«Всё- химия»- выражение, которое чаще всего можно услышать от преподавателей химии в школе, тем не менее, оно правильно. Так как, в конечном счёте, абсолютно всё состоит из химических элементов. Наше тело- тоже.
1. Кислород. Он не только существенная часть вдыхаемого нами воздуха и питьевой воды, он так же занимает значимое место в нашем теле. С 65 % общей массы нашего тела, кислород, самый важный химический элемент в составе человеческого организма.
2. Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
3. Водород, как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
4. Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
5. Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций- важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
6. Фосфор, как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
7. Калий, со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
8. Может ли сера, с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
9. Сначала сера, теперь хлор. Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
10. Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
11. Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже. Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.
12. Мужской организм содержит больше железа, чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
13. Кобальт- составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
14. Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
15. Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
16. Йод- составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
17. Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
18. До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке
Если обмен веществ нарушается, то такое нарушение выражается в виде изменения химического постоянства на уровне клеток какой-либо ткани, органа, а то и организма в целом. Соответственно, проявления многих заболеваний можно характеризовать по их влиянию на изменение химических соединений на всех этих уровнях. Однако прежде чем говорить непосредственно о таких изменениях, целесообразно кратко рассмотреть химический состав органов и тканей организма человека, касаясь попутно и тех источников, того строительного материала, из которого организм черпает ресурсы и энергию, то есть пищевых веществ.
Непрерывное изнашивание человеческого организма требует соответственно постоянного обновления его составных элементов. Это объясняет постоянную потребность в притоке пищевых продуктов. За 70 лет жизни человек съедает белков более 2,5 тонны, жиров — около 2 тонн, углеводов — около 10 тонн, выпивает более 50 000 литров воды. Для всего живого характерны органические молекулы, причем в их состав в основном входят углерод, а также различные количества водорода, кислорода, азота и небольшой процент фосфора, серы, железа и некоторых других элементов. Углерод вo всех живых системах — самый важный элемент.
Клетки человеческого организма строятся, казалось бы, из простых химических компонентов — белков, углеводов, жиров, нуклеиновых кислот. Однако эти компоненты, соединяясь между собой, могут образовывать и образуют сложные комплексы. Так, во многие клеточные структуры входят липопротеиды, глюкопротеиды и др. Важным химическим компонентом жизнедеятельности всех клеток является аденозинтрифосфорная кислота — универсальный источник энергии для различных обменных процессов.
«Нарушение обмена веществ: профилактика»,
М.А.Жуковский
Необходимо учитывать, что каждое из описанных звеньев биосинтеза катализируется определенными ферментами и снабжается энергией за счет молекул АТФ. Пожалуй, здесь сразу стоит отметить возможное развитие отклонений в синтезе белка за счет нарушения в наследственной информации. Их причины могут быть различны: может быть нарушена последовательность аминокислот в молекуле ДНК, другой вариант — сама эта молекула ДНК…
Белки — основная составная часть любой живой клетки. Самая важная их функция — каталитическая, так как любая химическая реакция в клетке протекает при участии биологических катализаторов — ферментов. А любой фермент — белок. Очень важное значение имеет и структурная функция белков. Они обеспечивают воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей. Дело в том, что белки…
Углеводы — это основное топливо для клеток. Окисляясь, углеводы высвобождают энергию, которая расходуется клеткой на все процессы жизнедеятельности. На долю углеводов приходится по калоражу около 50—60% пищевого рациона. Организм человека не способен синтезировать углеводы из неорганических веществ и получает их с различными пищевыми продуктами, главным образом растительного происхождения. В питании основным углеводом, имеющим питательную ценность,…
Как источник энергии клетками используются не только углеводы, но и жиры. При расщеплении жиров выделяется значительное ее количество. Причем энергетическая ценность жиров значительно выше, чем углеводов. Жир дает более чем в 2 раза больше калорий, чем глюкоза. Тем не менее энергетическое обеспечение организма все же в основном определяется углеводами, поскольку липиды имеют еще целый ряд…
Нуклеиновые кислоты — сравнительно недавно открытая и изученная группа соединений, играющая чрезвычайно важную роль. Эти химические соединения хранят и передают наследственную информацию. Они опосредуют синтез всех белков организма. Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК содержится преимущественно в ядре клетки, РНК — в цитоплазме и ядре. Значение нуклеиновых кислот состоит в…
Как биохимия. Как мы уже знаем, все живые организмы состоят из клеток. Клетки , в свою очередь состоят из химических элементов. Химические элементы, без которых была бы невозможна жизнь на Земле, называются биогенными элементами .
