Элективный курс "Биохимия" в школьном курсе химии

Элективный курс "Биохимия" в школьном курсе химии

Введение

Знания из области биохимии, раскрывающие значение различных химических процессов природного и антропогенного происхождения для существования живых организмов, служат своего рода мостом, соединяющим курсы химии и биологии, основой для практического применения химических знаний в повседневной жизни. По своей сути биохимические знания имеют обобщающий характер, поскольку, опираясь на важнейшие теории и законы химии, они раскрывают специфику проявления этих законов и теорий в биологических системах, т. е. на более высоком уровне организации материи.

Глава 1. Элективный курс «Биохимия»

Далеко простирает химия руки свои в дела человеческие. Д.И. Менделеев

Биохимия – это химия жизни, или, более строго, наука о химических основах процессов жизнедеятельности. Сфера биохимии столь же широка, как и сама жизнь. Всюду, где существует жизнь, протекают различные химические процессы.

В ходе изучения этого курса мы ответим на вопросы: «что происходит?», «как происходит?» и, самое главное, «почему это происходит?».

Актуальность курса. Биохимия является базовой составляющей современной физико-химической биологии. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет здоровье как состояние «полного физического, духовного и социального благополучия, которое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий». Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, обеспечивают его максимальную жизнеспособность и поддерживают физиологически нормальное состояние. Знание биохимии необходимо для решения проблем сохранения здоровья, выяснения причин различных болезней и поиска путей их эффективного лечения.

Данный элективный курс основывается на курсе «Биохимия», предложенном А.С. Коничевым и А.П. Коничевой, но отличается от последнего меньшим объемом теоретического материала и наличием большого количества лабораторных и практических работ. Создавая курс «Биохимия», я прежде всего ставила задачу приобретения учащимися экспериментальных умений и навыков. В программу включены разделы, касающиеся характеристики основных классов соединений, входящих в состав живой материи, обменных процессов, а также такие важные разделы биохимии, как изучение ферментов, витаминов, гормонов.

В содержании программы отражены научно-практические задачи биохимии, тесно связанные с актуальными вопросами биохимической экологии, что отражает современную тенденцию естественно-научного образования.

Многие вопросы, включенные в данный курс, не рассматриваются в школьной программе или изучаются фрагментарно.

Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет. И.П. Павлов

Схема образования глюкозы в процессе пищеварения

Цели курса: расширить и систематизировать знания учащихся о структуре и функциях белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, полученные в курсах общей биологии и органической химии; познакомить с современными достижениями и перспективными направлениями развития биохимии.

Схема синтеза белка

Задача курса: создание условий для формирования и развития у учеников: – теоретических знаний и практических умений в области биологического эксперимента, позволяющих исследовать явления природы; – интереса к изучению биологии и проведению эксперимента; – умения самостоятельно приобретать и применять знания; – творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

В процессе реализации данной программы учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

– наблюдать и изучать явления и свойства веществ; –описывать результаты наблюдений;

–выдвигать гипотезы;

– отбирать необходимое оборудование для проведения эксперимента; –выполнять измерения;

– представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков; –интерпретировать результаты эксперимента;

–делать выводы;

– обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:

– цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, теория; –роль эксперимента в познании;

–соотношение теории и эксперимента в познании;

– правила пользования химическим оборудованием.

Формы проведения занятий:

– лабораторные работы, наглядно отражающие биохимические закономерности, включают в себя формулирование цели работы, постановку задачи, перечень оборудования, описание хода работы, запись наблюдений, вопросы для проверки усвоения материала;

– решение биохимических задач, связанных с реальными жизненными ситуациями, проблемами здоровья человека;

–лекции; –дискуссии; –«круглые столы»;

–создание компьютерной презенатции Power Point;

– работа с Интернетом, СМИ.

Усвоив материал этого элективного курса, ученик должен знать:

–элементный состав клетки;

–неорганические и органические вещества клетки;

– свойства воды и ее роль в клетке.

Ученик должен уметь:

Охарактеризовать следующие термины и понятия, объяснить взаимосвязь между ними:

– полимеры, мономеры; – углеводы, моносахариды, дисахариды, полисахариды; – липиды, жиры, глицерин, жирная кислота; – аминокислота, полипептид, белок; – катализатор, фермент, активный центр; – нуклеиновая кислота, нуклеоитд; – АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ, РНК, ДНК; – конформация, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры; – ренатурация, денатурация.

