Конспект урока по биологии 10 класс Неорганические вещества клетки

Тема: «Неорганические вещества клетки»
Цель: Организовать деятельность учеников по восприятию, осмыслению, первичному запоминанию новых знаний и способов деятельности.
Обеспечить закрепление знаний и способов деятельности учащихся.
Создать содержательные и организационные условия для самостоятельного применения учениками комплекса знаний и способов деятельности.
Организовать деятельность учащихся по обобщению знаний и способов деятельности.
Организовать проверку и оценку знаний и способов деятельности учащихся, организовать работу учащихся по коррекции своих знаний и способов деятельности.
Задачи:
Обучающие: продолжить развитие понятий о клетке. Сформировать знания о неорганических веществах клетки. Рассмотреть значение неорганических веществ для жизнедеятельности клетки.
Развивающие : развитие речи, памяти, воображения, умения делать выводы и обобщения.
Воспитательные : защищать свои убеждения, давать оценку своей деятельности.
Оборудование: таблицы, презентация
Тип урока:
Ход урока:
Организационный этап
Актуализация опорных знаний
Фронтальный опрос(Слайд 2)
1.Что изучает биология?
2.Какие биологические науки вы знаете?
3.Что изучает цитология?
4.Знания каких биологических наук вы применяете каждый день?
Изучение нового материала.
– Одним из основных общих признаков живых организмов является единство их элементарного химического состава. Независимо от того, к какому царству, типу или классу принадлежит то или иное живое существо, в состав его тела входят одни и те же, так называемые универсальные химические элементы. Сходство в химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. Но количественное содержание тех или иных элементов в живых организмах и в окружающей их неживой среде существенно отличается.
– Что такое химический элемент? (Химический элемент – это определенные вид атомов с одинаковым зарядом ядра.)
Какие химические элементы преобладают в земной коре? (Кислород, кремний, алюминий, железо, магний, натрий, кальций – эти элементы составляют ≈ 98% массы земной коры) ( 3 слайд)
А какие химические элементы преобладают в живых организмах?
(слайд 4)
В клетках живых организмов встречается 90 различных химических элементов, из них 25 обнаружены практически во всех клетках. Эти химические элементы необходимы для их жизнедеятельности. Остальные элементы, вероятно, попадают в организм с водой, пищей, воздухом и не участвуют в жизнедеятельности.
Задача: (слайд 5) Подсчитайте, сколько в человеке массой 85 кг будет составлять каждый элемент. ( Ответ: (слайд 5) кислород – 59,5 кг; углерод – 13,6 кг; водород – 7,65 кг; азот – 2, 125кг; кальций – 0, 85 кг; фосфор – 0,425кг; калий – 0,255 кг.) Мы с вами выяснили, какова масса биогенов в организме человека определенной массы. Давайте посмотрим какие еще элементы есть в живых организмах.
По количественному содержанию в живых системах все химические элементы подразделяются на четыре группы: макроэлементы, мезоэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы. (слайд 6)

Ультрамикроэлементы – бор, бром, серебро, золото, селен, мышьяк и др. Эти элементы составляют менее 0,000001%. Функции ультрамикроэлементов еще полностью не изучены, имеются лишь отдельные сведения о них: например, выяснено, что недостаток селена приводит к развитию раковых заболеваний.
Обратимся к таблице и посмотрим роль в организме некоторых элементов-биогенов. (слайд 7)
Химический элемент Вещества, в которых химический элемент содержится Процессы, в которых химический элемент участвует
Углерод, водород, кислород, азот Белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы и др. органические вещества Синтез органических веществ и весь комплекс функций, осуществляемых этими органическими веществами
Калий, натрийNa+ и K+ Обеспечивание функции мембран, в частности, поддержание электрического потенциала клеточной мембраны, работы Na+/Ka+-насоса, проведение нервных импульсов, анионный, катионный и осмотический балансы
Кальций Са+2 Участие в процессе свертывания крови
Фосфат кальция, карбонат кальция Костная ткань, зубная эмаль, раковины моллюсков
Пектат кальция Формирование срединной пластинки и клеточной стенки у растений
Магний Хлорофилл Фотосинтез
Сера Белки Формирование пространственной структуры белка за счет образования дисульфидных мостиков
Фосфор Нуклеиновые кислоты, АТФ Синтез нуклеиновых кислот
Хлор Cl- Поддержание электрического потенциала клеточной мембраны, работы Na+/Ka+-насоса, проведение нервных импульсов, анионный, катионный и осмотический балансы
HClАктивизация пищеварительных ферментов желудочного сока
Железо Гемоглобин Транспорт кислорода
Цитохромы Перенос электронов при фотосинтезе и дыхании
Марганец Декарбоксилазы, дегидрогеназыОкисление жирных кислот, участие в процессах дыхания и фотосинтеза
Медь ГемоцианинТранспорт кислорода у некоторых беспозвоночных
ТирозиназаОбразование меланина
Кобальт Витамин В12 Формирование эритроцитов
Цинк АлькогольдегидрогеназаАнаэробное дыхание у растений
Карбоангидраза Транспорт СО2 у позвоночных
Фтор Фторид кальция Костная ткань, зубная эмаль
Йод Тироксин Регуляция основного обмена
Молибден НитрогеназаФиксация азота
Учитель обращает внимание учащихся на то, что именно макроэлементы – кислород, углерод, водород и азот – обеспечивает большинство функций в организме, и задает вопрос:
– Почему данные элементы-биогены подходят для выполнения биологических функций?