Биогенные элементы - это химические элементы , которые входят в состав клеток организма, а также те элементы, без которых невозможна жизнедеятельность клеток: органические и неорганические вещества , полимерные и низкомолекулярные. Каждый из нас с детства знает, что человек более чем наполовину состоит из воды. Соответственно, первым и самым главным биогенным веществом является вода.
Основные химические элементы организмов:
- водород ;
- кислород ;
- фосфор ;
- сера ;
- азот ;
- углерод .
Неорганические соединения
в составе живых организмов:
- карбонаты ;
- фосфаты ;
- соли аммония ;
- сульфаты .
Также к биогенным элементам можно отнести следующие неметаллы
:
1) Йод и йодные соединения очень важны для организма, играют большую роль в обменных процессах . Йод входит в состав тироксина - гормона щитовидной железы.
2) Хлор . Анионы этого элемента поддерживают солевую среду организма на уровне, необходимом для правильной жизнедеятельности. Также входит в состав некоторых органических соединений.
3) Кремний . Входит в состав связок и хрящей (ортокремниевая кислота), служит в качестве связки в некоторых полисахаридных цепях.
4) Селен и его производные. Входят в состав некоторых ферментов (селеноцестеин).
Другие органические вещества, входящие в состав живого организма:
- Уксусный альдегид;
- Уксусная кислота;
- Этанол - является продуктом и субстратом биохимических реакций.
Не менее важными являются следующие соединения:
ГЕМ - это соединение железа с молекулой парафина;
Кобаламин - кобальтовое соединение (витамин В12).
Кальций и магний - основные металлы, которые наряду с железом чаще всего встречаются в биологических системах. Магний и его ионы играют важную роль для функционирования клетки, точнее, рибосом и синтеза белка в клетке. Также магний является частью хлорофилла . Кальций в живом организме может присутствовать в виде нерастворимых солей:
- карбонат кальция - вещество, из которого состоят раковины моллюсков;
- фосфат кальция - участвует в построении скелета.
В состав ферментов входят многие металлы 4 периода периодической системы:
1) Железо участвует в процессе насыщения клеток кислородом, являясь частью гемоглобина.
2) Ионы цинка содержатся почти во всех ферментах.
3) Марганец также входит в состав некоторых ферментов, но более важную роль играет для поддержания нормальной внешней биосферы: обеспечивает выделение кислорода в атмосферу, а также участвует в фотохимическом восстановлении воды.
4) Молибден является составной частью нитродиназа - фермента азотфиксирующих бактерий, который способствует восстановлению азота извне до аммиака.
5) Кобальт - как мы уже сказали, является частью кобаламина или витамина В12.
Низкомолекулярные соединения, которые входят в состав живых организмов:
- Аминокислоты - из них состоят белки.
- Моно и алигосахариды - из них состоят структурные ткани организмов.
- Нуклеамиды - из них состоят нуклеиновые кислоты.
- Липиды - составляющие клеточных оболочек.
Также существует множество других веществ, которые активно участвуют в жизнедеятельности живых организмов: коферменты, терпены и многие другие.
В организме человека содержится более 40 элементов периодической системы Менделеева. В наибольшем количестве в тканях находятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Эти вещества называются органогенами, поскольку они входят в состав органических компонентов клеток. Меньше в клетках натрия, калия, кальция, магния, марганца, кобальта, железа, меди, селена. Все перечисленные элементы должны поступать в организм из внешней среды. Органогены соединяются между собой и с другими элементами, образуя белки, нуклеиновые кислоты, липи-ды, углеводы и другие сложные вещества.
