Значение воды и минеральных веществ для жизни на Земле

6.09.2022 г

Биология, 10 класс Антошина Н.Н.

Значение воды и минеральных веществ для жизни на Земле

10.4.1.1 - объяснять фундаментальное значение воды для жизни на Земле

Цель: расширить знания учащихся о биологической роли неорганических веществ в клетке. Продолжить формирование у учащихся научного мировоззрения, развитие мышления, памяти, внимания, научной биологической речи, обще учебных умений и навыков, формирование информационных, обще учебных, коммуникативных компетентностей. Воспитывать ценностное отношение к изучаемым знаниям, уважение друг к другу

Понятия и термины: вода, водородная связь, гидрофильные вещества, гидрофобные вещества, минеральные вещества, биогенные элементы

д/з § 1, вопросы, кроссворд*

1. Подготовка к входному тестированию за курс 9-го класса (повторение)

1. особенности клеточного строения организма человека

2. системы органов организма человека

3. антропогенез и эволюция организмов

2. Актуализация опорных знаний

- Человек страдает от недостатка йода в организме. Какой рацион питания вы могли бы ему предложить?

- Почему такие элементы, как С, О, Н, N, называют «элементами жизни»?

- О чем свидетельствует наличие одних и тех же химических элементов в телах живой и неживой природы?

• Кроссворд «Уровни организации жизни»

1. Высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты.

2. Уровень, на котором изучают взаимоотношения организмов и среды обитания.

3. Совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определённую территорию.

4. Основная структурная и функциональная единица живых организмов.

5. Начальный уровень организации живого, который обладает всеми свойствами живого.

6. Уровень, представленный как одноклеточными, так и многоклеточными организмами, на котором изучается организм как единое целое.

7. Оболочка Земли, развивающаяся под воздействием живых организмов.

8. Совокупность живых организмов и среды обитания, связанных между собой обменом веществ, энергии и информации.

9. Уровень, представленный органическими и неорганическими молекулами. Входящими в состав живых систем, а также в разнообразные комплексы.

• Задание на установление соответствия

Соотнесите, какому уровню организации соответствует объект:

1. Береза карельская а) Молекулярный

2. Лес б) Клеточный

3. Заяц в) Тканевый

4. Тромбоцит г) Организменный

5. Кровь д) Популяционно-видовой

6. Вода е) Экосистемный

3. Изучение нового материала

В своей работе «Происхождение жизни» (1924) А. И. Опарин писал: «Важнейшим и существенным признаком для организмов является (на это указывает уже само их название, организация) определенная форма, строение. Тела всех живых существ, начиная с мельчайших бактерий и водорослей и заканчивая человеком, построены по определенной схеме, причем наиболее значимым является не внешняя видимая организация, а тончайшая строение протоплазмы (цитоплазма + ядро) клетки, которая образует организмы ... В этом строении и скрыта тайна жизни. Разрушьте ее - и у вас в руках останется безжизненная смесь веществ».

- Какие химические вещества вы знаете?

- Какие вещества входят в состав живых организмов?

- Какое значение имеют неорганические вещества, входящие в состав клеток?

Из известных нам более 100 химических элементов в состав живых организмов входит около 80, при чем только в отношении 24 известно, какие функции в клетке они выполняют.

В составе живых организмов преобладает кислород (60%), углерод (20%) и водород (10%). На азот, кальций, фосфор, хлор, калий, серу, натрий, магний, вместе взятые, приходится около 5%. Остальные 13 элементов составляют не более 0,1%.

Самое важное минеральное вещество на Земле, вещество, которое в наибольшем количестве содержится во всех живых организмах, но, тем не менее, за него идет самая жесткая конкуренция, вещество это – среда обитания большинства живых организмов и колыбель жизни.

В клетке в количественном отношении, вода занимает первое место среди всех химических соединений.

Значение воды:

1. благодаря круговороту воды формируется влага, которая так необходима для жизни и существования животных и растений;

2. моря и океаны, реки и озера напрямую влияют на климат близлежащих регионов;

3. вода имеет высокую теплоемкость, за счет чего на планете обеспечивается комфортный температурный режим;

4. вода участвует в процессе фотосинтеза (без нее растения не могли бы перерабатывать углекислый газ в кислород, а мы не смогли бы дышать чистым воздухом).

