840461
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
+Добавить материал
и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации для педагогов

Дистанционные курсы для педагогов - курсы профессиональной переподготовки от 5.520 руб.;
- курсы повышения квалификации от 1.200 руб.
Престижные документы для аттестации

ВЫБРАТЬ КУРС СО СКИДКОЙ ДО 70%

ВНИМАНИЕ: Скидка действует ТОЛЬКО сейчас!

(Лицензия на осуществление образовательной деятельности № 5201 выдана ООО "Инфоурок")

ИнфоурокБиологияКонспектыУрок биологии "Химический состав клетки"

Урок биологии "Химический состав клетки"

библиотека
материалов
Скачать материал целиком можно бесплатно по ссылке внизу страницы.

Урок биологии 10 класс.

Тема урока «СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КЛЕТКЕ.

ВОДА И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, ИХ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ»

ЗАДАЧИ: сформировать о составе химических элементов, входящих в клетку, их роли в ней. Установить биологическую роль воды на основе строения ее молекулы, физических и химических свойств. Раскрыть роль неорганических веществ в клетке. Доказать единство живой и неживой природы. Развивать умения и навыки самостоятельного поиска знаний и применения их для объяснения новых закономерностей. Воспитывать самостоятельность мышления и умение работать в группе.

ПЛАН УРОКА

  1. Организационный момент.

  2. Вступление учителя: Продолжая изучать общие биологические закономерности, мы исследовали еще один уровень организации жизни. Изучили строение клетки и ее органоидов, установили их биологическую роль. Но еще не нашли ответ на вопросы: Где грань между живым и неживым? Почему клетка живет? Что обеспечивает ее функциональную активность?

Какие уровни жизни нами уже исследованы и изучены? (Таблица «Уровни организации живой природы»)

Ответы: - Биосферный. Биосфера- это геологические оболочки планеты, заселенные живыми организмами.

  • Биоценотический. Биоценоз- это совокупность живых организмов и условий окружающей среды, сформировавшихся и длительное время существующих на определенной территории.

  • Популяционно-видовой. Этот уровень учитывает взаимоотношения особей одного

вида.

  • Организменный. Каждый организм - целостная система, самостоятельно обитающая в условиях окружающей среды . и тесно с ними взаимосвязанная.

  • Клеточный. Клетка - элементарная , функциональная и структурная единица живого организма. Самостоятельный организм

И вот теперь мы приступаем к изучению химической природы клетки и организма в целом, и на молекулярном уровне исследуем природу биологических процессов. Итак, тема сегодняшнего урока « Химические элементы и неорганические вещества в клетке».

Задачи урока: исследовать элементарный состав клетки, найти элементы жизни, если они есть. Установить в клетке наличие минеральных веществ и их биологическую роль.

Учитель: тема сегодняшнего урока тесно связан с материалом, известным вам из курсов физики, химии, географии, поэтому к этому уроку мы готовились вместе и вместе его проведем.

На нашем уроке - научно-практической конференции исследователи разных научных центров:

-Лаборатории элементарного анализа клетки;

  • Института биохимических проблем воды;

  • - Лаборатории общей химии;

  • Пресса.

Каждая научная группа провела отдельные исследования в области химии клетки, и сегодня доложит о проделанной работе, а представители прессы отразят ход нашей работы в средствах информации, и если по ходу урока у них возникнут вопросы, они зададут нам их.

Итак, Лаборатория элементарного анализа установила. Вам слово.

Отчет первой группы.

Руководитель: Целью нашей работы стало установление химического состава клетки и определение биологической роли химических элементов.

Нам удалось установить, что клетки разных живых организмов: растений, животных, бактерий и грибов сходны не только по строению, но и по химическому составу. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, при этом каких-либо специальных, характерных только для живых организмов, не обнаружено.

