Речовини живих організмів. Обмін речовин і енергії

Тема Речовини живих організмів. Обмін речовин і енергії.

Мета: узагальнити знання про хімічний склад живих організмів та хімічні процеси, що лежать в основі їхньої життєдіяльності, ознайомити із органогенними, мікроелементами, мікроелементами та ультрамікроелементами живих організмів, ознайомити із неорганічними речовинами на прикладі води та мінеральних солей; розкрити біологічний вплив хімічних елементів на організм ;узагальнити знання учнів про активний та пасивний обмін речовин у клітинах; розвивати уміння порівнювати значення хімічних елементів у житті організмів та визначати співвідношення цих елементів у живій та неживій природі ; виховувати бережливе ставлення до життєвих процесів, які відбуваються в живих організмах та власному організмі ,особливу увагу звернути на ті елементи, нестача яких викликає захворювання живих організмів..
Обладнання: схеми, малюнки, таблиця Д.Менделєєва.
Хід заняття
І . Організаційний момент .

Психологічна вправа

Американський психолог Дейл Карнегі у своїй книжці “Як завоювати друзів і впливати на людей “так описує цю емоцію : “Вона нічого не коштує , та багато дає. Вона збагачує тих, хто її отримує, і не робить біднішими тих, хто її дарує .

Вона триває мить, а в пам’яті часом залишається назавжди . Ніхто не багатий настільки , щоб обійтися без неї, і немає такого бідняка , що став би від неї багатшим … Її неможливо купити , випросити, позичити чи вкрасти , бо сама по собі вона нічого не варта , поки її не віддали ! “

Ви здогадалися , про що йдеться? Тоді подаруйте її мені . Так, це посмішка . Саме вона може залагодити конфлікт чи непорозуміння ; саме вона допомагає під час знайомства чи ділової зустрічі і просто підіймає настрій тим , хто її отримав , і тим , хто її подарував .

ІІ. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.
Поділити учнів на групи (згідно рядам). Кожна група отримує конверт із аркушами, на яких написані назви структурних компонентів клітин:
– Перша група відбирає компоненти бактеріальної клітини;
– Друга група – компоненти рослинної клітини;
– Третя – компоненти тваринної клітини.
ІІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів.
1. Підвішування проблеми
– На основі чого відбувається єдність живої і неживої природи.
– Чи існує єдність хімічного складу організмів.
– Чому вода має першочергове значення у клітинах живих організмів?
– Чи можлива нормальна життєдіяльність організму без мінеральних солей?
– Чи залежить кількість води та мінеральних солей від вікових категорій людей?
2. Повідомлення теми і мети уроку
ІV. Вивчення нового матеріалу
1. Робота в групах . кожна група отримує завдання і опрацьовує його . Після встановленого часу один доповідач від групи висвітлює матеріал , що опрацьовувався.

І Група – органічні речовини живих організмів

ІІ Група – Хімічний склад живих організмів

ІІІ Група – вода і мінеральні солі .

ІV Група – Обмін речовин і енергії
Матеріал для довідок :

