Бесплатная публикация статей в журналах ВАК и РИНЦ

Уважаемые авторы, образовательный интернет-портал «INFOBRAZ.RU» в рамках Всероссийской Образовательной Программы проводит прием статей для публикации в журналах из перечня ВАК РФ по направлениям: экономика, философия, политология, педагогика, филология, биология, сельское хозяйство, агроинженерия, транспорт, строительство и архитектура и др.

Возможна бесплатная публикация статей в специализированных журналах по многим отраслям и специальностям. В мультидисциплинарных журналах возможна публикация по всем другим направлениям. 

Журналы реферируются ВИНИТИ РАН. Статьям присваивается индекс DOI. Журналы включены в международную базу Ulrich's Periodicals Directory и РИНЦ.

Подпишитесь на уведомления о доступности опубликования статьи. Первую рекомендацию вы получите в течении 10 минут - ПОДПИСАТЬСЯ

Методическая разработка урока биологии по теме "Химия в организме человека"

Цели урока: ознакомление учащихся с  химическим составом пищи,  систематизация и обобщение представлений учащихся о  необходимости  осознанного выбора пищевых продуктов в рационе питания. 

Задачи урока:

  • Образовательные: формирование представлений учащихся о химических веществах и их функциональном значении в организме человека.
  • Воспитательные: воспитание бережного отношения к своему здоровью и здоровью окружающих, формирование критического мышления, культуры речи.
  • Развивающие: развитие представлений учащихся об организме человека как целостной системе, химических свойствах  органических и неорганических веществ, развитие исследовательских навыков работы.

Тип урока: комбинированный, предполагает  развитие метапредметных связей  в рамках образовательной области «Биология», «Химия», «ОБЖ».

Педагогическая технология: чтение и письмо для развития критического мышления (ЧПКМ).

Методы: беседа, наблюдение, лабораторная работа, демонстрация.

Оборудование: презентация, мультимедийный проектор, гербарный материал растений, наборы химических реактивов и оборудование  для проведения исследования, пищевые продукты, семена подсолнечника, арахиса, грецкого ореха.

Место в учебно-воспитательном процессе: уроки по данной теме можно проводить в 8 классе в рамках темы «Химический состав клетки», «Обмен веществ и энергии», в  9 классе по теме «Химический состав клетки», в 10 классе (фрагментарно) по темам, изучающим химические свойства различных классов органических веществ.

План проведения урока

1. Организационный момент

2. Изучение нового материала. Постановка цели урока

2.1. Вступительное слово учителей-предметников

Человеческий организм можно  сравнить с огромным химическим концерном, в котором запускаются различные по своей сути процессы. При пищеварении пища превращается в питательные вещества, поступающие  в кровь или лимфу. И.П. Павлов, рассматривая значение пищеварения, указывал: «Сырой материал, поступающий на завод, проходит длинный ряд учреждений, в которых он подвергается известной механической и главным образом химической обработке  и через бесчисленные боковые ворота  переводится в магазины тела». Сколько раз в сутки надо есть? Какие продукты питания выбрать? Эти вопросы волнуют людей. И это обоснованно, ведь количество тепла  от костра, сложенного из сухих березовых или подгнивших осиновых дров различно, столь различно и наше здоровье  в зависимости от качества принимаемой пищи. «Познай самого себя», – утверждал Ювенал. «Глубоко простирает руки химия в дела человеческие», – писал М. Ломоносов.  И мы, познавая себя, используя химические опыты, попытаемся  экспериментально изучить химический состав  некоторых продуктов питания, свойства химических веществ, их функциональное назначение в клетке.

2.2  Работа учащихся в группах. Алгоритм выполнения задания

Изучение предложенного материала, распределение материала среди участников группы для представления вопроса в рамках презентации,  выполнение лабораторных опытов по инструктивным карточкам, составление вопросов (четыре  вопроса по тексту), которые задаются  учащимся других групп после презентации материала. Проводится инструктаж по технике безопасности.
Учитель  оказывает консультативную помощь,  следит за соблюдением правил техники безопасности.

