных Земель (Черноземельский, Лаганский, Яшкульский
районы) выявлены различные изменения в состоянии здоровья из-за
использования в питьевых целях вод, обогащенных мышьяком и вод с
высокой концентрацией йода (п. Артезиан, п. Кумской) и брома, при
этом развивается эндемический зоб, анемия, желудочно-кишечная
болезнь. Из-за высокой минерализации питьевых вод повсеместно
развиваются желчнокаменные и почечнокаменные болезни.
Несомненно, отрицательное воздействие на организм избытка бора,
молибдена, бария, недостаток фтора и других микроэлементов,
поэтому так важен постоянный контроль за их содержанием во
внешней среде.

7. Учитель химии:
Многие элементы в клетке содержатся в виде ионов. Сегодня стоит
перед нами проблемный вопрос: Какова роль солей в проявлении
буферныхсвойств клетки?
Буферные свойства проявляются в способности клетки сохранять
реакцию ее содержимого на постоянном уровне. Буферностъю
называют способность клетки сохранять определенною концентрацию
водородных ионов (рН). В клетке поддерживается слабощелочная,
почти нейтральная (рН = 7,2).
Многие химические соединения находятся в клетке в виде катионов и
анионов, их концентрация в клетке и в окружающей среде резко
различается.
Внутри клетки высокая концентрация ионов калия и очень низкая
ионов натрия. В среде, окружающей клетку, – в плазме крови, в
морскойводе -мало ионов К+
и высокая концентрация ионов Na+
.
Кровь наша чуть соленая на вкус –
Содержится в ней натрия хлорид;
В межклеточном пространстве натрий-плюс
Давленье Осмоса для клеток cохранит.
Хлорид же ионы царствуют в желудке,
Чтобы запас соляной кислоты
Нам обеспечить, – это же не шутки –
Белковой пищи расщеплять хвосты.
Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом
анионами Н2РО4
–
. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера
играют СО3
2–
и НСО3
–
Учитель биологии:
Имеющиеся в организме нерастворимые минеральные соли,
например: фосфат кальция, карбонат кальция входят в состав
межклеточного вещества, костной ткани, в раковины моллюсков
обеспечивая прочность этих образований.
Это можно доказать экспериментально во время проведения
лабораторной работы.
Лабораторная работа №1
Влияние кальция на прочность костной ткани.

8. В костной ткани содержитсяоколо 8 % кальция.
Порядок работы:
Попробуйте согнуть, а затем растянуть натуральную кость животного.
Согнулась ли она? Смогли ли вы ее растянуть?
Что происходит при попытке согнуть прокаленную кость? Каким
свойством она обладает?
Можно ли растянуть кость, находившуюся в соляной кислоте? Какими
свойствами обладает эта кость? Чем различаются
декальцинированная и прокаленная кости?
Лабораторная работа №2
Определение качественного состава карбонатной породы.
Неорганические вещества содержатся не только в растворенном, но и
в твердом состоянии. Раковины моллюсков состоят из СаСОз, что
обеспечивает прочность раковин.
СаСО3 +2 НС1= СаС12 + Н2СО3
Горящая лучина, где скапливается газ, гаснет. Значит это СО2 газ не
поддерживает горения. В исследуемой карбонатной породе
устанавливается наличие карбонат-иона СО3
2-
.
Наличие катиона кальция Са2+
подтверждается – окрашиванием
пламени в кирпично-красный цвет.
2. 3акрепление материала.
Работа по карточкам.
Решение задач.
Задача №1
Суточная потребность организма в кальции в виде карбоната
кальция СаСОз составляет 1,2 г. вычислите количество
необходимого карбонатакальция.
Задача №2

9. Ортофосфат кальция составляет минеральную основу костей и
зубов. Другие соединения кальция участвуют в нервной и мышечной
деятельности, входят в состав тканевой жидкости, ядер и стенок
клеточной ткани живого организма. Кальций уменьшает
аллергические реакции. 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 суточнуюпотребность организма в кальции
добавление в пищу 1 г карбоната кальция при условииего полного
усвоения?
Задача №3
В человеческом организме в общей сложности содержится
примерно 25 мг йода (в составе различных соединений), причем
половина всей массы йода находится в щитовидной железе.
Подсчитайте, сколько атомов йода находится: а) в щитовидной
железе;б) в человеческом организмев целом.
3. Итоги урока.
Учитель биологии:
Итак, неорганические вещества входят в состав клетки, которые
поступают в организм с пищей, вдыхаемым воздухом и питьевой
водой. Биологическая роль этих элементов-органогенов и "металлов
жизни" велика и они широко используются в медицине.
4. Домашнее задание