Хімічні елементи в живих організмах

Цілі: розширити знання учнів про металеві еле­менти, показати їхню роль у функціонуванні живих організмів, узаємозв'язок двох природничих наук: хі­мії та біології; розвивати вміння порівнювати значен­ня різних хімічних елементів; розвивати пізнавальну активність учнів, творчу самостійність у навчанні, на­вички частково-пошукової діяльності, вміння застосо­вувати отримані знання у власному житті; виховувати свідоме дбайливе ставлення до власного здоров'я та здоров'я оточуючих, приділяючи особливу увагу тим елементам, нестача яких спричиняє різні захворювання.

Тип уроку: інтегрований: хімія + біологія.

Обладнання: Періодична система хімічних еле­ментів Д. І. Менделєєва, таблиця «Поширеність еле­ментів у земній корі», малюнки «Будова гемоглобіну, хлорофілу та гемоціаніну», кросворд «Метали життя», дидактична таблиця «Метали життя».

Форми роботи: фронтальна бесіда, бліцопитуван­ня, випереджувальні завдання, групова робота, робота з таблицею, розв'язування кросворда.

ХІД УРОКУ

Головним скарбом життя є здоров'я,

і щоби його зберегти, потрібно

багато що знати.

Авіценна

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. ПОВІДОМЛЕННЯ ТЕМИ Й МЕТИ УРОКУ. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Учитель хімії. Тема нашого сьогодніш­нього уроку — «Метали життя». Вона є продо­вженням попереднього уроку, на якому ми з вами розглянули металеві елементи, їх розташування у Періодичній системі, будову атома та кристаліч­них ґраток, поширеність у природі, сполуки мета­левих елементів, їхню роль у житті суспільства.

Мета нашого сьогоднішнього уроку — розгля­нути біологічну роль металевих елементів, тобто їхнє значення у життєдіяльності живих організмів, з'ясувати позитивний і негативний вплив на функ­ціонування організмів рослин, тварин та, звісно, лю­дини. Тобто ми спробуємо подивитися на ці елемен­ти по-новому, оцінити їх з біологічної точки зору. Саме для цього ми сьогодні проводимо урок разом з учителем біології, який допоможе нам у цьому.

Учитель біології. У процесі еволюції від неживої до живої природи з різних хімічних еле­ментів було створено різні біосистеми. Вчені до­вели, що багато хімічних елементів відіграють дуже важливу роль у функціонуванні як окремих живих організмів, так і біосистем у цілому, про що ми з вами вже говорили на уроках біології. Хімічні елементи беруть участь у багатьох проце­сах, що відбуваються в організмі. Вони сприяють синтезу білків, вітамінів, вуглеводів тощо, пози­тивно впливають на фотосинтез, ріст і розвиток рослин і тварин. Ви знаєте, що порушення вмісту деяких елементів у живих організмах, у тому чис­лі організмі людини, призводить до серйозних за­хворювань, впливає на ріст і розвиток організму, словом, заважає йому нормально функціонувати.

Учитель хімії. Перед тим як ми розпочне­мо, хочемо запитати у вас: а чого ви чекаєте від цього уроку? (Відповіді учнів)

Учитель біології. Сподіваюся, що ви отри­маєте відповіді на свої питання. А ми зі свого боку хочемо, щоби після цього уроку ви дізналися, що наш організм — це складна система, що в ньому немає нічого зайвого, що все в ньому має працю­вати, як годинник...

Учитель хімії. ...А також щоби ви розумі­ли, що все в нашому організмі взаємопов'язане, що всі елементи та речовини не можуть працюва­ти один без одного, і, звісно, усвідомили всю важ­ливість дбайливого ставлення до свого здоров'я та здоров'я оточуючих.

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Учитель хімії. У Періодичній системі є ба­гато різних елементів. Усі вони відрізняються один від одного. Давайте пригадаємо, що ми зна­ємо про хімічні елементи, з допомогою Періодич­ної системи хімічних елементів Д.'І. Менделєєва.

Фронтальна бесіда з хімії

♦  Що таке хімічний елемент?