Углерод является центром органических соединений. Он образует стабильные молекулы разнообразной конфигурации с большим числом функциональных групп.
Азот часто ошибочно называют безжизненным, потому что он не поддерживает горения, однако без этого элемента жизнь невозможна, поскольку он входит в состав белков, нуклеиновых кислот и многих других соединений, составляющих основу жизнедеятельности организма. Азот легко меняет валентность; в организме он находится в трех- или пятивалентном состоянии. При изменении валентности азот присоединяет или теряет электрон, что обусловливает его роль в обмене веществ.
Кислород участвует в образовании кислотных, спиртовых и других групп в органических соединениях. Без него невозможны биохимические процессы. Благодаря реакции с кислородом осуществляется дыхание в клетках, протекают энергетические процессы, необходимые для жизнедеятельности.
Водород - не только пластический компонент органических соединений, но и «горючее» для растительного и животного мира: при его соединении с кислородом выделяется большое количество энергии.
Сера принимает участие в образовании легкоокисляющихся тиоловых групп, дисульфидных мостиков, которые стабилизируют структуру определенных участков молекул белков. Она - один из компонентов процессов обезвреживания токсических веществ.
Фосфор широко представлен в организме как в свободном виде, так и в соединении с различными веществами (белками, жирами, углеводами). Он входит в состав фосфолипинок, фосфопротеинов, мононуклеотидов АТФ, ГТФ, является частью буферной системы крови. Находящийся в организме фосфор участвует в активации различных соединений, в формировании костной системы и зубов.
Живая материя состоит из веществ, имеющих молекулы огромных размеров (макромолекулы), благодаря чему они приобретают одновременно и стабильность, и высокую реакционную способность. Такими соединениями являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. С ними связаны мсс жизненно важные процессы.
Не менее ответственную роль в живой материи играют вода и минеральные вещества. Соли и вода составляют около 2/3 человеческого тела. Большая часть минеральных веществ приходится на долю костей, в состав которых входит не раствори-млн и коде соль - фосфорнокислый кальций. Жидкости в теле человека и животных представляют собой растворы электролитов. Они обеспечивают постоянство осмотического давлении и жидких фазах организма, кислотно-щелочное равновесие в тканях. В этих процессах преобладают катионы натрия и калия, анионы хлора, карбонаты, фосфаты.
Минеральные вещества, входящие в состав живых организмов, условно делят на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы. К макроэлементам относят те химические элементы, содержание которых превышает 0,001 % (О, С, Н, Са, К, N, Р, S, Мg, Na, Сl, Fе и др.). Если содержание химического элемента в организме составляет от 0,001 до 0.000001 %, то его причисляют к микроэлементам (Сu, Мn, Co и др.). Вещества, находящиеся в еще меньших количествах, называют ультрамикроэлементами (Рb, V, Аu, Нg и др.).
Вода. За небольшим исключением (кости, эмаль зубов) они ниляется преобладающим компонентом в структуре клетки. Вода служит естественным растворителем для многих веществ, а мкже дисперсионной средой, играющей важную роль в коллоидной системе цитоплазмы. Все химические процессы в организме происходят в водной среде, вода принимает непосредственное участие и во многих реакциях. Кроме того, она выводит из организма различные вещества.
О значении воды для жизнедеятельности организма красноречиво говорит тот факт, что потеря даже пятой части ее неминуемо приводит к гибели.
СТРУКТУРА КЛЕТКИ
Клетка - одна из форм организации живой материи, лежащей в основе строения и развития растений и животных.
