Интегрированный урок биологии и химии по теме: «Особенности химического состава клетки. Неорганические вещества»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №1

г.Советский ХМАО-Югра

Тюменская область

учитель биологии 1 кв. категории

Чернышенко Татьяна Александровна

Интегрированный урок биологии и химии по теме:
«Особенности химического состава клетки. Неорганические вещества» 
Цель и задача урока: Изучить особенности химического состава клетки (макро и микроэлементов); рассмотреть свойства воды; рассмотреть биологическую роль микроэлементов .
Научить учащихся  анализировать материал, делать выводы, а также устанавливать причинно- следственные связи.
Воспитать предметную компетентность учащихся.

 
Ход урока:
I. Изучение нового материала
Учитель химии: Сегодня мы, ребята, проводим необычный интегрированный урок химии и биологии. Особенность урока заключается в том, что знания из одной предметной области «Биология» необходимо применить в другом предмете « Химия».
Полученные знания на уроке помогут Вам выяснить  научные закономерности.
Послушайте, ребята, строки из стихотворения С.Щипачева «Читая Менделеева»:
Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все – от песчинок малых до планет-
Из элементов состоит единых.
Учитель биологии: Ребята, на уроках  биологии и химии мы не раз убеждались в том,  что  нас окружает мир химических соединений. В любом живом организме, в том числе и в организме человека, непрерывно протекает множество химических реакций. Можно сказать, что каждая живая клетка представляет собой микроскопическую химическую лабораторию. Поступление химических веществ осуществляется в результате важного свойства клетки –  обмена веществ и энергии.

Фронтальный опрос

Ребята, давайте вспомним и  ответим на следующие вопросы:

1 Что называется обменом веществ?
2 Каково значение обмена веществ?
3 Назовите основные  направления обмена веществ?
4 Что такое ассимиляция?
5 Что называется диссимиляцией?
Учитель биологии: Для каждого вида организмов характерен особый, генетически закрепленный тип обмена веществ. Любое заболевание сопровождается нарушениями обмена, а генетически обусловленные нарушения обмена являются причиной многих наследственных болезней. В организме человека непрерывно образуется невообразимое множество различных химических соединений, необходимые исходные вещества поступают в организм с пищей, вдыхаемым воздухом  и питьевой водой. Синтезированные соединения используются в качестве строительного материала или источника энергопитания и обеспечивают организму рост, развитие и жизнедеятельность, другая же часть, которую можно рассматривать как шлаки или отходы, выводится из организма.  В обмене веществ участвуют неорганические и органические вещества.
Сегодня на уроке мы остановимся на изучении неорганических веществ в клетках живых организмов.
Учитель химии: В клетках растений и животных обнаружено более 80 химических элементов из всех элементов периодической системы Д.И.Менделеева, одних элементов в клетках  много, других исключительно мало.

                                Сегодня мы с вами начинаем новый раздел в учебнике биологии и называется он «Структурная организация живых организмов».

Предыдущая тема наших уроков была посвящена эволюции живой природы и человека в том числе. Сегодня мы с вами немного переквалифицируемся и представим себя уже в роли ученых, занимающихся изучением элементарной структурной единицы всей живой природы – клетки. Мы с вами будем изучать материал в рамках науки цитологии.

Напоминаю, что цитология – это наука, изучающая строение и структурную организацию клетки.Рассматривая нахождение химических элементов на Земле, обычно принимают во внимание три сферы неживой природы: атмосферу, гидросферу, литосферу и четвертую сферу – область существования живых организмов – биосферу. Русский ученый В.И.Вернадский, проводя детальный анализ содержания элементов в земной коре и в живых организмах, пришел к выводу, что качественный состав этих объектов близок. Он предполагал, что в живом организме когда-нибудь будут найдены все элементы периодической системы, обнаруженные в неживой природе Земли.

Действительно, к настоящему времени в организме человека надежно установлено присутствие более 80 элементов периодической системы.

