Урок по теме: «Металлы в организме человека»

Учитель химии Лайша Е. А.

Цели урока: расширить и углубить знания о роли металлов в организме человека, показать разнообразие их свойств и значение в жизнедеятельности организма человека; прививать навыки самостоятельной работы, учить чётко и грамотно выражать свои мысли, максимально использовать знания, полученные при изучении других предметов: химии, биологии, (устанавливать межпредметные связи). Продолжить формирование ключевых и предметных компетенций.

Тип урока: интегрированный.

Предметные: Изучить роль ионов некоторых металлов в жизнедеятельности человека.

Метапредметные :

регулятивные: умение планировать и регулировать свою деятельность, самостоятельно планировать пути достижения цели.

коммуникативные: готовность получать необходимую информацию, отстаивать свою точку зрения в диалоге и в выступлении, выдвигать гипотезу, доказательства, продуктивно взаимодействовать со своими партнерами в группе.

познавательные: умение определять понятия, устанавливать аналогии, строить логические рассуждения и делать выводы, производить поиск информации, анализировать и оценивать её достоверность.

Личностные: принятие социальной роли обучающегося, развитие мотивов учебной деятельности и формирование личностного смысла обучения, социальных и межличностных отношений.

Используемая технология: технология обучения в сотрудничестве.

Межпредметные связи: химия и биология.

Девиз урока: «Мощь и сила науки - во множестве фактов, цель – в обобщении этого множества» (Д. И. Менделеев)

Ход урока.

Учитель химии. На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Сегодня мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе, а именно о роли металлов в организме человека

Человеческий организм – сложная система похожая на химическую лабораторию. Трудно себе представить, но, ежедневно наше самочувствие, настроение, аппетит зависят от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров, углеводов.

Какова же биологическая роль некоторых металлов в организме человека?

Для работы класс предварительно разделен на группы.

1 этап. Каждая группа получила домашнее задание: подготовить информационный материал по теме «Роль определенного иона металла на организм человека» (1 группа – Ca, 2 группа – Fe, 3 группа – K, Na, 4 группа – Mg). На уроке группы обмениваются своими материалами. Учитель предлагает заполнить таблицу в процессе изучения информационного материала, заполняя которую они выясняют, какие изменения в организме происходят при недостатке или избытке ионов металла в организме.

2 этап. Группа защищает свою работу в форме сообщения. По результатам сообщений учащимися заполняется таблица по содержанию других ионов металлов.(приложение)

3 этап. Ролевая игра. Группы учащихся выбирают роли: «пациентов или врачей». Группа в роли «пациента» составляет проблемную задачу на основе заполненной таблицы, в которой описывает симптомы физического недомогания, а группа «врачей» должна поставить «диагноз» (определить о недостатке или избытке иона какого металла идет речь).

4 этап. Учащиеся самостоятельно делают выводы о роли металлов в организме человека и отвечают на поставленный в начале урока вопрос. Учитель дополняет их ответы сообщением ненаучного содержания «Влияние металлов на характер человека».

Приложение

содержащие ион металла

Роль кальция в организме

Наряду с пластической и структурной функциями (основа минерального компонента костной ткани), кальций играет решающую роль в осуществлении многих физиологических и биохимических процессов. Он необходим для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц, является активатором ряда ферментов и гормонов и важнейшим компонентом свертывающей системы крови.

Содержание кальция в организме взрослого человека - около 20 г на 1 кг массы тела, а у новорожденного - 9 г на 1 кг массы тела. Около 99% всего кальция, находящегося в организме человека, содержится в костной и хрящевой тканях в виде различных соединений. Остальная часть кальция содержится внутри клеток мягких тканей и во внеклеточной жидкости.

Необходимая суточная доза потребления кальция с пищей для взрослого человека составляет 0,8-1,1 г. Однако, надо учитывать, что не все формы кальция, содержащиеся в пище, легко усваиваются организмом.

Усвоение кальция идет очень трудно. Соединения кальция нерастворимы в воде, а поэтому, попадая с пищей в организм человека лишь частично переходят в растворимые соединения под влиянием желудочного сока и щелочной среды тонкого кишечника. Только желчные кислоты способны перевести большую часть кальция в усвояемые формы. Считается, что наиболее усвояемые формы кальция содержатся в молоке, а поэтому сбалансированный рацион должен включать в себя не менее 0,5 л молока в сутки.

Выводится кальций из организма в зависимости от характера пищи, с которой поступает. В растущем организме процесс окостенения происходит при нормальном соотношении между кальцием и фосфором в суточном пищевом рационе. Регулирует это соотношение витамин Д.

Пониженное содержание кальция в организме человека (гипокальциемия) наблюдается при нарушении функции паращитовидных желез (гипопаратиреоидизме), нарушении всасывания в кишечнике, недостаточном выделении желчи и других заболеваниях. Гипокальциемия проявляется: тетанией (повышенная возбудимость нервной системы, проявляющаяся судорожными приступами), трофическими нарушениями, катарактой, выкрашиванием зубов, выпадением волос.

