Интегрированный урок-конференция "Чудесный оркестр жизни"

«Чудесный оркестр жизни» Интегрированный урок-конференция.

10 класс

Задачи урока: показать единство живой и неживой природы; повторить материал тем «Неметаллы», «Металлы», «Нервно-гуморальная регуляция»,

«Общий план строения организмов»; сформировать основу для изучения последующих тем курса химии и биологии; продолжить развитие умения работать с дополнительными источниками информации, находить логическую связь между фактами и реализовывать знания на практике.

Оборудование: компьютеры, пакеты с дидактииеским материалом;

Класс разделен на три группы, ученики выступают в роли научных сотрудников, которые представляют лаборатории химии, биохимии и диетологии НИИ. Предварительно школьники получили задание собрать материал о нахождении в природе определенных элементов, о свойствах их основных соединений и простых веществ, об их роли в организме человека, о содержании этих элементов в продуктах питания. Подготовлена выставка природных источников этих элементов, областей их применения, продуктов, содержащих эти элементы.

1. Вступление. Определение цели урока.

Учитель: Уважаемые коллеги. Сегодня в этом зале собрались участники конференции, тема которой - «Чудесный оркестр жизни».

А что же такое оркестр?.. Оркестр — это группа музыкантов, совместно исполняющих музыкальные произведения на различных инструментах. Мы с вами, все, что нас окружает — это тот же оркестр, в котором комплексы различных химических элементов, словно музыкальные инструменты, исполняют музыку в едином ритме, а дирижером этого оркестра выступает сама природа. И цель нашей конференции — показать единство этои природы- живои и неживой, повторить, обобщить и углубить знания из области химии, биологии, научиться применять их на практике, научиться стать дирижерами того оркестра, который называется — организм.

1. Проверка знаний.

Учитель: Наш организм — настоящая химическая лаборатория. Более 50 элементов являются его постоянными составляющими и участниками самых разных обменных процессов. Множество других могут присутствовать в теле из-за особенностей места жительства, питания, экологической обстановки.

Мир сложен.

Он полон событий, сомнений

и тайн бесконечных, и смелых догадок.

Как чудо Природы является гений

и в xaoce этом находит порядок

27 января 2022 года исполняется 190 лет со дня рождения великого русского ученого Д.И.Менделеева — гения, создавшего периодическую систему элементов и главный периодический закон химических элементов, который гласит: свойства элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер. И именно этот закон позволил ученым химикам, биологам, диетологам, физикам и многим другим открыть значение химических элементов в природе и жизни живых организмов. Кто жe он, Д.И.Менделеев? И что смогли открыть об элементах ученые благодаря его закону? Об этом и о многом другом пойдет речь на нашей конференции, где присутствуют представители лабораторий химии, биохимии, диетологии. И первое слово мы предоставляем нашим именинникам — химикам, а далее каждая гpyппa сотрудников дополнит друг друга.

(Сообщение каждой из групп о Д.И.Менделееве)

Учитель: Д.И.Менделеев не мог представить себе, что его таблица находится внутри нас с вами. Периодический закон и Периодическая система элементов обобщают сведения о химических элементах и образованных ими веществах, объясняют периодичность в изменении их свойств и причину сходства свойств элементов одной и той же группы, дают возможность предсказывать, описывать свойства и указывать пути открытия новых химических элементов. Создание таблицы позволило многим ученым открыть новые элементы и найти их место в этом мире. Что же узнали ученые об элементах, благодаря закону Менделеева мы узнаем сейчас. Итак, первый наиболее важный элемент — углерод.

(Сообщения учащихся о данном элементе. Далее идет обсуждение наиболее важных элементов, имеющихся в живых организмах — Fe, Са, Р, F, I, К, Na.

Группы выступают в порядке: 1.Химики. 2.Биохимики. 3.Диетологи.)

1. Закрепление материала.

Учитель: Благодаря вашим сообщениям мы проследили связь живой и неживой природы. И чтобы закрепить полученные знания предлагаю провести практическую работу с использованием компьютера.

1. Учащиеся выполняют задания на компьютерах, после чего идет обсуждение выполненной работы, вопросы даны в приложении.