Объяснять значение микро-, макро- и ультрамикроэлементов в клетке.

Содержание курса

Введение (1 ч)

Биохимия и здоровье, определение биохимии, задачи биохимии, области исследования. Биохимия и другие биологические науки. Общий экспериментальный подход, используемый в биохимии. Основные достижения биохимии.

Химический состав организма (2 ч)

Элементный состав организма. Понятие о главных биогенных элементах. Макро- и микроэлементы. Закономерности распространения элементов в живой природе. Потребности организмов в химических элементах. Химический состав организма человека.

Белки (З ч)

Роль белков в построении и функционировании живых систем. Аминокислотный состав белков. Типы связи аминокислот в белковой молекуле. Пептиды. Природные пептиды, их физиологическое значение. Структура белковых молекул. Функциональная классификация белков и характеристика отдельных групп. Белки как детоксиканты ксенобиотиков в организме.

Практические работы. Обнаружение азота и серы в белках. Обнаружение белка в мясном бульоне. Качественные реакции на аминокислоты и белки. Приготовление раствора белка (яичного альбумина). Денатурация белка.

Ферменты (2 ч)

Разнообразие каталитически активных молекул. Различия в свойствах ферментов и катализаторов небелковой природы. Специфичность действия ферментов. Понятие о субстратной специфичности и аллостерическом центре в молекуле фермента. Понятие о коферментах. Механизм действия ферментов. Активаторы и ингибиторы ферментов. Практическое использование ферментов.

Практические работы. Наблюдение расщепления пероксида водорода ферментом каталазой. Специфичность действия ферментов. Влияние на активность ферментов температуры, рН, активаторов и ингибиторов.

Витамины (2 ч)

История открытия витаминов. Роль витаминов в питании человека. Авитаминозы, гиповитаминозы и гипервитаминозы. Витамерия. Жирорастворимые витамины. Водорастворимые витамины.

Практические работы. Качественные реакции на витамины.

Нуклеиновые кислоты (3 ч)

История открытия нуклеиновых кислот, их химический состав. Характеристика пуриновых и пиримидиновых оснований. Два типа нуклеиновых кислот. Различие между ДНК и РНК. Центральный постулат молекулярной биологии – ДНК–РНК–белок – и его развитие. Строение и функции ДНК. Содержание ДНК в организме и локализация ее в клетке. Размер и форма молекул ДНК. Первичная структура ДНК. Успехи и перспективы расшифровки структуры геномов микроорганизмов, растений и животных. Проект «Геном человека». Вторичная структура ДНК. Комплементарность азотистых оснований и ее значение для воспроизведения структуры генов. Полиморфизм вторичной структуры ДНК. Третичная структура ДНК. Сверхспирализация ДНК. Избыточность и комплементарность молекул ДНК. РНК и их классификация. Сравнительная характеристика видов РНК по их структуре и функциям.

Практические работы. Выделение ДНК из печени.

Углеводы (2 ч)

Классификация углеводов. Простые углеводы и их представители (рибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза). Сложные углеводы. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза). Полисахариды, их структура и представители (гликоген, крахмал, целлюлоза, хитин). Функции углеводов.

Практические работы. Выявление углеводов.

Липиды (2 ч)

Общая характеристика и классификация липидов. Структура и функции липидов. Роль липидов в построении биологических мембран. Воска, их строение, функции и представители (спермацет, пчелиный воск). Стероиды. Стеролы. Структура и функции стероидов.

Практические работы. Выявление липидов. Гидролиз жиров под действием липазы. Влияние желчи на активность липазы.

Гормоны и их роль в обмене веществ (2 ч)

Классификация гормонов. Стероидные гормоны, механизм действия стероидных гормонов. Пептидные гормоны и механизм их действия. Применение гормонов в медицине и сельском хозяйстве.

Практические работы. Качественные реакции на гормоны.

Проблемы биохимической экологии (1 ч)

Антропогенные биоактивные вещества и проблемы химического загрязнения биосферы. Экологически безопасные способы воздействия на различные виды животных, растений и микроорганизмов.

