Содержание химических элементов в организме. Неорганические вещества

Задачи урока: образовательные – продолжение формирования у учащихся представления о многообразии живых организмов;

-формирование у учащихся представлений о живой природе в единой картине мира, многообразии живых организмов, взаимосвязи и взаимовлиянии, общих закономерностях развития живой материи;

воспитательные – формирование научного мировоззрения учащихся;

- экологическое и природоохранное воспитание.

развивающие – развитие памяти, речи, мышления учащихся;

- развитие умений использовать материал учебного

пособия при ответе на вопросы учителя;

- развитие умений обобщать, анализировать материал,

делать выводы;

- развитие критического мышления учащихся.

Методы и методические приемы: объяснение, фронтальная беседа, рассказ учителя, работа с таблицей, составление кластера, постановка проблемных вопросов и заданий, работа с тестом учебника, работа в группах.

Структура урока : 1. Орг.момент (1-2 мин.)

2. Постановка целей и задач урока ( до 2 мин.)

3. Изучение нового материала ( до 20 мин.)

4. Закрепление материала ( до 10 мин.)

5. Опрос д/з (до 10 мин.)

6. Д/з (1-2 мин.)

Ход урока:

№ п/п

Этап урока

Содержание этапа

Методы и методичес-кие приемы

1

2

3

4

1

Орг.

момент

Приветствие учащихся, проверка отсутствующих, проверка готовности к уроку, организация внимания учащихся объяснение хода урока, определение групп.

2

Поста-новка целей и задач урока

Одно из положений клеточной теории: клетки одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности.

Цель нашего урока – выяснить, каков химический состав клеток живых организмов, каково значение различных классов химических веществ в жизни клеток и организмов в целом.

Постановка целей и задач урока

3

Изучение нового материа-ла

Живая клетка характеризуется постоянством своего химического состава. Это постоянство обеспечивается особыми физиологическими механизмами и сохраняется при любых внешних воздействиях. Способность клетки сохранять устойчивость (стабильность) своего состава и, следовательно, свойств называется …(гомеостазом) (от греч. homoios – "одинаковый" и statis – "состояние").

В клетках обнаружено около 90 химических элементов, но установлена роль только 24 из них, это биогенные химические элементы, входящие в состав клетки и выполняющие в ней определённые функции. В зависимости от содержания элементы делят на 3 группы.

- Назовите эти группы химических элементов.

1. Макроэлементы - содержание каждого из них составляет >10^-3 %. Это О, Н, С, N, P, S, Cl, K, Ca, Na, Mg, составляющие вместе около 99 % массы клетки. Они играют основную роль в процессах жизнедеятельности, т. к. входят в состав органических веществ.

2. Микроэлементы — содержание колеблется от 10^-3 % до 10^-6 %. Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Ni, B, I, F, Se, Al, Si, Mo — их суммарная доля менее 1 % массы клетки. Они входят в состав гормонов, витаминов, ферментов, пигментов и др..

3. Ультрамикроэлементы — содержание <10^-6 %. Это Au, Ag, Br, Hg и др. - в сумме менее 0,01 % массы клеток. Физиологическая роль этих элементов в клетке не выяснена.

Некоторые живые организмы могут интенсивно накапливать в себе определённые химические элементы, за счёт этого их %-ное содержание возрастает и для данных организмов они являются макроэлементами (морские водоросли накапливают I, злаки – Si, ряска – Ra, лютики – Li, моллюски и ракообразные – Cu и Ca).

Таблица 1. Важнейшие химические элементы клетки

Элемент

Значение для клетки и организма

Кислород

Входит в состав воды и всех органических веществ

Водород

Углерод

Входит в состав органических веществ

Азот

Входит в состав белков и нуклеиновых кислот, АТФ

Сера

Входит в состав органических веществ (аминокислот и белко

Фосфор )

Входит в состав костной ткани и зубной эмали, органических веществ (ДНК, РНК, АТФ и др.)

Калий

Участвует в регуляции ритма сердечной деятельности, генерации нервных импульсов и фотосинтезе

Натрий

Поддерживает осмотическое давление, участвует в генерации нервных импульсов

Хлор

Поддерживает осмотическое давление, входит в состав соляной кислоты желудочного сока

Кальций

Входит в состав костной ткани и зубной эмали, участвует в процессах свертывания крови и обеспечивает сократимость мышечных волокон, у растений входит в состав клеточной стенки

Магний

Входит в состав костной ткани и зубной эмали, хлорофилла и ферментов, катализирующих реакции энергетического и пластического обмена

Йод

Входит в состав гормонов щитовидной железы

Железо

Входит в состав ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в транспорте электронов в процессе дыхания

Медь

Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, в состав некоторых ферментов; участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина

Марганец

Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов; участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза

Молибден

Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктаза), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями

Кобальт

Входит в состав витамина B₁₂, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, в развитии эритроцитов

Бор

Влияет на рост растений, активирует ферменты дыхания

Цинк

Входит в состав некоторых ферментов поджелудочной железы, участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе

Фтор

Входит в состав зубной эмали и костной ткани

- Неорганические вещества клетки – это …(вода, различные минеральные соли, углекислый газ, кислоты и основания).

- Какие еще неорганические вещества, кроме минеральных солей, входят в состав клеток живых организмов?

Н₂О - самое распространенное неорганическое соединение в клетках. Ее содержание колеблется: от 10% в эмали зуба до 85% в нервных клетках и до 97% в клетках развивающегося зародыша (в среднем - 80%). Вода – необходимое условие жизнедеятельности, при потере большого количества воды многие организмы гибнут, а другие впадают в состояние анабиоза (процессы жизнедеятельности протекают на очень низком уровне)

- Вспомните из курса физики и химии, каковы физико-химические свойства воды?