Обнаружено, что некоторые организмы являются интенсивными накопителями определенных элементов. Так, например, ряд морских водорослей накапливают йод (I), лютики  накапливают литий (Li), ряска  радий (Ra), злаки  селен (Si), моллюски и ракообразные  медь (Cu), позвоночные железо ( Fe), некоторые бактерии  марганец (Mn).

Объяснение новой темы 
Учитель биологии: Многие химические элементы,  входящие в состав клетки, выполняют определенную функцию. Химические элементы, которые входят в состав клетки и выполняют биологические  функции называются биогенными. К биогенным элементам относится около 30 элементов. Среди биогенных элементов особое место занимают так называемые элементы – органогены, которые образуют важнейшие вещества в  живых  организмах - воду, белки, жиры, углеводы, витамины, гормоны и др. К органогенам относятся шесть элементов – C,O, H,N,H,S.
К числу биогенных элементов относится и ряд металлов, среди которых особенно важные биологические функции выполняют десять, так называемых “ металлы  жизни”. Этими  металлами являются четыре  s – элемента  C ,K, Na, Mg  и шесть   d элементов – Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co.

- А в составе неживой природы какие встречаются химические элемены?

(ответы учащихся)

Значит, в живых клетках присутствуют те же элементы, что входят в состав неживой природы. О чем это свидетельствует?

Пример: углерод С – входит в состав углеводов (орг. ве-во) и в состав графита и алмазов (неорг. в

Давайте обратимся к таблице. ( распечатать на парту или вывести на доску)

земная кора		организм человека
элемент	содержание	элемент	содержание
O	47	H	63
Si	28	O	25,5
Al	7,9	C	9,5
Fe	4,5	N	1,4
Ca	3,5	Ca	0,31
Na	2,5	P	0,22
K	2,5	Cl	0,08
Mg	2,2	K	0,06

С точки зрения химии можно сказать, что все элементы Периодической системы Менделеева делятся на две группы:

( металлы и неметаллы)

Давайте проанализируем данную таблицу с этой точки зрения.

Какой вывод можно сделать?

(Вывод: качественный состав объектов живой и неживой природы сходен, а количественный отличается. В состав земной коры входят в основном металлы, а в состав клеток живых организмов – неметаллов.

- Вспомните, чем отличаются простые и сложные вещества?

(Простые вещества, т.е. вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента – О2, Н2, С, N2, Al, Fe и т.д.)

• Назовите тип химической связи, которой соединены, например, атомы в молекуле кислорода О2 и изобразите схему электронного строения атома О.

  +8

(Связь - ковалентная неполярная, схема электронного строения О

Приведите примеры сложных веществ.

(ответы учащихся)

На прошлых уроках мы с вами рассматривали элементы неметаллы Периодической системы Менделеева. Назовите мне примеры сложных веществ, которые состоят из атомов элементов неметаллов.

(ответы учащихся; пример: HCl, CO2, H2O, H2SO4)

ОРГАНИЧЕСКИЕ И НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Итак, всем понятно, что химические вещества (и простые и сложные) состоят из химических элементов. И мы уже определили, что живые организмы и объекты неживой природы состоят из одних и тех же химических элемегтов.

Те вещества, которые распространены только в живой природе, носят название – органические. А те вещества, которые встречаются как в живой, так и в неживой природе будут называться – неорганические

Значит, различия в химическом строении обнаруживаются на молекулярном уровне, на уровне сложных веществ. Приведите примеры органических и неорганических вещ

ВОДА

Была известна песенка водовоза из фильма «Волга- Волга».

Удивительный вопрос:

Почему я водовоз?

Потому что без воды и ни туды и ни сюды.

Вы согласны с этим утверждением?

(просмотр диска «Водные растворы» электронные уроки и тесты по химии.

Слайд 10 Вода - удивительное вещество планеты. Давайте посмотрим на него с точки зрения химии. Дайте мне характеристику данного вещества по плану:

1. Конкретное вещество – вода.

2. Качественный состав – состоит из двух элементов: кислорода и водорода.

3. Тип вещества: простое или сложное.

4. Количественный состав вещества: в молекуле воды содержится два атома водорода и один атом кислорода.

5. Электронная и структурная формулы молекулы воды.