Вопросы для контроля

Какие химические элементы преобладают в составе живых организмов?

Что такое микроэлементы?

Какие неорганические ионы содержатся в клетке?

Какова роль воды в жизнедеятельности клетки?

Назовите функции нерастворимых неорганических веществ в клетке.

Какие цветные реакции доказывают наличие белка?

Что такое денатурация? Может ли она быть обратимой?

Какие химические свойства характерны для белков? Приведите примеры.

Почему соли тяжелых металлов вызывают отравление организма?

Почему при попадании кислоты на кожу происходит ожог?

Как проявляется активность фермента каталазы в живых и мертвых тканях?

Как влияет измельчение ткани на активность фермента?

Различается ли активность фермента в живых тканях растений и животных?

Как бы вы предложили измерить скорость разложения пероксида водорода?

Как вы считаете, все ли организмы содержат каталазу – фермент, обеспечивающий разложение пероксида водорода?

Укажите основные особенности первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур белка.

Каковы основные функции белка?

Какие углеводы содержатся в клетках животных и растений? Охарактеризуйте биологические функции углеводов.

На основании каких общих особенностей вещества относят к липидам?

Каковы биологические функции липидов?

Какие группы химических соединений представлены в числе липидов?

Перечислите основные разновидности нуклеиновых кислот.

Что такое принцип комплементарности?

Сравните функции ДНК и различных видов РНК.

Как используются в клетке макроэргические соединения?

Глава 2. Изучение вопросов биохимии в средней школе

Курс химии средней школы включает в себя самые разнообразные направления современной науки: общую, неорганическую, органическую, физическую и биологическую химию. Задача учителя состоит в том, чтобы показать учащимся взаимосвязи между различными отраслями химии, а также между химией и другими областями знаний, чтобы в сознании школьников выстраивалась целостная картина мира.

Биохимический материал способен изменить отношение школьников к химии. Традиционное содержание предмета создает у учащихся впечатление, что главное достижение науки химии — это современное химическое производство, ставшее одной из причин загрязнения среды обитания и ряда других негативных явлений. Биохимический компонент содержания школьного химического образования раскрывает значение химических исследований для разгадки самых сокровенных тайн природы — сущности и возникновения жизни на планете. При этом меняется угол зрения на цели и задачи химии, делается акцент на поиск путей построения гармоничных отношений общества и природы, в том числе и в сфере химического производства.

Кроме того, биохимические знания и эксперимент важны и для химико-экологического образования. Биохимический эксперимент позволяет обнаружить эффекты от воздействия различных факторов внешней среды на живые организмы, а биохимические знания — интерпретировать результаты исследований, раскрывая химические механизмы этих воздействий.

К сожалению, приходится констатировать, что выпускники педагогических вузов не готовы к реализации многогранных возможностей биохимического содержания школьного курса химии. Рассмотрим причины этого.

К числу объективных причин, не зависящих от подготовленности учителя, относится раздробленность биохимического содержания между разделами школьного курса химии. При этом в школьных программах, представленных разными авторами, объем биохимического материала довольно значителен, но его размещение не позволяет школьникам составить целостное представление о химических законах, действующих в живых системах. Рассеянность биохимического материала приводит к потере его обобщающего значения по отношению к химическим знаниям.

К субъективным причинам недостаточно высокого уровня освещения биохимических вопросов в школе относится слабая методическая подготовка выпускников педагогических вузов.

Задачи курса биохимии, ориентированного на методическую подготовку студентов

Соотнесение каждой темы вузовского курса со школьной программой по химии и биологии для того, чтобы установить, какие именно знания и умения и в каком объеме должны усвоить школьники, а также в какие темы и разделы эти знания включены.

Обучение будущих учителей такой схеме анализа биохимических понятий, которая позволила бы использовать эти понятия для обобщения химических знаний.

Обучение студентов планированию и использованию биохимического эксперимента в школьном курсе химии.

Закрепление методических умений, которые студенты приобретают в процессе изучения курса методики преподавания химии, на биохимическом материале (постановка педагогических целей и задач, учебных проблем, организация учебной деятельности школьников по их решению с применением определенных методов, форм и средств обучения).

