Урок дискуссия «Значение некоторых химических элементов для живой и неживой природы»

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2

УРОК ДИСКУССИЯ

«Значение некоторых химических элементов

для живой и неживой природы»

Полна чудес моя природа «А.С. Пушкин»

Ростовская обл. Октябрьский (с) р-н.

п. Казачьи Лагери

СШ № 77 имени Героя России

Петрушко С.И

2007 г.

учитель биологии ШУБИН

ВЛАДИМИР ВЕНИАМИНОВИЧ

учитель химии РЯБЦЕВА

ТАТЬЯНА ПЕТРОВНА

Домашний адрес: 346493 Ростовская обл.

Октябрьский(с) р-н.

П.Казачьи Лагери,

ул. Российская д.5 кв.19

Цель урока:

продолжать формировать представления учащихся о единстве материального мира, о многообразии природных явлений на различных ступенях организации живой и неживой природы,
развивать умения работать с занимательной и научной литературой, анализировать полученную информацию, умения отстаивать свою позицию, принимать адекватные решения и применять полученные знания в современных условиях жизни,
воспитывать политехничность в целях профессиональной ориентации, прививать интерес к научной работе.

Оснащение урока:

Учебная литература, другая информация в каждой микрогруппе, информация из сети Интернет.

ТСО - магнитофон, музыкальные записи.

Интерактвная доска, компьютер

Ход урока.

Вводная часть урока.

Организационный момент урока.
Вступительное слово учителей- координаторов, совместный поиск проблемы дискуссии.
Объявление темы урока.
Определение видов деятельности во время проведения урока.

Сегодня на уроке мы продолжим разговор на тему химические элементы в живой и неживой природе. Постараемся подвести итог раговора и заполнить сводную таблицу, раскрывающую результаты влияния химических элементов на живые и неживые системы.

Представление гостей дискусса: группа а) ветеринарных работников,

б) агрономов, в) физиологов, г) фармацевтов, д) токсикологов, е)химиков, ж ) виртуально- исследовательская лаборатория.

5. Работа в сети Интернет.

Основная часть урока.

Слово координатору, учителю химии.

Уважаемые коллеги! Необходимо выяснить вопрос о влиянии химических элементов на живые и неживые системы.

И так, Ваша точка зрения. Химические элементы оказывают на системы положительное или отрицатльное влияние?

Итог голосования: положительный - 16 учеников, отрицательный – 2, воздержались- 4

Представление о живой и неживой природе.
Знакомство с информацией о влиянии химических элементов на живую и неживую природу (информацию доводят до сведения: агрономическая, токсикологическая, физиологическая, ветеринарная, фармацевтическая, и химическая службы, службы виртуальной лаборатории.) Информацию доводят до сведения гости конференции, взяту со СМИ и сети Интернет, проект представляют на интерктивной доске.
Каждая группа заполняет таблицу « Влияние химических элементов на живую природу».
Заполнение итоговой таблицы « Положительное и отрицательное влияние химических элементов на природу.»
Знакомство учащихся с результатами заполнения итоговой таблицы.
Заключение по уроку. (Все желающие.)
Подведение итогов урока учителем биологии и учителем химии.

9. Самостоятельное оценивание своей деятельности.

Обсуждение вопроса о единстве живой и неживой природы, демонстрация слайдов «Влияние человека на окружающую среду с позиции наук химии, биологии, экологии» Знания о природе люди накапливали постепенно. Сначала наших далеких предков интересовало лишь то, что было необходимо для жизни ,-пища ,вода ,одежда, жилье. Но, наблюдая за ростом и развитием растений, за повадками зверей, люди добивались больших результатов в своей деятельности. Рассматривая звездное небо ,находили звезды и созвездия, по которым легко ориентироваться в море и на суше . изучая свойства металлов ,научились использовать этот материал для изготовления орудий труда.

Знания об окружающей природе передавались из поколения в поколение. Многолетние наблюдения убеждали людей в том, что многие природные явления и явления живой и неживой природы связаны между собой, а значит живая и неживая природа –единое целое.

Человеку стало возможным предсказать предвидеть эти явления, а значит, возникали вопросы об их причинах. Люди стремились объяснить происходящее доступными способами. Постепенно зарождались научные знания.

Со временем знания о природе систематизировались, развивались естественные науки.

Мы часто слышим слово «природа». О природе написано немало книг ,ей посвящают свои произведения писатели, поэты, художники. Человек наслаждается красотой природы ,черпает в ней силы и вдохновение. Общение с природой приносит человеку большую радость.

Что же такое природа?

Природа-весь мир, который нас окружает, все ,что мы видим ,слышим ,используем в процессе жизни и труда .Это солнце и звезды ,моря и реки , равнины и горы , леса и степи, растения и животные. Мы сами являемся частью природы.

Природа состоит из множества различных тел. Камни, солнце, птицы, растения-тела природы. Солнце и звезды составляют мир огромных тел .Есть в природе и очень маленькие тела ,такие, как бактерии и вирусы. Их можно увидеть только под микроскопом.

Живые тела – организмы. К ним относятся бактерии, грибы, растения, животные, человек Они состоят из элементов неживой природы. Поэтому нам предстоит раскрыть физиологические, химические процессы, происходящие в открытой системе всей природы.

Знакомство с информацией о влиянии химических элементов на живую и неживую природу ( информацию доводят до сведения: агрономическая, токсикологическая, физиологическая, ветеринарная, фармацевтическая, и химическая службы, виртуальная служба из сети Интернет)

ВЕТВРАЧ.

В организме животных имеются все известные химические элементы и их изотопы. Они находятся в тканях животных в различных состояниях:

в костях в виде минеральных солей — кристаллов, в мягких тканях в виде истинных или коллоидных растворов в соединении с белками.

Минеральные вещества участвуют в основных физиологических процессах: в обеспечении нормального водного баланса и распределении воды в организме; в поддержании осмотического давления крови и клеточных жидкостей; в регуляции кислотно-щелочного равновесия; во многих химических реакциях как Катализаторы; в создании оптимальной среды. Для действия ферментов и гормонов.

Натрий.