Повышенное содержание кальция в организме человека (гиперкальциемия) наблюдается при избыточном введении солей кальция, повышенном их всасывании из кишечника, снижении выделения кальция через почки, при повышенном употреблении витамина Д и ряде заболеваний. Проявляется гиперкальциемия задержкой роста, ухудшением аппетита, рвотой, запорами, жаждой, повышенным мочевыделением, снижением тонуса мышц, повышением рефлексов, ухудшением памяти, реже - спутанностью сознания. Возможно отложение кальция в сосудах почек, в органах и даже в роговице глаз.

Кроме медикаментозных препаратов, назначаемых при гипокальциемии и недостатке кальция в пищевом рационе, кальций входит наравне с другими химическими элементами в комплексы поливитаминов.

Роль железа в организме

Является важнейшим микроэлементом, принимает участие в дыхании, кроветворении, иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях, входит в состав более 100 ферментов. Железо является незаменимой составной частью гемоглобина и миогемоглобина.

В организме взрослого человека содержится около 4 г железа, из них более половины (около 2,5 г) составляет железо гемоглобина. Часть железа депонируется в организме человека, преимущественно в печени, селезенке и костном мозге.

Суточная потребность человека в железе составляет 10-30 мг, с учетом того, что всасывание железа из продуктов питания составляет около 10%.

Эта доза обеспечивается суточным пищевым рационом (15-40 мг) за счет животной и растительной пищи. Основными источниками железа служат: крупа, печень, мясо.

Всасывание поступившего с пищей железа происходит в кишечнике, но обычно не превышает 5-20% от общего содержания в пище. Значительно лучше железо всасывается из мясных продуктов (телятина - 17-21%, печень - 10-20%), из рыбных продуктов - 9-11%. Меньше всего железо всасывается из растительных продуктов (1-7%).

Добавка мяса в блюда, содержащие растительные продукты, значительно улучшает всасывание железа из них.

Недостаточность железа в организме может быть вызвана экзогенными (за счет недостаточно поступления с пищей) и эндогенными (за счет нарушения всасываемости в кишечнике: заболевания слизистой оболочки кишечника или понос) факторами.

Нарушение обмена и недостаточность железа в организме приводит к развитию железодефицитной анемии.

При повышении содержания железа в организме происходит его отложение в виде зерен (сидероз) в органах.

Для лечебных целей применяется ряд медицинских препаратов, в состав которых входит железо. Для профилактики применяют комплексы поливитаминов, содержащих микроэлемент - железо.

Роль калия в организме

Калий относится к основным внутриклеточным катионам, являясь необходимым компонентом внутриклеточной среды всех живых организмов. В организме человека около 98% калия находится внутри клеток тканей. Для всех тканей характерно определенное соотношение концентраций между калием и натрием, который содержится преимущественно во внеклеточной среде.

Увеличение концентрации калия в организме приводит к выведению из организма натрия. Общее содержание калия в организме человека составляет 160-250 г. Но это количество меняется в зависимости от возраста, пола, конституции человека. Эти сдвиги связаны и с изменением клеточной массы тела.

Калий в основном содержится в растительных продуктах питания, с которыми поступает в организм человека.

Наиболее богаты содержанием калия:

соя - 1796 мгк / на 100 г продукта,

фасоль - 1061 мгк / на 100 г продукта,

горох - 900 мгк / на 100 г продукта.

Существенными источниками калия являются крупы, картофель, хлеб, абрикосы, персики, бананы и другие продукты.

Суточная потребность калия для взрослого человека 2-3 г в сутки, а для ребенка - 16-30 мг на кг массы тела. Необходимый минимум потребления калия для человека в сутки составляет около 1 г. При нормальном пищевом рационе суточная потребность в калии полностью удовлетворяется, но отмечаются еще сезонные колебания в потреблении калия. Так, весной его потребление невысоко - около 3 г/сутки, а осенью максимальное потребление - 5-6 г/сутки.

Учитывая тенденцию современных людей к употреблению с пищей большого количества поваренной соли, также возрастает и потребность в калии, который может нейтрализовать неблагоприятное влияние избытка количества натрия на организм.

Недостаток поступления калия с пищей может привести к дистрофии даже при нормальном содержании белков в рационе. Нарушение обмена калия проявляется при хронических заболеваниях почек и сердечно-сосудистой системы, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (особенно, сопровождающихся поносом и рвотой), при заболевании желез внутренней секреции и другой патологии.

Недостаток калия в организме проявляется прежде всего нарушениями нервно-мышечной и сердечнососудистой систем (сонливость, нарушение движений, дрожание конечностей, замедленное сердцебиение). В лечебных целях применяются препараты калия.

