Открытый урок учителя биологии Шаповаловой Н.С. и учителя химии Ивановой Н.Э.

БИНАРНЫЙ УРОК

Химия + Биология

Тема. Энергетические потребности организма. Питание и здоровье. Общая характеристика подгруппы кислорода. Положение кислорода в периодической системе, строение атомов.

Цели:

• Образовательные: раскрыть значение пищи для организма, ознакомить с основными питательными веществами и их ролью в обмене веществ, рассмотреть особенности строения атомов элементов подгруппы кислорода, их валентные возможности;

• Развивающие: развить умение выводить общую формулу для элементов одной подгруппы, умения определять валентные возможности на примере элементов подгруппы кислорода; навыки определения причинно-следственных связей исходя из особенностей строения атома, развивать умение логически мыслить и делать выводы;

• Воспитательные: воспитать бережное отношение к природе, повышение интереса к предмету, коммуникативных качеств учащихся.

Тип урока: комбинированный.

Форма урока: химико – биологический форум.

Вид урока: урок – фрейм.

Межпредметные связи: химия, биология, физика, медицина.

Ключевые термины урока: метаболизм, ассимиляция, диссимиляция, кислород, халькогены.

Ход форума

1. Организационный этап.

2. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности.

Добрый день, уважаемые участники химико – биологического форума! Мы рады приветствовать всех вас на сегодняшнем нашем заседании! Прошу садиться.

Как известно, Специфичность жизни, отличие живых систем от неорганических систем хорошо видны с точки зрения химии и биологии. В живых системах протекает множество отдельных химических реакций, многие из которых давно и хорошо изучены. Для живого специфичен определенный порядок этих реакций, их последовательность и объединение в целостную систему.

Специфическим для живых тел прежде всего является то, что в них эти отдельные реакции определенным образом организованы во времени, сочетаются в единую целостную систему, наподобие того, как отдельные звуки сочетаются в какое-либо музыкальное произведение, например, симфонию. Стоит только нарушить последовательность звуков — получится дисгармония, хаос. Аналогичным образом и для организации живых тел важно то, что совершающиеся в них реакции протекают не случайно, не хаотически, а в строго определенном гармоничном порядке

Эти слова известного ученого Опарина Александра Ивановича из его книги «Жизнь во Вселенной» станут сегодня эпиграфом к нашему заседанию.

Оглашение темы и целей форума

Сегодня на форуме мы с вами будем решать важную познавательную задачу: Прав ли был ученый Бернард Шоу когда говорил что «ЖИЗНЬ — это период между созиданием и разрушением?!»

1. Изучение нового материала.

Но для начала объясните мне – для чего мы питаемся? (ответы детей)

Итак, обмен веществ. Что это такое? Обратимся к биологическому глоссарию:

Обмен веществ (метаболизм) – это процесс преобразования энергии из еды.

Работа с учебником параграф 41 стр. 110 (чтение понятия из учебника)

Из каких процессов состоит метаболизм ?

Ответы учеников

Метаболизм – это совокупность процессов ассимиляции и диссимиляции (запись в тетради)

А что собой представляют эти процессы?

Работа биологической группы

• 1. Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) - это совокупность процессов распада органических веществ с образованием более простых химических соединений (например, процесс гликолиза, расщепление жиров и др.). Эти процессы сопровождаются освобождением энергии и ресурсов, необходимых для осуществления синтетических процессов (например, биосинтеза белка или крахмала). Часть поступивших в клетку органических веществ окисляется кислородом до конечных продуктов распада – СО2 и Н2О, аммиак NH3, мочевина

• 1 г углеводов – 17,17 кДж

• 1 г жиров – 38,92 кДж

• 1г белков – 17,17 кДж

Учитель: Белки, жиры и углеводы — носители энергии, необходимой для жизнедеятельности организма, то есть энергетические вещества. Они являются пластическим материалом для образования структур организма, а также используются для синтеза гормонов и веществ, передающих сигналы в нервной системе.

РАБОТА С ТАБЛИЦЕЙ УЧЕБНИКА

• Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) - это совокупность процессов синтеза сложных химических веществ из более простых, которые требуют больших энергетических затрат. Источником энергии служат молекулы АТФ, которые образуются в ходе окислительных процессов.

• АТФ – это нуклеотид, содержащий Аденин, Рибозу и 3 остатка фосфорной кислоты. Это энергоемкий универсальный источник и накопитель энергии. Синтез АТФ идет в митохондриях и цитоплазме. О них сегодня мы расскажем позже.

Учитель: сделаем микровыводы.

1 Метаболизм состоит из процессов ассимиляции и диссимиляции.

2. В метаболизме принимают участие энергетические вещества и выделяется энергия в виде АТФ.

Учитель: Неорганические элементы играют не менее важную роль в обмене веществ. Около 99 % массы человека состоит из углерода, азота, кальция, натрия, магния, хлора, калия, водорода, фосфора, кислорода и серы. Биологически значимые органические соединения (белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты) содержат большое количество углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Особенно значимый -кислород как биологический окислитель.

Работа химической группы

История открытия

Кислород в свободном виде был получен Карлом Шееле в 1770г при нагревании селитры, а в 1774г английским ученым Джозефом Пристли при разложении оксида ртути;

- Сера в первые была обнаружена в составе выделений из горячих вулканических источников во II веке до н.э. Встречается в природе, как в свободном виде так и в виде соединений (сульфиды и сульфаты);

- Селен – Seоткрыт в 1817 г. Берцеллиусом. В чистом виде Se - твердое вещество серого цвета с металлическим отсветом, ядовит. Способен заменять серу при построении белковых молекул растений, при употреблении в пищу которых переходит в организм животных и человека. По свойствам похож на серу. Используется при вулканизации каучука (для получения резины), для изготовления выпрямителей переменного тока, в стекольной промышленности для обесцвечивания стекол.

- Теллур был найден в 1782г в золотоносных породах:Теллур – Te неметалл, по внешнему виду напоминает металл, твердое кристаллическое вещество коричневого цвета с металлическим блеском, поводит электрический ток. Применяется в производстве свинцовых кабелей. Соединения теллура ядовиты, с ужасным непереносимым запахом. Постепенно нервные окончания носа работающих с соединениями теллура, парализуются и перестают чувствовать этот запах, что приводит к отравлению.

- Полоний был обнаружен в 1898г в урановой смоляной руде французскими учеными П. Кюри и М. Складовской-Кюри.

Металл, по внешнему виду похожий на никель, в 300 раз радиоактивнее урана. Свойства его почти не изучены.

Демонстрация коллекции «Горные породы и минералы»

показ минералов, содержащие серу: PbS – свинцовый блеск, Cu₂S – медный блеск, ZnS – цинковая обманка, FeS₂ – пирит.( помечают в тетрадях).Определить валентность серы в Этих соединениях.

Далее учитель предлагает рассмотреть строение атомов кислорода, серы, селена

Учащиеся рисуют строение атомов кислорода, серы, селена. Трое у доски, остальные в тетрадях

Учитель вместе с учащимися рассматривает электронное строение их внешнего энергетического слоя, и составляют его общую формулу: ns²np⁴.

Учитель далее продолжает беседу по следующим вопросам:

«Какая высшая валентность характерна для элементов подгруппы кислорода?»;

«Для всех ли элементов семейства характерна валентность равная VI?

Учащиеся делают вывод, что не для всех элементов подгруппы кислорода характерна валентность равная VI.

Учащиеся на данном этапе урока ставят проблему: «Почему кислород в отличие от остальных элементов подгруппы кислорода, не может проявлять валентность, равную VI?»

Учащиеся сравнивают строение атомов кислорода, серы и селена

Учитель еще раз ставит проблему: «Почему кислород в отличие от остальных элементов подгруппы кислорода, не может проявлять валентность, равную VI?»

Учащиеся формулируют решение проблемы: «У кислорода на внешнем энергетическом слое нет d –подуровня».

• Э⁰ +2 е^- = Э^-2 Э⁰ – окислитель

Среди этих элементов O - сильный окислитель.

Но так как радиусы атомов увеличиваются сверху вниз, то способность принимать электроны падает и нарастает способность к отдаче электронов, то есть окислительная способность уменьшается, а восстановительная способность усиливается. На внешнем энергетическом уровне элементы содержат 6 электронов, следовательно могут отдать все 6 электронов и максимальная степень окисления у них будет равна плюс 6.

Углеводы (или жиры) + O₂ = CO₂ + H₂O + E (энергия)

Учитель химии. Одним из важных компонентов пищи являются богатые энергией соединения – углеводы, в частности глюкоза. Учитывая, что формула глюкозы С6Н12О6, а реакция ее окисления экзотермическая, составьте уравнение реакции ее полного окисления.

 Реакция окисления глюкозы имеет вид: С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ ­- 6CO₂ + 6H₂O + Q.

Учитель: почти 55% всей энергии, освобождаемой при расщеплении глюкозы, сберегается клеткой в форме АТФ. Остальная часть (45%) рассеивается в виде тепла. Чтобы оценить значение этих цифр, вспомним, что в паровых машинах из энергии, освобождаемой при сгорании угля, в полезную форму преобразуется не более 12 - 15%. В двигателях внутреннего сгорания он достигает примерно 35%. Таким образом, по эффективности преобразования энергии живая клетка превосходит все известные преобразователи энергии в технике.

А как происходит сам метаболизм и образование энергии мы узнаем от нашего специалиста по биохимии.

Презентация проекта

Метаболизм как сложный биохимический процесс проходит в 3 этапа.

1. Подготовительный этап.

Происходит в органах пищеварительной системы. Питательные вещества, которые поступают из пищи в органы данной системы подвергаются расщеплению:

• Сложные углеводы (крахмал, целлюлоза) простые углеводы (глюкоза, фруктоза)

• Жиры глицерин и жирные кислоты

• Белки аминокислоты

Эти вещества всасываются в кровь и транспортируются ко всем клеткам организма человека. Образуется энергия в виде АТФ. Однако данная энергия не сохраняется в клетке и рассеивается в окружающей среде.

1. Этап неполного окисления.

Работает ферментативный конвеер и происходит частичное кислородное окисление - гликолиз

Особое место в системе веществ занимает глюкоза, которая не поддается ферментативному окислению. Активизация глюкозы осуществляется за счет энергии АТФ. Основным продуктом данного этапа является молочная кислота. Из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы молочной кислоты, которые так же подвергаются окислению с помощью кислорода. Образуется АТФ.

1. Этап полного окисления.

Происходит в митохондриях, где есть ферментные системы кислородного окисления. С участием глюкозы и молочной кислоты происходят сложные ферментативные реакции, в результате которых образуется огромное количество энергии в виде АТФ. Конечные продукты полного окисления молочной кислоты: вода, двуокись углерода и АТФ.Итак, на примере энергетического обмена углеводов мы рассмотрели все этапы метаболизма в клетках организма человека. Для закрепления материала предлагаю вам просмотреть несколько минут фрагмент научного фильма.

Учитель: так какие конечные продукты обмена веществ образуются? (ответ ребенка)

Просмотр видеофильма

Учитель: вывод один – невидимые нашему глазу превращения составляют основу существования всех живых организмов. Сложнейшие биохимические процессы обеспечивают синтез универсального вещества – АТФ, которое обеспечивает энергией любое проявление жизни и является залогом здоровья человека.

Учитель: Для здоровья человека большое значение имеют халькогены.

Демонстрация халькогенов

Учитель: Халькогены содержатся в организме человека в виде микро – и макроэлементов и влияют на здоровье человека. А что такое здоровье человека? (ответы детей)

Здоро́вье — состояние любого живого организма, при котором он в целом и все его органы способны полностью выполнять свои функции.

Старинная индийская притча гласит: бог при рождении каждого человека отмеряет ему то количество пищи, которое он должен съесть. Тот, кто сделает это слишком быстро, быстрее умрет.

Вопрос: какие же продукты полезны для здоровья?

Просмотр мультфильма- вебинара

Вывод: питание человека должно быть таким, что бы организм находился в энергетическом балансе и гармонии.

1. Обобщение изученного материала.

Тестовые вопросы по изученной теме.

1. Назовите основные органические вещества:

а) белки, жиры, аминокислоты;

б) аммиак, углеводы, кислород

в) белки, жиры, углеводы

1. Степень окисления оксигена:

А) 4 Б)2 В) 6

1. Что такое АТФ:

А) аденозиндифосфат

Б)аденозинмонофосфат

В) аденозинтрифосфат

1. Халькогены находятся в главной подгруппе:

А) 1 группа

Б) 7 группа

В) 6 группа

1. Обмен веществ – это:

А) ассимиляция;

Б)метаболизм;

В)диссимиляция

1. Минимальная валентность серы в соединениях:

А) 2 Б) 3 В) 4

1. Место полного окисления углеводов в клетке:

А) ядро;

Б) митохондрии;

В) рибосомы

1. Рефлексия. Д/З

1. Что нового вы, участники форума, узнали сегодня на заседании?

2. К каким важным, ключевым выводам мы с вами сегодня пришли?