Размеры, форма и строение клеток, входящих в состав органов и тканей, различны. Они зависят от стадии развития и функции клетки, их видовой принадлежности и т. д, В основном диаметр клеток составляет от 1 микрона до нескольких сантиметров. Однако некоторые из них имеют большую величину, например, нервные клетки с длинными отростками, достигающими 1 м. Наиболее типичны для клеток шаровидная, овальная, цилиндрическая, кубическая формы. Количество клеток в организме и даже в отдельных его органах может быть огромно, например, в коре больших полушарий головного мозга человека содержится 14-15 миллиардов нервных клеток, а в крови - до 25 биллионов красных кровяных телец.
По своему строению клетки растений, животных и человека, подобно атомам, сходны между собой. Каждая из них содержит в середине плотное образование - ядро, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Клетка окружена клеточной мембраной.
Клетка состоит из многих элементов, совокупность которых имеет определенное значение не только для нее самой, но и для всего организма в целом. Если каким-то образом нарушится структура клетки, то изменятся ее функции, она потеряет свои свойства как организованная единица и погибнет.
Содержимое клетки представляет собой очень сложную систему разнообразных компонентов. Схема строения клетки, полученная с помощью электронного микроскопа, представлена на рисунке 1.
Цитоплазматическая мембрана. Внутренняя среда клетки отличается от наружной. Естественным барьером между ними служит клеточная мембрана, основная функция которой заключается в регуляции обмена веществ между клеткой и окружающей средой (рис. 2).
Цитоплазматическая мембрана обеспечивает постоянство состава внутриклеточного содержимого. По своей структуре мембрана представляет вязкую липидную фазу (липидный слой) с погруженными в нее белками. Липидный слой состоит в основном из фосфолипидов, холестерина, гликолипи-дов и является двойным слоем молекул. При этом длинные остатки жирных кислот одного и другого слоя липидных молекул обращены друг к другу и образуют жидкую гидрофобную фазу, а гидрофильные группы этих липидов (холин, фосфорная кислота, этаноламин и др.) расположены снаружи. Строение мембраны обусловливает ее основное свойство - избирательную проницаемость, т. е. регулирование поступления в клетку необходимых питательных веществ и выведение из нее продуктов обмена. Такая избирательность обеспечивает постоянство внутренней среды клетки, поддерживает нужное осмотическое давление, значение рН и т. д.
Белки, входящие в состав мембраны, располагаются на периферии (периферические) или пронизывают всю ее толщу (интегральные).
Функции мембранных белков разнообразны. Одни из них являются ферментами, выступающими катализаторами многих важных реакций, другие транспортируют различные вещества (жирные кислоты, холестерин) через мембрану. Особая группа белков образует в мембране «поры» для переноса ионов (водорода, натрия, калия и др.). Поверхностно расположенные белки и гидрофильные группы липидов связаны с углеводами и образуют участки, способные «узнавать» другие клетки или вещества. Такие участки называются рецепторами. Соединяясь со специфическими рецепторами, вещества (например, гормоны) передают свои сигналы внутрь клетки. Мембраны эластичны и обладают способностью самопроизвольно восстанавливать свою целостность при повреждении.
Цитоплазма. Внутреннее пространство клетки заполнено цитоплазмой, в которой расположены органоиды клетки. Цитоплазма пронизана многочисленными каналами, которые называют эндоплазматической сетью (ретикулумом).
Эндоплазматический ретикулум является продолжением ядерной мембраны. Он представляет собой сеть мембран, образующих трубочки и пузырьки; по эндоплазматической сети осуществляется транспорт различных веществ из клетки во внешнюю среду и обратно, здесь же протекают процессы синтеза и распада химических веществ.
Различают два типа ретикулума - гладкий и шероховатый. «Шероховатость» последнего обусловлена расположенными на его поверхности многочисленными мелкими частицами сферической формы - рибосомами.
Рибосомы - мелкие плотные гранулы небольших размеров. Они состоят из двух частей (субъединиц) округлой формы, соединение которых можно образно представить в виде гриба или восьмерки. Они рассеяны по всей клетке. Часть их связана с зндоплазматической сетью, другие находятся в свободном состоянии в цитоплазматическом матриксе. Рибосомы выполняют важнейшую функцию - участвуют в процессе синтеза белка.