По содержанию элементы можно разделить на три группы:

  1. Макроэлементы. Они составляют основную массу вещества клетки. На их долю приходится около 99% всей массы клетки. Особенно высоко содержание кислорода, углерода, азота, водорода - 98% всех макроэлементов. К этим же элементам относят также элементы, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента, это - калий, натрий, магний, кальций, железо, сера, фосфор, хлор.

  2. Микроэлементы. К ним относят элементы, содержание которых в клетке составляет от 0,001 до 0, 000001% . Это бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и другие. Эти элементы в микроскопических количествах входят в состав ферментов, гормонов, витаминов и

других биологически активных веществ.

  1. Ультрамикроэлементы. Концентрация их в клетке не превышает 0,000001%. Физиологическая роль их в клетке не до конца установлена пока, но это: золото, бериллий, радий, селен, цезий и даже уран.

Главный вывод нашей работы: никаких элементов жизни нет, живые и неживые тела состоят из одних и тех же элементов, это еще раз доказывает единство живой и неживой природы.

Младший научный сотрудник: Пожалуй таким элементом жизни можно назвать элемент углерод, который в живых клетках способен образовывать совершенно особенный тип химических молекул, чем в неживой природе. Изучением углерода и его соединений занимается отдельная отрасль химии - органическая химия.

С +6) ) 1$222 * С( IV)

SР3 - гибридизация - — С—С—С—С—

Углеродные атомы образуют ковалентные связи с атомами Н, О, Р, N. Соединение

с этими и другими элементами обеспечивает большое разнообразие органических молекул. Суммируя все сказанное, отметим:

  1. атомы углерода сравнительно малы и атомные массы невелики;

  2. углерод образует 4 прочные ковалентные связи;

  3. образует -С-С- связи, строя длинные углеродные скелеты, цепи, кольца;

  4. образует кратные ковалентные связи.

Поэтому углерод - элемент органических молекул.

Старший научный сотрудник: Какова же биологическая роль остальных химических элементов?

В организмах макроэлементы могут находиться как в связанном состоянии, так и в виде свободных ионов. Главная функция макроэлементов состоит в построении тканей, поддержании постоянства осмотического давления, ионного и кислотно-основного состава. Микроэлементы, входя в состав ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ в качестве комплексообразователей или активаторов, участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевом дыхании, обезвреживании токсических веществ.

Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Цинк концентрируется в поджелудочной железе, йод - в эмали зубов, алюминий и мышьяк накапливаются в волосах и ногтях, кадмий, ртуть, молибден - в почках, олово откладывается в тканях кишечника, стронций - в предстательной железе и костях, барий - в пигментной сетчатке глаза

Биологическая роль некоторых элементов:

Натрий- калий: участвуют в поддержании электрического потенциала на мембранах, кофакторы при фотосинтезе и гликолизе, компоненты клеточного сока.

Магний - входит в состав хлорофилла, костей и зубов, кофактор многих ферментов.

Кальций - обеспечивает нормальное развитие клеточной стенки у растений, важнейший компонент костей, участвует в свертывании крови.

Марганец - обеспечивает развитие костей, один из ростковых факторов у растений, входит в состав дыхательных ферментов, участвует в фотосинтезе.

Кобальт - входит в состав витамина В , участвует в развитии эритроцитов.

Железо - входит в состав гемоглобина и миоглобина, участвует в переносе кислорода, в растении присутствует в цитохромах, каталазе, пироксидазе.

Медь - присутствует в ферментах и коферментах фотосинтеза, у беспозвоночных участвует в переносе кислорода, обеспечивает образование меланина.

Цинк - входит в состав фермента анаэробного дыхания растений, в крови беспозвоночных транспортирует углекислый газ, гидролизует пептидные связи при переваривании белков.

Молибден - участвует в процессе синтеза аминокислот у растений, фиксирует азот у прокариот.

Старший научный сотрудник: многие элементы для клетки крайне губительны, и даже могут привести к гибели всего организма. Нами установлены самые опасные:

Свинец - ядовит, вызывает изменения в нервной ткани, крови, сосудах. Острое отравление сопровождается сильными болями в суставах, судорогами, потерей сознания. Свинец накапливается в костях, печени, почках.