Избыток калия наблюдается значительно реже, но представляет собой крайне опасное состояние: вялые параличи конечностей, изменения со стороны сердечно-сосудистой системы. Такое состояние может проявляться при выраженном обезвоживании организма, гиперкортицизме с нарушением функции почек и при введении больному большого количества калия.

Роль натрия в организме

Натрий широко распространен во всех органах, тканях и биологических жидкостях организма человека.

В противоположность калию, большая часть натрия находится во внеклеточных жидкостях - около 50%, в костях и хрящах - около 40% и менее 10% - внутри клеток.

Натрий играет важную роль в процессе внутриклеточного и межклеточного обмена. Вместе с калием натрий участвует в возникновении нервного импульса, играет роль в механизме кратковременной памяти, влияет на состояние мышечной и сердечно-сосудистой систем; ионы натрия и хлора также играют важную роль в секреции соляной кислоты в желудке.

Соотношение ионов натрия и калия выполняют два важных взаимосвязанных процесса: поддерживают постоянное осмотическое давление и постоянный объем жидкости. Потребление натрия в большом количестве ведет к потере калия. Именно для этого важное значение имеет сбалансированное поступление в организм как калия, так и натрия.

Суточная потребность человека, как правило, перекрывается потреблением поваренной соли, которая является основным источником натрия. В сутки человек употребляет 10-12 г поваренной соли, в том числе в хлебе и натуральных пищевых продуктах.

Ряд ученых высказывают мнение, что количество потребляемой соли в сутки должно быть значительно меньше и ограничиваться содержанием ее в продуктах питания. Считается, что употребление большого количества поваренной соли является одной из основных причин развития гипертонической болезни.

Недостаточность натрия в организме (гипонатриемия) развивается:

при недостаточном поступлении натрия в организм с пищей (при анорексии, заболеваниях пищеварительного тракта, бессолевой диете и др.),

при избыточном выведении натрия почками (почечная недостаточность, гипокортицизм, лечение диуретиками),

при избыточном выведении натрия через кожу (длительное обильное потоотделение, обширные ожоги кожи),

при потере натрия (повторные рвоты, поносы, удаление жидкости при асците, гидротораксе),

при избыточном поступлении в организм воды или при патологической задержке ее в организме (при сердечной недостаточности, циррозах печени и др.), при которых развивается так называемая гипонатриемия от разведения, хотя общее количество натрия в организме может быть нормальным или даже повышенным.

Проявляется недостаток натрия при суточном поступлении натрия с пищей менее 0,5 г следующими признаками: сухая кожа со сниженными эластичностью и тургором, нередко судороги в мышцах голеней, ано-рексия, жажда, тошнота и рвота, апатия, сонливость, иногда спутанность сознания. Отмечается значительное снижение артериального давления, тахикардия.

При избыточном употреблении в пищу поваренной соли отмечается задержка в организме жидкости, которая затрудняет работу сердца и почек, может вызвать повышение артериального давления. В этих случаях резко ограничивают в суточном рационе количество поваренной соли ("бессолевая диета") для больных с сердечно-сосудистой недостаточностью, гипертонической болезнью и рядом заболеваний почек. В такой диете количество хлоридов натрия ограничивается содержанием в натуральных продуктах (0,5-3 г в сутки).

Роль магния в организме

Магний относится к внутриклеточным химическим элементам. Ионы магния участвуют в углеводном и фосфорном обмене. Магний обладает сосудорасширяющим и противоспастическим действием. Он стимулирует перистальтику кишечника и повышает желчеотделение.

В организме взрослого содержится около 25 г магния: половина содержится в костях, примерно 1/3 содержится в мышцах, а остальное количество - преимущественно в плазме крови.

Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет около 300-500 мг и удовлетворяется полностью при правильном рационе. Содержание магния в продуктах питания растительного происхождения обычно в несколько раз выше, чем в продуктах животного происхождения.

Основными источниками магния являются:

фасоль - 167 мг/в 100 г,

злаковые крупы - 113-130 мг/в 100 г,

горох - 107 мг/в 100 г.

Причиной недостаточности магния даже при достаточном его количестве в продуктах питания могут быть: нарушение всасывания из желудочно-кишечного тракта (например, при неукротимой рвоте, поносах), при тиреотоксикозе, повышенной функции паращитовидных желез, хроническом алкоголизме, циррозе печени и др.

При снижении содержания магния в крови наблюдают изменения в механизме нервно-мышечной передачи, тетанию, появление на коже трофических язв, ухудшение усвояемости пищи, вызывающее нарушение процесса роста и снижение температуры тела.

Повышение концентрации магния в крови может отмечаться при заболевании почек с нарушением их выделительной функции, при гипотиреозе и диабетическом ацидозе и проявляется седативным эффектом и угнетением дыхания.

У людей, работающих в производстве магнийсодержащих металлов, может развиваться хроническая интоксикация магнием.

Выпускаемые препараты магния для приема внутрь в основном оказывают слабительное и желчегонное действие.

Магний входит также в ряд комплексов поливитаминов