Урок биологии 9 класс "Химический состав клетки. Неорганические вещества"

Тема урока:  «ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА» (СЛАЙД 1)

Интегрированный урок по биологии и химии в 9 классе.

(Биология – по учебнику С.Г. Мамонтова, В.Б. Захарова,  Н.И.Сонина

 «Биология. Общие закономерности. 9 класс»; тема «Химическая организация клетки». Химия – по учебнику О.С.Габриеляна «Химия. 9 класс»; тема «Химические элементы в клетках живых организмов».)

Цель урока: изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических веществ в жизнедеятельности живых организмов.

Задачи  урока:

Образовательные: сформировать знания о роли химических элементов, воды, минеральных солей в жизнедеятельности клетки. Научить применять знания о химическом составе клетки для доказательства материального единства живой и неживой природы, единства органического мира.

Развивающие: продолжить формирование умений анализировать, выделять главное, сравнивать, обобщать и систематизировать; прослеживать межпредметные связи

Воспитательные: прививать навыки коммуникативного общения, рефлексии, создать условия для повышения уровня мотивации к учению.

Оборудование: - электронная презентация «Химический состав клетки. Неорганические вещества»;

- электронные уроки и тесты «Водные растворы»;

- мультимедийное приложение к учебнику «Биология. Общие закономерности. 9 класс»;

- 1С: Школа. Основы общей биологии. 9 класс.

Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока:

1. Организационный момент. (для работы на уроке понадобятся обычная тетрадь  и специализированная тетрадь по биологии)

2. Изучение нового материала.  

 МОТИВАЦИЯ:   Прозвенел уже звонок, Начинается урок.

                           Урок сегодня необычный,

                         От всех других весьма отличный.

                       Я интегрированный урок хочу вам предложить,

                      Чтоб было интересней химию с биологией учить.

ПРОБЛЕМАТИЗАЦИЯ:  Сегодня мы с вами начинаем новый раздел в учебнике биологии и называется он «Структурная  организация живых организмов». Прочтите, пожалуйста, эпиграф на доске:

“ В природе ничего другого нет,

 ни здесь, ни там, в космических глубинах,

 все: от песчинок малых до планет –

 из элементов состоит единых”. (С. Щипачев)

·         Сформулируйте проблему, которая сегодня стоит перед нами?

( рассмотреть химический состав клетки)

·        Предыдущая тема наших уроков была посвящена эволюции живой природы и человека в том числе, и мы с вами выступали в роли палеонтологов, анатомов, ботаников, зоологов. Сегодня мы с вами немного переквалифицируемся и представим себя уже в роли ученых, занимающихся изучением элементарной структурной единицы всей живой природы – клетки. Мы с вами будем изучать материал в рамках науки цитологии.

     Напоминаю, что цитология – это наука, изучающая строение и структурную организацию клеток.

СЛАЙД 2: ВВОДНОЕ СЛОВО УЧИТЕЛЯ:

Рассматривая нахождение химических элементов на Земле, обычно принимают во внимание три сферы неживой природы: атмосферу, гидросферу, литосферу и четвертую сферу – область существования живых организмов – биосферу. Русский ученый В.И.Вернадский, проводя детальный анализ содержания элементов в земной коре и в живых организмах, пришел к выводу, что качественный состав этих объектов близок. Он предполагал, что в живом организме когда-нибудь будут найдены все элементы периодической системы, обнаруженные в неживой природе Земли.

Действительно, к настоящему времени в организме человека надежно установлено присутствие более 80 элементов периодической системы. Уже опытным путем доказано, что все клетки живых организмов состоят из различных химических элементов.

·         Вспомним материал 8 класса, какие же химические элементы можно встретить в составе клетки? (ответы учащихся)

·         Тогда еще один вопрос. А в составе неживой природы, какие встречаются химические элементы? (ответы учащихся)

·         Значит, в живых клетках присутствуют те же элементы, что входят в состав неживой природы. О чем это свидетельствует?