Основная масса натрия всасывается в тонком отделе кишечника и, быстро распространяясь с кровью по организму, вскоре обнаруживается во всех тканях.. Самая высокая концентрация натрия обнаруживается в плазме крови (300—330 мг % ,) Много его так же в почках (165—390 мг %, ), костях скелета и хрящах (175— 366 мг % , ).

Более 95% натрия выводится через почки.

Важнейшая функция хлористого натрия в организме — регуляция водного обмена. Так, при его недостатке в кормах происходит обезвоживание организма. Это явление сопровождается потерей аппетита, животные становятся вялыми, облизывают окружающие предметы, у них тускнеет и взъерошивается шерсть, ухудшается усвоение корма, падает продуктивность. Не менее важна и другая функция натрия — его ионы возбуждают мышцы и необходимы для проведения импульсов по нервным волокнам. Кроме этого, натрий влияет на скорость роста организма, общий удой и жирность молока коров и овец. Активизирует амилазу, фруктокиназу, холинэстёразу и тормозят действие фосфорилазы.

Перемещение против градиента концентрации обусловлено наличием в мембранах клеток систем активного переноса, представленных специфическими белками. Белки-переносчики образуют с субстратами временные комплексы (по типу фермент-субстратных комплексов). Функционирование систем активного переноса сопряжено с затратами энергии, источником которой является внутриклеточная АТФ.

Одной из самых распространенных систем активного переноса является (Na⁺+ K⁺) —АТФ- аза, т. е. фермент, активность которого зависит от присутствия в среде ионов Na⁺ и К⁺. Эта система локализована в клеточной мембране и обеспечивает выведение из клетки ионов натрия и замену их на ионы келия или такие метаболиты, как аминокислоты, углеводы и др.

Названная выше система действует в две стадии: внутри клетки под влиянием ионов Na⁺ осуществляется фосфорилирование фермента-переносчика за счет использования внутриклеточной АТФ и последующее присоединение к нему Na⁺.Во второй стадии фосфорилированный фермент гидролизуется с освобождением ионов Na⁺ на внешней стороне мембраны. Вместо натрия в клетку поступают ионы К⁺, а в других случаях —

аминокислоты и глюкоза. Описанная система активного транспорта веществ получила название «натриевого насоса». Таким образом, ионы Na⁺ играют существенную роль при транспорте различных метаболитов из окружающей среды в клетки.

Избыток натрия в организме, в равной мере как и его не достаток, вызывает серьезные нарушения обмена веществ, и основе которых лежит угнетение ряда ферментов, прежде всего ацетилактивирующих систем. Одним из признаков повышенного содержания натрия в организме является хрупкость сосудов, также гидратация тканей, их отечность.

Токсиколог.

Натрия хлорид.

Наиболее чувствительны куры (3 г/кг) и свиньи ( 2,5 г/кг) и молодые животные. Высокая концентрация соли в крови вызывает нарушение изотонии, что приводит нарушению функций ЦНС, повышается осмотическое напряжение крови и происходит обезвоживание эритроцитов и клеток органов приводящее к кратковременному усилению обменных процессов с последующим длительным их торможением. На слизистой желудка и кишечника возникает геморрагическое воспаление.

Фармацевт.

Натрия хлорид содержится в крови, его концентрация 0,5 % обеспечивает постоянство осмотического давления крови. При дефиците натрия хлорида в организме наблюдается сгущение крови, т.к. вода переходит из сосудистого русла вы ткани. Затем развиваются спазмы гладкой мускулатуры, судорожные сокращения скелетных мышц, нарушения функции нервной системы и кровообращения.

Для нормализации состояния используют:

1 Физраствор ( 0,9% р-р натрия хлорида). При внутривенном введении обладает дезинтоксикационым действием и снимает обезвоживание организма (разжижает кровь).

2. Гипертонический р-р (10%). Внутривенно, медленно при лечении желудочных и кишечных кровотечений.

Наружно способствуют отделению гноя из ран, а так же действует противомикробно.

Химик.

Nа₂ металл серебристо-белого цвета с незначительным оттенком, легкий (легче воды), мягкий (можно резать ножом) с низкой t 0 плавления.

Применение: 1. Охладитель ядерных реакторов в виде сплавов с К.

2. В сплавах (со свинцом) для изготовления подшипников

3. Восстановитель при получении некоторых тугоплавких металлов.

Агроном.

Кремний повышает солеустойчивость растений и устойчивость их к поражению грибными заболеваниями. При отсутствии в питательной среде кремния нарушается ультраструктура клеточных органелл.

Токсиколог.

Кремний очень важен для растений и животных имеющих кремневый скелет.

Однако, кристаллический SiO_2,проникающий в легкие рабочих пылевых профессий – горняков антрацитных шахт, рабочих золотоносных приисков, бурильщиков на кварцевых породах, точильщиков вызывает заболевание - селикоз легких.

Химик.

Si – твердое вещество серого цвета. Имеет атомную кристаллическую решетку, подобно алмазу. Однако связи менее прочные, могут нарушаться. При этом появляется свободные электроны и Si может проводить электрический ток. Каждый атом Si находится в центре тетраэдра.

Применение: в радиотехнике как полупроводник. Сплавы в технике.

Ветврач.

Кальций.

Функции кальция в организме разнообразны. Кроме участия, в образовании костной ткани кальций в качестве активатора ферментов необходим при свертывании крови, он понижает возбудимость отдельных участков нервной системы, снижает температуру тела, ослабляет действие на организм токсинов, повышает устойчивость организма к инфекции, уменьшает гидратацию белков, устраняет вредное действие избытка калия, натрия, магния, необходим для возникновения биоэлектрических потенциалов на поверхности клеточных мембран, активирует АТФ-азу мышц и ряд других ферментов.

Усвоение и обмен кальция зависят от наличия в организме витамина D, а также от концентрации в крови паратгормона и кальцитонина .

Агроном.

Кальций.

Присутствует во всех клеточных структурах и органеллах и стабилизирует их функции. При недостатке кальция задерживаются формирование и рост корней. Ограничивая поступление других ионов в растения, он способствует устранению токсичности избыточных концентраций ионов аммония, алюминия, марганца, железа, повышает устойчивость растений к засолению почв.

Характерным признаком кальциевой недостаточности являются некротические явления — коричневые пятна на плодах (томаты) и молодых листьях. Повышенная концентрация кальция в почвенном растворе (в карбонатных почвах) может отрицательно сказываться на поглощении железа, цинка, марганца и вызывать у растения хлороз.

Фармацевт

Препараты кальция.

Ионы кальция необходимы для передачи нервных импульсов,

Для сокращения скелетных и гладких мышц, деятельности мышцы сердца, для формирования костной ткани, для свертывания крови и нормальной деятельности других органов и систем.

Применение:

1.При нарушении функции паращитовидной железы.

2. При аллергических состояниях

3.Для уменьшения порозности сосудов.

4. При токсических поражениях печени.

5.Как противоядие при отравлении солями магния, щавелевой кислотой и солями фтористой кислоты.

Химик.

Кальций – металл серебристо-белого цвета, легкий. Температура плавления 420 С.

Взаимодействует схолодной водой и со многими неметаллами.

Легко взаимодействует с галогенами и быстро сгорает в воздухе.

Применяется для использования свнцово-кальциевых сплавов, необходимых на производстве.

Соединение кальция: гашеная, негашеная известь, хлорная известь и гипс.

Физиолог.

Фосфор.

В организме животных встречаются как минеральные (различные фосфорнокислые соли), так и органические соединения фосфора. Одно из таких веществ — гидроксиапатит — основное минеральное соединение костной ткани. В среднем в костях млекопитающих 30 % золы, в составе которой 36 % кальция, 17 % фосфора и 0,8 % магния. Фосфор костей составляет 70—85 % от общего количества этого элемента в организме.

Фосфор и его соединения служат составной частью костной ткани и зубов, компонентом нуклеотидов и нуклеиновых кислот, участвуют в образовании буферных систем и в построении кофсрментов (НАД, НАДФ, ФАД, ФМН,и др.) и макроэргических соединений АТФ, ЦТФ, ГТФ, УТФ, креатинфосфат. Соединения фосфора действуют в роли посредника при гормональной регуляци (циклическая — 3'5'-АМФ) и активатора углеводов, аминокислот и продуктов омыления жиров в процессе их окисления (глюкозо-6-фосфат, глицерофосфат, 3-фосфоглицериновая кислота и др.).

Регуляция обмена фосфора осуществляется паратгормоном, тироксином, эстрогенами. Обмен фосфора тесно сопряжен с обменом кальция.

Недостаток фосфора у животных сопровождается задержкой роста, возникновением рахита, остеомаляции, остеопороза, фиброзного остита.

Агроном.

Фосфор входит в состав фосфопротеинов, нуклеиновых кислот, фосфолипидов, фосфорных эфиров Сахаров, нуклеотидов, принимающих участие в энергетическом обмене, витаминов и многих других соединений. Многие фосфорсодержащие витамины и их производные являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитическом акте, ускоряющем течение важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание). Фосфор усиливает накопление сахара во фруктах и овощах, крахмала в клубнях картофеля.

Если растению не хватает фосфора, окраска листьев становится пурпурной или темно-бронзовой, задерживаются цветение и созревание.

Фармацевт.

Препараты фосфора.

Применяют как общеукрепляющее и тонизирующее средство при упадке питания, переутомлении, истощении нервной системы, рахите.

Препараты вызывают усиление анаболические процессы.

Химик.

P – белый фосфор – бесцветное, твердое вещество, режется ножом (под водой).

красный фосфор – порошкообразное вещество.

Черный фосфор – твердое вещество, напоминает графит.

Используют в промышленности для производства удобрений, красок.

Физиолог.

Йод.

Первые сообщения о значении йода для организме были сделаны Шатэном в 1851 г. Впоследствии многими отечественными и зарубежными учеными доказано, что йод является биоэлементом, необходимым для жизни человека и животных.

В природе йод представлен относительно малым количеством, но нередко встречаются биогеохимические провинции, где его совсем мало. В связи с этим в естественных условиях нередки случаи йодной недостаточности у животных, сопровождающиеся таким заболеванием, как эндемический зоб.

Йод всасывается в желудке и проксимальной части кишечника. Выделяется с мочой и частично с пищеварительными соками через желудочно-кишечный тракт.

В организме йод в основном поглощается щитовидной железой, где он используется для синтеза тиреоглобулина. В кровь он выделяется в составе тироксина и других иодпроизводных тиронина. Часть йода депонируется в печени, яичниках, коже, волосах. Регулируется обмен йода в организме тиреотропным гормоном.

Йод необходим для синтеза тироксина, тироксин оказывает влияние на синтез и дифференциацию белков, обмен энергии и эффективность ее использования. Недостаток йода приводит к заболеванию эндемическим зобом, задерживается рост, падает продуктивность, снижается устойчивость к инфекционным и незаразным болезням, нарушается воспроизводительная функция. У птиц при недостатке йода снижается яйценоскость; свиньи рождают непокрытых шерстью поросят.

Фармацевт.

Препараты йода.

Наружно действует противомикробно, при всасывании усиливает процессы диссимиляции, синтез гормона тироксина, влияет на липидный и белковый обмен.

Применение:

Наружно как антисептическое, раздражающее и отвлекающее средство при воспалительных заболеваниях кожи.

Внутрь при атеросклерозе, хронических воспалениях дыхательных путей, гипертиреозе, для профилактики эндемического зоба, при хроническом отравлении ртутью и свинцом.

Химик.

I – в обычных условиях йод – кристаллы фиолетово-черного цвета с металлическим блеском. При нормальном давлении, при медленном нагревании кристаллы йода возгараются т.е. превращаются в пар, минуя жидкое состояние. При быстром нагревании или нагревании в запаянном сосуде йод плавится, превращаясь в черную жидкость.

Применение: Йод используется в производстве лекарств, химическом анализе.

Токсиколог.

Высокие концентрации бора в пищевом рационе животных(1 мг в сутки) приводят к стерильности (нет потомства).