Группа №1.  «Знай наших»

Качественный и количественный состав пищевых рационов должен обеспечивать потребность организма в веществах, из которых в его клетках и тканях могут синтезироваться собственные структуры, необходимые для процессов жизнедеятельности, приспособительных и защитных реакций.Исходным материалом для создания живой ткани и её постоянного обновления, а также единственным источником энергии для человека и животных являются органические и неорганические вещества, поступающие в организм вместе с пищей.
Пища – сложная смесь органических и неорганических веществ, получаемых организмом из окружающей среды и используемых для построения и возобновления тканей, поддержания жизнедеятельности и восполнения расходуемой энергии.
Минеральные или неорганические вещества – это природные химические соединения в виде солей металлов и металлоидов, входящие в состав пищевых продуктов. Особенно важные из них – соли калия, кальция, магния, натрия, фосфора, серы, железа, а также фтора, цинка, молибдена, марганца, меди, йода, кобальта и др. Они необходимы организму как составные части костей, зубов, ферментов, а также для нормального функционирования человеческого организма. Многие из них находятся в пищевых продуктах в ничтожно малых количествах, менее 0,001%, и называются микроэлементами. Большое значение имеет поваренная соль, из которой в организме человека образуется соляная кислота. Она входит в состав желудочного сока и играет важную роль в переваривании пищи, а также в защите организма от бактерий. Поступившие с пищей и слюной бактерии в кислом желудочном соке быстро погибают. Суточная потребность человека в минеральных веществах: калия – 2,5 г, кальция – 0,8, магния – 0,7, натрия – 4,5, фосфора – 1,5, серы – 1,2 г, железа – 15 миллиграммов, цинка – 20, йода – 0,2 и меди – 3 миллиграмма.
Вода крайне необходима для жизнедеятельности организма, так как все сложные процессы обмены веществ совершаются в водной среде. Вода является преобразуется составной частью плодов, овощей, мяса, рыбы, молока и других пищевых продуктов. В человеческом организме она составляет более двух третьей массы тела. Суточная потребность взрослого человека в воде для питания составляет 2-2,5 л. Часть этого количества поступает в организм с пищей, а часть – в виде питьевой воды, чая, молока и других напитков.

Опыт №1. Обнаружение органических веществ.

Методика проведения. В пробирку помещают семена пшеницы и нагревают ее в пламени спиртовки. Семена обугливаются, появляется запах. Это горят органические вещества.

Опыт №2.Обнаружение воды.

Методика проведения. Клубень картофеля разрезают на две части. На свежий срез помещают фильтровальную бумагу, на которой появляется влажное пятно .Это вода, которая входит в состав сока картофеля.

Группа № 2.  «Мы – это жизнь»

Общая характеристика белков. Из органических веществ клетки по количеству и значению на первом месте стоят белки. При нарушении обмена белков человек заболевает,  в дальнейшем может наступить летальный исход. В состав белков входят: углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь. Белки обладают большой молекулярной массой: молекулярная масса альбумина (одного из белков яйца) 36 000. 
Белки –  это сложные высокомолекулярные органические вещества,  непериодичные биополимеры, мономерами которых являются 20 аминокислот.
В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме, различают: заменимые аминокислот, синтезируемые в организме; незаменимые аминокислоты – аминокислоты, которые в организме не синтезируются. В зависимости от аминокислотного состава белки бывают: полноценными, если содержат весь набор аминокислот; неполноценными, если какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Различают простые белки, состоящие только из аминокислот (фибрин, трипсин), и сложные белки, содержащие помимо аминокислот еще и небелковую. Она может быть представлена ионами металлов (металлопротеины – гемоглобин), углеводами (гликопротеины), липидами, нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины). Белки – это пептиды; органические вещества, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью, которая образуется  при взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой.
Структура молекулы белка. Выделяют 4 уровня пространственной организации белков. Под первичной структурой белка понимают последовательность расположения аминокислотных остатков в одной или нескольких полипептидных цепях, составляющих молекулу белка. Вторичной структурой является  последовательность расположения аминокислотных остатков в одной или нескольких полипептидных цепях, составляющих молекулу белка. Третичная структура – это способ укладки полипептидных цепей в глобулы, возникающий в результате химических связей (водородных, ионных, дисульфидных) и установления гидрофобных взаимодействий между боковыми цепями аминокислотных остатков. Четвертичная структура характерна для сложных белков, молекулы которых образованы двумя и более глобулами.