Пример: углерод С – входит в состав углеводов (орг. вещество) и в состав графита и алмазов (неорг. в - во)

 СЛАЙД 3: (Об общности живой и неживой материи)

Еще раз возвращаемся к эпиграфу урока:

                                    “ В природе ничего другого нет,

                                   ни здесь, ни там, в космических глубинах,

                                      все: от песчинок малых до планет –

                                              из элементов состоит единых”.  (С. Щипачев)

СЛАЙД 4:  МЕТАЛЛЫ,  НЕМЕТАЛЛЫ:

·         Давайте обратимся к таблице.

земная кора		организм человека
элемент	содержание	элемент	содержание
O	47	H	63
Si	28	O	25,5
Al	7,9	C	9,5
Fe	4,5	N	1,4
Ca	3,5	Ca	0,31
Na	2,5	P	0,22
K	2,5	Cl	0,08
Mg	2,2	K	0,06

·         С точки зрения химии можно сказать, что все элементы Периодической системы Менделеева делятся на две группы: металлы и неметаллы.

? - Давайте проанализируем данную таблицу с этой точки зрения.

? - Какой вывод можно сделать? (Вывод: качественный состав объектов живой и неживой природы сходен, а количественный отличается. В состав земной коры входят в основном металлы, а в состав клеток живых организмов – неметаллы.)

СЛАЙД 5:    ПРОСТЫЕ  И  СЛОЖНЫЕ  ВЕЩЕСТВА:

? - Сейчас вашему вниманию мне хочется предложить  текст закрытой творческой задачи:                      

«Что же до первоначал, то они еще больше имеют

Средств для того, чтоб из них возникали  различные  вещи,

Нет ни одной из вещей, доступных для нашего взора,

Чтоб она из начал состояла вполне однородных…»

(«О природе вещей»  Лукреций)

? - Что в данном высказывании Лукреция понимается под «однородными началами»? Ответ: (Простые вещества, т.е. вещества, состоящие из атомов одного и того же химического  элемента – О2, Н2, С, N2, Al, Fe и т.д.)

? - Назовите тип химической связи, которой соединены, например, атомы  в молекуле кислорода О2.(Связь -  ковалентная неполярная)

           Вновь обращаясь к словам Лукреция, мы можем предположить, что в природе существуют и «неоднородные начала», которые в современной химии называются сложными веществами. Приведите примеры сложных веществ. (ответы учащихся)

На уроках химии вы рассматривали элементы неметаллы Периодической системы Менделеева. Назовите мне примеры сложных веществ, которые состоят из атомов элементов неметаллов.

(ответы учащихся; пример: HCl, CO2, H2O, H2SO4, C6H12O6)

СЛАЙД 6:  Кстати:

ОРГАНИЧЕСКИЕ    И   НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Итак, всем понятно, что химические вещества (и простые и сложные) состоят из химических элементов. И мы уже определили, что живые организмы и объекты неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов. Значит, на атомном уровне различий НЕТ.

Но, в то же время, если посмотреть на распространение такого сложного вещества, как глюкоза, то оно встречается только в клетках живых организмов. Следовательно, те вещества, которые распространены только в живой природе, носят название – органические. А те вещества, которые встречаются как в живой, так и в неживой природе будут называться – неорганические.

СЛАЙД 7:  Значит, различия в химическом строении обнаруживаются на молекулярном уровне, на уровне сложных веществ. Приведите примеры органических и неорганических веществ. (учащиеся приводят примеры).

СЛАЙД 8:  А сейчас, скажите мне, пожалуйста, о каком сложном веществе идет речь в произведении «Маленький принц» (А.Сент – Экзюпери): «У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты – сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами».

 СЛАЙД  9:  (ответы учащихся: вода)

(просмотр «Дрофа-Био»  анимации «Структура молекулы воды», стр. 105-106, уч. Биологии)

Вода - удивительное вещество планеты. Давайте посмотрим на него с точки зрения химии. Дайте характеристику данного вещества по плану:

1. Конкретное вещество – вода.

2. Качественный состав – состоит из двух элементов: кислорода и водорода.

3. Тип вещества: простое или сложное.

4. Количественный состав вещества: в молекуле воды содержится два атома водорода и один атом кислорода. (молекулярная формула воды)

5. Электронная и структурная формулы молекулы воды.