Марганец - действует на организм через органы дыхания, поражает центральную нервную систему, почки, органы кровообращения и легкие, накапливается в печени. Острое отравление приводит к смерти.

Хром - действует на слизистые оболочки, вызывая прободение носовой перегородки. Он вызывает головную боль, слабость, похудение, дерматиты, бронхит, астму.

Кадмий - вызывает внутренние кровотечения, воспаление почек, жировое перерождение почек, нарушает обмен кальция. При острых отравлениях наблюдается отек лица, языка.

Никель - поражает легкие, кожу, вызывает носовые кровотечения, приводит к раку легких.

Ванадий - вызывает аллергию, рениты, коньюктивиты, поражает кровеносные сосуды.

Кобальт - накапливается в костях, печени, селезенке, вызывает острые дерматиты, сильные отеки, кашель, одышку.

Ртуть - поражает центральную нервную систему, связывает белки, нарушает клеточное дыхание. Отравление проявляется металлическим вкусом во рту, жгучими болями в пищеводе и желудке. Через 5- 10 суток после отравления наступает смерть. Накапливается ртуть в печени и почках.

Медь - вызывает тошноту, рвоту, отравление проявляется зеленой каймой на деснах и зеленой окраской волос.

Учитель: ваши выводы подтверждают не только важную биологическую роль химических элементов, но и то, что элементы должны поступать в организм в строго определенных концентрациях


Отчет второй группы:

Руководитель: Вся наша научная работа посвящена исследованию роли воды в живых организмах. Вода покрывает % всей планеты, без воды жизнь на Земле не могла бы существовать. Воды и в организме больше всего, от 60% до 95%. Вода входит в состав клеток, тканей, но это еще и среда жизни клеток. Почему именно вода?

Научный сотрудник: важнейшую роль в клетке вода играет благодаря своему строению. Молекулы воды полярны, поэтому между молекулами возникают водородные связи, что отражается на физических свойствах вещества

Вода - растворитель, особенно хорошо в воде растворяются полярные и ионные соединения.

Вода еще и реагент, она участвует в химических процессах в клетке. По отношению к воде все вещества можно разделить на гидрофильные и гидрофобные, каждое из которых в результате взаимодействия с молекулами воды выполняет свою биологическую роль.

Лаборант - исследователь: Вода обладает большой теплоемкостью. С=4200Дж/кг С. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь незначительное повышение температуры, т. к. большая часть энергии тратится на разрыв водородных связей. Благодаря такой большой теплоемкости воды сводятся к минимуму происходящие в ней температурные изменения, а это защищает клетку и обеспечивает постоянство условий обитания организма.

Лаборант - исследователь: Воду отличает и большая теплота испарения. Ь=2,3 106 ^/кг. Для воды требуется значительное количество теплоты для перевода жидкости в пар, т. е. для преодоления сил молекулярного сцепления. Испарение сопровождается охлаждением, это явление используется у животных при потоотделении или тепловой одышке, а у растений в охлаждении транспирирующих листьев.

Лаборант - исследователь: У воды большая теплота плавления. Это количество энергии, необходимой для плавления льда. Справедливо и обратное: при замерзании вода отдает большое количество энергии, это уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающей их среды. Кристаллы льда губительны для клеток.

Вода - единственное вещество, плотность которого при замерзании уменьшается. Поэтому лед покрывает толщину воды как одеялом, что повышает шансы на выживание у организмов, обитающих в воде. Это важно в условиях холодного климата и в холодное время года, особенно важную роль это играло в ледниковый период.

Лаборант - исследователь: Особая величина - поверхностное натяжение. На поверхности жидкости существует поверхностное натяжение - результат действующих между молекулами сил, направленных внутрь. Поэтому жидкость стремится принять форму с наименьшей поверхностью. У воды самое большое поверхностное натяжение. Это играет важную роль в живых клетках, а также при движении воды по сосудам растений. Многие легкие организмы благодаря этому могут удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.

Руководитель группы: Итак, подводя итог своей работе, отметим еще раз,

  1. Вода послужила важнейшим условием и фактором эволюции. Жизнь могла зародиться только в воде .

  2. Вода и ее недостаток являются важным фактором естественного отбора.

  3. У всех живых организмов: вода обеспечивает структуру клетки, служит растворителем и средой для диффузии, участвует в реакциях, обеспечивает оплодотворение, распространение плодов, семян, гамет.

  4. У разных живых организмов может выполнять особые, специальные функции.

Учитель: Вода - важнейшее неорганическое вещество клетки, но не единственное.

Какие еще неорганические вещества входят в состав живой клетки, и каково их значение? Об этом Сообщение готовила третья группа.

Руководитель группы Лаборатории общих проблем химии: К неорганическим веществам клетки кроме воды относятся также соли. Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны К+, Ыа+, Са2+, М§2+’ из анионов НРО42’, Н2РО4', НСОз' , СОз2',СГ. Некоторые из этих ионов играют особенно важную роль в поддержании кислотно-щелочной среды в клетке.

Исследователь - лаборант: Я проводила определение рН-среды в некоторых клетках животных и растений, получила следующие результаты:


Исследуемые клетки

Показатель рН- среды

Клетки кожицы лука

7

Клетки листа традесканции

7,1

Клетки печени утки

6,8

Клетки селезенки утки

6,9

Клетки цветка герани

7

Клетки мышц

6,7





Из этих данных видно, что показатель во всех живых клетках приблизительно равен 7, т.е. среда нейтральная или слабощелочная, в клетках животных тканей она слабокислая, это обусловлено процессами, происходящими в мертвых клетках, так как исследование происходило через определенное время после гибели птицы. Как же клетки поддерживают постоянной кислотно-щелочную среду?

Младший научный сотрудник: В живой клетке поддерживается постоянной слабощелочная среда (рН 7,2). Эта способность клетки называется буферность. Буферность клетки определяется концентрацией солей внутри нее и содержанием анионов СО32-, НСОз-, НРО42-, Н2Р04-. Если в процессе жизнедеятельности клетки освобождаются ионы Н+ или ОН- , то они улавливаются анионами и реакция среды в клетке вновь приходит в норму.

Н ++НР042- = Н 2Р04- Н2Р04- + ОН-= НР042- + Н20

Н++ СОз2- = НСОз- НСОз- + ОН- = С032-+ Н20

Буферные свойства сохраняются только в живой клетке.

Руководитель: Концентрация катионов и анионов в клетке и в среде ее обитания, как правило, резко различна. Так, внутри клетки довольно высокая концентрация ионов К+ и очень малая ионов №+ . Напротив, в окружающей клетку среде - в плазме крови, в морской воде - мало ионов К+ и много ионов Nа+ . Содержащиеся в клетке ионы имеют важное значение для нормального функционирования клетки. Неорганические вещества содержатся в клетке не только в растворенном, но и в твердом состоянии. В частности, прочность и твердость костной ткани обеспечиваются фосфатом кальция, а раковин моллюсков - карбонатом кальция.

УЧИТЕЛЬ: Со своими работами выступили все научные группы, какие вопросы возникли в ходе нашей конференции у прессы ?

ПРЕССА:

Удалось ли обнаружить вам элементы жизни?

Почему углерод в вашем докладе был назван элементом жизни?

Почему именно вода является самым важным неорганическим веществом в клетке?

Почему клетки почти не перегреваются и не замерзают?

Как клетки сохраняют постоянство внутренней среды?

И еще надо отметить высокую активность всех учеников на сегодняшнем уроке, приятно видеть, как работают ребята, и как много подготовлено к уроку самостоятельного материала.