Физико-химические свойства Н₂О:

• Высокая теплопроводность и теплоемкость.

• Большая величина теплоты парообразования.

• Высокая химическая активность (диполь, водородные связи).

• Способность к диссоциации на H⁺ и OH^-.

• Большое поверхностное натяжение.

- Исходя из свойств воды, предположите, каковы её функции в клетках живых организмов?

1. Определяет физические свойства клетки (объем, массу, тургор).

2. Универсальный растворитель. Молекулы воды способны ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам, которые имеют заряд, и образовывать гидраты – это явление лежит в основе растворяющих свойств воды. Гидрофильные вещества – вещества, растворяющиеся в воде (соли, кислоты, щелочи, спирты, моносахариды, дисахариды, многие белки, витамины С и B). Гидрофобные вещества – вещества, не растворяющиеся в воде (жиры, полисахариды, некоторые минеральные соли и белки, витамины A, E и D).

3. Основной компонент внутренней среды, место протекания большинства биохимических реакций в клетке.

4. Участник реакций гидролиза.

АТФ + Н₂О  АДФ + Н₃РО₄ + 40кДж

5. Источник свободного кислорода при фотосинтезе.

6. Участвует в транспорте веществ: поглощение питательных веществ, их передвижение и выведение конечных продуктов обмена происходит в виде водных растворов.

7. Обеспечивает явление осмоса. Осмосом называется одностороннее прохождение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану, разделяющую растворы разной концентрации. При этом давление, оказываемое молекулами воды на мембрану, называют осмотическим. Осмотическое давление жидкостей организма большинства млекопитающих равно давлению, оказываемому 0,85% раствором NaCl. Растворы с таким осмотическим давлением называются изотоническими, более концентрированные - гипертоническими, а менее концентрированные - гипотоническими. Явление осмоса обеспечивает напряжение стенок растительных клеток (тургор).

8. Связанная вода (5%) в отличие от свободной (95%) образует сольватные (водные) оболочки вокруг белков, благодаря чему белки не слипаются друг с другом. Гидрофобно-гидрофильные взаимодействия между разными частями белковой молекулы обеспечивают образование ее четвертичной структуры.

9. Обеспечивает терморегуляцию, обеспечивая одинаковую температуру во всех частях тела организма (транспирация растений и потоотделение млекопитающих).

Минеральные соли в клетке могут быть:

1. В твердом состоянии в виде кристаллов — Ca₃(PO₄)₂ в костной ткани, СаСО₃ в раковинах моллюсков.

2. В диссоциированном состоянии в виде Kat⁺ и An^- . Анионы фосфорной и угольной кислот обладают буферными свойствами, т.е. способны поддерживать pH (концентрацию ионов водорода) на определенном уровне. Анионы фосфорной кислоты HPO₄^2- создают фосфатную буферную систему, поддерживающую внутри клеток слабокислую среду (рН=6,9), а угольная кислота и ее анионы HCO₃^- создают бикарбонатную буферную систему, которая поддерживает слабощелочную реакцию внеклеточной среды (например, плазма крови) (рН=7,4).

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке (K⁺, Na⁺ Cl^-), в процессах мышечного сокращения, свертывании крови (Ca²⁺), другие необходимы для синтеза важных органических веществ. Например, остатки фосфорной кислоты входят в состав нуклеотидов, АТФ, ион Fe²⁺ - в состав гемоглобина, Mg²⁺ - в состав хлорофилла. Ионы N0₃^-, NH₄⁺ являются источником атомов азота, ион SO₄^2- - атомов серы, которые необходимы для синтеза молекул аминокислот.

В клетках находится много разных солей. Животные с помощью выделительной системы удаляют из организма избыточные соли, а у растений они накапливаются и кристаллизуются в различных органоидах или в вакуолях. Чаще это бывают соли кальция. Их форма в клетках растений может быть различной: иглы, ромбы, кристаллики – одиночные или сросшиеся вместе (друзы)

Объяснение с элементами фронталь-ной беседы

Запись на доске в виде схемы и в тетрадях учащихся

Запись терминов на доске и пояснение учителя

Работа с таблицей в учебнике

Демонстрация таблиц

Составление опорного конспекта

Постановка проблемно-го вопроса

Запись в тетради

Запись новых терминов на доске и в тетрадях учащихся

4

Закрепление

1. Поясните, почему углерод особенно важен в жизни клетки.

2. Каково значение воды в жизни клеток живых организмов?

3. Замените фразу одним словом.

   • Неорганическое вещество, широко распространенное в природе, – важный химический компонент клетки (вода)

   • напряжение стенок растительных клеток (тургор)

   • давление, оказываемое молекулами воды на мембрану, называют…(осмотическим)

   • содержание этих химических элементов колеблется от 10^-3 % до 10^-6 % (микроэлементы)

Фронталь-ная беседа

5.

Опрос д/з

Проводится в виде биологического диктанта по ранее изученным понятиям.

Работа с раздаточным материалом

6

Д/з

§ 1, схема в тетради.

Запись в дневниках и на доске

Учащийся должен

знать:

• общие признаки живых организмов;

• царства живых организмов;

• основные методы изучения живой природы;

• уровни организации живой природы.

• органические и неорганические вещества организма и их функции;

• значение неорганических и органических веществ (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, АТФ);

уметь:

характерезовать

• процессы поступления веществ в клетку;

объяснять

• отличие объектов живой природы от тел неживой природы;

сравнивать

• строение, процессы жизнедеятельности, роль организмов, принадлежащих к различным группам растений и животных.