Чтобы решить поставленные задачи, потребовалось внести изменения в структуру содержания курса биохимии, который переполнен частными фактами в ущерб формированию целостной картины обмена веществ. Для будущего учителя важно усвоить главную идею курса, т. е. уметь объяснить, каким образом из неживых химических структур возникает новое качество — жизнь.

В связи с этим содержание курса биохимии для будущих учителей было выстроено на основе принципа содержательного обобщения1. В соответствии с этим принципом в основу содержания положено одно наиболее общее понятие — обмен веществ, а изложение построено по принципу «от общего к частному». Понятие «обмен веществ» фиксирует главную идею биохимии, суть которой состоит в том, что ни одна химическая структура, взятая в отдельности, не является живой, только взаимное влияние, взаимосвязь, взаимная обусловленность химических структур и процессов приводят к возникновению жизни. Взаимосвязь структур и процессов, их взаимное влияние и взаимное проникновение и составляют обмен веществ. Наличие самопроизвольно протекающего внутреннего и внешнего обмена веществ служит существенным отличием биологической системы от систем неживой природы.

Весь последующий процесс изложения основ биохимии представляет собой наполнение общего и абстрактного понятия «обмен веществ» конкретным содержанием. Для этого каждое новое понятие биохимии соотносится с понятием «обмен веществ», встраивается в него и тем самым его конкретизирует. Процесс встраивания частных понятий в наиболее общее основывается на установлении между ними связей различных типов. В результате сложилась схема анализа каждого биохимического понятия на трех уровнях, основанная на целостном подходе к изучению любого объекта.

Во-первых, схема предусматривает возможность установления эволюционных связей биохимического объекта, выяснения его происхождения. Эволюционный подход позволяет определить, какие характеристики объекта являются существенными, отличают его от аналогичных объектов неживой природы. Например, установление отличительных особенностей строения белков по сравнению с другими классами полимеров через анализ их происхождения дает возможность объяснить особую роль, которую играют белки в химической организации живого.

Исследование эволюции химических процессов позволяет выявить особенности процессов биологического окисления и синтеза, которые лежат в основе целостного обмена веществ.

Во-вторых, для каждого понятия биохимии можно установить структурно-функциональные связи, позволяющие осмыслить зависимость между химической организацией и биологическими функциями структур и процессов.

В-третьих, можно определить экологические связи объекта. Экологический подход дает возможность рассмотреть вклад той или иной химической структуры или процесса в поддержание жизни биологических систем разных уровней организации (клетка, организм, популяция, биогеоценоз, биосфера), а также зависимость химической целостности биосистем от разнообразных факторов окружающей среды (абиотических, биотических, антропогенных).

Для того чтобы соединить в целостном учебном процессе усвоение биохимического содержания и методических умений, мы используем метод моделирования проблемных методических ситуаций. Условием решения методической проблемы является осознание студентами собственной учебной деятельности в сравнении с профессиональной деятельностью учителя химии и биологии. Будущему учителю нужно уметь посмотреть на один и тот же учебный материал как глазами студента-ученика, так и глазами учителя.

Взгляд учителя — это взгляд изнутри содержания: анализ структуры изучаемого материала, постановка педагогических целей, выделение учебных проблем, моделирование учебных проблемных ситуаций и выбор форм, методов и средств их разрешения.

Учащийся воспринимает учебный материал как целое — это взгляд на содержание как бы сверху. Для ученика важно субъективное восприятие — интересно или неинтересно, понятно или непонятно, трудно или легко. Взгляд на учебный материал с таких позиций позволяет учителю выявить интересы, мотивы, субъективные затруднения школьников при изучении той или иной темы.

Для того чтобы побудить студента проанализировать изучаемый материал с точки зрения учителя, мы использовали методические проблемные ситуации.

Проблемная ситуация 1. Представьте себе, что вы учитель химии (биологии), начавший подготовку к системе уроков по теме «Белки, их строение, свойства и биологические функции». Какие новые понятия должны усвоить учащиеся при изучении этой темы? Как оценить готовность класса к восприятию нового материала? Какие опорные понятия потребуется актуализировать перед началом изучения темы?

Для разрешения данной проблемной ситуации необходимо проанализировать школьные программы по химии и биологии. Новые и опорные понятия нужно разбить на три группы в зависимости от типа связей, которые они позволяют установить между наиболее общим понятием «обмен веществ» и понятием «белки». В результате будущие учителя получат представление об объеме и структуре изучаемой темы в школьных курсах химии и биологии.