Поступая в организм человека и животных в виде борной кислоты и буры наблюдаются воспаления желудка, кишечника, почек, головного мозга и гибель.

Химик.

Бор – существует в нескольких аллотропных модификациях.

Аморфный бор – темный порошок не взаимодействует с кислородом, водой, кислотами и щелочами.

Кристаллы бора – высокая температура плавления 20750 С, по твердости приблежается к алмазу.

Применяется в полупрводниковой технике. Бор применяется в качестве добавок к стали и сплавам алюминия, меди, никеля и др., улучшая их механическую прочность.

Ветврач.

Медь.

Медь содержится во всех тканях животных и растений, хотя концентрация ее не везде одинакова. Больше всего меди обнаруживается в печени — до 5 мг % (у взрослых ее меньше). В организм животного она попадает через пищеварительный тракт, всасываясь из него в верхнем отделе тонкого кишечника. В крови содержится до 0,1 мг % меди.

Медь участвует в составе ферментов (или как их активатор) в процессах кроветворения, оксидоредукции. Она находится в составе цитохромоксидазы, тирозиназы, уратоксидазы, полифенолазы и некоторых других аэробных дегидрогеиаз; в крови обнаружена в составе церулоплазмина, эритрокупреина; в печени — в составе гепатокупреина. Последний служит депо меди в организме, из которого она используется для синтеза цитохромоксидазы и других ферментов. У рыб медь входит в состав дыхательного пигмента крови гемоцианина.

Одна из важнейших функций меди — участие в процессах кроветворения и в этом она не может быть заменена другими элементами. Благоприятное воздействие меди на эритропоэз (образование эритроцитов) объясняется влиянием се на активность цитохромоксидазы и клеточное дыхание, обеспечивающих синтетические процессы, связанные с эритропоэзом, необходимой энергией. Кроме этого, медь участвует в превращении железа в такую форму, которая делает его доступным для сип-теза гемоглобина.

При недостатке меди в организме развивается анемия, остеопороз, а у телят и ягнят рахитоподобное заболевание. В этих условиях минерализация костей не нарушается, а наступают изменения их органического матрикса. Изменяются также структура и свойства эластина сосудов, что нередко приводит к разрывам стенки аорты. Недостаток меди сопровождается нарушением развития головного мозга; у самок прерывается беременность; у овец снижается качество шерсти (ее извитость) за счет нарушения превращения сульфгидрилышх группировок белков шерсти в дисульфидные; нарушается образование пигментов, в результате чего наступает поседение шерсти и волос.

Токсиколог.

Медь.

Соединения меди устойчивы во внешней среде, способны переходить из одного уровня биогеоценоза в другой, накапливаясь в почве, водоёмах, растениях и живых организмах.

Медь нарушает обменные процессы, воспроизводительную функцию животных, вызывает гемолиз эритроцитов, подавляет активность некоторых ферментов (цитохромоксидазы, аденозинтрифосфотазы), блокирует сульфгидрильные и карбоксильные группы белков, тормозит окисление пировиноградной кислоты и других метаболитов углеводного обмена. Вызывает церроз печени, выделяется через кишечник.

Фармацевт.

Препараты меди.

В малых концентрациях действуют антисептически(задерживают рост микробов) и вяжуще, усиливают эритропоэз. Применяют при конъюнктивитах, при лечении ветилиго. Обладает притивогрибковым и противомикробным действием.

Химик.

Cu – тягучий, вязкий металл красного в разломе, розового цвета. Металл мало активный в сухом воздухе и кислороде не окисляется. Медь дает прочность и твердость другим металлам (бронзе и латуни).

Физиолог.

Фтор.

Фтор поступивший в организм с кормом и водой, хорошо всасывается в кишечнике (до 80 % от принятого). Из организма его избыток выделяется с мочой.

Откладывается фтор в зубах и костях. Соединяясь с гидроксиапатитом, фтор превращает его в менее растворимый оксифторапатит, повышающий прочность костей, дентина и эмали зубов. При недостатке фтора развивается кариес зубов и остеопороз.

Избыток фтора — причина фтороза зубов.

Токсиколог.

Фтор

При длительном поступлении повышенных доз с водой и пищей происходит нарушение фосфорно – кальциевого обмена, снижение минерализации зубов и костей, торможение основного обмена, нарушение функции щитовидной железы вследствие вытеснения фтором йода в процессе синтеза тироксина, ослабление клеточного и гуморального факторов естественной резистентности и понижение воспризводительной способности животных.

Фармацевт.

Препараты фтора.

Оказывают противокариозное действие, способствует нормальному развитию тканей зуба и костей скелета.

Химик.

F – в обычных условиях фтор бледно-желтый газ, при – 228 С0 фтор замерзает и превращается в светло-желтые кристаллы. Его запах резкий и раздражающий, напоминает одновременно запах хлора. Одной миллионной доли фтора в воздухе достаточно, чтобы человеческий нос уловил его присутствие.

Применение: работа с фтором опасна. Малейшая неосторожность может привести к тяжелой болезни или смерти человека.

Токсиколог.

Свинец.

В многочисленных сообщениях показано, что свинец легко проникает через плаценту. Убедительные корреляции наблюдали между его уровнем в крови матери и плода. Сообщалось также об отрицательном воздействии свинца на репродуктивную способность, эмбриональное и постнатальное развитие (например, умственное) детей.

Свинец (так же как и другие тяжёлые металлы, например кадмий или ртуть) отрицательно влияет на реакцию палочек сетчатки. Поэтому повышенное содержания свинца в человеческом организме помимо многих других отрицательных эффектов вызывает так же ухудшение сумеречного зрения. Таким образом, положение водителей автотранспорта в двойне опасно: и потому, что в их организме попадает большое количество свинца, и потому, что как раз для них нарушение сумеречного зрения может иметь катастрофические последствия.

Фармацевт.

Препараты свинца.

Применяют при гнойновоспалительных заболеваниях кожи.

Химик.

Бор – существует в нескольких аллотропных модификациях.

Аморфный бор – темный порошок не взаимодействует с кислородом, водой, кислотами и щелочами.

Кристаллы бора – высокая температура плавления 20750 С, по твердости приблежается к алмазу.

Применяется в полупрводниковой технике. Бор применяется в качестве добавок к стали и сплавам алюминия, меди, никеля и др., улучшая их механическую прочность.

Токсиколог.

Ртуть.

Соединения ртути очень токсичны, сверхкумулятивны, стойки.

Пары металлической ртути и ее неогранические производные попав на ткани, взаимодействуют с белками, накапливаются в печени, почках и ЦНС.

Малые дозы производных ртути вызывают уменьщение количества эритроцитов, снижается резистентность организма, нарушается обмен веществ, и функциональное состояние печени, почек, ЦНС, органов пищеварения, выделения, сердечносрсудистой системы.

Фармацевт.

Препараты ртути.-

1.Антисептик, используют для дезинфекции одежды обуви, при лечении кожных заболеваний.

2.При кожных паразитарных заболеваниях.

3.Ртутная желтая мазь при блефаритах (воспаление век), кератитах, конъюнктивитах, себорее.

Химик.

Hg – твердое вещество, обладает металлическим блеском, хороший проводник теплоты и электричества. Этот металл ковкий.

Физиолог.

Калий.

Он всасывается на протяжении всего кишечника, но больше всего в тонком отделе. Выделяется из организма калий преимущественно через почки (до 90%). Калий относится к числу внутриклеточных элементов, где одним из его назначений является обеспечение внутриклеточного осмотического давления. Он действует как активатор многих ферментов (пируваткиназа, фруктокиназа, фосфофрукто-киназа). Ионы К⁺ повышают скорость аэробного и угнетают анаэробное окисление углеводов. Ионы калия вместе с ионами натрия участвуют в процессе передачи нервного возбуждения с нерва на иннервируемый орган, а также между нейронами. При этом они обеспечивают образование медиаторов (ацетилхолина) на нервных окончаниях, а также в формировании соответствующей реакции иннервируемой ткани на воздействие медиатора. Калий вместе с натрием играет роль в функционировании «натриевого насоса». Он необходим для активирования ферментов, катализирующих заключительные этапы синтеза белков. Растения и бактерии могут использовать аммиак для синтеза белков только при наличии определенного количества калия и фосфора.

Агроном.

Калий составляет основную часть катионов клеточного сока и служит основным противоионом для нейтрализации отрицательных зарядов неорганических и органических анионов. Он способствует поддержанию состояния гидратации коллоидов цитоплазмы, регулируя ее водоудерживающую способность и обеспечивая тем самым беспрепятственное снабжение клеток растений водой. Он помогает растениям легче переносить засухи и заморозки. Калий необходим для поглощения и транспорта воды по растению. Он является одним из катионов - активаторов ферментативных систем. Известно 60 ферментов, активируемых калием с различной степенью специфичности. Под влиянием калия увеличивается накопление крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в сахарной свекле, моносахаридов в плодах и овощах, повышаются качество волокон в прядильных культурах и устойчивость растений к грибковым и бактериальным заболеваниям.

При недостатке калия наблюдаются побурение и опаленность краев (ожог) листьев, развивается бурая пятнистость, края листьев закручиваются.

Фармацевт.

Препараты калия.

Ионы калия уменьшают возбудимость и проводимость сердечной мышцы, большие дозы угнетают автоматизм работы сердца, является антагонистом сердечных гликозидов, возбуждает надпочечники.

Применение:

1.Интоксикация сердечными гликозидами,

2. Мочегонное средство.

3. Поражение электротоком.

4.Калия пеманганат наружно как антисептическое и дезодорирующее средство

( уничтожает неприятный запах).

Химик.

К – металл серебристо-белого цвета с незначительны оттенком, легким(легче воды), мягкий (можно резать ножом), с низкой температурой плавления. Температуры плавления закономерно снижаются от лития к цезию (Li – 179,00 C, K – 63,50 C, Na – 97,80 С).

Применение: 1. Охладитель в ядерных реакторах в виде сплавов с натрием.

2. Из калия получают пероксид калия КО2, используемый в подводных лодках и космических кораблях для поглащения СО2 и регенерации кислорода. Для той же цели пригоден Na2O2.

3. В некоторых органических синтезах.

Физиолог.

Магний.

В организме большая часть магния концентрируется

в костях, где его содержание достигает 0,1 %. Самая высокая концентрация магния в дентине зубов — около 0,8 %. Остальные ткани содержат примерно одинаковое количество магнии (0,005—0,015%). В отличие от кальция он является пргимущественно внутриклеточным компонентом. Соотношение внутриклеточного магния к внеклеточному составляет 10: 1.

Магний участвует в терморегуляции и необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата. При его недостатке возникает тяжелое заболевание — гипомагниемия или травяная тетания. Если в кровь здорового животного вводить соли магния, то наступает гипотермия организма, а затем сонливость ( седативное действие), переходящая в магнезиальный наркоз.

Магний активирует АТФ-азу мышц. Магний обеспечивает сохранность уникальной структуры митохондрий и осуществление в них сопряжения окисления с фосфорилированием.

Агроном.

Магний входит в состав хлорофилла, поддерживает структуру рибосом, связывая РНК в белок, способствует обмену веществ в клетке, активирует деятельность ферментов (ДНК- и РНК-полимеразы), необходим для процессов дыхания, фотосинтеза, синтеза нуклеиновых кислот и белков. Он усиливает синтез эфирных масел, каучука, витаминов А и С.

Дефицит магния в питании вызывает "малокровие" растений.

Фармацевт.

Препараты магния.

Магния окись. Используют для снижения повышенной кислотности в желудке.( Не вызывает образования С0₂).В кишечнике действует слабительно.

Магния корбанат. Применяют наружно как присыпку, внутрь для снижения повышенной кислотности в желудке.

Химик.

Магний – металл серебристо-белого цвета, при чем блеск не изменяется, легкий, химически активный. Температура плавления 6510 С. Магний горит в воздухе и является сильны восстановителем.

Физиолог.

Железо.