УЧИТЕЛЬ: Подводя итог нашему уроку, давайте вернемся в начало урока. Мы выяснили элементарный состав клетки, установили роль неорганических веществ в ней, но нашли ли мы ответ на вопрос « А почему клетка живет?» и « За счет чего в ней протекают жизненные процессы?». Пока нет, но ведь и не обо всех веществах в клетке мы знаем.

На следующих уроках нам предстоит познакомиться с важнейшими органическими веществами клетки.

«Все познается в сравнении» - эта расхожая фраза передает глубокий смысл процесса познания. Философы считают, что без сравнения невозможен процесс мышления, а физиологи утверждают что функции сличения и различения- основа умственных действий человека. Все это говорит, насколько важно для развития учащихся их умение сравнивать, выявлять общие черты и различия в объектах.

Формирование и совершенствование приема сравнения состоит в осмыслении учащимися его сущности и способов применения. Сравнение - это мыслительная операция, в процессе которой устанавливают признаки сходства (сопоставление) и различия (противопоставление) между предметами или явлениями.

Для правильного проведения сравнения прежде всего необходимо выделить тот признак, который будет выявляться в сравниваемых объектах. Только после этого можно приступить к поиску общих черт и различий.

В разных ситуациях сравнение приводит к достижению разных целей:

  • выявление общих черт и различий;

  • определение признаков, основы для классификации;

  • установление общих закономерностей;

  • обнаружение одиночного, особенного или общего;

  • установление причинно-следственных связей;

  • прогнозирование свойств веществ или возможностей и особенностей.

Сравнение как прием мыслительной деятельности тесно связано с выделением главного и обобщением. Ведь выбор основы для сравнения есть не что иное, как вычленение существенного на данном этапе изучения признака объекта. Выделить же этот признак учащиеся могут лишь при условии понимания главного в изучаемом.

Умение учащихся осуществлять различные умственные операции играют важную роль в обучении, формировании знаний, развитии.

Итог урока. Объявлены и прокомментированы оценки.

Записано домашнее задание.

Общая информация

Номер материала: ДВ-046953

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Организация и руководство учебно-исследовательскими проектами учащихся по предмету «Биология» в рамках реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «ФГОС общего образования: формирование универсальных учебных действий на уроке биологии»
Курс профессиональной переподготовки «Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности»
Курс повышения квалификации «Методические аспекты реализации элективного курса «Антропология и этнопсихология» в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «Государственная итоговая аттестация как средство проверки и оценки компетенций учащихся по биологии»
Курс «Общее садоводство: Стилистика садов. Создание различных стилей с использованием местных и интродуцированных растений»
Курс профессиональной переподготовки «Анатомия и физиология: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс «Общее садоводство: Древесные растения для садов средней полосы»
Курс «Общее садоводство:Травянистые растения для садов средней полосы»
Курс повышения квалификации «Гендерные особенности воспитания мальчиков и девочек в рамках образовательных организаций и семейного воспитания»
Курс профессиональной переподготовки «Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Составление и использование педагогических тестов при обучении биологии»
Курс повышения квалификации «Инновационные технологии обучения биологии как основа реализации ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и выполнение работ по производству продукции растениеводства»

Благодарность за вклад в развитие крупнейшей онлайн-библиотеки методических разработок для учителей

Опубликуйте минимум 3 материала, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную благодарность

Сертификат о создании сайта

Добавьте минимум пять материалов, чтобы получить сертификат о создании сайта

Грамота за использование ИКТ в работе педагога

Опубликуйте минимум 10 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Свидетельство о представлении обобщённого педагогического опыта на Всероссийском уровне

Опубликуйте минимум 15 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данное cвидетельство

Грамота за высокий профессионализм, проявленный в процессе создания и развития собственного учительского сайта в рамках проекта "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 20 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Грамота за активное участие в работе над повышением качества образования совместно с проектом "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 25 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную грамоту

Почётная грамота за научно-просветительскую и образовательную деятельность в рамках проекта "Инфоурок"

Опубликуйте минимум 40 материалов, чтобы БЕСПЛАТНО получить и скачать данную почётную грамоту

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.