Аппарат Гольджи представлен тонкими плоскими мешочками. Он играет двоякую роль: участвует в синтезе углеводных компонентов гликопротеидов и осуществляет вынос готовых молекул из клетки.
Митохондрии (от греч. mitos - нить, сhondrion - зернышко, крупинка) являются крупными органоидами клетки, по форме напоминающими зерно фасоли.
Митохондрии окружены двумя мембранами, образованными белками и липидами различной природы. Внутренняя мембрана имеет множество направленных внутрь выпячиваний - крист, которые тем многочисленнее, чем
к дыхательная активность клетки. Внутреннее пространство митохондрий заполняет мелкозернистое вязкое вещество. Митохондрии - в высшей степени специализированные частицы: именно в них протекают процессы дыхания и окисления различных веществ. Их главная функция екать заключенную з органических веществах энергию и накапливать ее в фосфатных связях аденозинтрифосфата (АТФ), который необходим для осуществления различных процессов жизнедеятельности. Митохондрии называют «силовыми подстанциями»
 |
Следует отметить и еще одну особенность митохондрий. В их матриксе обнаружены ДНК. Кроме тото, здесь находятся рибосомы и ряд других веществ, необходимых для синтеза мембранных белков, основная масса которых является ферментами, принимающими участие в образовании АТФ,
Еще одни важные органоиды клетки - лизосомы (от греч. 1у515 - растворение, зота - тело). Эти структуры представляют собой ограниченные мембраной тельца, содержащие про-теолитические ферменты. Неповрежденная лизосомная мембрана очень прочна и устойчива к действию ферментов. Они опасны для клетки и заключены как бы в мешочек, образованный мембраной. Назначение лизосом многообразно: они способны расщеплять уже использованные белки, жиры, углеводы и их промежуточные продукты. Мембрана лизосом полупроницаема и препятствует выходу ферментов в цитоплазму, если для этого нет необходимости. Когда в результате какого-либо воздействия нарушается целостность мембраны лизосом, то лизосомные ферменты разрушают клетку.
В растительных клетках содержатся пластиды - небольшие гранулы с двойной мембраной, в которых происходит синтез и накопление органических веществ. К ним относятся хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Хлоропласты содержат зеленый пигмент хлорофилл, который способен синтезировать энергию солнечного света. В хлоропластах солнечная энергия превращается в химическую, которая запасается в виде химических связей различных пищевых веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Лейкопласты - бесцветные пластиды, в них накапливаются крахмал и другие вещества. Хромопласты содержат различные пигменты, обусловливающие окраску плодов, овощей и цветков.
Цели урока
1. Расширение и углубление знаний
учащихся о роли металлов в жизнедеятельности
человеческого организма.
2. Развитие навыков самостоятельной работы;
умения использовать знания, полученные ранее при
изучении биологии и химии; работать с таблицами;
сравнивать, анализировать, делать выводы.
3. Воспитание бережного отношения к природе и
здоровью человека, чувства коллективизма,
уважения друг к другу, ответственности за общее
дело.
Оборудование и материалы
1. Демонстрационный материал: таблица
«Химический состав организма человека»;
карточки с рисунками для составления схемы
«Проникновение ионов свинца в организм
человека».
2. Раздаточный материал: таблицы «Химический
состав организма человека», «Влияние металлов на
жизнедеятельность человеческого организма»,
«Перекресток»; текстовое изложение домашнего
задания.
3. К практической работе: растворы солей свинца и
белка, пробирки, пипетки, штативы.
4. Видеофильм «Транспорт в городе».
5. Отрывки из литературных произведений о влиянии
металлов на человеческий организм.
6. На доске – эпиграф: «Природа не признает
шуток; она всегда правдива, всегда серьезна,
всегда строга; она всегда права, ошибки же и
заблуждения исходят от людей» (В.Гете)
.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Учитель химии. 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 с помощью учителя биологии мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе.
Учитель биологии.
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
.)
