Конспект урока по теме: «Неорганические вещества клетки»

Конспект урока

Тема: «Неорганические вещества клетки»

Цель: сформировать понятие о содержании воды и неорганических веществ в клетке, их роли в клетке, изучить свойства воды.

Задачи:

Обучающие: продолжить развитие понятий о клетке. Сформировать знания о неорганических веществах клетки. Рассмотреть значение неорганических веществ для жизнедеятельности клетки.

Развивающие: развитие речи, памяти, воображения, умения делать выводы и обобщения.

Воспитательные: защищать свои убеждения, давать оценку своей деятельности.

Тип урока: урок приобретения новых знаний

Методы: частично-поисковый, объясни­тельно-иллюстративный.

Оборудование: презентация

Ход урока:

1. Организационный этап

2. Проведение вводного тестирования за курс средней школы

3. Актуализация опорных знаний

Фронтальный опрос:

1.Что изучает биология?

2.Какие биологические науки вы знаете?

3.Что изучает цитология?

4.Знания каких биологических наук вы применяете каждый день?

1. Изучение нового материала.

– Одним из основных общих признаков живых организмов является единство их элементарного химического состава. Независимо от того, к какому царству, типу или классу принадлежит то или иное живое существо, в состав его тела входят одни и те же, так называемые универсальные химические элементы. Сходство в химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. Но количественное содержание тех или иных элементов в живых организмах и в окружающей их неживой среде существенно отличается.

– Что такое химический элемент? (Химический элемент – это определенные вид атомов с одинаковым зарядом ядра.)

Какие химические элементы преобладают в земной коре? (Кислород, кремний, алюминий, железо, магний, натрий, кальций – эти элементы составляют ≈ 98% массы земной коры)

А какие химические элементы преобладают в живых организмах? (слайд 4)

В клетках живых организмов встречается 90 различных химических элементов, из них 25 обнаружены практически во всех клетках. Эти химические элементы необходимы для их жизнедеятельности. Остальные элементы, вероятно, попадают в организм с водой, пищей, воздухом и не участвуют в жизнедеятельности.

Задача: (слайд 5) Подсчитайте, сколько в человеке массой 85 кг будет составлять каждый элемент. ( Ответ: (слайд 5) кислород – 59,5 кг; углерод – 13,6 кг; водород – 7,65 кг; азот – 2, 125кг; кальций – 0, 85 кг; фосфор – 0,425кг; калий – 0,255 кг.)

Мы с вами выяснили, какова масса биогенов в организме человека определенной массы. Давайте посмотрим какие еще элементы есть в живых организмах.

По количественному содержанию в живых системах все химические элементы подразделяются на четыре группы: макроэлементы, мезоэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы. (слайд 6)

Ультрамикроэлементы – бор, бром, серебро, золото, селен, мышьяк и др. Эти элементы составляют менее 0,000001%. Функции ультрамикроэлементов еще полностью не изучены, имеются лишь отдельные сведения о них: например, выяснено, что недостаток селена приводит к развитию раковых заболеваний.

Обратимся к таблице и посмотрим роль в организме некоторых элементов-биогенов. (слайд 7)

Учитель обращает внимание учащихся на то, что именно макроэлементы – кислород, углерод, водород и азот – обеспечивает большинство функций в организме, и задает вопрос:

– Почему данные элементы-биогены подходят для выполнения биологических функций?

Учащиеся из курса химии вспоминают о строении атомов биогенов, их расположении в первых периодах периодической системы Д.И.Менделеева, их общих свойствах – способности к образованию ковалентных связей посредством спаривания электронов с отдачей или присоединением при этом от одного до шести электронов. Кроме того, органеллы могут легко реагировать друг с другом, образуя при этом разнообразные химические соединения. Эти элементы имеют малую атомную массу (относительно малый радиус), то есть они сочетают легкость с прочностью ковалентных связей между ними. (слайд 8)

Ковалентно связанные атомы углерода образуют «каркас» органических молекул, на котором как бы «крепятся» разнообразные функциональные группы, содержащие водород, кислород, серу, азот и другие элементы. Отсюда можно сделать вывод, что свойства органогенов так разнообразны, что названных элементов достаточно для образования множества органических молекул. Следовательно, атомы, из которых состоят вещества клетки и неживой природы, идентичны. Это указывает на тесную связь и единство живой и неживой природы.

Содержание тех или иных элементов в организме определяется не только особенностями данного организма, но также составом среды, в которой он обитает, и той пищей, которую он использует. Геологическая история нашей планеты, особенности почвообразовательных процессов привели к тому, что на поверхности Земли сформировались области, которые отличаются друг от друга по содержанию химических элементов. Резкий недостаток или, наоборот, избыток какого-либо химического элемента вызывает в пределах таких зон возникновение биогеохимических эндемий – заболеваний растений, животных и человека.