2. Решение задачи. Каждая из групп получает конверт, в который вложены тексты задач таблица «Суточная потребность организма в некоторых элементах» (табл.1 в приложении)

3. На экране изображен бледный человек с больными зубами, переломами, можно добавить, что он не помнит, куда и зачем пришел. Задача: ответить на вопросы: 1.Симптомы каких болезней обнаружены у этого несчастного?

1. Нехватка каких элементов стала их причиной?

2. Что вы порекомендуете включить в его рацион питания, чтобы избежать этих заболеваний? (при подготовке ответа можно пользоваться таблицами №2, №3 (см.приложение)

1. Заключение. Подведение итогов урока.

Учитель: В настоящее время в периодической системе Д.И.Менделеева насчитывается более 100 элементов. В рамках нашего урока невозможно рассказать про все, работающие на благо природы и человека, к тому же о многих еще далеко не все известно. Например, непонятно зачем в организме уран, неясна до конца роль драгоценных металлов — золота и серебра. Возможно, именно периодический закон и система химических элементов Д.И.Менделеева помогут раскрыть эти загадки.

А нам в очередной раз остается лишь восхититься мудрости, с которой в природе устроено и взаимосвязано все живое и неживое. Невероятные комбинации химических элементов образуют главное чудо природы, ее чудесный оркестр, называемый человеком. И чтобы научиться дирижировать этим оркестром, достаточно вспомнить слова великого немецкого поэта Гете: «Мало знать, надо и применять. Мало хотеть, надо и делать».

Сообщение о Д.И.Менделееве.

Д.И.Менделеев — русский химик, открывший периодический закон химических элементов, разносторонний ученый, педагог, общественный деятель.

Д.И.Менделеев родился в семье директора гимназии в Тобольске в 1834 году. В 1855 г. окончил с золотой медалью физико-математический факультет Главного педагогического института в Петербурге. В 1856 г. стал приват- доцентом Петербургского университета и магистром химии и физики. В 1859 г. работал в химической лаборатории университета в Гейдельберге (Германия). В 1861 году вышел его труд «Органическая химия», удостоенный Демидовской премии. В 1863 г. Менделеев стал профессором Петербургского технологического института, а через год — доктором наук. Важные даты в его жизни:

1866 г. — избирается профессором химии Петербургского университета;

19 февраля 1869 г.- открывает периодический закон химических элементов Конец 19 — начало 20 века — открытие инертных газов и радиоактивных элементов.

1891г. — становится консультантом военного и морского министерств 1892 г. —разрабатывает новый вид пopoxa

1893- научный хранитель Главной палаты мер и весов.

В работах по вопросам сельского хозяйства Менделеев возражал против распространенной тогда «теории убывающего плодородия почвы» и считал возможным многократное повышение плодородия земли удобрениями. Благодаря его исследованиям люди научились создавать и удачно применять различные удобрения.

Д.И.Менделеев был четырнадцатым ребенком в семье, младшим сыном. Он был заботливым братом, очень любил детей, был не только нежный, но и горячо любящий отец.

В знак признания приоритета великого русского химика одному из открытых элементов дали название Менделевий, в Сахалинской области есть действующий вулкан Менделеева, в Северном Ледовитом океане — хребет Менделеева, открыт минерал сложного состава и назван Менделеевит, в Московской области есть поселок Менделеево, в Татарстане — поселок Менделеевск, в Тульской области поселок Менделеевский. Все это показывает насколько выдающимся был Д.И.Менделеев.

Химики: Углерод — один из самых распространенных элементов в атмосфере

Земли и ее недрах. Из ее глубин мы добываем его в виде природного газа,

нефти, угля (демонстрация коллекций). В простом виде углерод встречается в виде алмаза, графита, карбина. Древесный уголь, который получают при сухой перегонке древесины, благодаря своей пористой поверхности обладает способностью поглощать газы и растворенные вещества. Это свойство, называемое адсорбцией, было применено русским ученым Зелинским при создании первого противогаза в годы Первой мировой войны.