( электронная формула воды, ковалентная полярная связь, Показать молекулу воды, трехмерную модель, ковалентные полярные связи.)

Между разными молекулами воды образуются некрепкие водородные связи, которые могут легко разрушаться, например, при испарении.

Итак, мы выяснили, что молекула воды полярна. Такие структуры, как вода, называются диполь.

(Запись определения в тетрадь: « Диполь – молекула, у которой  один конец несет небольшой «+» заряд, а другой – «-».

 «Роль воды в природе».

Давайте посмотрим на воду с физической точки зрения. Итак, каковы физические свойства воды:

1. Прозрачная жидкость без цвета и запаха.  ? - где встречается вода?

2. Имеет наибольшую теплоемкость среди жидкостей.

3. Температура кипения воды +100°C, замерзания 0°C.

4.  Вода – единственное вещество в природе, которое в земных условиях существует в трех агрегатных состояниях.

Вода относится к хими­чески активным соединениям.

Химические свойства воды:

А) с металлами                2H₂O + Ca = Ca(ОН) ₂ + H₂

                                           2H₂O + 2Na = 2NaOH + H₂

Б) с неметаллами              H₂O + O = H₂O₂

В) многие оксиды реагируют с водой, образуя основания и кислоты:

                                            CO₂ + H₂O = H₂CO_{3 – угольная кислота}

                                            CaO + H₂O = Ca(OH)_{2 – гидроксид кальция}

Как мы видим, вода является универсальным растворителем различных минеральных солей, поэтому в природе чистой воды, без примесей, дистиллированной, не существует. Ее можно получить только путем многократной фильтрации.

? - Итак, что же из себя представляет природная вода?

Вода применяется очень широко. Ее используют для получения водорода, в органических синте­зах, как катализатор, применяется почти во всех химических производствах. Вода играет определяющую роль в образовании климата и погоды, круговороте веществ. Вода - основа жизни на Земле.

Как замечательно говорили о воде великие люди! Аксаков назвал ее красой природы, Менделеев – кровью природы!

СЛАЙД 10: «Как это получается, что вода, столь нужная, что без нее было бы невозможно жить, ценится так низко, тогда как алмазы, не приносящие никакой пользы, ценятся так высоко». А.Смитт

СЛАЙД 11: ответ

И все это неспроста...70-80 % - это средняя величина количества воды в живых организмах, так как в разных тканях количество воды разное. Так, например, в костях воды только 20 %, а в головном мозге 85%, в клетках зародыша – 95%, в мышцах   - 69%, в зубах – 10 %. А в организме медузы воды около 99% .

Кстати: Никогда не пьющее существо живёт у нас в домах — это гусеница платяной моли. Она добывает воду из шерсти, которой питается.

Кстати: Коала вообще не пьёт. Это животное питается эвкалиптовыми листьями и воду получает только из них.

? - Какова же роль воды в жизнедеятельности, как целостных живых систем, так и каждой клетки организма?

1.                 Универсальный растворитель

2.                 Участвует в реакциях гидролиза – расщепления белков, жиров, углеводов

3.                 Участвует в терморегуляции (при испарении с поверхности тела вызывает охлаждение)

4.                 Является источником кислорода при фотосинтезе

5.                 Является гидростатическим скелетом (влияет на упругость и изменение объема клетки)

6.                 Обеспечивает перенос и выделение определенных веществ из клетки в клетку.

Итак, вода – это сложное неорганическое  вещество, состоящее из атомов элементов неметаллов.

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ   и МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

СЛАЙД 12: Давайте обратим внимание на схему, которая отражает процентное содержание химических элементов в клетке. (диаграмма)

 Все хим. элементы находятся в клетках в определенном количестве. Те химические элементы, которых в клетках находится в большем количестве (98% от массы клетки) относятся к макроэлементам. Элементы, которые составляют 0,02% от массы клетки, относят к группе микроэлементов. Давайте прослушаем информацию о классификации химических элементов и их значении для живых организмов.

(Диск 9 класс к учебнику Захарова, 4-5 мин.)

СЛАЙД 13:

Далее , в качестве закрепления выполним следующее задание   в своих Рабочих тетрадях: (выполняем работу в тетрадях)

K, Na, Cl – проницаемость клеточных мембран, проведение нервного импульсов.