Функции белков

1. Каталитическая. Благодаря работе биокатализаторов – ферментов белковой природы, скорость реакций в десятки тысяч  выше скорости реакций, идущих с участием неорганических  веществ.
2. Строительная. Белки участвуют в образовании клеточных и внеклеточных структур: входят в состав клеточных мембран, шерсти, волос, сухожилий, стенок сосудов и т.д. ковой молекулы.
3. Транспортная. Некоторые белки способны присоединять различные вещества и переносить их к различным тканям и органам тела, из одного места клетки в другое.
4. Регуляторная. Большая группа белков организма принимает участие в регуляции процессов обмена веществ.
5. Защитная. В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов (антигенов) образуются особые белки – антитела
6. Двигательная. Особые сократительные белки участвуют во всех видах движения клетки и организма.
7. Сигнальная функция
8. Запасающая. Благодаря белкам в организме могут откладываться про запас некоторые вещества.
9. Энергетическая. Белки являются одним из источников энергии в клетке. При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж.

Опыт.№1 Обнаружение каталитической функции белков.  Методика проведения.

В пробирки (4 шт.) с кусочками  сырого мяса  и вареного  учитель наливает раствор перекиси водорода и воду. В первых пробирках идет реакция , выделяется  кислород, в остальных – нет. Учащиеся делают выводы по ходу опыта.

Опыт №2.Обнаружение белков в мороженом. Методика проведения.

В пробирку наливают 1 мл. растаявшего мороженого, добавляют 5 мл дистиллированной воды, закрывают пробкой, встряхивают, к 1 мл приливают 1 мл 2М раствора NаОН, несколько капель 10%раствора СиSO4, пробирку встряхивают.  Появляется ярко-синее окрашивание.

Опыт №3.  Обнаружение белков. Методика проведения.

Берут две пробирки. В первую помещают 0,5 мл 0,1% раствора глицина , во вторую – 0,5 мл. 1% раствора яичного белка, потом добавляют по 2-3 капли 0.1% раствора нингидрина и нагревают. Появляется синее окрашивание.    Учащиеся делают выводы по результатам  опытов.

Группа №3.  «Жиры – друзья или враги?»

Жиры – органические соединения, входящие в состав животных и растительных тканей и состоящие в основном из триглицеридов (сложных эфиров глицерина и различных жирных кислот ж и ли). Жиры и жироподобные вещества объединяют обычно под названием липиды. Жиры бывают растительные и животные, простые и смешанные.
У человека и животных наибольшее количество жиров находится в подкожной жировой клетчатке. в мышечной ткани, костном мозге, печени и других органах. В растениях жиры накапливаются в основном в плодовых телах и семенах. Особенно высокое содержание жиров свойственно так называемым масличным культурам. Например, в семенах подсолнечника жиров содержится до 50% и выше (в пересчете на сухое вещество). Источниками жиров являются живые организмы: коровы. свиньи, гуси, киты, акулы, тресковые. Из печени трески и акулы получают рыбий жир. Рыбий жир отличается самым высоким содержанием наиболее активной из полиненасыщенных жирных кислот арахидоновой; не исключено, что высокая эффективность рыбьего жира объясняется не только содержанием в нем витаминов А и D, но и высоким содержанием этой дефицитной и столь необходимой организму Еще шире используются масла растений: хлопка, льна, клещевины, горчицы. Биологическая роль жиров заключается прежде всего в том, что они входят в состав клеточных структур всех видов тканей и органов и необходимы для построения новых структур (так называемая пластическая функция). Важнейшее значение имеют жиры для процессов жизнедеятельности, т. к. жиры вместе с углеводами участвуют в энергообеспечении всех жизненных функций организма. Кроме того, жиры, накапливаясь в жировой ткани, окружающей внутренние органы, и в подкожной жировой клетчатке, обеспечивают механическую защиту. Жиры, входящие в состав жировой ткани, служат резервуаром питательных веществ и принимают участие в процессах обмена веществ и энергии в организме. Энергетическая функция жира заключается в том, что при распаде 1 г. жира образуется 38,9 кДж энергии. Жиры выполняют функцию терморегуляции,что позволяет теплокровным животным жить в холодной воде. Жир – поставщик эндогенной воды у верблюдов, тушканчиков. Жироподобные соединения покрывают тонким слоем листья растений, не давая им намокать вовремя дождя.

По усвояемости жиры можно разделить на три группы: 1) жир с температурой плавления ниже температуры тела человека, усвояемость таких жиров составляет 97–98%; 2) жир с температурой плавления выше 37°, его усвояемость – около 90%; 3) жир с температурой плавления 50–60°, его усвояемость – около 70-80%.

Опыт №1. Обнаружение в шоколаде непредельных жиров. Методика проведения.

Кусок шоколада помещают в фильтровальную бумагу, надавливают на него до появления пятна, потом на пятно помещают  каплю 0,5 н раствора перманганата калия, образуется бурый осадок оксида марганца 2. Что свидетельствует о наличии непредельных жиров.

Опыт №2. Обнаружение жиров в семенах подсолнечника, арахиса, грецкого ореха. Методика проведения.

На фильтровальную бумагу помещают семена данных растений и надавливают на нее. Появившиеся пятна свидетельствуют о наличии жира.

Группа №4. «Дары фотосинтеза»

Углеводы – важный класс природных веществ – встречаются повсеместно в растительных, животных и бактериальных организмах. Углеводы – органические соединения, состоящие из одной или многих молекул простых сахаров.. Их общую формулу обычно записывают в виде Сn (Н2О) n (где n – не меньше трех). Впервые в 1844 г. этот термин ввел отечественный ученый К. Шмид (1822–1894). В животной клетке углеводы находятся в количестве, не превышающем 2-5%. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90% сухой массы (например, в клубнях картофеля, семенах). Выделяют три группы углеводов: моносахариды, или простые сахара (глюкоза, фруктоза); олигосахариды – соединения, состоящие из 2-10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (сахароза, мальтоза); полисахариды, включающие более 10 молекул сахаров (крахмал, целлюлоза).
Глюкоза – первичный источник энергии для клеток, образуется в результате фотосинтеза в клетках растений. Глюкоза (виноградный сахар, декстроза) содержится в соке винограда и других сладких плодов и в небольших количествах – в организмах животных и человека. Глюкоза входит в состав важнейших дисахаридов – тростникового и виноградного сахаров. Высокомолекулярные полисахариды, т. е. крахмал, гликоген (животный крахмал) и клетчатка, целиком построены из остатков молекул глюкозы, соединенных друг с другом различными способами.
Крахмал – это сложный углевод, который есть во фруктах, овощах, бобовых, орехах и злаках. Он обладает высокой энергетической ценностью и легкой усвояемостью, быстро проходя по желудочно-кишечному тракту, крахмал превращается в глюкозу и усваивается организмом буквально за 3-4 часа, то есть наш организм в максимально быстрый срок насыщается энергией.
Свойства крахмала таковы, что его нельзя смешивать с белковыми продуктами, которые требуют для своего переваривания щелочную кислоту, такую нужную для усвоения крахмала, а это приводит в свою очередь к оседанию в клетках жировых отложений, а значит питание будет приносить больше вреда, чем пользы. А для того, чтобы крахмалистые овощи лучше усваивались в нашем организме, нужно добавлять к ним жиры: растительное масло, сливки, сметану.
Целлюлоза (фр. cellulose от лат. cellula – «клетка, клетушка»), белое твердое вещество, нерастворимое в воде, молекула имеет линейное (полимерное) строение. Целлюлоза представляет собой длинные нити, содержащие 300-10 000 остатков глюкозы, без боковых ответвлений. Эти нити соединены между собой множеством водородных связей, что придает целлюлозе большую механическую прочность, при сохранении эластичности. Практически все зеленые растения вырабатывают целлюлозу для своих потребностей. Сахар образуется в листьях и, растворяясь в соке, распространяется по всему растению. Растение использует ее для создания оболочки новых клеток. Целлюлоза входит в состав растений, применяемых человеком в качестве продуктов питания – салата, сельдерея, а также отрубей. Организм человека не в состоянии переварить целлюлозу, однако она полезна как «грубые корма» в его диете.
Гликоген – более разветвленный, чем крахмал, полисахарид животного происхождения, состоящий из глюкозы. Он играет исключительно важную роль в организмах животных как запасной полисахарид: все процессы жизнедеятельности, в первую очередь мышечная работа, сопровождаются расщеплением гликогена, отдающего сосредоточенную в нем энергию.