Биохимики: Углеродный скелет — основа всех органических веществ: белков, жиров, углеводов, входящих в состав продуктов питания. Пройдя через пищеварительный тракт и потеряв видовую специфичность, они попадают в клетки организма, где выполняют энергетическую, строительную и другие функции. Очень важно правильно сбалансировать соотношение в пище белков, жиров, углеводов, т.к. неправильное питание становится причиной многих болезней. При избыточном питании возникает ожирение, при недостаточном — дистрофия. Углеродный скелет имеют и витамины органические вещества, поступающие с пищей в микроскопически малых дозах. Недостаток витаминов (авитаминоз) или их избыток (гипервитаминоз) также становятся причиной многих серьезных заболеваний.

Например, авитаминоз С становится причиной заболевания цингой, которое развивается при суточной дозе этого витамина менее 50 мг. Симптомы этой болезни: кровоточивость десен, выпадение зубов, хрупкость костей, малокровие и угнетение иммунитета. Авитаминоз А у детей проявляется в замедлении роста, нарушении формирования зубов, волос, поражении кишечника и легких; у взрослых в сумерках ослабевает зрение — куриная слепота. Авитаминоз Д появляется у детей в результате нехватки ультрафиолета, что становится причиной развития рахита. При этом понижается содержание кальция в костях, замедляется рост, неправильно формируется скелет, повышается восприимчивость к инфекциям.

Диетологи: Нет универсального продукта, способного полностью удовлетворить потребности человека в веществах, содержащих углерод. Взрослому человеку необходимо потреблять в сутки белков 100г, из них 50г животного происхождения, жиров 100г, из них 30г растительного происхождения, углеводов 400г. С целью профилактики авитаминозов рекомендуются продукты с высоким содержанием витаминов. Витамин С присутствует во многих плодах и зеленых частях растений (цитрусовые, шиповник, черная смородина, квашеная капуста). Витамин А в виде каротина содержится в растительной пище, особенно в моркови и помидорах. Салаты с этими овощами желательно заправлять растительным маслом, т.к. витамин A- жирорастворимый. Витамин Д сконцентрирован в рыбьем жире, печени, в яичном желтке.

Железо

Химики: Железо — элемент побочной подгруппы VIII группы и lV периода периодической системы Д.И.Менделеева. Проявляя степень окисления +2,

+3, дает два ряда соединений. Подобно всем металлам, атомы железа проявляют восстановительные свойства. Валентность, согласно таблице,

равна номеру группы (VIII), она характеризует способность его атомов присоединять определенное количество атомов других элементов.

Еще в глубокой древности человеку были известны 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть и железо. Их применяли еще до изобретения письменности. Век каменный на часах истории сменился веком медным, а затем веком железным. Самые древние предметы из железа имеют возраст 3,5 тыс.лет Железный век продолжается и сейчас, т.к. 9/10 всех используемых человеком металлов и сплавов — это сплавы на основе железа. В государстве хеттов в 14 веке до н.э. железо стоило в 5 раз дороже золота, в 20 раз дороже серебра и в 6400 раз дороже меди. Железо занимает второе место по распространенности среди металлов (после алюминия). Оно образует множество минералов: красный железняк, магнитный железняк, бурый железняк, железный колчедан и др.

Миллионы тонн железа были затрачены на создание вооружения и служили разрушению и смерти. Однако железо — это не только средство ведения войн, это основа современной техники и сельскохозяйственного машиностроения, транспорта, средств связи, космических кораблей и вообще цивилизации.

Железо защищает человека снаружи, но также защищает и поддерживает его

ИЗН Т]ЭИ.

Биохимики: Железо входит в состав гемоглобина, который содержится в эритроцитах. Атомы железа, словно рыбаки, расставившие сети, вылавливают кислород в капиллярах около альвеол. Когда эритроциты, наполненные кислородом, доходят до клеток, железо отдает им драгоценный улов.

В организме человека содержится 4,2 г железа. При его недостатке возникает железо дефицитная анемия, сопровождающаяся усталостью и апатией.

Диетологи. Железом богаты продукты ярко пигментированные: свекла, хурма, гранаты, красная икра, яблоки, печень, мясо(говядина), зеленые листья овощей.