P, Ca – формирование костной ткани, прочность костей.

Ca - обеспечивает свертываемость крови.

Fe – входит в состав гемоглобина.

Mg (магний)- входит в состав хлорофилла у растений, в состав ферментов у животных.

F - входит в состав эмали зубов.

Co - входит в состав витамина В12

I - входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.

Zn - входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает активность половых желез.

Cu - обеспечивает рост тканей, входит в состав ферментов.

Zn - входит в состав инсулина -  гормона поджелудочной железы.

Mn-  (марганец) обеспечивает обмен веществ.

B - отвечает за процесс роста.

Mo - отвечает за использование железа, за задержку фтора в организме.

Недостаток макро- и микроэлементов приводит к различным заболеваниям. И чтобы их предотвратить, необходимо знать суточную норму потребления данных элементов. Употребляя в пищу  определенные продукты нужно интересоваться их составом.

СЛАЙД 14: В переводе с латинского « кальций» означает известь. В природе кальций встречается в виде карбонатов как мел, мрамор, известняк. Это хороший строительный материал. И в организме кальций в виде разных соединений тоже используется как строительный материал скелета человека, раковин моллюсков, коралловых полипов. Кальций – компонент зубов, его дефицит вызывает заболевания зубов. Ионы кальция участвуют в свертываемости крови, в процессе передачи нервного импульса и в сокращении мышц. Потребность кальция – 0,8 г в сутки для взрослого человека и 1,4 г для детей.

Это количество кальция можно усвоить, если выпить 1 л молока или 150 г творога или 1 яйцо. Также содержится кальций в гречневой крупе, апельсинах, черной смородине.

По поводу данного химического элемента имеется творческая задача.

 Я предлагаю вам над ней подумать:  « Могут ли научные открытия бить по здоровью людей? Оказывается — да! Узнав о существовании микробов, образованные люди стали принимать слишком суровые меры по их уничтожению. Вот цитата из книги К. Лоренца: «Моя мать принадлежала к поколению, которое только что открыло для себя микробов. Тогда в зажиточных семьях большинство детей болело рахитом, потому что…» Почему дети из богатых семей гораздо чаще, чем дети бедняков, болели рахитом?

Ответ: Потому что в семьях богатых и образованных людей молоко для детей кипятилось (чтобы убить микробов) до тех пор, пока все витамины не разрушались полностью.

СЛАЙД 15:  

Домашнее задание: 1. Учебник биологии стр. 104 – 107.

 2. Предложить свой вариант решения творческой задачи

 3.Учебник химии О.С.Габриеляна,  повторить параграф  16.

СЛАЙД 16:         Рефлексия:

Сегодня мы познакомились с неорганическими веществами, входящими в состав клеток живых организмов. Узнали, какие функции они выполняют. Мы завершаем свою деятельность на очередном этапе работы над данной темой, и сейчас мне хочется узнать: что понравилось, что нет, какие были трудности, что было особенно интересно, какие вы приобрели знания и умения, и приобрели ли вы их вообще? Пожалуйста, вам слово:

n  Если бы я раньше знал…..,то…..

n  На мой взгляд…..

n  Для меня было сложно…..

n  Самым интересным для меня во время работы на уроке было…..

n  Совместная работа с учителем и одноклассниками для меня значима, потому что……

Предлагаю вам оценить свою работу, работу одноклассников на уроке.

 (учащиеся выставляют оценки)

Оценка за урок, несомненно, важна для каждого из вас, но главные оценки вам поставит жизнь – за то, как вы воплощаете свои знания, в том числе и те, которые получили на сегодняшнем уроке.

Здоровье на 25% зависит от наследственности и медицины, а на 75% - от образа жизни, который вы будете вести. Не забывайте об обеспеченности клеток своего организма для полноценной жизни различными химическими элементами.

Виссон Браун сказал о том, что «накопление знаний подобно росту дерева» и я надеюсь, что на этом уроке мощный ствол биохимических знаний каждого из вас прирос новой веточкой знаний о химическом составе клетки, о роли химических элементов, воды, различных элементов металлов и неметаллов в жизнедеятельности клетки.