Сегодня мы вспомним то, что вы узнали о металлах
на уроках химии и об организме человека на уроках
биологии в 8-м классе, обобщим и расширим эти
знания и применим их к выяснению роли металлов в
организме человека. Работать вы будете в
командах, поэтому каждый из вас имеет
возможность получить по две оценки – за
индивидуальную работу и работу в группе. За
верные ответы на вопросы по химии и по биологии
вы будете получать жетоны двух типов. Три жетона
одного типа позволят вам получить оценку
«отлично», два жетона – «хорошо». Кроме того,
каждый верный ответ принесет вашей команде 1 балл
(неверные ответы не засчитываются), все баллы
заносятся в командную таблицу. Оценки за
групповую работу будут выставлены после
проверки домашнего задания и окончательного
подведения итогов урока. Оценки за
индивидуальную работу – сегодня в конце урока.
II. Актуализация знаний
Учитель химии. 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, написанный на доске, 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.
III. Основная часть
Учитель биологии. В состав клеток живых организмов, в том числе и человека, входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблицах «Химический состав организма человека», которые есть у каждого на столе. 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 макроэлементов есть как неметаллы – кислород, углерод, водород, азот, фосфор и хлор, так и металлы. Назовите их, используя данные табл. 1. Среди микроэлементов также есть и неметаллы, и металлы. Воспользовавшись таблицей, попробуйте назвать их. Из данных таблицы видно, насколько разнообразны металлы, входящие в состав организма человека.
Учитель химии. В каком виде металлы содержатся в клетках организма человека? Давайте вспомним, какова биологическая роль металлов, изученных на уроках химии. Для этого воспользуемся обобщающими таблицами в тетради по химии. (Учащиеся повторяют биологическую роль натрия, калия, кальция, магния, железа. За правильные ответы получают жетоны. )
Учитель биологии. А теперь посмотрите на табл. 2. Как бы вы озаглавили ее? (Учащиеся знакомятся с содержанием таблицы, предлагают ее название, вписывают его над таблицей и вклеивают таблицу в рабочие тетради. ) Какой вывод можно сделать из содержания этой таблицы? 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. (Вывод записывается в тетрадь. )
Учитель химии. Мы постарались в различных литературных источниках найти этому подтверждение. Постараетесь с помощью своих таблиц определить, о действии каких металлов идет речь.
Таблица 1. Химический состав организма человека
Рост – 170 см. Масса тела
– 70 кг. |
|||
Состав тела |
|||
Вещество |
Масса, кг |
% к массе тела |
|
|
|
|
|
Химические элементы в клетках человека |
|||
В % к сухой массе |
В % к сухой массе |
||
Кислород |
65 |
Марганец |
0,0003 |
1. Цитата из статьи «Помощь пришла по системе «Интернет»» из журнала «Ридерс дайджест», октябрь 1996 г.:
«У молодой студентки, изучавшей в
Пекинском университете химию, внезапно начались
головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие
боли в ладонях и ступнях. Затем у нее стали
выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в
больницу, но девушка погрузилась в кому.
По мнению врачей, головокружения и режущие боли в
ладонях и ступнях, а также в суставах указывали
на серьезное невралгическое расстройство.
Однако пункция позвоночника не выявила никаких
отклонений. Анализы на отравление мышьяком и
свинцом также оказались отрицательными».
2. Цитата из рассказа Валентина Распутина «Век живи – век люби»:
(Учащиеся работают с таблицами и приходят к выводу, что в первой цитате идет речь об отравлении таллием, а во втором случае говорится о цинке .)
Учитель биологии. Особо хотелось бы остановиться на вредном воздействии на организм человека тяжелых металлов. Одним из «поставщиков» тяжелых металлов, таких как свинец, медь, хром, является автомобильный транспорт, точнее его выхлопные газы. Давайте посмотрим небольшой видеофрагмент (демонстрируется фрагмент видеофильма «Транспорт в городе» ). Такая картина типична для всех крупных городов, в том числе и для Челябинска. Давайте подробно рассмотрим влияние ионов свинца на организм человека. В табл. 2 написано, что свинец даже в небольших количествах вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Кроме того, свинец способен заменять кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека? Составим схему «Проникновение ионов свинца в организм человека». Один ученик будет выполнять эту работу у доски, используя магнитные карточки с рисунками, остальные составят схему в тетради и сопроводят ее соответствующими записями.