Учащиеся из курса химии вспоминают о строении атомов биогенов, их расположении в первых периодах периодической системы Д.И.Менделеева, их общих свойствах – способности к образованию ковалентных связей посредством спаривания электронов с отдачей или присоединением при этом от одного до шести электронов. Кроме того, органеллы могут легко реагировать друг с другом, образуя при этом разнообразные химические соединения. Эти элементы имеют малую атомную массу (относительно малый радиус), то есть они сочетают легкость с прочностью ковалентных связей между ними. (слайд 8)
Ковалентно связанные атомы углерода образуют «каркас» органических молекул, на котором как бы «крепятся» разнообразные функциональные группы, содержащие водород, кислород, серу, азот и другие элементы. Отсюда можно сделать вывод, что свойства органогенов так разнообразны, что названных элементов достаточно для образования множества органических молекул. Следовательно, атомы, из которых состоят вещества клетки и неживой природы, идентичны. Это указывает на тесную связь и единство живой и неживой природы.
Содержание тех или иных элементов в организме определяется не только особенностями данного организма, но также составом среды, в которой он обитает, и той пищей, которую он использует. Геологическая история нашей планеты, особенности почвообразовательных процессов привели к тому, что на поверхности Земли сформировались области, которые отличаются друг от друга по содержанию химических элементов. Резкий недостаток или, наоборот, избыток какого-либо химического элемента вызывает в пределах таких зон возникновение биогеохимических эндемий – заболеваний растений, животных и человека.
Одни и те же химические элементы входят в состав как неорганических веществ (воды и минеральных солей), характерных и для живых организмов и существующих в неживой природе, так и органических веществ – углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот, витаминов и др., характерных только для живых организмов.

Рассмотрим самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение – воду, её роль в клетке.
Вода абсолютно необходима для всех известных форм жизни – не случайно человеческое тело на 60–70 % состоит из воды. Кроме того, она является средой обитания для многих организмов. Содержание воды в организме колеблется:
В слюне, желудочном соке, грудном молоке содержится 90 – 99%.
В клетках развивающего зародыша её более 90%.
В крови – около 83%.
Клетки взрослого организма – 80%.
В костях всего лишь 15 – 20%.
Время обновления количества воды, равного весу тела, колеблется в зависимости от окружающей среды, к которой адаптирован организм; для амебы оно составляет 7 дней; для человека 4 недели; для верблюда 3 месяца; для черепахи 1 год; для кактуса 29 лет.
Чтобы получить Нужно воды
1 кг. подсолнечника
200 – 250 кг.
1 кг. пшеницы
15000 кг.
1 кг. риса
7000 кг.
1 кг. хлопка
10000 кг.
1 кг. соды
10 кг.
1 кг. хлопчатобумажных тканей
1100 кг.
1 кг. синтетических тканей
500 – 3000 кг.
1 кг. бумаги
400 кг.
1 кг. вольфрама
2500 кг
1 кг. стали
20 кг.
1 кг. сахара
3 кг.
Вода играет очень важную роль в жизни любого живого организма. Следует помнить основные свойства и функции воды.
Давайте вспомним физические свойства воды.
Вода – это бесцветная прозрачная жидкость, без цвета, запаха и вкуса, максимальная плотность — при 4 °С, высокая теплоемкость, практически не сжимается; чистая вода плохо проводит тепло и электричество, замерзает при 0 °С, кипит при 100 °С, обладает высокой испаряемостью за счет слабых водородных связей, текучесть.