Показать молекулу воды, трехмерную модель, ковалентные полярные связи.)

Между разными молекулами воды образуются некрепкие водородные связи, которые могут легко разрушаться, например, при испарении.

Давайте закрепим полученные сведения.

Итак, мы выяснили, что молекула воды полярна. Такие структуры, как вода, называются диполь.

(Запись определения в тетрадь.

Диполь – молекула, у кот. один конец несет небольшой «+» заряд, а другой – «-».

(Просмотр диска «Водные растворы» электронные уроки и тесты по химии.

Урок №1 «Роль воды в природе».

Давайте посмотрим на воду с физической точки зрения. Итак, каковы физические свойства воды:

1. Прозрачная жидкость без цвета и за

2. Имеет наибольшую теплоемкость среди жидкостей.

3. Температура кипения воды +100C, замерзания 0C.

4. Вода – единственное вещество в природе, которое в земных условиях существует в трех агрегатных состояниях

Вода относится к хими­чески активным соединениям.

Химические свойства воды:

А) с металлами 2H₂O + Ca = Ca(ОН) ₂ + H₂

2H₂O + 2Na = 2NaOH + H₂

Б) с неметаллами H₂O + O = H₂O₂

В) многие оксиды реагируют с водой, образуя основания и кислоты:

CO₂ + H₂O = H₂CO_{3 – угольная кислота}

CaO + H₂O = Ca(OH)_{2 – гидроксид кальция}

Как мы видим, вода является универсальным растворителем различных минеральных солей, поэтому в природе чистой воды, без примесей, дистиллированной не существует. Ее можно получить только путем многократной фильтрации. Итак, что же из себя представляет природная

Вода применяется очень широко. Ее используют для получения водорода, в органических синте­зах, как катализатор, применяется почти во всех химических производствах. Вода играет определяющую роль в образовании климата и погоды, круговороте веществ. Вода - основа жизни на Земле.

Как замечательно говорили о воде великие люди! Аксаков назвал ее красой природы, Менделеев – кровью природы.

И все это неспроста...70-80 % - это средняя величина количества воды в живых организмах, так как в разных тканях количество воды разное. Так, например, в костях воды только 20 %, а в головном мозге 85%, в клетках зародыша – 95%, в мышцах - 69%, в зубах – 10 %. А в организме медузы воды около 99% .

Кстати: Никогда не пьющее существо живёт у нас в домах — это гусеница платяной моли. Она добывает воду из шерсти, которой питается.

Кстати: Коала вообще не пьёт. Это животное питается эвкалиптовыми листьями и воду получает только из них.

Какова же роль воды в жизнедеятельности, как целостных живых систем, так и каждой клетки организма?

Роль воды в природе. можно Д/З

1. Универсальный растворитель

2. Участвует в реакциях гидролиза – расщепления белков, жиров, углеводов

3. Участвует в терморегуляции (при испарении с поверхности тела вызывает охлаждение)

4. Является источником кислорода при фотосинтезе

5. Является гидростатическим скелетом (влияет на упругость и изменение объема клетки)

6. Обеспечивает перенос и выделение определенных веществ из клетки в клетку.

Итак, вода – это сложное неорганическое вещество, состоящее из атомов элементов неметаллов.

Микро- и макроэлементы клетки.

Давайте обратим внимание на схему, которая отражает процентное содержание химических элементов в клетке. (диаграмма)

Все хим. элементы находятся в клетках в определенном количестве. Те химические элементы, которых в клетках находится в большем количестве (98% от массы клетки) относятся к макроэлементам. Элементы, которые составляют 0,02% от массы клетки, относят к группе микроэлементов. Давайте прослушаем информацию о классификации химических элементов и их значении для живых организмов.

(Сообщения учащихся)

.

В переводе с латинского « кальций» означает известь. В природе кальций встречается в виде карбонатов как мел, мрамор, известняк. Это хороший строительный материал. И в организме кальций в виде разных соединений тоже используется как строительный материал скелета человека, раковин моллюсков, коралловых полипов. Кальций – компонент зубов, его дефицит вызывает заболевания зубов. Ионы кальция участвуют в свертываемости крови, в процессе передачи нервного импульса и в сокращении мышц. Потребность кальция – 0,8 г в сутки для взрослого человека и 1,4 г для детей.

Это количество кальция можно усвоить, если выпить 1 л молока или 150 г творога или 1 яйцо. Также содержится кальций в гречневой крупе, апельсинах, черной смородине. Предлагаю выполнить лабораторную работу (15 минут).
Лабораторная работа №1. «Влияние кальция на прочность костной ткани».
Порядок выполнения лабораторной работы  согласно  инструктивной карточке. После выполнения работы ответить на вопросы:
Попробуйте согнуть, а затем растянуть натуральную кость животного. Согнулась ли она? Смогли ли вы её растянуть?
Что происходит при попытке согнуть прокаленную кость? Каким свойством она обладает?
Можно ли растянуть кость, находившуюся в соляной кислоте? Какими свойствами обладает эта кость? Чем различаются декальцинированная и прокаленная кости?

K, Na, Cl – проницаемость клеточных мембран, проведение нервного имп.

P, Ca – формирование костной ткани, прочность костей.

Ca - обеспечивает свертываемость крови.

Fe – входит в состав гемоглобина.

Mg (магний)- входит в состав хлорофилла у растений, в состав ферментов у животных.

F - входит в состав эмали зубов.

Co - входит в состав витамина В12

I - входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.

Zn - входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает активность половых желез.

Cu - обеспечивает рост тканей, входит в состав ферментов.

Zn - входит в состав инсулина - гормона поджелудочной железы.

Mn- (марганец) обеспечивает обмен веществ.

B - отвечает за процесс роста.

Mo - отвечает за использование железа, за задержку фтора в организме.

Недостаток макро- и микроэлементов приводит к различным заболеваниям. И чтобы их предотвратить, необходимо знать суточную норму потребления данных элементов. Употребляя в пищу определенные продукты нужно интересоваться их составом.

Домашнее задание: 1. Учебник биологии стр. 104 – 107.

2. Предложить свой вариант решения творческой задачи

3.Учебник химии О.С.Габриеляна п 16.

Сегодня мы познакомились с неорганическими веществами, входящими в состав клеток живых организмов. Узнали, какие функции они выполняют.

Мы завершаем свою деятельность на очередном этапе работы над данной темой, и сейчас мне хочется узнать: что понравилось, что нет, какие были трудности, что было особенно интересно, какие вы приобрели знания и умения, и приобрели ли вы их вообще?

Вам предложен оценочный лист .Оцените свою работу

(учащиеся выставляют оценки)

Оценка за урок, несомненно, важна для каждого из вас, но главные оценки вам поставит жизнь – за то, как вы воплощаете свои знания, в том числе и те, которые получили на сегодняшнем уроке.

И завершить урок хотелось бы словами немецкого поэта и естествоиспытателя Гете: «Мало знать, надо и применять. Мало хотеть, надо и делать».

.

Приложение 1

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N) занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N) занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде…»

Составь творческую задачу, используя следующую информацию:

Кальций. После 4х главных элементов (О, С, Н, N) занимает пятое место. У взрослого человека за сутки из костной ткани выводится до 700мг. Кальция и столько же откладывается вновь. Следовательно, костная ткань помимо опорной функции, играет роль депо кальция и фосфора, откуда организм извлекает их при недостатке поступления с пищей.

Например, при падении атмосферного давления, организму для сохранения равновесия требуется больше, чем обычно, кальция. Если его запасов в крови нет, то он усиленно извлекается из костей. Когда процесс выходит за пределы нормы, развивается патология, чаще у пожилых людей, и они говорят: «Ох, как кости болят! Это к плохой погоде

Приложение 2

Это полезно знать:

При недостатке кальция развивается остеопороз (мягкость, пористость костей), замедление роста скелета.

Необходимо употреблять молочные продукты.

При недостатке магния мускульные судороги, потеря жидкости организмом.

Продукты: овощи, фасоль, орехи, молоко, фрукты.

При недостатке хлора - сухость кожи.

Продукты: вода, поваренная соль.

При недостатке натрия – головная боль, слабая память, потеря аппетита. Продукты: помидоры, абрикосы, горох, поваренная соль.

При недостатке калия – аритмия сердечных сокращений, внезапная смерть при увеличении нагрузок.

Продукты – бананы, сухофрукты, картофель, помидоры, кабачки.

Фосфор – внешние признаки недостаточности неизвестны.

Содержится в рыбе, молочных продуктах, грецких орехах, гречке.

При недостатке железа развивается анемия.

Необходимо употреблять печень, мясо, зеленые листья овощей.

При недостатке фтора – разрушение зубов.

Продукты- рыба, вода.

При недостатке цинка – повреждения кожи.

Продукты – мясо, морские продукты.

При недостатке йода развивается зоб.

Необходимо употреблять хурму, морепродукты, йодированную соль.

При недостатке меди – раковые заболевания, нарушение деятельности печени.

Продукты – печень, яичный желток, цельное зерно.

При недостатке кобальта развивается злокачественная анемия. Продукты - печень, животные белки

“Биологическая роль фтора ” 
В небольших количествах фтор входит в состав живых организмов. В организме человека около 2,6 г фтора, из них 2,5 г в костях. Биологическая роль фтора заключается в том, что он участвует в процессах образования зубов и костей, в обмене веществ и в активизации некоторых ферментов. Нормальное поступление фтора в организм человека  от 2,5 до 3,5 мг в сутки. Понижение или повышение количества фтора вызывают различные заболевания. Хроническое отравление соединениями фтора вызывает болезнь флюороз.
Исследования доказали,
Что фтор как микроэлемент
Так важен для зубной эмали,
Как для строительства цемент.
Известно: при нехватке фтора
Зубная боль возникает скоро.
Избыток фтора тоже плох:
Остаться можно без зубов.
3 “Биологическая роль – кобальта” 
Кобальт – микроэлемент, оказывающий разнообразное влияние на жизненные процессы растительных, животных организмов и человека. В организме человека содержится 0,03 г.кобальта, из них 14%  входит в состав костей, по 43% - в мышцах и мягких тканях. Больше всего кобальта в печени, почках и в поджелудочной железе. Биологическая роль кобальта велика – он участвует в процессах обмена кроветворения, влияет на белковый, жировой, углеводный, минеральный обмены, обмен витаминов. Например, витамин С, ускоряет синтез витамина РР, входит в состав ферментов (пептидазы).
Кобальт является составной частью витамина В12.  
3. “Биологическая роль -  меди” 
Медь - один из важнейших микроэлементов, участвующих в процессах фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. В организме человека содержится около 0,1 г. меди. Суточная потребность взрослого человека от 2 до 3 мг. Медь концентрируется в печени, в крови, в головном мозге, в костях. Дефицит меди и её избыток одинаково вреден для организма. При недостатке меди в рационе человека уменьшается образование гемоглобина и развивается анемия. Избыток меди накапливается в печени, мозге, почках, глазах и вызывает хронические воспалительные процессы в тканях.

Приложение 4

Самые лучшие моменты урока	Рейтинг лучших моментов урока
1	8 баллов
2	4 балл
3	2 балла
Предлагаю изменить:

Приложение 5

Оценочный лист.

Меня зовут______________________________________________

Дата____________________________________________________

Это урок о_______________________________________________

Критерии оценивания	Количество баллов
1Работа с таблицей а) Работал сообща б) Записывал под диктовку	2 1
2 Выполнял лабораторную работу а)Самостоятельно ,следуя инструктивной карточке б)Обращался за помощью к учителю, соседу по парте	2 1
3 3ащита проектов а)четко и понятно осветил часть вопроса, используя дополнительные сведения б)четко изложил тему по проекту в)пересказал материал по конспекту в тетради	4 3 2
4Проверка д.з.(заполняется учителем)
Итоговое количество баллов
Отметка за урок

Переводная шкала оценивания

«5»	«4»	«3»
10-11 баллов	7-9 баллов	4-6 баллов