Для выявления возможных мотивов изучения той или иной темы студенты анализируют собственный опыт учебной деятельности.

Задание. Проведите анализ вашего личного отношения к содержанию темы «Белки*. Дайте ответы на следующие вопросы.

Что для вас было самым интересным при изучении темы?

В каких ситуациях повседневной жизни вы используете или могли бы использовать полученные при изучении темы знания и умения?

Что вас удивило при знакомстве с учебным материалом?

Каких знаний или умений из этой области вам недостаточно? Что еще хотелось бы узнать о белках?

Учебные проблемы в биохимическом содержании студенты выявляют двумя путями: анализируя собственные затруднения при усвоении темы и применяя знания о способах выявления учебных проблем, полученные ими при изучении курса методики преподавания химии.

Проблемная ситуация 2. Представьте (вспомните) себя учеником. Какие вопросы были для вас самыми трудными при изучении темы «Белки»? Что было особенно трудно понять? Возможно, что некоторые вопросы остались без ответа до сих пор. Сформулируйте вопросы, которые вы задали бы учителю, выступая в роли ученика.

Еще одна методическая задача состоит в том, чтобы научить студентов составлять задания, способные создать проблемную ситуацию для школьников.

Проблемная ситуация 3. Предложите эксперимент, используя который вы как учитель химии (биологии) поставите перед учащимися проблему, связанную с: а) характером воздействия табачного дыма и этилового спирта на целостность белковых молекул; б) действием средств бытовой химии (ПАВ, растворители) на структуру и функцию белков. Как обосновать перед школьниками правила безопасной работы с бытовыми химическими препаратами?

Кроме того, студенты обучаются планированию и организации фрагментов уроков и целых уроков, включающих элементы биохимического содержания.

Проблемная ситуация 4. Предложите модель проблемной ситуации, которая способна побудить учащихся к участию в дискуссии о необходимости использования в повседневной жизни средств, способствующих улучшению внешнего вида человека (косметика, препараты для похудения и т. п.). Для этого приведите различные точки зрения на проблему. Составьте перечень вопросов для обсуждения, подберите материалы и составьте список рекомендуемой литературы. Организуйте дискуссию по предложенной проблеме в своей подгруппе.

Подготовка и проведение студентами уроков и их фрагментов заменяют традиционные контрольные мероприятия по биохимии — коллоквиумы и контрольные работы.

Глава 3. Методические разработки по биохимии

Интегрированный урок биологии и химии по теме: "Химия крови"

Тип урока: обобщающий семинар.

Цель: обобщить полученные на уроках химии и биологии знания о единстве процессов, протекающих в живой и неживой природе.

Задачи:

развивать умения применять и обобщать полученные знания;

развивать интерес к предметам естественно-научного цикла;

развивать навыки составления плана и конспекта урока.

Оборудование:

пробирки с реактивами для проведения качественной реакции на катион железа:

сульфат железа (II),

сульфат меди (II),

хлорид натрия,

красная кровяная соль.

Оформление:

стенд “Химия человека”;

упрощенная схема свертывания крови.

Подготовка учащихся к уроку: за 2 недели до урока учащимся раздаются вопросы для подготовки:

Химические элементы в клетках живых организмов.

Состав и функции крови.

Диффузия, тургор, осмос в клетке.

Гемоглобин, его химический состав.

Химическая природа процесса свертывания крови.

Защитные барьеры организма.

Иммунопрофилактика.

Ход урока

I. Учитель химии: наш семинар называется “Химия крови”, его цель – повторить и обобщить сведения о металлах, полученные вами на уроках химии, и о составе и функциях крови, которые вы изучали на уроках биологии.

Учитель биологии: как вы знаете, в нашем организме протекают единые биохимические процессы. Сегодня мы попытаемся еще раз это доказать. Работа на семинарском занятии будет строиться в соответствии с перечнем вопросов, с которым вы ознакомлены заранее. По ходу урока вы должны будете выполнить разноуровневые задания:

1 уровень – составление плана урока;

2 уровень – составление краткого конспекта урока.

Записи вы будете вести в тетрадях по химии.