Известный факт описан французским писателем Антуаном де Сент-Экзюпери в повести «Планета людей», герой которой, потерпев крушение во время перелета над пустыней, пережив предсмертную агонию от обезвоживания организма и почувствовав радость спасения, воскликнул: «Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать, тобой наслаждаешься, не зная, что ты такое. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни: ты сама жизнь. Ты наполняешь нас радостью, которую не объяснить нашими чувствами, с тобой возвращаются к нам силы, с которыми мы уже распрощались ... Ты самое большое богатство на свете ...»

Организм взрослого человека на 60-65% (в среднем) состоит из воды.

Молекула воды состоит из 2-х атомов кислорода и 1 атома водорода (диполь воды).

Свойства воды:

1. молекула воды полярна (имеет 2 противоположно заряженных полюса): положительный заряд сосредоточен у атомов водорода, а отрицательный – у атома кислорода;

2. вода – растворитель;

3. теплоемкость (вода способна поглощать теплоту при минимальном изменении собственной температуры; благодаря этому она предохраняет клетку от резких колебаний температуры);

4. теплопроводность (равномерно распределяет теплоту между всеми тканями организма).

Вода в жизни человека

Роль воды в жизни человека не менее важна. И это легко доказать на элементарном примере. Достаточно лишь поинтересоваться, на сколько человек состоит из воды. Цифры окажутся удивительными: тело каждого из нас содержит примерно 70-80% воды. И она есть везде: начиная от мозга, а заканчивая мышечной тканью. Вода и человек неразрывно связаны друг с другом. Без нее люди просто не выжили бы. Вода постоянно используется нами на протяжении всей жизни.

Мы используем ее для:

1. утоления жажды;

2. приготовления еды;

3. умывания;

4. купания и т.д.

Ежедневно мы теряем определенное количество воды - в зависимости от температуры воздуха, специфики рабочей деятельности и других параметров. То есть, ежедневно нам надо пить от 1,2 до 3 л воды.

Интересно, что при значительной потери воды в организме сразу же начинаются сбои всех процессов:

1. когда организм теряет хотя бы 2% воды - начинается сильная жажда;

2. при потере 12% воды человеку уже понадобится медицинская помощь;

3. если организм потеряет 20% воды - наступает смерть.

В некоторых случаях вода для организма является настоящим лекарством. Например, врачи рекомендуют своим пациентам обильное питье при:

1. острых состояниях, которые сопровождаются высокой температурой (лихорадке или диарее);

2. учащении пульса (так как организм теряет много воды);

3. воспалительных процессах во внутренних органах;

4. отравлении едой;

5. задержке кровообращения;

6. избытке продуктов распада и т.п.

Но необходимо соблюдать баланс воды в организме человека, так как ее переизбыток приводит к противоположному эффекту. Так, при чрезмерном питье:

1. ухудшается пищеварение;

2. сердце и почки испытывают дополнительную нагрузку;

3. организм теряет необходимые ему микроэлементы;

4. нарушается работа мышц (появляются судороги).

*гидрофильность и гидрофобность веществ

*Значение воды https://youtu.be/U94C0GOqc4w

Минеральные вещества – необходимые компоненты для того, чтобы организм не подвел и долгие годы функционировал «как часы». Запас этих веществ восполняется за счет продуктов питания, поэтому крайне важно сбалансировать свой рацион таким образом, чтобы покрыть ежесуточную потребность в этих биологически значимых элементах и, конечно же, обеспечить необходимый запас жидкости.

Значение минеральных веществ трудно переоценить – они необходимы для нормального развития процессов жизнедеятельности организма.

Наиболее изученными из них являются: железо, йод, калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор, фтор, хлор и некоторые другие. Эти вещества выполняют в организме различные функции, многие из которых чрезвычайно важны. Поэтому минеральные вещества так же необходимы для человека, как незаменимые аминокислоты и ненасыщенные жирные кислоты.

Значение минеральных веществ и воды так высоко, потому что они входят в состав всех клеток и тканей, участвуют во всех видах обмена веществ. Минеральные вещества принимают непосредственное участие в пластических процессах, создают необходимое осмотическое давление в тканях и тем самым обеспечивают нормальное течение ряда физико-химических процессов.

Железо входит в состав гемоглобина крови, который доставляет кислород клеткам и тканям организма.

Фосфор в большом количестве находится в костной, мышечной тканях, много его в веществе головного мозга и спинном мозгу. Для формирования костей и зубов большое значение имеют магний и фосфор.

Йод входит в состав белка щитовидной железы.

Кальций в значительном количестве содержится в опорных тканях, он необходим для образования зубной и, особенно, костной ткани. Значение этого минерального вещества для организма ещё и в том, что он способствует свертыванию крови, поддерживает в организме нормальный уровень нервной возбудимости.

Натрий содержится главным образом в пищеварительных соках и межклеточных жидкостях. Он имеет важное значение для водного и других процессов обмена веществ в организме, а также способствует связыванию воды и задержке ее в организме. В связи с этим избыток натрия или поваренной соли (его источника в пище) повышает кровяное давление.

Соли калия, наоборот, уменьшают процесс связывания воды в тканях, способствуют выведению ее из организма; при необходимости усилить этот процесс увеличивают количество калия в пище. Чрезмерная потеря хлоридов и воды ведет к нарушению нормальной деятельности организма.

Содержание минеральных веществ в продуктах должно быть следующим: взрослому человеку требуется в сутки примерно 0,7-0,8 г кальция, 2-3 г калия, 4-6 г натрия, 1,5— 2 г фосфора и 0,015-0,02 г железа.

Продукты питания, богатые минеральными веществами

Источником минеральных веществ для организма человека являются растительные и животные продукты, в некоторой мере вода и поваренная соль (кроме хлористого натрия, она содержит соли калия, магния, железа и др.).

Богаты минеральными веществами плоды и овощи. Но основным источником солей кальция и фосфора являются продукты животного происхождения, главным образом молоко и молочные продукты, особенно сыры. Соли кальция в значительном количестве содержатся в фасоли, зеленом луке, петрушке, шпинате, салате, капусте, но кальций растительных продуктов усваивается организмом значительно хуже, так как часто связан со щавелевой кислотой, которая образует с ним нерастворимое соединение. Много фосфора содержится в сыре, твороге, мозгах, говяжьей печени, треске, сельди, крупах (гречневой, овсяной, пшенной), бобовых. Также продуктами, богатыми этим минеральным веществом, являются ржаной хлеб из обойной муки и желток куриного яйца. Мало фосфора в овощах, фруктах, ягодах.

Солями калия наиболее богаты овощи и плоды, особенно сушеные абрикосы (урюк, курага), изюм, чернослив, финики, инжир. Помня о значении этого минерального вещества в питании, нельзя забывать и о влиянии калия на водный обмен в организме. Поэтому потерю влаги надо регулировать соответствующим увеличением потребления поваренной соли.

Минеральные вещества хорошо растворяются в воде и при варке продуктов переходят в отвар. Потери минеральных веществ могут быть значительно уменьшены при правильной кулинарной обработке продуктов.

4. Закрепление нового материала

1. Вывод:

1. Физические свойства воды аномальны, вода является единственным веществом на Земле, существующим в жидком, твердом и газообразном состояниях.

2. Вода - это самый уникальный природный растворитель, который только существует на нашей планете. Вода растворяет в себе неимоверное количество элементов, образуя различные химические соединения, служащие во благо человечества.

3. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом

2. Тест:

1.В каких клетках человека больше всего воды?

а) эпителиальных; б) костных; в) нервных.

2. Каковы функции воды в клетке?

а) передача наследственной информации;

б) среда для химических реакций;

в) источник энергии.

3. Больше всего воды содержится в клетках:

а) эмбриона; б) молодого человека; в) старика.

4. Вода – основа жизни, т.к. она:

а) может находиться в трех состояниях (жидком, твердом и газообразном);

б) является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из нее продуктов обмена;

в) охлаждает поверхность при испарении.

5. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются:

а) гидрофильными; б) гидрофобными; в) амфифильными.

6. Максимальную плотность вода имеет в агрегатном состоянии:

а) твёрдом; б) жидком; в) газообразном.

Правильные ответы 1-в, 2-б, 3-а ,4-б, 5-а, 6-а.

3. Задача.

Общее количество воды в организме человека составляет от 44% до 70% массы человека.

Посчитайте:

а) сколько литров воды содержится в вашем теле;

б) суточную потребность вашего организма в воде;

в) сколько воды из выше посчитанного количества поступает вместе с пищей;

г) сколько воды вы должны выпивать еще (кроме воды, поступающей с пищей), чтобы удовлетворить суточную потребность в воде?

5. Рефлексия по уроку

1. Мне понравилось..

2. Я познакомился с ...

3. Было непросто ...

4. Я добился ...

5. У меня получилось ...

6. Мне запомнилось ...

7. Хотелось бы ...

8. Я попробую ...