Конференция по биологии и химии "Элементы жизни"
методическая разработка по биологии (9, 10, 11 класс) на тему

«ЭЛЕМЕНТЫ ЖИЗНИ».

 Конференция для  учащихся 9 -11 классов

Задачи: показать единство живой и неживой природы; повторить материал тем «Неметаллы» (химия), «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 взаимосвязь между фактами и реализовывать знания на практике; формировать умение оценивать работу одноклассников.

Оборудование: диапроектор, видеомагнитофон, аудиомагнитофон; магнитные доски; выставка биологических и химических коллекций, натуральных продуктов, изделий производства и т.д.; модели скелета и торса человека; химическое оборудование

и реактивы; таблицы по химии и биологии; пакеты с дидактическим материалом (см. приложение); набор для работы на магнитных досках.

Участвуют  3 группы учащихся.  Они выступают в роли научных сотрудников, которые представляют лаборатории химии, биохимии и диетологии НИИ. За две недели до урока школьники получили задание собрать материал о нахождении в природе элементов С, О, Н, N, Fe, Ca, F, С1, Вг, I, К, Na, P, о свойствах их основных соединений и простых веществ, об их роли в организме человека, о содержании этих элементов в продуктах питания; подготовить выставку природных источников данных элементов, областей их применения, продуктов, содержащих эти элементы.

Ход урока

I. Вступление. Определение цели урока

Ведущие (учителя химии и биологии).

Литвинец Н.Н. Точных сведений о происхождении слова «элемент» нет. Согласно одной из версий, оно образовалось при последовательном произношении букв латинского алфавита -1, т, п, t. Прочтя их, мы получим «эль», «эм», «эн», «те». Этим подчеркивается, что как все слова состоят из букв, так и все тела сложены из элементов. Мы с вами, всё, что нас окружает, — это комплексы различных химических элементов. О них-то и пойдет речь на нашей конференции.

В конференции принимают участие научные сотрудники лабораторий химии, биохимии, диетологии НИИ (представление заведующих лабораториями - руководителей групп из числа хорошо успевающих учеников).

Сотрудники данных лабораторий провели исследовательскую работу, собрали большой материал о химических элементах, участвующих в построении организма человека. Надеемся, что услышанные сегодня сообщения дадут нам возможность еще раз проследить связь живой и неживой природы, почерпнуть полезные сведения для каждого из нас. Вести конференцию будут «заведующая кафедрой химии» Н.И. Литвинец и «заведующая кафедрой биологии» В.И.Калиберда.

Калиберда В.И.:«Настоящий ученик учится открывать неизвестное с помощью известного и тем самым приближается к учителю» — эти слова великого немецкого поэта и естествоиспытателя Гёте могут стать эпиграфом нашего урока. Вы пролистали много страниц учебников и дополнительной литературы, вы, как и мы, готовились к сегодняшнему уроку. И творить его мы будем вместе. Это — урок-сотрудничество.

Диетолог. В периодической системе Д.И.Менделеева насчитывается 104 элемента, 87 из них обнаружены в организме человека. По количественному содержанию они делятся на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Макроэлементы - это

углерод, кислород, водород и азот, а также Mg, К, Са, Fe, Na, P, S, C1. Они составляют 99% массы клетки и являются главными компонентами всех органических соединений. Микроэлементы содержатся в клетках в очень малых количествах: от 0,001 до 0,000001%. К ним относятся Zn, Mn, Си, I, F, A1. Но даже те элементы, которые содержатся в ничтожно малых количествах, необходимы для жизни и ничем не могут быть заменены.

Ведущие. Заслушивать информацию о 87 химических элементах мы не можем, так как находимся во временных рамках урока, поэтому обсудим лишь некоторые из них.

Сообщения «научных сотрудников» (25 мин)

На столе у учителя лежат 6 карточек с изображениями знаков химических элементов: С, Fe, Са, К и Na, P, галогены. Участники конференции вытягивают карточку и демонстрируют классу символ элемента, о котором в данный момент и будут говорить собравшиеся. Первыми выступают химики. Они рассказывают о природных источниках данного элемента, свойствах простых веществ и соединений, демонстрируют химические эксперименты. Биохимики говорят о роли данного элемента в жизнедеятельности организма, о нарушениях, связанных с его недостаточным содержанием. Диетологи, обращаясь к выставке, демонстрируют продукты питания, в которых содержится этот элемент, дают рекомендации по правильному питанию.

Углерод

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

Углерод

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   оглобина, о роли железа в обеспечении транспортировки кислорода от органов дыхания к тканям.)

В организме человека содержится 4,2 г железа. Оно сосредоточено в эритроцитах, мышцах и костях. При его недостатке возникает железодифицитная анемия, сопровождающаяся усталостью и апатией.

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

Кальций

Химики. Кальций в виде металла (в переводе с латинского означает известь) — был выделен в 1808 г. Это один из самых распространенных химических элементов на Земле (почти 3,5% массы земной коры). В природе в свободном состоянии он 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.

(Демонстрация опытов: помутнение известковой воды при пропускании через нее СО2, полученного при взаимодействии мрамора с соляной кислотой, и воздуха, выдыхаемого человеком. Са(ОН)2 + GO = СаСО3 + Н,,О.)

Мел, мрамор, известняк - хорошие строительные материалы. (Демонстрация видеофрагмента «Скульптуры и здания Древнего Рима».) 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.

Биохимик. (Демонстрация скелетов млекопитающих, раковин моллюсков.) Фосфат кальция составляет основу скелета человека. Наглядный пример этого — декальцини-рованная кость, которую можно завязать в узел. (Демонстрация опыта с декалъциниро-ванной костью.)

Кальций — основной компонент зубов, при его дефиците возникают проблемы:

кариес, пульпит, выпадение зубов. Ионы кальция — активаторы многих ферментов, поэтому его недостаток приводит к нарушению жизненно важных процессов в клетке. Без кальция невозможно сокращение мышечного волокна. Кальциевые соли серной кислоты служат важной составной частью минерального питания растений. (Демонстрация минеральных удобрений.)

Диетологи. Потребность взрослых людей в кальции составляет 0,8 г в сутки, детей - 1,4 г в сутки. Это количество кальция можно усвоить, введя в пищевой рацион 1 л молока, или 150 г творога, или 1 яйцо. Кальций содержится также в гречневой крупе, капусте, черной смородине, апельсинах.

Фосфор

Химики. Фосфор открыл X е н н и н г Б р а н д 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 и апатита. Существуют 3 аллотропные модификации фосфора — красный, черный, белый. Белый - химически неустойчив, от сотрясения воздуха самовозгорается.

(Демонстрация опыта «Огнедышащий дракон». Возгорание белого фосфора при нагревании без доступа воздуха; красного в стеклянной трубке диаметром 1 см, при резком пропускании воздуха резиновой грушей.)

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

Биохимики. 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 строятся собиратель и носитель энергии аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). рибонуклеиновые, дезоксирибонуклеино-вые кислоты (РНК, ДНК), отвечающие за передачу наследственных свойств. Фосфор

необходим детям для построения костной ткани. Он также участвует в функционировании клеточных мембран и помогает поддерживать рН среды внутренних жидкостей.

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

Фтор

Химики. Фтор в свободном виде получил в 1866 г. французский химик А н р и М у а с с а н, за что ему была присуждена Нобелевская премия. Многие пытались получить фтор, но или погибали или получали тяжелые увечья. В переводе с греческого, «фторос» - разрушающий, он очень активен, в нем горит даже вода: 2F0 + 2Н2О = 4HF + О,.

Конечно же, из-за своей активности фтор в свободном виде не встречается, а существует главным образом в минералах, _например в флюорите (плавиковом шпате).

 Простое вещество фтор - очень ядовитый газ. Без этого элемента человеческий организм существовать не может.    

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

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

Йод

Химики. Элемент йод мало распространен на Земле. Йод в виде простого вещества был получен в 1811 г. французом К у р т у а, а название свое получил за цвет паров (греч. «иодэс» — «фиолетовый»).

(Демонстрация опыта возгонки йода в закрытой колбе.)

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

Биохимики. 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 ее нужно было везти на тележке перед собой. Диетологи. В горных районах, где наблюдается особый 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 пикши содержится 416 мкг йода, в 100 г лосося — 216 мкг. Йода много в фейхоа и хурме, он есть в хлебе (8,5 мкг йода в 100 г), овсе, рисе.

Калий и натрий

Химики. Элементы калий и натрий — представители семейства щелочных металлов, из-за своей активности они не могут находиться в природе в виде простых веществ. Самые распространенные минералы, содержащие эти элементы, — галит, или каменная соль (NaCl), сильвин (КС1) и сильвинит (NaCbKCl). Каменную соль добывают открытым способом на озерах Эльтон и Баскунчак. Даже летом эти озера покрыты соляной кор-. кой «льда». Калий — составная часть макроудобрений. Человек тоже не может обходиться без этой «сладкой парочки».

Биохимики. Пока клетка жива, различие в концентрации ионов калия и натрия между клеткой и межклеточной средой стойко удерживается. От концентрации солей внутри и вне клетки зависит интенсивность обмена веществ в тканях. Калий обеспечивает водный баланс, сердечную деятельность, метаболизм углеводов и белков. Он концентрируется в мышечной и костной тканях, в крови. Недостаток калия (менее 100 г в организме взрослого челове-

ка) приводит к нарушению сократительных свойств сердечной мышцы и при увеличении нагрузки на организм может наступить внезапная смерть из-за аритмии сердечных сокращений.

Натрий сосредоточен в крови, мышечной и костной тканях. Он отвечает за передачу нервного импульса. При дефиците натрия (менее 140 г) появляются такие симптомы, как головная боль, слабость, ухудшение памяти, потеря аппетита.

Диетологи. Так как натрий участвует в минеральном обмене всех живых организмов и не содержится в достаточном количестве в пище, то человек вынужден употреблять с пищей поваренную соль (хлорид натрия). Однако и недостаточное, и избыточное потребление поваренной соли вредно для человека. Ее суточная потребность для взрослых, живущих в умеренном климате, составляет 9 г, а для людей, живущих в жарком климате 15—20 г.

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

III. Закрепление изученного материала (10 мин)

1. Решение задач.

Каждая группа получает конверт, в который вложены таблица «Суточная потребность в некоторых элементах» (см. табл. 1) и тексты трех задач, на решение задач отводится 3 мин.

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 в 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 ст.)

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 мг/день х х 365 дней = 438000 мг). Эти элементы используются для формирования скелета. В результате их недостатка замедляется рост и повышается хрупкость костей.

Таблица 1

Суточная потребность (мг) в некоторых элементах

2. Инсценированное задание.

Группы получают наборы для работы на магнитной доске, которые включают таблички с: символами элементов: С, Fe, F, Ca, I, Na; названиями болезней: куриная слепота, цинга, анемия, усталость, кариес, рахит, переломы, зобная болезнь, слабая память; перечнем продуктов, необходимых для профилактики заболеваний, связанных с недостатком поступления в организм

перечисленных элементов: цитрусовые, клюква, шиповник, яблоки, печень, гранаты, желток куриного яйца, овес, молоко, творог, хурма, морепродукты, поваренная соль. В ходе выполнения задания учащиеся

могут использовать данные, приведенные в табл. 2.

Звучит тревожная музыка. В класс входит бледный анемичный человек со сломанной ногой, зобом, больным зубом, в синяках.

Таблица 2 Элементный состав пищи

плохая память, и он все время забывает, куда и зачем пришел.

Вопросы классу:

1. Симптомы каких болезней можно обнаружить у этого несчастного?
2. Нехватка каких элементов стала их причиной?
3. Что вы порекомендуете включить в рацион его питания, чтобы избежать этих
   заболеваний?

Ответы на вопросы должны быть представлены в виде таблицы (см. табл. 3).

Таблица 3

IV. Подведение итогов урока (3 мин)

Ведущие. Заведующие лабораториями в начале урока получили оценочные листы. Они внимательно наблюдали за вашей работой на уроке и сейчас максимально объективно постараются выставить оценки. (Оценочные листы сдаются заведующим ка-

федрами биологии и химии для, утверждения и затем оглашаются).

Дополнительные вопросы для уточнения оценок:

1.        У бедуинов женщины всегда полностью закрыты одеждой — лишь для глаз остается щель. При этом они часто страдают от размягчения костей. Почему?

Ответ: Авитаминоз D возникает в результате дефицита ультрафиолетовых лучей.

2.        В большую часть продаваемой поваренной соли добавляют немного иодида калия. Для чего это делается? Если вы последуете
совету многих врачей-кардиологов и не будете солить пищу то какой продукт может служить хорошим источником иода?

Ответ: это профилактика гипотериоза -пониженного содержания гормона тироксина. Другие источники иода - морепродукты и хурма.

Ведущие называют оценки за урок.

V. Заключение

Калиберда В.И.. 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. Здоровье на 25% зависит от наследственности и медицины, а на 75% — от образа жизни, который вы будете вести. И завершить урок хотелось бы словами немецкого поэта и естествоиспытателя Гёте: «Мало знать, надо и применять. Мало хотеть, надо и делать».