Химикн: Число электронов на самом высоком энергетическом уровне равно номеру группы. Элементы 2A группы имеют по два внешних электрона, что и определяет химическое взаимодействие их атомов. Один из этих элементов- кальций. В виде металла ( в переводе с латинского означает известь) — был выведен в 1808 г. Это один из, самых распространенных химических элементов на Земле (почти 3,5% массы земной коры). В природе в свободном состоянии не встречается, так как обладает большой химической активностью. Много кальция содержится в осадочных породах. Гидроксид кальция (известковая вода) используется в лабораториях для определения углекислого газа.

Мел, мрамор, известняк — хорошие строительные материалы. Их используют для постройки и отделки зданий, при создании скульптур. Однако мрамор — прочный строительный материал — разрушается под действием кислотных дождей. Строительный материал, используемый человеком, является строительным материалом и самого человека.

Биохимнкн: Кальций можно обнаружить во всех тканях и жидкостях тела. Около 99% его содержится в костях в виде фосфорных солей. Кальций придает костям прочность. Без него человек потеряет не только опору, но и не сможет двигаться. Любое мышечное сокращение происходит при участии кальция. Без него невозможна передача импульса по нервному волокну.

Химики. Фосфор открыл Хеннинг Бранд в 1669 г. В переводе с латинского фосфор означает «светоносный». В земной коре на долю фосфора приходится 0,1 % (по массе). Он входит в состав минералов фосфорита, апатита. Существует три аллотропных модификации фосфора — красный, черный, белый. Белый — химически неустойчив, от сотрясения воздуха самовозгорается.

Черный фосфор — полупроводник. Красный — используют для производства спичек, фосфорных удобрений и кормовых добавок для животных. Ничто живое не может обходиться без фосфора.

Фосфор — элемент III периода главной подгруппы V группы, неметалл. Образует соединения с кальцием, что определило его значение в организме человека.

Биохнмики. В живых организмах фосфор присутствует в костях, мышцах, тканях мозга и нервах. В организме взрослого человека содержится примерно 4,5 г. фосфора. Почти все важнейшие физиологические процессы связаны с превращением фосфорсодержащих веществ. Из фосфора строится собиратель и носитель энергии аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), рибонуклеиновые. ДНК, PHK — отвечают за передачу наследственной информации. Фосфор необходим детям для построения костной ткани. Он также участвует в функционировании клеточных мембран и помогает поддерживать pH среды внутренних жидкостей.

Диетологи. Продукты, богатые фосфором, - рыба, сваренная с костями, рыбные консервы, морепродукты, яйца.

Химики. Фтор и йод — элементы главной подгруппы VII группы периодической системы. Это типичные неметаллы, галогены. От фтора к йоду усиливается интенсивность окраски галогенов. Химическая активность от фтора к йоду ослабевает.

Фтор в свободном виде получил в 1866 г. французский химик Анри Муассан, за что ему была присуждена Нобелевская премия. Многие пытались получать фтор, но или погибали или получали тяжелые увечья. В переводе с греческого «фторос» - разрушающий, он очень активен, в нем горит даже вода: ²32 ₊ ^2Н₂ = 4HF + ^O2•

Конечно же, из-за своей активности фтор в свободном виде не встречается, а существует главным образом в минералах, например, в флюорите . Простое вещество фтор — очень ядовитый газ. Без этого элемента человеческий организм существовать не может.

Элемент йод мало распространён на Земле. Йод в виде простого вещества был получен в 1811 г. французом Куртуа, а название своё получил за цвет паров (греч. «иодэс» - «фиолетовый»).

Йод в твердом виде — это cepoe вещество с металлическим блеском. Йод применяется в медицине и для получения высокочистых металлов, например циркония. Элемент йод необходим организму человека.

Биохимики. Фтор участвует в построении зубной эмали и костей, и при его недостатке происходит их разрушение.

Человек не может жить без йода. Его недостаток в воде и пище резко снижает выработку гормона тироксина щитовидной железы. Под регулирующим действием тироксина находятся мышечное возбуждение, биение сердца, аппетит, пищеварение, работа мозга и даже темперамент человека. Хронический недостаток йода вызывает серьезные нарушения обмена веществ и такие болезни, как Базедова, или зобная, гипотиреоз. В древности были зарегистрированы случаи, когда щитовидная железа разрасталась до таких размеров, что её нужно было вести на тележке перед собой.