Живі і неживі тіла планети побудовані з одних і тих же хімічних елементів. Але в живій природі ці елементи характеризуються складністю хімічних сполук. Це зумовлено певною упорядкованістю їх на молекулярному рівні, тобто відмінності між хімічним складом органічного і неорганічного світу виявляється уже на молекулярному рівні. За дослідженнями біохіміка В.О.Енгельгардта «глибока корінна відміна живого від неживого полягає у здатності живого створювати порядок із хаотичного теплового руху молекул».
Хімічні елементи живих організмів створюють два класи сполук – неорганічні і органічні.
Із відомих хімічних елементів до складу клітин входить понад 80. Елементів, які були б властиві лише живим організмам, у природі не знайдено. Близько 30 елементів наявні в клітинах постійно, а понад 5 потрапляють водою, їжею, вдихаються.
Всі елементи, що входять до складу клітин організмів поділяють на групи:
1. Органогенні – оксисен, нітроген, гідроген, карбон.
2. Макроелементи – кількість їх становить від 0,1% до 0,01 %.
3. Мікроелементи – містяться в кількостях від 0,001% до 0,000001%.
4. Ультрамікроелементи – ті, концентрація яких не перевищує 0, 000001%.
Хімічні елементи, які входять до складу клітин і виконують біологічні функції називають біогенними.
Всі живі організми відрізняються від навколишньої неорганічної природи за кількісним складом хімічних елементів. Хімічні елементи беруть участь у побудові організму у вигляді іонів.
Вода утворює основу внутрішнього середовища організмів: цитоплазма, кров, лімфа, тканинна рідина, рослинний сік… Вміст води в організмах становить 60–70 %, а в деяких випадках – до 98 %. Цитоплазма більшості клітин містить приблизно 80 % води. Кров і лімфа людини містять понад 80 % води.
Воді притаманні унікальні хімічні й фізичні властивості. молекула води складається з двох атомів Гідрогену, сполучених з атомом Оксигену ковалентними зв’язками. На полюсах молекули води розміщені позитивні і негативний заряди, тобто вона полярна. Завдяки цьому дві сусідні молекули зазвичай взаємно притягуються за рахунок сил електростатичної взаємодії між негативним зарядом атома Оксигену однієї молекули та позитивним зарядом атома Гідрогену іншої. При цьому виникає водневий зв’язок, у 15–20 разів слабший за ковалентний. Коли вода перебуває в рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки постійно то розриваються, то виникають знову.
Частина молекул води формує водну оболонку навколо деяких сполук (наприклад, білків). Таку воду називають зв’язаною, або структурованою (4–5 % загальної кількості води в організмах). Структурована вода, що формує водну оболонку навколо певних молекул, запобігає їхній взаємодії. Крім того, вода бере участь у підтриманні структури певних молекул, наприклад білків. Решта 95–96 % води має назву вільної: вона не пов’язана з іншими сполуками.
Залежно від температури середовища вода здатна змінювати агрегатний стан. За зниження температури вода з рідкого стану може переходити в твердий, а за підвищення – у газуватий.
Від концентрації йонів Гідрогену, яку оцінюють за водневим показником (рН – значення негативного десяткового логарифма концентрації йонів Н+), залежать структурні особливості та активність макромолекул. Нейтральній реакції розчину відповідає рН 7,0. Якщо його значення нижче – реакція розчину кисла, вище – лужна. Водні розчини, здатні протистояти зміні їхнього показника рН при додаванні певної кількості кислоти або лугу, називають буферними системами. Вони складаються зі слабкої кислоти (донора Н+) і основи (акцептора Н+), здатних відповідно зв’язувати йони гідроксилу (ОН–) та Гідрогену (Н+), завдяки чому рН усередині клітини майже не змінюється.
По відношенню до води всі речовини в природі поділяються на дві групи: гідрофільні – добре розчинні у воді та гідрофобні – практично нерозчинні у воді.
Водний баланс людини. Вміст води в організмі людини становить близько 65 %. Тобто, якщо маса людини становить 60 кг, то з них 39 кг припадає на воду. Вміст води залежить і від віку: у новонароджених він становить близько 75–80 %, у період завершення росту – 65–70 %, а в людей похилого віку – лише 55–60%. Між різними органами і тканинами людини вода розподілена нерівномірно: найбільше її в крові та нирках – 82–83 %, головному мозку – до 80 %, печінці – 75 %, м’язах – 70–76 %, у жировій тканині – близько 30 %, кістках – близько 20 %.
Оскільки організм людини щоденно витрачає приблизно 2–2,5л води (вона виводиться з неперетравленими рештками їжі, сечею, потом, випаровується з поверхні слизових оболонок ротової порожнини та дихальних шляхів), то така сама її кількість має постійно надходити туди. Шляхи надходження води до організму різні. Крім того, близько 1 л води потрапляє з продуктами харчування, ще майже 300 мл води утворюється внаслідок окиснення жирів, білків і вуглеводів (так звана метаболічна вода). Кількість спожитої за добу води залежить від умов, у яких перебуває людина.
Солі неорганічних кислот усередині живих організмів розчинені у воді (у вигляді йонів) або перебувають у твердому стані (наприклад, солі Кальцію та Фосфору у складі скелета людини та більшості хребетних тварин). Йони утворені катіонами металічних елементів (Калію, Натрію, Кальцію, Магнію тощо) та аніонами неорганічних кислот (Cl–, HSO4–, SO42–,НСО3–, Н2РО4–, НРО42– та ін.). Різна концентрація йонів Na+ і К+ поза клітинами та всередині них приводить до виникнення різниці електричних потенціалів на мембранах, які оточують клітини. Це забезпечує транспорт речовин через мембрани, а також передачу нервових імпульсів.
До складу багатьох ферментів входять йони Са2+ і Mg2+, які забезпечують їхню активність. Присутність у плазмі крові йонів Са2+ – необхідна умова зсідання крові. За нестачі солей Кальцію порушується робота серцевого та скелетних м’язів (зокрема, виникають судоми). Сталий уміст натрій хлориду (0,9 %) у плазмі крові – необхідна складова підтримання гомеостазу нашого організму. Розчин натрій хлориду такої концентрації ще називають фізіологічним. Його використовують при ін’єкціях певних ліків або вводять за незначних крововтрат.
Важливі функції виконують в організмі і неорганічні кислоти. Наприклад, хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку. У людей, в шлунку яких хлоридної кислоти виробляється недостатня кількість, порушуються процеси перетравлення білків, можливе розмноження у шлунку великої кількості шкідливих бактерій тощо. Збільшення секреції хлоридної кислоти також небезпечне для організму людини, зокрема воно спричиняє печію. Залишки сульфатної кислоти, приєднуючись до нерозчинних у воді сполук, забезпечують їхню розчинність. Це сприяє виведенню таких речовин у розчиненому стані з клітин і організму. Ортофосфатна кислота необхідна для синтезу АТФ (є універсальним накопичувачем енергії в клітині) та різних типів нуклеїнових кислот.
Кислотно-лужний баланс. Внутрішнє середовище людини має певне співвідношення позитивних і негативних йонів – кислотно-лужний баланс. У разі його порушення можуть виникати важкі захворювання. Зокрема, при підвищенні вмісту позитивних йонів організм погано засвоює Кальцій, Натрій, Калій, а при зростанні вмісту негативних – повільніше засвоюється їжа, що негативно впливає на функції печінки і нирок, виникають алергічні стани, загострюються хронічні захворювання.
Загальний вміст неорганічних речовин (крім води) у клітинах різних типів варіює в межах від одного до декількох відсотків. Серед цих сполук важливу роль у забезпеченні нормального функціонування окремих клітин і цілісних організмів відіграють кислоти, луги та солі.