И завершить урок хотелось бы словами немецкого поэта и естествоиспытателя Гете: «Мало знать, надо и применять. Мало хотеть, надо и делать».

СЛАЙД 17: Спасибо за работу на уроке!

Приложение:

·                    Углерод – основа всех органических веществ: белков, жиров, углеводов, входящих в состав продуктов питания. Очень важно правильно сбалансировать соотношение в пище белков, жиров и углеводом. Неправильное питание ведет в многим серьезным болезням.

Взрослому человеку необходимо в сутки потреблять 100 г белков, 100 г жиров и 400 г углеводов .

·                    Фосфор входит в состав ДНК и РНК, в состав АТФ, ферментов, костной ткани и эмали зубов. Содержание его в организме 1 %. Это почти килограмм. Поступает элемент фосфор в организм из рыбы, печени, овощей. Рекордное количество фосфора в плавленом сыре.

·                                             Век каменный на часах истории сменился веком медным. А затем – железным Железный век продолжается и сейчас. В 14 веке железо стоило в пять раз дороже золота.

Железо защищает человека не только снаружи, но и изнутри. В организме человека содержится 4,5 г железа. Элемент железо входит в состав небелковой части гемоглобина и в состав миоглобина – белка мышц. В небольших количествах оно содержится в печени, селезенки, костях. При дефиците железа возникает апатия и усталость.

Железом богаты свекла, хурма, гранаты, яблоки, красная икра, печень, мясо, зеленые листья овощей. Посчитайте сколько яблок нужно съесть школьнику, для удовлетворения суточной потребности в железе которая равна 18 мг, если в одном яблоке железа 1мг.

·                                             Человек не может жить без йода. Он нужен для синтеза в щитовидной железе гормонов тироксина и трийодтироксина. Эти гормоны участвуют в регуляции процессов роста и развития тканей. Они регулируют интенсивность обмена веществ.

Йод находится в морских водорослях, рыбе и морских животных, в хлеб, яйцах. Наша область далека от морей и океанов, поэтому население испытывает недостаток йода. Производители пищевых продуктов обогащают йодом соль, хлеб, сладости.

·                                             Хлор входит в состав соляной кислоты, находящейся в желудочном соке человека. Хлор стимулирует обмен веществ.

                В организм хлор попадает с солью – хлоридом натрия.

·                                             Фтор входит в состав эмали зубов. Придает им крепость.

·                                             Бром регулирует процессы возбуждения и торможения.

·                                             Цинк – очень важный микроэлемент. Он входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих биохимических реакций. Цинк входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, регулирующей содержание сахара в крови. При дефиците цинка возможен диабет, кожные заболевания.

·                                             Магний играет роль стимулятора обмена веществ.

·                                             Ионы натрия и калия регулируют давление крови. Калий поддерживает работу сердечной мышцы.

               Содержится калий в кураге, сое, зеленом горошке, черносливе, изюме.

Задание для группы 1

У Валентина Распутина есть рассказ "Век живи - век люби". Герою этого рассказа, Сане, столько же лет, сколько и вам. Он отправляется в лес за ягодой, прихватив для сбора оцинкованное ведро.

Прочитайте эпизод из рассказа, постарайтесь ответить на вопрос Сани  и обосновать свой ответ. Для этого можете воспользоваться дополнительной информацией, Internet, текстом учебника.

"Рюкзак сполз с ведра, и оно, обвязанное сверху тряпкой, выделялось в темноте резкой, раздражающей глаз белизной. Саня не поленился и прикрыл ведро.

- Ну и что ты собираешься делать с этой ягодой? - вдруг спросил дядя Володя, спросил негромко, но как-то значительно, с ударением.

- Не знаю, - пожал плечами Саня. Он решил, что дядя Володя спрашивает потому, что не уверен, сумеет ли он, Саня, обработать без взрослых ягоду. - Сварю, наверное, половину... половину истолку.

- Нельзя ее варить, - решительно и твердо сказал дядя Володя. И еще решительней добавил: - И есть ее нельзя.

- Почему?

- Какой дурак берет ягоду в оцинкованную посуду? Да еще чтоб ночевала! Да такая ягода!

Саня ничего не понимал: какая такая особая ягода? При чем здесь «ночевала»? Что такое оцинкованное? Шутит, что ли, дядя Володя?

Для своего выступления можете использовать следующий алгоритм:
- обозначить проблему;
- выдвинуть гипотезу;
- выбрать методы исследования;
- предложить план исследования;
- кратко описать полученные результаты ;
- сделать выводы.

Время выступления 1,5 минуты!

Задание для группы 2.

В Интернете в 1995 г. появилось сообщение, что у студентки Пекинского университета внезапно начались головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие боли в ладонях и ступнях. Затем у нее прядями стали выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в больницу, но девушка погрузилась в кому. По мнению врачей, головокружения и 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".

Используя дополнительные материалы,  Internet, текст учебника , установите, в чем причина такого резкого ухудшения здоровья девушки.

Для своего выступления можете использовать следующий алгоритм:
- обозначить проблему;
- выдвинуть гипотезу;
- выбрать методы исследования;
- предложить план исследования;
- кратко описать полученные результаты ;
- сделать выводы.

Время выступления 1,5 минуты!

Дополнительные материалы для группы 2.

Таблица 1.  Накопление металлов некоторыми частями организма

волосы, ногти	Al, Hg,Tl
кишечник	Sn
глаза	Ba
почки	Cd, Hg, Mn
мозг	Cu

Вариант 2 .

Урок № 1 по теме «Химический состав клетки. Неорганические вещества клетки».

ХОД УРОКА

Вводное слово учителя.  (Презентация. Слайд 2)

Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах прошлого столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов. 

Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для любого живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. В состав веществ, образующих клетки живых организмов обнаружено более 70 элементов.

(Слайд 3,4) Ученые договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 0,01%, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 0,001-0,00001 %. Если содержание элемента ниже 0,00001 %, его считают ультрамикроэлементом (медь, марганец, бор, фтор). Конечно, такая градация условна.

Учитель: Перед вами находится таблица, в которой указано содержание химических элементов в живой клетке. Ваша задача определить и выписать в тетрадь,  какие элементы относятся к макроэлементам и  микроэлементам (Приложение 1).

Приложение 1. Содержание химических элементов в клетке

Элемент	Количество в %
Кислород	65-70
Углерод	15-18
Водород	8-10
Азот	1,5-3,0
Фосфор	0,2-1,0
Калий	0,15-0,4
Сера	0,15-0,2
Хлор	0,05-0,10
Кальций	0,04-2,00
Магний	0,02-0,03
Натрий	0,02-0,03
Железо	0,01-0,015
Цинк	0,0003
Медь	0,0002
Иод	0,0001
Фтор	0,0001

Вывод: к макроэлементам относятся C, O, N, H (98%), Mg, K, Ca, Na, F, S, Cl, (1,9%)
Микроэлементы: Fe, Zn, Mn, B,Cu, I, F,Co, Br, Al и др. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов.
(Слайд 5). В. В. Ковальский, выдающийся ученый — биогеохимик, биохимик, эколог, один из создателей учения о микроэлементах –  исходя из значимости для жизнедеятельности, подразделил химические элементы на три группы.

Жизненно необходимые (незаменимые) элементы

Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов: Н, О, Са, N, К, Р, Na, S, Mg,  I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.

Постоянные элементы

Эти элементы постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Sb, Sr, Br, F, В, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Биологическая роль их мало выяснена или неизвестна.

Примесные элементы

Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb и др. Обнаружены в организме человека и животных. Данные о количестве и биологическая роль пока не выяснены.

Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называются биогеннымиэлементами.

(Слайд 6). Какова же топография важнейших биогенных элементов в организме человека?
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, то есть микро- и макроэлементы неравномерно распределяются между разными органами и тканями. Большинство микроэлементов накапливается в печени, костной и мышечной тканях. Эти ткани являются основным депо (запасником) для многих микроэлементов.
Микроэлементы могут проявлять специфическое родство по отношению к некоторым органам и содержатся в них в высоких концентрациях.

Хорошо известно, что:
цинк концентрируется в поджелудочной железе, 
йод – в щитовидной железе,
фтор – в эмали зубов, 
алюминий, мышьяк, ванадий накапливаются в волосах и ногтях, 
кадмий, ртуть, молибден – в почках,
олово – в тканях кишечника, 
стронций – в пигментной сетчатке глаза,
бром, марганец, хром – в гипофизе и т.д.

(Слайд 7). Недостаток биогенных элементов может привести к нарушению деятельности организма человека.  Перед вами находится таблица, в которой указаны симптомы дефицита химических элементов для организма человека (Приложение 2).

Сейчас  вы выступите в роли диагностов. По симптомам, используя таблицу, определите дефицит, какого элемента испытывает организм человека?

Задача 1. У пациента отмечались: потеря массы тела, замедление роста волос и ногтей, ухудшение роста, дерматит. Кроме того, его темные волосы приобрели красноватый оттенок (марганец).

Задача 3. Проблемой нехватки этого элемента врачи озаботились давно. В давние времена считалось, что это  заболевание характерно для юных девушек. В ходу был даже такой термин «бледная немочь». Лица многих девушек в то далекое время действительно выглядели бледными. О каком элементе идёт речь? (железо).

Задача 4. У больного наблюдалось  ломкость и исчерченность ногтей,  волосы стали ломкими и тусклыми; появился множественный кариес зубов. Он стал раздражительным, плаксивым. У него появились приступы страха (магний).

(Слайд 8). Учитель: Обратите внимание на рис. 40 на странице 95 «Химические элементы в организме человека». Расположите химические элементы в порядке уменьшения их содержания в организме человека.
Но если в организме человека содержание  микроэлементов невелико, это не значит, что они не нужны, в чём мы уже убедились на конкретных примерах. Человек и животные получают нужные им для нормальной жизнедеятельности элементы с пищей (в основном это относится к микроэлементам). Если в пище не хватает каких-нибудь элементов, то возможны различные заболевания. Добавка долей миллиграмма нужного элемента к суточному рациону человека устраняет их.

Учитель: (Слайды 9,10) А теперь  решим несколько расчётных задач:

Задача 1. Фосфат кальция со­ставляет минеральную основу костей и зу­бов. 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 суточную потребность организма в кальции добавление в пишу 1 г карбоната кальция при условии его полного усвоения?

Решение: Количество кальция в карбонате кальция равно количеству карбоната кальция: 
Из формулы СаСO₃ следует, что n (Са) = n (СаСO₃), 
n(CaCO₃) = m/M = 1/100 = 0,01моль
Отсюда: n(Ca) = 0.01 моль
m(Ca) = M x n = 0,01 x 40 = 0,4 г.
Таким образом, это меньше суточной по­требности организма (0,8-2 г/день).

Задача 2. В человеческом организме в общей сложности содержится примерно 25 мг иода (в составе различных соедине­ний), причем половина всей массы иода на­ходится в щитовидной железе. Подсчитай­те, сколько атомов иода находится: а) в щи­товидной железе; б) в человеческом организ­ме в целом.

Решение: Число атомов иода в человеческом орга­низме
N (I) = Nа • n (I) = Nа • m (I)/M (I);
N (I) = 6 •10²⁰ • 25/127 = 1,18 • 10²⁰ 
В щитовидной железе число атомов иода в 2 раза меньше: 
N1 (I) = 0,5 • 1,18 • 10²⁰ = 5,9 • 10¹⁹.

Учитель: (задача 3. ). Зная о химическом составе клетки, мы можем сделать определённый вывод. Скажите, есть ли в составе живой клетки какие-либо особые элементы, которые отсутствуют в неживой природе. Следовательно, на атомном уровне различий между живой и неживой природой нет. 

Недаром поэт Н.С. Гумилёв писал:
«Этот камень рычал когда-то,
Этот плющ парил в облаках» 
                                        – Как вы это понимаете?

Приложение 1.

Задача 1. Фосфат кальция со­ставляет минеральную основу костей и зу­бов. 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 суточную потребность организма в кальции добавление в пишу 1 г карбоната кальция при условии его полного усвоения?

Решение

Количество кальция в карбонате кальция равно количеству карбоната кальция: 
Из формулы СаСO₃ следует, что n (Са) = n (СаСO₃), 
n(CaCO₃) = m/M = ………..

Задача 2. В человеческом организме в общей сложности содержится примерно 25 мг иода (в составе различных соедине­ний), причем половина всей массы иода на­ходится в щитовидной железе. Подсчитай­те, сколько атомов иода находится: а) в щи­товидной железе; б) в человеческом организ­ме в целом.

Решение

Число атомов иода в человеческом орга­низме
N (I) = Nа • n (I) = Nа • m (I)/M (I);

…….

Задача 3.

 Зная о химическом составе клетки, мы можем сделать определённый вывод. Скажите, есть ли в составе живой клетки какие-либо особые элементы, которые отсутствуют в неживой природе. Следовательно, на атомном уровне различий между живой и неживой природой нет. 

Недаром поэт Н.С. Гумилёв писал:
«Этот камень рычал когда-то,
Этот плющ парил в облаках» 
                                        – Как вы это понимаете?

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N)  занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N)  занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N)  занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. Кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N)  занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. Кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Задание для группы 3.

Психологическая страничка.

Есть данные, что металлы влияют не только на состояние здоровья, но и на характер человека. Зная характер друг друга, попытайтесь описать элементный состав 1-2 участников группы (только очень кратко!) Сделайте вывод о взаимосвязи биохимического состава организма человека и его характера. Можете сделать предположения о химическом составе организма вашего учителя химии, исходя из особенностей ее характера.

Для ответов на вопросы можете использовать дополнительную информацию, Internet, текст учебника.

Для своего выступления можете использовать следующий алгоритм:
- обозначить проблему;
- выдвинуть гипотезу;
- выбрать методы исследования;
- предложить план исследования;
- кратко описать полученные результаты (психологический портрет каждого 
  члена группы);
- сделать выводы.
Время выступления 1,5 минуты.

Дополнительные материалы для группы 3.

Железо: Избыток железа превращает человека в  агрессивное существо с жестоким, эгоистичным характером. Такие люди очень активны, постоянно чем-то заняты, любят командовать, поэтому чаще всего становятся военными, спортивными инструкторами, бизнесменами. Но таких «железных дровосеков» можно смягчить, если давать им меньше мяса.

Медь: Люди, в организме которых больше всего меди, мягки и покладисты. Они любят красивую жизнь и вкусную еду, предпочтения отдают сладостям. Они всегда готовы прийти на помощь, у них дружные семьи и много друзей. Чаще всего становятся писателями, музыкантами или художниками. Однако, их часто обманывают и предают, пользуясь их слабостями. Поэтому, им рекомендуется потреблять больше железа, чтобы компенсировать мягкость.

Свинец: Чрезмерное содержание в организме свинца делает человека вялым и апатичным. Он всегда не в настроении, всегда найдет повод для недовольства. Чаще всего такие люди оказываются в положении жертвы. Из них получаются отменные подчиненные, ведь они не инициаторы, а предпочитают, скорее, подчиняться распоряжениям. Таким людям просто необходимо разбавлять свой свинец золотом, медью, серебром, оловом.

Олово: Олово – это тот металл, который в избытке содержится в организме мыслителей, философов и путешественников. У них отменное чувство юмора, а их энтузиазм часто переходит в одержимость. Свинец сделает их более серьезными, а железо крепкими.

Золото и серебро: Драгоценные металлы и в организме - драгоценность. Серебро, например, металл чувствительных, эмоциональных людей, обладающих огромной интуицией или ясновидящих. Золото преобладает в организме тщеславных, заносчивых людей. Но это лишь видимость, внутри они добры и щедры, просто к ним нужно отыскать подход. Они – верные друзья, готовые в трудную минуту прийти на помощь. Им необходимо пополнять свой организм и другими металлами. На характер это не повлияет, а здоровье укрепит.

Ртуть: Болтливые люди, оказывается, любят поговорить от обилия в организме ртути. Еще такие люди хитры, беспринципны и легко предают. Им явно необходимо разбавить этот жидкий металл железом.