Какие химические элементы входят в состав молекулы воды? Напишите молекулярную формулу, структурную, электронную.

Какая химическая связь в молекуле воды? (полярная, неполярная?)
Чему равен угол между атомами водорода и кислорода? (104,5ᵒ)
Диполь. (Атом кислорода сильно электроотрицательный по отношению к атому водорода, что обеспечивает полярность ковалентной связи; при этом кислород оттягивает на себя электроны общей электронной пары. Следовательно кислород отрицательно заряжен, а водород – положительно. Между атомами О и Н соседних молекул возникает водородная связь).
Каковы химические свойства воды? (хороший растворитель, реагируют с металлами, оксидами, гидролиз солей и органических соединений; по отношению к способности растворяться в воде различают: гидрофильные вещества — хорошо растворимые, гидрофобные вещества — практически нерастворимые в воде.)
Свойства воды в живом организме:
Текучесть;
Вода – хороший растворитель;
Высокая теплопроводность и теплоемкость;
Высокая испаряемость за счет слабых водородных связей;
Гидролиз – разложение под действием воды;
Высокая сила поверхностного натяжения воды.
Функции воды в живом организме:
является средой обитания для многих организмов,
является основой внутренней и внутриклеточной среды;
вода обеспечивает тургор клетки, гидроскелет; обеспечивает поддержание пространственной структуры,
транспорт крови, межклеточного вещества, цитоплазмы, лимфы;
служит растворителем и средой для диффузии; пищеварение, многие химические реакции в организме идут с растворенными в воде веществами;
регуляция тепла в организме; способствует охлаждению организма,
гидратирует полярные молекулы,
участвует в реакциях фотосинтеза и гидролиза,
способствует миграциям и распространению семян, плодов, личиночных стадий,
является средой, в которой происходит оплодотворение,
у растений обеспечивает транспирацию и прорастание семян,
способствует равномерному распределению тепла в организме и мн. др.
Другие неорганические соединения клетки
Другие неорганические соединения представлены в основном солями, которые могут содержаться или в растворенном виде (диссоциированными на катионы и анионы), или твердом. Важное значение для жизнедеятельности клетки имеют катионы K+, Na+, Ca2+, Mg2+ и анионы HPO42—, Cl—, HCO3—,
Многие ионы неравномерно распределены между клеткой и окружающей средой, так, например, в цитоплазме концентрация ионов калия в 20 – 30 раз выше, чем с наружи, а концентрация ионов внутри клетки, наоборот, в 10 раз ниже. Именно благодаря существованию подобных градиентов концентраций осуществляются многие важные процессы жизнедеятельности, такие как возбуждение нервных клеток, сокращение мышечных волокон. После гибели клетки концентрация катионов снаружи и внутри быстро выравнивается.
3.Закрепление изученного материала
Тест « Химический состав клетки». 1 вариант.
I. Наиболее распространенными в клетках живых организмов элементами являются:
a) N, О, H, S; б) С, Н, N, О; в) S, Fe, О, С ; г) О, S, Н, Fe2. Азот как элемент входит в состав:
а) только белков и нуклеиновых кислот;
б) нуклеиновых кислот, белков и АТФ;
в) только белков;
г) белков, нуклеиновых кислот и липидов;
3. Водород как элемент входит в состав:
а) только воды и некоторых белков
б) только воды, углеводов и липидов
в) всех органических соединений клетки
г) только воды, углеводов, белков и нуклеиновых кислот.
4. Вода - основа жизни:
а) она может находиться в трех состояниях (жидком, твердом, газообразном);
б) является растворителем, обеспечивающим как приток веществ в клетку, так и удаление из неё продуктов обмена;
в) охлаждает поверхность при испарении.
II-Вариант
1. Наиболее распространенными в клетках живых организмах элементами являются:
а) С, О, Н, N; б) О, S, H,Fe; в) Н, Fe, N,S; г) N, О, S, Н.
2. Углерод как элемент входит в состав: «а) только белков и углеводов;
б) только углеводов и липидов;
в) всех органических и неорганических соединений клетки;
г) всех органических соединений клетки.
3. Функции воды в клетке:
а) хранение и передача наследственной информации;
б) торможение химических реакций;
в) растворитель;
г) энергетическая функция.
5.Воды содержится больше в клетках:
а)эмбриона, б) молодого человека, в) старика.
4.Домашнее задание: п.2 читать и ответить на вопросы