Пасивний транспорт забезпечує вибіркове проникнення речовин через мембрани. При ньому молекули переміщаються завдяки різниці концентрації речовин по обидва боки мембрани: з ділянки, де їхня концентрація висока, у ділянку, де їхня концентрація нижча. Він триває до тих пір, поки не вирівняються концентрації речовин по обидва боки мембрани. При пасивному транспорті витрачається невелика кількість енергії. Найкращим прикладом пасивного транспорту є дифузія.
Активний транспорт здійснюється за участю спеціального білка-переносника – транслокази. Характерно те, що він відбувається проти градієнта концентрації і потребує затрат енергії. Один із механізмів активного транспорту назвали калій-натрієвим насосом.
Цитоз – це механізм транспорту, який поділяється на ендоцитоз та екзоцитоз. За допомогою ендоцитозу до клітини потрапляють речовини, а за допомогою екзоцитозу виводяться з нього.
Ендоцитоз може відбуватися у вигляді:
а) фагоцитоз – активне захоплення твердих мікроскопічних об’єктів;
б) піноцитоз – процес поглинання клітиною рідини разом з розчиненими в ній сполуками.
V. Рефлексія : 1.Коментоване заповнення таблиці

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Метод « Мозковий штурм»

– Функції води в організмах?

1. Збереження об’єму клітин організмів.
2. Створення пружності клітин (тургор).
3. Універсальний розчинник.
4. Середовище, де відбуваються хімічні реакції.
5. Безпосередня участь в хімічних реакціях.
6. Забезпечення рівномірного розподілу тепла в організмі.
7. Створення водного балансу організму.
8. Захист організму від коливань температури.
9. Змащувальний матеріал в органах.
10. Забезпечення транспорту речовин (поживних, продуктів обміну).
VІ . Підсумок заняття . Домашнє завдання
1. Коментоване оцінювання навчальних досягнень учнів.

2. Д.З.: Опрацювати відповідний матеріал міні-посібника .
Поміркувати! Про що свідчить той факт, що в живих організмах не трапляються хімічні елементи, яких не знайдено в неживій природі?

 

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Речовини живих організмів Обмін речовин і енергії (244.2 KiB, Завантажень: 2)

завантаження...
WordPress: 22.9MB | MySQL:26 | 0,457sec