Диетологи. Чтобы повысить количество фтора в организме, нужно употреблять морскую пищу, фторированную воду и чистить зубы зубной пастой, содержащей фтор.

В горных районах, где наблюдается острый дефицит йода, обязательно применение йодированной соли для приготовления пищи. Нам же с вами надо не забывать о морепродуктах, особенно о морской капусте. Суточная потребность в йоде для школьника и взрослого человека 130-200 мкг. В 100 г. рыбы содержится 416 мкг. Йода много в фейхоа и хурме, он есть и в хлебе, овсе, рисе.

Химики. Элемент калий и натрий — представители семейства щелочных металлов, из-за своей активности они не могут находиться в природе в виде простых веществ. Hx восстановительная способность возрастает с увеличением порядкового номера (т.е. сверху вниз в Периодической системе). Возможно, это определило протекание такого процесса в живых организмах как «натрий- калиевый насос». Самые распространённые металлы, содержащие эти элементы, - галит, или каменная соль, сильвин и сильвинит. Каменную соль добывают открытым способом на озёрах Эльтон и Баскунчак. Даже летом эти озёра покрыты соляной корочкой «льда». Человек тоже не может обходиться без этой «сладкой парочки».

Биохимики: Калий и натрий присутствуют в организме в растворенном, ионизированном виде. Калий — в основном внутриклеточный ион, а натрий — внеклеточный. В результате такого распределения на поверхности клетки возникает разность потенциалов. Это очень важно для нервных и мышечных клеток. Благодаря встречным потокам калия и натрия через клеточную

стенку создается электрохимическое возбуждение. Только тогда мышечные волокна могут сокращаться, а нервные- передавать импульсы. Во многом от концентрации ионов калия зависит нормальная работа сердца. Обмен этих элементов нормализует минералокортикоиды — гормоны из коркового вещества надпочечников, нормализует обмен веществ.

Диетологи: Основной источник натрия для человека — хлорид натрия, или, проще, поваренная соль. Издревле она была ценнейшим продуктом. Рассыпать соль считалось плохой приметой. Некогда на Руси говорили

«Соли не жалей, так есть веселей». Сейчас уже известно, что избыток соли в рационе — причина развития гипертонической болезни. Для нормальной работы организму достаточно всего 5 г поваренной соли в сутки.

Калий содержится в таких продуктах, как бананы, сухофрукты, апельсиновый сок, картофель.

Вопросы к заданию N1:

1. Назовите 16 элементов, входящих в состав живой клетки в наибольшем количестве.

2. На основании чего химические элементы делят на макро и микроэлементы?

3. Как распределяются элементы: водород, кислород, углерод, азот по количественному содержанию в клетке, начиная с многочисленного?

4. Какие элементы входят в молекулы: хлорофилла, тироксина, гемоглобина, инсулина?

Задание N2

Задача 1

В куске белого пшеничного хлеба содержится 0,8 мг железа. Сколько кусков хлеба нужно съедать в день для удовлетворения суточной потребности в этом элементе?

Ответ: так как суточная потребность подростка в железе составляет 18 мг, а куске хлеба его содержится 0,8 мг, то для удовлетворения потребности в железе надо было бы съесть 22,5 куска хлеба. (18 мг . 0,8 мг/кус. — 22,5 кус.)

Задача 2

Один стакан цельного молока содержит 288 мг кальция. Сколько нужно выпивать в день молока для снабжения вашего организма достаточным количеством этого элемента?

Ответ: для удовлетворения суточной потребности в кальции подростку надо выпивать 4,17 стакана молока (1200 мг 288 мг ст. — 4,17

Задача 3

Рассчитайте, сколько вам необходимо потребить кальция и фосфора в год. Почему норма потребления этих элементов для подростков выше, чем для взрослых людей?

(Подсказка: подумайте, на что они расходуются?) Каковы могут быть последствия недостатка в пище этих элементов?

Ответ: подростку в год необходимо потребить 438 г кальция и фосфора (1200 мг7день* 365 дней — 438000 мг). Эти элементы используются для формирования скелета. В результате их недостатка замедляется pocm и повышается хрупкость костей.

Задание Ne3 Элементарный состав пищи

Таблица X•2

Микроэлементы

Таблица №3