Биологические функции

1. Резервная. Крахмал и гликоген представляют собой форму хранения питательных веществ.
2. Структурная. Целлюлоза и многие полисахариды входят в состав мембран растительных клеток
3. Защитная. Кислые гетерополисахариды выполняют роль смазочного материала, выстилая трущиеся поверхности суставов, дыхательных и пищеварительных путей.
4. Участие в создании комплексных молекурл, например, гликопротеины.
5. Энергетическая. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,8 кДж энергии.

Опыт №1. Обнаружение крахмала в вафельном стаканчике, сыром картофеле, куске хлеба.

Методика проведения.

На данные объекты капают 1-2 капли спиртового раствора йода. Появляется темно-фиолетовое окрашивание.

Опыт №2. Обнаружение глюкозы в конфетах (леденцах). Методика проведения.

В воде растворяют леденцы. В пробирку наливают 1 мл раствора, 1 мл. 10% щелочи и медного купороса до появления осадка. Если глюкозы много, то появляется оранжевый осадок оксида меди I, если мало, то появляется синеватый осадок, который при нагревании желтеет. Уч-ся делают выводы по результатам  опытов.

Опыт № 3. Обнаружение углеводов в мороженом. Методика проведения.

В пробирку добавляют 2 мл. профильтрованного растаявшего мороженого, 1мл. 2М раствора NаОН, 2-3 капли СиSO4, пробирку встряхивают, появляется ярко-синее окрашивание. Образуется ярко-синий раствор.

Группа №5.   «Сотворяющие чудо»

Витамины (от лат.vita – «жизнь») – группа низкомолекулярных органических соединенийхимическойгетеротрофного организмапищи<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B" title="Продуценты">Автотрофные организмыфитопланктона<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B" title="Микронутриенты">микронутриентам<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%8B" title="Ферменты">ферментоврегуляторнымигормонов<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/1880_%D0%B3%D0%BE%D0%B4" title="1880 год">1880 годуНиколай ЛунинТартуского университета1889 годуголландскийХристиан Эйкманбери-бери1905 годуУильямом Флетчером<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/1906_%D0%B3%D0%BE%D0%B4" title="1906 год">1906 годуФредерик Хопкинс1911 годупольскимКазимиром ФункомЛондоне<.>vita – «жизнь» и английского amine – «аминцингапеллаграрахит Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ<. href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD_%D0%9A" title="Витамин К">витамин Квитамин В3триптофана<.> С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина – гиповитаминозавитаминозгипервитаминоз<.> Известно около полутора десятков витаминов. Исходя из растворимости, витамины делят на жирорастворимые – ADEFKBCжировая тканьпечень<.>

Опыт №1. Обнаружение витамина С в овощах и фруктах. Методика проведения   опыта.

Используют соки картофеля, капусты, редьки, патиссонов.В пробирки наливают 0,5 мл 5% раствора железосинеродистого калия, добавляют 1 каплю 5% раствора хлорного железа. Жидкость приобретает бурую окраску.  Затем в каждую из пробирок добавляют последовательно: в первую – 5 капель раствора аскорбиновой кислоты,во вторую – 0,5 мл. дистиллированной воды, в остальные по 0,5 мл разного сока. Сравнивая степень окраски содержимого пробирок, определяют наличие витамина С.

Опыт №2.Обнаружение витамина В6 в белом и сером хлебе. Методика  проведения опыта.

В одну пробирку помещают 1 мл  водной вытяжки из серого хлеба, во вторую – 1 мл водной  вытяжки из белого хлеба, добавляют 1-2 капли 5% раствора хлорного железа, встряхивают. В присутствии хлорного железа растворы, содержащие пиридоксин, приобретают  красную окраску.

3. Закрепление. Проведение игры

На слайде таблица с закрытыми вопросами. Группа выбирает вопрос, за выбор вопроса в рамках своей темы получает один балл, по другим – 2 балла. Кто набирает большее количество баллов, получает оценку « отлично», остальные – «хорошо».

3.1. «Знай наших!

1. Основа жизни (вода)
2. Враг суставов (хлорид натрия).
3. Заболевания костей  (рахит)
4. Ядовитые «попутчики» овощей и фруктов (нитраты)
5. Основа  костей и зубов (карбонат кальция).

3.2. «Мы – это жизнь!»

1. «Переносчик» кислорода (гемоглобин).
2. Основа белка (аминокислота).
3. Белки мышц (актин, миозин).                  
4. Энергетический вклад белка (17, 8 кДж).
5.Место синтеза белка в клетке (рибосомы). 

3.3. «Жиры – друзья или враги?»

1. Искусственно полученный жир (маргарин).   
2. «Недруг» сосудов (холестерин).
3. Результаты гидролиза жира (глицерин, жирные кислоты).   
4. Подарок рыб (рыбий жир)
5. «Жировая» норма человека (70-80г в день).

3.4. «Дары фотосинтеза»

1.Автор учения о фотосинтезе (К.А. Тимирязев).
2. Место синтеза глюкозы (хлоропласты листа растений).
3. Доспехи насекомого (хитин).
4.  Основа меда (глюкоза, фруктоза).
5.База оболочки растительной клетки  (целлюлоза).

5. «Сотворяющие чудо»

1. Автор термина «витамины» (К.Функ).
2. Недостаток витаминов (гиповитаминоз).
3. Причина цинги  (недостаток или отсутствие витамина С).
4. Витамин, влияющий на зрение (витамин А).
5. Причина рахита (недостаток или отсутствие витамина Д).

4. Итоги проведения урока, ответы на проблемные вопросы. Обсуждение результатов опытов.  Выставление оценок за работу на уроке.

5.  Домашнее задание для учащихся

5.1. Изучить параграф учебника, устно ответить на вопросы.
5.2. Работа по  предложенным исследовательским направлениям

Список литературы:

1. Захаров В.Б. «Биология. Общие закономерности», М, 1996 г.
2. Рувинский А.О. «Общая биология», М., 1999г.
3. Пименов А.В. «Уроки биологии в 10 кл.» М., 2006г.
4. Лемеза В.Н. «Пособие для поступающих в ВУЗы» М, 2000г.
5. Воронин Л.Г., Маш Р.Д. «Методика проведения опытов и наблюдений по анатомии. Физиологии и гигиене человека, М.,1983г.
6. Денисова В.Г. «Открытые уроки по химии», Волгоград, 2002г.
7. Зверев И.Д. «Книга для чтения по анатомии», М, 1983 г.
8. Сайты: