Урок 2, 3

Неорганічні речовини: вода і мінеральні солі.

Мета.
Освітня. Продовжити формувати знання учнів про хімічний склад живих організмів; ознайомити із неорганічними речовинами на прикладі води та мінеральних солей; розкрити біологічний вплив хімічних елементів на організм.
Розвиваюча. Розвивати уміння визначати біологічне значення неорганічних сполук як компонентів живих організмів; розвивати увагу, пам’ять, спостережливість.
Виховна. Виховувати бережливе ставлення до води як основної рідини нашої планети та живих організмів.

Тип уроку. Засвоєння нових знань.
Форма уроку. Синтетична.
Місце уроку в навчальній темі. Поточний.

Методи і методичні прийоми:
1. Інформаційно- рецептивний:
а) словесний: розповідь-пояснення, опис, бесіда, повідомлення учнів, робота з підручником.
б) наочний: ілюстрація, демонстрація, ТЗН.
Прийоми навчання: виклад інформації, пояснення, активізація уваги та мислення, одержання з тексту та ілюстрацій нових знань, робота з роздатковим матеріалом.
2. Репродуктивний.
Прийоми навчання: подання матеріалу в готовому вигляді, конкретизація і закріплення вже набутих знань.
3. Проблемно - пошуковий: постановка проблемного питання.
Прийоми навчання: постановка взаємопов’язаних проблемних запитань, активізація уваги та мислення.
4.Візуальний: складання схем.
5.Сугестивний: застосування різних видів мистецтва – вірші, музика.
6.Релаксопедичний: психологічне розвантаження.

Міжпредметні зв ́язки: хімія, географія.
Матеріали та обладнання: схеми, малюнки, таблиці, мм дошка.
Основні поняття та терміни: неорганічні сполуки, неорганічні кислоти, вода, мінеральні солі, гідрофільність, гідрофобність, буферні системи, кислотно-лужний баланс.

ХІД УРОКУ

І. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.

1. Яка класифікація елементів, що входять до складу живих організмів?
2. Які хімічні елементи можуть нагромаджуватися у деяких рослинах та тваринах?
3. Що таке рослини-розвідники (ті, що допомагають геологам шукати родовища корисних копалин)?
4. Метали чи неметали переважають у живих організмах?
5. Характеристика деяких хімічних елементів, що входять до складу живих організмів?

ІІ. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності учнів.

Проблемні запитання.
- 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?

ІІІ. Сприймання та засвоювання учнями нового матеріалу.

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.

ІV. Осмислення об‘єктивних зв’язків та взаємозалежностей у вивченому матеріалі.

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).

V. Узагальнення та систематизація знань.

VІ. Підведення підсумків уроку.

Воді належить першочергова роль у забезпеченні функціонування окремих клітин, органів та цілісних організмів.

VІІ. Надання та пояснення домашнього завдання.

Приготувати повідомлення про:
- радіонукліди;
- ізотопи;
- Вимоги до питної води та її якості.

Предмети: Біологія

Класи: 10 клас