Большая часть железа в тканях находится в форме органических соединений. Около 60—70% этого элемента входит в состав гема. Способности железа в составе гема отдавать и присоединять электроны зависит от структуры соединенного с гемом белка. Так, в гемоглобине и миоглобине железо может присоединять кислород без изменения валентности. В составе цитохромов железо может легко присоединять и также легко отдавать электроны, принимая участие в тканевом дыхании.

Поступление железа из желудочно-кишечного тракта в кровь контролируется слизистой оболочкой кишечника. В ней образуется специфический белок апоферритин, обеспечивающий транспорт железа через мембраны. В слизистой оболочке кишечника этого белка относительно мало, в связи с чем железо всасывается в кровь в ограниченных количествах. Биологическая целесообразность такого ограничения основана на том, что животные не обладают достаточной способностью удалять избыток данного элемента.

Железо содержится также и в белке гемосидерине (преимущественно в селезенке). Ферритин и гемосидерин играют роль депо железа в организме. В составе указанных белков железо составляет около 22 % от общей массы молекулы. В плазме крови животных имеются также железосодержащие белки, например трансферрин и комплекс гаптоглобина с гемом.

Недостаток железа в организме приводит к тяжелому заболеванию— анемии (малокровие). Особенно часто анемией болеют поросята, что можно объяснить очень низким содержанием железа в молоке свиноматок — единственном продукте питания поросят в первые дни жизни.

Агроном.

Железо содержится в окислительно-восстановительных ферментах, таких, как цитохромы, цитохром-оксидаза, каталаза, пероксидаза, и играет важную роль в дыхании растений. Оно необходимо для образования хлорофилла. При недостатке железа у растений обнаруживается хлороз (нарушение образования хлорофилла).

Фармацевт.

Препараты железа.

Железо входит в состав миоглобина и гемоглобина, различных ферментов, стимулирует функцию кроветворных органов.

Применяют:

1.При лечении гипохромных (железодефицитных) анемий.

Химик.

Сплавы железа.

Для изготовления оборудования в различных отраслях современной промышленности используются самые разнообразные материалы, как природные, так и созданные руками человека.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые стали – это сплавы железа с углеродом, при чем содержание последнего не превышает 2,14 %.

Углеродистая сталь имеет очень широкое применение. В зависимости от назначения применения сталь с малым или более высоким содержанием углерода, без термической обработки (в "сыром" виде – после проката) или с закалкой и отпуском.

Легированные стали. Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях для изменения ее свойств, называются легирующими элементами, а сталь, содержащая такие элементы, называется легированной сталью. К важнейшим легирующим элементам относятся хром, никель, марганец, кремний, ванадий, молибден.

Влияние легирующих элементов на свойства стали обусловлено так же тем, что некоторые из них образуют с углеродом карбиды, которые могут быть простыми, а также сложными (двойными). Присутствие карбидов, особенно в виде дисперсных включений в структуре стали, в ряде случаев оказывают сильное влияние на ее механические и физико-химические свойства.

Ветврач.

Селен.

Селен усваивается только в комплексе с цистеином или метионином. Попадая в кровь, селен соединяется с белками плазмы и транспортируется ко всем тканям, появляясь вскоре в составе их белков. Из организма избыток селена удаляется с мочой и калом.

доказано, что он, подобно витамину Е, действует как антиоксидант, активирует ферментные системы переноса электронов и сопряжения окисления с фосфорилированием. Витамин Е и селен не заменяют друг друга, но, действуя взаимно, усиливают эффект. Селен также улучшает остроту зрения.

Избыток селена в организме приводит к алкалозу, проявляющемуся сонливостью, облысением, деформацией копыт, потерей аппетита и полным истощением. Недостаток селена сопровождается расстройством сердечной деятельности и дыхания, может возникать некроз кончиков ушей и хвоста, некрозы в печени и мышцах. У цыплят и индюшат наблюдается экссу-дативный диатез, а у телят и ягнят — беломышечная болезнь, задержка роста. У взрослых животных недостаток селена приводит к нарушению воспроизводительной функции.

Токсиколог.

Селен.

Соединения селена обладают выраженной биологической активностью, могут накапливаться в растениях семейства бобовых, крестоцветных и сложноцветных. При недостатке наблюдается беломышечная болезнь ягнят поросят, индеек, при избытке – щелочная болезнь. Образуется селенгемоглобин и развивается гипохроменая анимия. Блокируются сульфгидрильные группы и подавляется тканевое дыхание.

Ветврач.

Сера.

В организме животных сера преимущественно представлена восстановленной формой (сульфидная сера) в составе аминокислот и абсолютного большинства белков. Особенно много серы в белках покровных тканей и их дериватов — эпителий, шерсть, волосы, копыта, рога, перья. Она входит также в состав многих ферментов, коферментов, мукополисахаридов, липидови др.

Активированные сульфаты принимают участие в обезвреживании некоторых ядов (индол, скатол). В результате соединения серной кислоты с ядовитыми веществами последние превращаются в индифферентные парные соединения, выводимые из организма с мочой.

Сера у жвачных животных может использоваться многократно. Так, значительная ее часть выделяется в желудочно-кишечный тракт вместе с пищеварительными соками и поглощается бактериями, которые включают ее во вновь синтезируемые в преджелудках аминокислоты.

Аграном.

Сера участвует в образовании витаминов, аминокислот, белков и некоторых антибиотиков, в частности пенициллина. Она входит в состав важнейших аминокислот — цистина, цистеина и метионина, витаминов — липоевой кислоты, биотина, тиамина и многих коферментов. Одна из основных функций серы в белках и полипептидах — участие 5Н-групп в образовании ко-валентных, водородных, меркаптидных связей, поддерживающих трехмерную структуру белка. Другая важнейшая функция серы в растительном организме состоит в поддержании определенного уровня окислительно-восстановительного потенциала клетки.

Химик

S – кристаллическое вещество желтого цвета, не проводит электрический ток. Сера известна со времен глубокой древности. Ёе издавна употребляли для отбеливания тканей, изготовления лекарственных средств, и черного пороха.

Фармацевт.

Препараты серы используют для лечения кожных заболеваний.

Ветврач.

Цинк.

Цинк всасывается в сычуге и в тонком кишечнике, а у птиц и в мышечном желудке. Цинк избирательно депонируется в семенниках (6—8 мг%), поджелудочной железе (до 4 мг %), печени (3,5—8,6 мг %), мышцах (4,5— 6,0 мг %), костях (до 31 мг %).

Цинк входит в состав карбоангидразы эритроцитов, карбоксиполипептидазы, лактатдсгидрогеназы, глютаматдегидрогеназы и ряда других ферментов. Он повышает активность ацетилирующих ферментов и фосфатазы, амилазы, енолазы и некоторых других ферментов. Данный микроэлемент необходим для формирования четвертичной структуры инсулина и глюкагона; он также активирует половые гормоны (фолликулин, тестостерон) и гормоны передней доли гипофиза (тиреотропный, гонадотропные); задерживает свертываемость крови. Цинк индуцирует синтез РНК а через нее и синтез белков. При его недостатке снижается поедаемость кормов, задерживается рост, возникают паракератозы (утолщение и разрыхление рогового слоя Эпителия за счет нарушения синтеза кератинов) кожи и пищевода; угнетается синтез белков, жиров; снижается плодовитость самок; задерживается спермиогенез у самцов; у лактирующих коров снижается жирность молока. Цинк также оказывает влияние на все стороны обмена веществ в организме животных (белков, углеводов, липидов и минеральных веществ) .

Избыток цинка удаляется из организма в составе желчи через желудочнокишечный тракт.

Токсиколог.

Цинк

Подавляет фотосинтез всех планктонных растительных организмов. Так как планктон служит начальным звеном пищевой цепи и главным пищевым ресурсом для многих видов рыб, то подавление фотосинтеза (синтеза крахмала и сахара в зелёных растениях с помощью солнечной энергии) может иметь далеко идущие последствия.

Но не следует упускать из виду и то, что пока ещё трудно оценить, в какой мере цинк в первую очередь благодаря своему каталектическому действию, повышающему токсический эффект других тяжёлых металлов, может влиять на окружающую среду в целом.

Фармацевт.

Препараты цинка.

Действуют антисиптически, подсушивают раневую поверхность, при приеме в нутрь вызывают рвоту.

Химик.

Zn – голубоватый серебристый металл. При обычной температуре хрупок. При 100-1500 С хорошо прокатывается в листы. Выше 200 С становится очень хрупким. Плавится при 419,5 С.

Применение: Цинк применяют для получения технически важных сплавов: с медью (латунью) с алюминием и никелем, а также для производства цинково-угольных гальванических элементов, которые используют в батареях разного назначения.

Вывод:

Человек изучает явления природы ,чтобы предвидеть их наступление и использовать это знание в практической деятельности .Такие явления ,как проливные дожди, засуха, бури, уароганы приносят большой ущерб народному хозяйству и человеку. Поэтому необходимо знать причины возникновения этих явлений.

Природа-дом человека. Все что необходимо ему для жизни, он получает от природы. Природа – источник силы и здоровья .

Знания о природе необходимы всем людям. Они позволяют бережно пользоваться благами природы, не нанося ей вреда неразумными действиями.

Природа это окружающий нас мир. Человек часть природы. Природа состоит из множества различных тел. Живые тела называются организмами. Все тела состоят из веществ. Различают вещества органичесике и неорганические. Тела природы постоянно изменяются. Эти изменения называются явлениями природы.

Группа химиков.

Химический элемент – это вид атомов, характеризующийся определенным зарядом ядра, строение элементарных оболочек. Число элементов ограничено, а их комбинации дают все многообразие видов.

Одним из первых химиков, указавших на необходимость различать понятия простого (элементарного) вещества и химического элемента, был Дмитрий Иванович Менделеев.

Химический элемент можно определить как вид атомов, характеризующийся определенной совокупностью свойств. При соединении друг с другом атомов одного и того же элемента образуются простые вещества, сочетание же атомов различных элементов дает или смесь простых веществ, или сложное вещество.

Различие между простым веществом и элементом становится особенно ясным, когда мы встречаемся с некоторыми простыми веществами, состоящими из одного и того же элемента.

Сплавы железа.

Для изготовления оборудования в различных отраслях современной промышленности используются самые разнообразные материалы, как природные, так и созданные руками человека.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые стали – это сплавы железа с углеродом, при чем содержание последнего не превышает 2,14 %.

Углеродистая сталь имеет очень широкое применение. В зависимости от назначения применения сталь с малым или более высоким содержанием углерода, без термической обработки (в "сыром" виде – после проката) или с закалкой и отпуском.

Легированные стали. Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях для изменения ее свойств, называются легирующими элементами, а сталь, содержащая такие элементы, называется легированной сталью. К важнейшим легирующим элементам относятся хром, никель, марганец, кремний, ванадий, молибден.

Влияние легирующих элементов на свойства стали обусловлено так же тем, что некоторые из них образуют с углеродом карбиды, которые могут быть простыми, а также сложными (двойными). Присутствие карбидов, особенно в виде дисперсных включений в структуре стали, в ряде случаев оказывают сильное влияние на ее механические и физико-химические свойства.

Группа агронома.

Растение строит свой организм из определенных химических элементов, находящихся в окружающей среде. Питание растений - это обмен веществ между растением и окружающей средой, это переход веществ из среды (почва, вода, воздух) в состав растительной ткани, в состав сложных органических соединений, синтезируемых растением, и выведение некоторых веществ из него.

По мнению В.В. Ковальского, Е.П. Троицкого, М.Я. Школьника.; Д.С. Орлова, В.Г. Минеева,

24 химических элемента - физиологическая роль которых довольно полно изучена, относятся к необходимым элементам питания растений, и 21 элемент считается условно необходимым.

Жизненно необходимыми являются элементы, без которых растения не могут полностью закончить цикл развития и которые не могут быть заменены « другим» элементами. Физиологическое значение условно необходимых элементов исследовано не до конца. По 12 условно необходимым элементам имеются сведения об их положительном действии на растения. Что касается остальных химических элементов, то их роль в жизни растений до сих пор неразгадана. Элементы, необходимые растениям, принадлежат к различным группам Периодической системы Д.И. Менделеева . Необходимо отметить, что в больших концентрациях многие элементы оказывают токсичное действие на живые организмы. Е.П. Троицкий справедливо замечает что нет вредных веществ, есть вредные онцентрации.

Группа ветеринарного врача:

В организме животных имеются все известные химические элементы и их изотопы. Они находятся в тканях животных в различных состояниях:

в костях в виде минеральных солей — кристаллов, в мягких тканях в виде истинных или коллоидных растворов в соединении с белками.

Минеральные вещества участвуют в основных физиологических процессах: в обеспечении нормального водного баланса и распределении воды в организме; в поддержании осмотического давления крови и клеточных жидкостей; в регуляции кислотно-щелочного равновесия; во многих химических реакциях как Катализаторы; в создании оптимальной среды; Для действия ферментов и гормонов.

Группа токсикологов:

Мы считаем, что влияние химических элементов на живые системы зависит от концентрации и времени воздействия.

Все группы формулируют выводы о влиянии минеральных веществ на живые организмы и демонстрируют слайды на интерактвной доске.

Группа виртуальной лаборатории показывает слайды « Физиологические процессы в организме человека», влияние различных химических элементов на физиологические процессы, органы человеческого организма.

Учащиеся заполняют таблицу и подводят итог дискуссии:

1-ая группа на интерактивной доске;

2-ая группа на стенде;

3-я и 4-ая группы на листах ватмана.

Все учащиеся самостоятельно формулируют вывод на листах формата А4, ведут обсуждение по подведению итогов дискуссии, обмениваются информацией.

Подводится общий итог дискуссии, проводится голосование « Положительное влияние химических элементов- 15, остальные голосуют против.

Сформулированные письменные выводы по поводу проведения дискуссии «Значение некоторых химических элементов для живой и неживой природы» ученики кладут в свои портфолио. Файл «биология или химия» выбирают самостоятельно.

Приложения:

Среднее содержание химических элементов в растениях ( по А.П. Виноградову)

Микроэлемент	% от сухого вещества	Микроэлемент	Мг/кг от сухого вещества
O	70	Mn	10
C	18	Cr	5
H	10	Zn	3
Ca	0,3	Mo	3
K	0,3	Cu	2
N	0,30	Ti	1
Si	0,15	V	1
Mg	0,07	B	1
P	0,07	Ba	1,4
S	0,05	Sr	2,6
Al	0,02	Ni	0,5
Na	0,02	Co	0,2
Fe	0,02	I	0,1

Растения — концентраторы химических элементов:

Элемент Растения-концентраторы

Si Злаки

Al, F Свекла, чай

Са Бобовые, подсолнечник, капуста, картофель,

конопля, гречиха

К Бобовые, картофель, подсолнечник, свекла,

капуста, томаты, огурцы

Na Свекла

Р Злаки

S Бобовые, лук, чеснок

Ti, As Чечевица

Мn Мхи, древесные (береза, рябина, осина),

брусника, черника, голубика, малина, полынь, свекла

Си Мхи, папоротник, хвощ, чай, кукуруза, свекла

Zn Свекла, кукуруза, табак

Со Чай, хлопчатник

Мо Бобовые, гречиха, солянки, осоки

Ag Капуста, огурцы

Sr Гречиха

Se, Sn Кукуруза

В Бобовые, гречиха, свекла, овощные, плодово-ягодные

I Морковь, свекла, картофель, капуста

V Бобовые

ВЛИЯНИЕ НЕДОСТАТКА И ИЗБЫТКА МЕТАЛЛОВ НА

СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ ЖИВОТНЫХ И НЕЖИВЫЕ ТЕЛА

(Итоговая сводня таблица)

Металл	Влияние металла (иона) на состояние организмов и неживых тел.
Металл	недостаток	норма	избыток
Литий	-	-	Развитие особых форм растений – литиевая флора
Натрий	У животных: мышечные боли, слабость. У растений: торможение образования хлорофила	Поддержание постоянства внутренней среды организма. Охладитель в реакторах, присадка для тугоплавких металлов.	Гипертония(у человека). Развитие галофитных форм у растений.
Магний	У растений: мраморность листьев. У животных травяная тетания (вздутие рубца).	Терморегуляция огранизма, и работы нервно-мышечного аппарата.	У человека отравление ( паралич дыхания) Магнеевый наркоз.
Кальций	У животных остеопороз, у растений коричневые пятна на полдах	Свинцово – калциевые сплавы. Гипс, известь для дизенфекции помещений.	Антагонист магния, применяют при отравлении магнием. Нарушает у растний усвоение железа, цинка, вызывае хлороз.
Алюминий	-	Материал для изготовления посуды, токопроводящих проводов, деталей машин.	Развитие особых форм растений
Марганец	У растений: хлороз. У птиц: нарушения развития крыльев	Сильный окислитель.	Нарушение развития растений. В высоких степенях окисления сильно токсичен.
Железо	У растений: хлороз, замедление образования хлорофила. У животных анемичные явления.	Входит в состав высоклегированных сталей.	В больших количествах токсиченг для растений и животных.
Медь	У животных при содержании ниже 10-4% анемия.Заболевание растений.	Усиливает прочность бронзы и латуни.	В повышенной концентрации токсичен для животных и растений.
Кобальт	У животных анемия(ниже 2.10-6%)	Входит в витамин В12	Токсичен для животных.
Цинк	Заболевания растений (пятнистый хлороз)	Производство гальванических элементов. Входит в состав ферментов и гормонов.	Токсичен для животных и растений
Молибден	Заболевания бобовых растений	Участвует в синтезе белков.	При избытке в почвах заболевание скота
Свинец	-	Изготовление аккумуляторов, оболочка проводов и кабелей.	Отравление с нарушением образования гемоглобина.
Калий	Бурая пятнистость литьев	Для регенерации кислорода,	Угнетает автоматизм работы сердца

Blog

Урок дискуссия «Значение некоторых химических элементов для живой и неживой природы»

Содержание

Полна чудес моя природа «А.С. Пушкин»