♦  Скільки елементів відомо на сьогодні?

♦  На які групи поділяють усі хімічні елементи?

♦  На які типи поділяють усі хімічні елементи?

♦  Де в ПС розташовані неметалеві елементи? Скільки їх?

♦   Які з них є найпоширенішими в земній корі?

♦   Цікаво, а як біологічна наука дивиться на наші хімічні елементи?

Учитель біології. На Землі поряд із люди­ною живуть близько 2 млн видів тварин, 400 тис. видів рослин і величезна кількість бактерій та грибів. Проте листя яблуні навіть на перший по­гляд неважко відрізнити від кішки, а риба зовсім не схожа на квітку. Кожний представник тварин­ного та рослинного світу — єдиний і неповторний у своїй індивідуальності, незважаючи на те що все живе на нашій планеті побудоване з одних і тих самих хімічних елементів. Давайте ж пригадає­мо, що ми пам'ятаємо про це з уроків біології?

Бліцопитування з біології з використанням інтерактивної дошки

♦   Які хімічні елементи входять до складу живих організмів?

♦   На які групи поділяють усі елементи, що вхо­дять до складу живих організмів?

♦   Що таке елементи-органогени? Який їх уміст?

♦   Що таке макроелементи? Який їх уміст?

♦   Що таке мікроелементи? Який їх уміст?

♦   Що таке ультрамікроелементи? Якийїх уміст?

На дошці — таблиця «Класифікація елементів за їх

умістом у живих організмах».

Учитель біології. Всі вони входять до складу органічних і неорганічних сполук. Давай­те пригадаємо, які основні сполуки складають наш організм, та наведемо їх відсотковий уміст.

На дошці — таблиця «Вміст хімічних сполук у жи­вих організмах»

Учитель біології. Добре, я задоволена ва­шими відповідями на мої запитання й бачу, що ви готові дізнатися більше про хімічні елементи в живому організмі.

Вміст хімічних сполук у живих організмах

Неорганічні	Вода	70-80%
речовини	Мінеральні солі	1-1,5%
Органічні	Вуглеводи	0,2-2 %
речовини	Білки	10-20%
	Жири	1-1,5%
	Нуклеїнові кислоти	1-2 %
	АТФ, вітаміни та інші	0,1-0,5%

IV. ФОРМУВАННЯ НОВИХ ЗНАНЬ

Учитель хімії. Порівняно з неметалевими елементами елементів-металів у організмі людини небагато — усього 3% від маси тіла, проте їхню роль переоцінити важко. Вони відіграють важли­ву роль у процесах, які відбуваються в організмі, входять до складу ферментів, вітамінів, сприяють осмотичній рівновазі в клітинах, беруть участь у різних реакціях організму та ін. Чим же можна пояснити суттєву роль металів у життєдіяльності організму?

Учитель біології. Справа в тому, що жит­тя вперше зародилося у воді, яка містила розчини майже всіх металевих елементів. Солі морської води живили найпростіші організми. Під час ускладнення організмів вони почали входити до складу його тканин і рідин. Коли в процесі ево­люції морські тварини перетворилися на сухопут­них, їхні тканинні рідини зберегли приблизний рівень сольового складу океану.

Те, що життя без металів неможливе, підтвер­джують досліди з безсольового харчування тварин: годування тварин їжею, що була позбавлена біль­шої кількості солей, призводила до захворювання . та швидкої загибелі. Рослинні організми також не могли нормально розвиватися без певної кількості

Класифікація елементів за їх умістом у живих організмах

Тип елементів	Елементи-органогени	Макроелементи	Мікроелементи	Ультрамікроелементи
Елементи	С,Н, О, N	Р, S, Na, K, Mg, Са, СІ	Fe, Cu, Zn, Mn, Co, I, Ni, Cr, F, B, Si, As тощо	Ag, Ra, Au, Hg, V, Se, U тощо
Вміст елемен­тів, %	Сумарна частина — близько 98 %	Сумарна частина — 1,9%	Вміст кожного з них ста­новить 12%	Вміст дуже незначний, менше 10~12 %

металевих елементів: вони хворіли, погано рос­ли, давали низький урожай або взагалі гинули.