Таблица 2
Химический эелемент |
Дефицит металла |
Избыток металла |
Дефицит приводит к психическому расстройству. |
Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук. |
|
Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаивает), удерживает воду в организме. |
Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ. |
|
Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки. |
При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена. |
|
Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения. |
Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта. |
|
Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие. |
При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора. |
|
Стронций |
Влияет на процесс образования костей. |
При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос. |
Алюминий |
Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему. |
Избыток приводит к нарушению минерального обмена. |
Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций; входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене. |
При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном. |
|
Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей. |
||
При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта. |
||
| Барий | При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция. | |
При избытке поражает периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос. |
||
Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях. |
||
Избыток приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени. |
Учитель химии. Установлено, что содержание ионов свинца особенно высоко на прилегающих к дорогам участках. Это было проверено учащимися нашей школы. У вас на столах имеется табл. «Перекресток». В ней представлены результаты исследований проб почвы, отобранных у перекрестка улиц Доватора и Федорова. Как видно из данных таблицы наибольшее количество ионов свинца обнаруживается у самой дороги, наименьшее – на расстоянии около 100 м. Проверим на опыте, как влияют ионы свинца на живые организмы. Для этого мы с вами проделаем лабораторный опыт «Взаимодействие солей свинца с белком». Вывод запишем в тетрадь. (Учащиеся выполняют лабораторный опыт, самостоятельно делают вывод, записывают его в тетрадь .)
Таблица 3. «Перекресток»
Количество автомашин (за 15 мин) |
|
Количество вредных (газообразных) выбросов |
|
Наличие ионов свинца: |
черный осадок с раствором NaS; |
Запыленность: |
В парке – умеренная; на
перекрестке – очень сильная; |
V. Домашнее задание
Учитель биологии. Сегодня мы рассмотрели влияние некоторых металлов на жизнедеятельность человеческого организма, но недостаточно уделили внимания проблеме проникновения в него ионов металлов. Вы рассмотрите эту проблему, выполняя домашнее задание. (Домашнее задание разной степени сложности получают группы учащихся; списки учащихся каждой группы раздаются вместе с текстом домашнего задания ).
1-я группа. Рассмотреть способы проникновения ионов натрия, калия, кальция и железа в организм человека, воспользовавшись текстом учебника химии. Результаты представить в виде таблицы в тетради по химии.
2-я группа. Ознакомиться с содержанием этикеток и инструкций на препаратах бытовой химии, свои предположения представить в виде таблицы.
3-я группа. Используя справочную и дополнительную литературу, составить схемы проникновения в организм человека ионов селена и тяжелых металлов – меди, кадмия, ртути.
V. Самостоятельная работа
Учитель химии. В заключение нашего урока мы предлагаем вам выполнить небольшую самостоятельную работу. Каждый из вас получит карточку с текстом. С помощью таблицы 1 попробуйте определить, о каком металле идет речь, впишите его название вместо точек в карточку. (По окончании работы учащиеся проводят взаимопроверку, результаты вписывают в командную таблицу .)
VI. Подведение итогов урока
Учитель химии.
Наш урок почти
закончен. Осталось еще раз вспомнить, о чем вы
сегодня узнали, и ответить на несколько вопросов,
сделать окончательный вывод и записать его в
тетрадь. (Учащиеся читают вопросы, написанные на
доске, отвечают на них, обсуждают вывод,
записывают его в тетради.)
Учитель биологии подводит итоги урока, объявляет
общую сумму баллов по командам, комментирует
индивидуальную работу учащихся, выставляет
оценки по количеству жетонов.