Одни и те же химические элементы входят в состав как неорганических веществ (воды и минеральных солей), характерных и для живых организмов и существующих в неживой природе, так и органических веществ – углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот, витаминов и др., характерных только для живых организмов.

Рассмотрим самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение – воду, её роль в клетке.

Вода абсолютно необходима для всех известных форм жизни – не случайно человеческое тело на 60–70 % состоит из воды. Кроме того, она является средой обитания для многих организмов. Содержание воды в организме колеблется:

• В слюне, желудочном соке, грудном молоке содержится 90 – 99%.

• В клетках развивающего зародыша её более 90%.

• В крови – около 83%.

• Клетки взрослого организма – 80%.

• В костях всего лишь 15 – 20%.

Время обновления количества воды, равного весу тела, колеблется в зависимости от окружающей среды, к которой адаптирован организм; для амебы оно составляет 7 дней; для человека 4 недели; для верблюда 3 месяца; для черепахи 1 год; для кактуса 29 лет.

Вода играет очень важную роль в жизни любого живого организма. Следует помнить основные свойства и функции воды.

Давайте вспомним физические свойства воды.

Вода – это бесцветная прозрачная жидкость, без цвета, запаха и вкуса, максимальная плотность — при 4 °С, высокая теплоемкость, практически не сжимается; чистая вода плохо проводит тепло и электричество, замерзает при 0 °С, кипит при 100 °С, обладает высокой испаряемостью за счет слабых водородных связей, текучесть.

Какие химические элементы входят в состав молекулы воды? Напишите молекулярную формулу, структурную, электронную.

Какая химическая связь в молекуле воды? (полярная, неполярная?)

Чему равен угол между атомами водорода и кислорода? (104,5^ᵒ)

Диполь. (Атом кислорода сильно электроотрицательный по отношению к атому водорода, что обеспечивает полярность ковалентной связи; при этом кислород оттягивает на себя электроны общей электронной пары. Следовательно кислород отрицательно заряжен, а водород – положительно. Между атомами О и Н соседних молекул возникает водородная связь).

Каковы химические свойства воды? (хороший растворитель, реагируют с металлами, оксидами, гидролиз солей и органических соединений; по отношению к способности растворяться в воде различают: гидрофильные вещества — хорошо растворимые, гидрофобные вещества — практически нерастворимые в воде.)

Свойства воды в живом организме:

• Текучесть;

• Вода – хороший растворитель;

• Высокая теплопроводность и теплоемкость;

• Высокая испаряемость за счет слабых водородных связей;

• Гидролиз – разложение под действием воды;

• Высокая сила поверхностного натяжения воды.

Функции воды в живом организме:

• является средой обитания для многих организмов,

• является основой внутренней и внутриклеточной среды;

• вода обеспечивает тургор клетки, гидроскелет; обеспечивает поддержание пространственной структуры,

• транспорт крови, межклеточного вещества, цитоплазмы, лимфы;

• служит растворителем и средой для диффузии; пищеварение, многие химические реакции в организме идут с растворенными в воде веществами;

• регуляция тепла в организме; способствует охлаждению организма,

• гидратирует полярные молекулы,

• участвует в реакциях фотосинтеза и гидролиза,

• способствует миграциям и распространению семян, плодов, личиночных стадий,

• является средой, в которой происходит оплодотворение,

• у растений обеспечивает транспирацию и прорастание семян,

• способствует равномерному распределению тепла в организме и мн. др.

Другие неорганические соединения клетки

Другие неорганические соединения представлены в основном солями, которые могут содержаться или в растворенном виде (диссоциированными на катионы и анионы), или твердом. Важное значение для жизнедеятельности клетки имеют катионы K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и анионы HPO₄^2—, Cl^—, HCO₃^—,

Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой, так, например, в цитоплазме концентрация ионов калия в 20 – 30 раз выше, чем с наружи, а концентрация ионов внутри клетки, наоборот, в 10 раз ниже. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие как возбуждение нервных клеток, сокращение мышечных волокон. После гибели клетки концентрация катионов снаружи и внутри быстро выравнивается.

3.Закрепление изученного материала

Ответьте на вопросы:

1. Какова роль воды в клетке?

2. Какова роль макроэлементов в клетке?

3. Какова роль микроэлементов в клетке?

4. Каковы функции воды в живом организме?

4.Домашнее задание: п.1 читать и ответить на вопросы