Учитель хімії. Організм людини містить багато металів, а чи всі вони настільки важливі для живих організмів, чи всі вони необхідні для нормального функціонування організму? Може, є найбільш важливі, без яких організм не може існувати, а інші взагалі не потрібні?

Провівши безліч дослідів, вчені дійшли висно­вку, що є десять металів, настільки життєво не­обхідних для нормальної роботи живого організ­му, що вони отримали назву «метали життя». Це Кальцій, Калій, Натрій, Магній, Ферум, Цинк, Купрум," Манган, Молібден, Кобальт. Яку роль вони відіграють у нашому житті та здоров'ї? Чому вони так нам необхідні? Що відбувається в орга­нізмі, якщо порушується вміст цих металів? З ва­шою допомогою ми це сьогодні з'ясуємо.

Ви об'єдналися в групи, кожна з яких отрима­ла своє випереджувальне завдання стосовно цих життєво необхідних елементів — металів. Зараз кожна група ознайомить нас із результатами своєї роботи, які ви запишете в таблицю, що лежить у вас на партах, а також зображена на дошці. Іще одна спеціальна експерт-група буде, уважно сте­жити за вашими повідомленнями, оцінить їх та винесе свій вердикт.

Виступи груп

Один представник від групи робить усне пові­домлення, інший записує результати роботи в та­блицю на дошці

I група — повідомлення про Натрій і Калій.

II група — повідомлення про Кальцій і Магній.

III  група — повідомлення про Ферум, Цинк і Купрум.

IV  група — повідомлення про Манган, Моліб­ден і Кобальт.

Узагальнююче слово вчителів

Учитель хімії. Отже, підіб'ємо підсумок нашого уроку. Сподіваюся, ви зрозуміли, що Авіценна мав рацію, говорячи, що для того, аби бути здоровими, необхідно багато знань. Сьогод­ні ви отримали багато інформації про те, які ме­тали називають «металами життя», чому їх так називають та як вони впливають на наше з вами здоров'я. Проте ви знаєте, що в організмі міс­титься набагато більше елементів-металів, ніж ці десять, і вони не є зайвими й також відіграють у ньому свою певну роль.

Рекомендації учням

Для тих, хто хоче докладніше ознайомити­ся з роллю інших елементів у нашому організмі, можна використати такі книги: «Знциклопедия химических злементов» (М.: Дрофа, 2000); «Знциклопедия для детей. Химия. Биология» (М.: Аванта, 2003), а також прочитати про них в Інтернеті.

V. ЕТАП РЕФЛЕКСІЇ

Учитель біології. Чи дізналися ви сьогод­ні про те, що хотіли?

Закріплення знань

Розв'язування кросворда за новим матеріалом 

Відповіді до кросворда:

По горизонталі: 3. Купрум. 6. Манган. 7. Каль­цій. 9. Кобальт 10. Натрій.

По вертикалі: 1. Ферум. 2. Цинк. 4. Магній. 5. Молібден. 8. Калій.

Оцінювання роботи груп експертною групою, коментарі вчителя.

Психологічна хвилинка

Учителі хімії та біології (разом). Ми дякуємо вам за урок та хочемо, щоби ви подиви­лися на дошку (на дошці з'являються два смайли-ки — радісний і сумний). Який із цих малюнків відповідає вашому стану? Який настрій у вас піс­ля цього уроку? Ми сподіваємося, що цей настрій збережеться у вас протягом усього дня. А щоби його покращити ще більше, ми нагороджуємо найкращу групу (на думку наших експертів) ко­рисними подарунками — фруктами, які містять деякі «метали життя». Дякуємо.

VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Високий і достатній рівні: заповнити таблицю «Неметалеві елементи та їхнє значення у життє­діяльності живих організмів».

Середній рівень: написати реферат на тему «Роль інших металів у життєдіяльності живих організмів».

Початковий рівень: підготувати повідомлення на тему «Корисні речовини у продуктах харчу­вання»

Для всіх: підготувати повідомлення про роль хімічних елементів у житті людини.