II. Учитель химии: итак, первый вопрос семинара “Химические элементы в клетках живых организмов” (один из учащихся делает сообщение по данному вопросу).

Учитель биологии: химические элементы образуют вещества, которые входят в состав клеток и тканей. Кровь – это тоже ткань. Вспомните, разновидностью какой ткани является кровь? (вопрос к классу). Действительно, кровь – это разновидность соединительной ткани. Охарактеризуйте кратко этот вид ткани (вопрос к классу). Давайте еще раз обратимся к рисунку учебника на странице 85 (учебник под ред. Колесова Д.В.).

Следующий вопрос нашего занятия “Состав и функции крови”.

Учитель химии: вы знаете, что в состав плазмы крови входят разные соли. Их концентрация поддерживается на определенном уровне. Одна из солей плазмы – это поваренная соль. Вспомните, чему равна концентрация этой соли в плазме крови, и как называется такой раствор? (вопрос к классу). Действительно, это физиологический раствор, концентрация которого равна 0,9%. Поваренная соль в растворе находится в виде ионов. Напишите уравнение реакции диссоциации хлорида натрия (один из учащихся работает у доски).

А теперь решим задачу:

Сколько грамм соли необходимо для получения 250 г физиологического раствора? (на столы раздаются карточки с условием задачи, один из учащихся решает задачу у доски).

Вопрос к классу: напишите строение иона натрия и его электронную формулу (учащийся работает у доски).

Учитель биологии: обмен веществами между клеткой и окружающей средой – очень важное свойство живого. Какими путями он может происходить, мы поговорим далее. Итак, следующий вопрос: “Диффузия, тургор, осмос в клетке”.

Учитель химии: в каких продуктах содержится много калия? (курага, изюм, сухофрукты). Решив задачу, мы узнаем, сколько надо съесть кураги, чтобы восполнить суточную потребность организма в калии.

Задача: В 50 граммах кураги содержится 1,017 г. калия. Сколько грамм кураги надо съесть, чтобы получить суточную норму калия? Суточная норма равна 3,5 г.

Ответ: масса кураги равна 172 г.

Учитель биологии: следующий вопрос нашего семинара: “Гемоглобин, его химический состав”.

Учитель химии: основной металл гемоглобина – железо. Чем же отличается строение атома железа от строения атомов натрия или калия? Напишите строение атома железа (вопрос к классу).

Представьте, что вы находитесь в исследовательской лаборатории и с помощью химического эксперимента должны определить, в какой из выданных вам пронумерованных пробирок находится вещество, содержащее катион двухвалентного железа.

Лабораторная работа

По мере выполнения лабораторной работы проверяются знания техники безопасности и правил обращения с химической посудой и реактивами. Один из учащихся выходит к доске для записи уравнения качественной реакции.

Учитель биологии: следующий вопрос: “Химическая природа процесса свертывания крови”.

Учитель химии: откройте учебник на стр. 56 упр.2. Напишите уравнение диссоциации хлорида кальция.

Учитель биологии: какие продукты нужно употреблять, чтобы организм получал кальций в нужном количестве? (вопрос к классу).

Учитель химии: а теперь представьте больного, потерявшего много крови. В состоянии ли он что-то есть? Нет, поэтому все необходимые элементы вводятся больному внутривенно в растворенном виде. Попробуем рассчитать, сколько надо хлорида кальция, чтобы помочь больному.

Задача: сколько грамм хлорида кальция надо организму при кровотечении для того, чтобы восполнить его суточную норму кальция?

Ответ: для восполнения суточной нормы кальция организму потребуется 4,16 г хлорида кальция.

Учитель биологии: свертывание крови – один из защитных механизмов нашего организма. О других защитных барьерах речь пойдет в следующем вопросе: “Защитные барьеры организма”.

Учитель химии: в последнем вопросе мы узнаем, как происходило становление наук об иммунитете. Вопрос “Иммунопрофилактика”.

III. Учитель биологии: итак, живые организмы характеризуются исключительно сложной в химическом отношении структурой. Данные биологии и химии объединяются в общую науку – биохимию. Биохимия помогает понять, как работают биологические системы, играет объединяющую роль, помогает доказать родство между живыми организмами, единство их происхождения.

Учитель химии: в качестве домашнего задания вы получите кроссворд, в котором обобщаются сведения о “химии крови”. