Скачать 157.64 Kb.
|
Тема: Химический состав клетки. Неорганические вещества. Цель: изучение химического состава клетки и формирование знаний о строении и свойствах воды, минеральных солей и составляющих их химических элементах. Задачи: 1. Дать характеристику химическому составу клетки. Раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке. 2. Формирование навыков лекционной работы. 3. Воспитание всесторонне развитой личности, адаптированной к жизни в социуме. Оборудование: модель воды, компьютер, проектор, экран. Тип урока: урок формирования новых знаний Лекция с элементами беседы. Структура урока: - Учитель формирует проблемный вопрос: Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки? - Лекция с элементами беседы Слайд 1. Химические соединения клетки. Органические и неорганические вещества в составе клетки. Сегодня на уроке речь пойдет о неорганических веществах клетки Слайд 2. Химический состав клетки В клетках обнаружено от 70 до 90 из 107 (110) элементов, составляющих периодическую систему Д.И. Менделеева. Приблизительно 40 элементов принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью. Эти элементы называются биогенными. Биогенные элементы – химические элементы, которые, входя в состав клеток, выполняют биологические функции. Около 98 % массы составляют всего четыре элемента: кислород, углерод, водород и азот. На долю кислорода приходится 65 %, углерода – 18 %, водорода – 10 % и азота – 3 %. Среди некоторых ученых существует уверенность, что возникновение и существование земной жизни, очевидно, стало возможно лишь благодаря уникальной способности углерода образовывать большие молекулы. Далее следуют кальций, калий, кремний, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, алюминий, железо. Названные элементы находятся в клетке в сравнительно больших количествах – десятые и сотые доли процента, и вместе с первыми четырьмя (О, С, Н и N) составляют группу макроэлементов. В несколько меньшем количестве в клетках встречаются элементы, объединенные в группу микроэлементов. Это цинк, кобальт, йод, медь, фтор, бор, никель, серебро, литий, хром и некоторые другие. Их содержание в клетке колеблется от тысячных до стотысячных долей процента, а суммарная масса всех микроэлементов составляет 0,02 %. Третью группу составляют ультрамикроэлементы – золото, ртуть, радий и некоторые другие элементы, присутствующие в клетках в миллионных долях процента. Слайд 3. Макроэлементы, входящие в состав клеток К макроэлементам относят: кислород - 65—75 %, углерод - 15—18 %, водород - 8—10 %, азот - 2,0—3,0 %, калий - 0,15—0,4 %, сера - 0,15—0,2 %, фосфор (0,2—1,0 %), хлор - 0,05—0,1 %, магний - 0,02—0,03 %, натрий - 0,02—0,03 %, кальций - 0,04—2,00 %, железо - 0,01—0,015 %. Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений. Слайды 4-6. Значение для клетки и организма макроэлементов Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов. Кислород — входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды. Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии. Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров — аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления. Сера — входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях. Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов). Магний — кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем. Кальций — участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных. Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции (в том числе работу почек у человека) и создании буферной системы крови. Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах. Хлор — поддерживает электронейтральность клетки, обусловливает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов. Слайд 7-8. Значение для клетки и организма микроэлементов. Микроэлементы составляют от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ. Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов; гемоцианов у беспозвоночных, участвует в процессах кроветворения. Иод - входит в состав гормонов щитовидной железы. Молибден – входит в состав некоторых ферментов, участвует в процессах связывания атмосферного азота растениями. Кобальт – входит в состав витамина В12, участвует в фиксации атмосферного азота растениями и в развитии эритроцитов Слайд 9. Суточная потребность человека в минеральных веществах Кальций - 800—1200 мг. Калий - 2500-5000 мг. Магний- 400 мг. Фосфор - 1200 мг. Железо - 10-20 мг. Медь - 1-5 мг. Цинк - 15-25 мг. Йод - 100—200 мкг. Марганец - 5-10 мг. Хром - 100—200 мкг. Кобальт - 300 мкг. Молибден - 200 мкг. Селен - 30-100 мкг. Сера -500-3000 мг. Бор. - 3 мг. Алюминий - 30-100 мкг. Бром - 20-80 мкг. Олово - 7 мкг. Ванадий - 100 мкг. Никель- 35-60 мкг. Фтор - 2-3 мкг. Титан - 300—600 мкг. Германий - 1500 мкг. Кремний - 30 мг. Слайд 10-11. Вода – обязательный компонент живых клеток. Особенности строения воды. К неорганическим веществам относятся: вода, составляющая примерно 70-80% массы организма; в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%. Биологическое значение воды основано на ее химических и физических свойствах. Химические и физические свойства воды объясняются, прежде всего, малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула полярна: кислородный атом несет небольшой отрицательный заряд, а два водородных — небольшие положительные заряды. Это делает молекулу воды диполем. Угол связи Н-О-Н составляет 104,5 . В связи с этим молекулы воды могут приобретать определенную ориентацию в электрическом поле, а также взаимодействовать с ионами или заряженными группами различных соединений, образуя вокруг них гидратную оболочку. При взаимодействии молекул воды друг с другом между ними устанавливаются водородные связи. Они в 15—20 раз слабее ковалентной (для разрыва такой связи требуется примерно в 20 раз меньше энергии, чем для разрыва ковалентной связи), но, поскольку каждая молекула воды способна образовывать 4 водородные связи, они существенно влияют на физические свойства воды. Огромное количество водородных связей «структурирует воду». Слайд 12-13. Физические и химические свойства воды. Большая теплоемкость, теплота плавления и теплота парообразования объясняются тем, что большая часть поглощаемого водой тепла расходуется на разрыв водородных связей между ее молекулами. Вода обладает высокой теплопроводностью. Вода практически не сжимается, прозрачна в видимом участке спектра. Вода —вещество, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом, при 4ºС у нее максимальная плотность, у льда плотность меньше, он поднимается на поверхность и защищает водоем от промерзания. Физические и химические свойства делают ее уникальной жидкостью и определяют ее биологическое значение. Вода — хороший растворитель ионных (полярных), а также некоторых не ионных соединений, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы. Любые полярные соединения в воде гидратируются (окружаются молекулами воды), при этом молекулы воды участвуют в образовании структуры молекул органических веществ. Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия притяжения между молекулами вещества, то вещество растворяется. Слайд 14. Классификация веществ по отношению к воде. По отношению к воде различают: гидрофильные вещества — вещества, хорошо растворимые в воде; гидрофобные вещества — вещества, практически нерастворимые в воде. Большинство биохимических реакций может идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку и выводятся из нее в водном растворе. Большая теплоемкость и теплопроводность воды способствуют равномерному распределению тепла в клетке. Гидрофобный слой биологических мембран выполняет функцию барьера, отделяющего содержимое клетки от внешней среды. Способность воды проникать через такой барьер с низкой концентрацией солей или гидрофильных органических соединений в раствор с высокими концентрациями этих веществ лежит в основе осмоса, который обеспечивает поступление воды в клетки, поддержание тургора. Движение воды и солей по проводящим пучкам растений. Слайд 15. Значение воды. Благодаря большой потери тепла при испарении воды, происходит охлаждение организма. Благодаря силам адгезии и когезии, вода способна подниматься по капиллярам (один из факторов, обеспечивающих движение воды в сосудах растений). Вода является непосредственным участником многих химических реакций (гидролитическое расщепление белков, углеводов, жиров и др.). Молекула воды может участвовать в реакциях гидролиза: разрыва ковалентной связи с присоединением к образовавшимся продуктам водорода и гидроксила; может участвовать в реакциях гидрирования: присоединения молекул воды по двойной связи. Несжимаемость воды придает клеткам и тканям упругость, определяет напряженное состояние клеточных стенок (тургор), а также выполняет опорную функцию (гидростатический скелет, например, у круглых червей). Слайд 16. Важнейшие анионы. Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне. Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору. Дигидрофосфат-ион; гидрофосфат-ион Н2РО4- -------------------------- НРО42- + Н+ Гидрокарбонат-ион; угольная кислота НСО3- + Н+----------------------Н2СО3 Являются буферными системами, поддерживающими определенный рН – 7,4 в клетке. Закрепление изученного на уроке: Возвращаемся к проблемному вопросу: Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки? ( Обучающиеся делают вывод: Изучение элементного состава клетки подтверждает единство живой и неживой природы. В состав живых организмов входят те же химические элементы, которые составляют и тела неживой природы. Основные различия живой и неживой природы касаются соотношений различных элементов.) Обучающимся предлагаются тестовые вопросы.
( ответы: 1-2 2-2 3-4 4-7 5-2 6-2 7-4 8-2 9-7 10-4 11-2 12-5 13-8 14-3 15-10 16-6 17-4 18-2 19-3 20-5 Вопросы :
Домашнее задание: стр. 85-88 УМК В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин «Общая биология» 10 класс, М.: Дрофа, 2010 Творческая группа готовит проект «Биологическая роль минеральных веществ для организма человека» |
Химический состав клетки. Неорганические вещества Цель: изучение химического состава клетки и формирование знаний о строении и свойствах воды, минеральных солей и составляющих их... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Урок по теме: " Химический состав, неорганические и органические вещества клетки " | ||
Лабораторная работа «Химический состав клетки» Многообразие живых организмов. Основные свойства живых организмов: клеточное строение, сходный химический состав, обмен веществ и... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Изучить строение животной клетки по рис. 6, составить таблицу «Функции органоидов клетки» (стр. 15 – 16), понятие о ферментах (с.... | ||
Химический состав клетки Образовательные: сформировать знания о роли химических элементов, воды, катионов, анионов, солей в жизнедеятельности клетки. Научить... | Конспект №1 «Химический состав клетки» В состав живых организмов входит большая часть химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. Для 24 известны функции,... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Особенности химического состава. Химические организация клетки. Органические и неорганические вещества. Основы обмена веществ | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Особенности химического состава. Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества. Основы обмена веществ | ||
Химический состав клетки «Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов» или Презентация на тему | Урок Химический состав клетки. Вода и органические соединения: углеводы... Интегрирующая цель: выявить, какие химические элементы входят в состав клеток и их биологическое значение; изучить биологические... | ||
Урок по теме: «Химический состав клетки» Цели урока Формирование у учащихся знаний о химическом составе клеток, значении неорганических и органических веществ в клетке | Тест по теме «Строение и химический состав клетки» Цель урока: систематизировать сведения о химических свойствах металлов, рассмотренных при изучении материала курса химии 8, 9 классов,... | ||
Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Атомы и молекулы. Химический элемент. Прстые вещества – металлы и неметаллы. Сложные вещества | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... О. С. Габриелян. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 78 с в ходе урока учащиеся, выполняя опыты, имеют возможность практически... | ||
Урока Тема урока Тип урока Основные понятия Требования к уровню Знать: определение понятий – простые, сложные вещества, химический элемент, атом, молекула. Различать понятия – тело, простое вещество,... | Урок по теме: «Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей» Цель урока: изучить состав и функции опорно-двигательной системы, химический состав, строение и свойства костей |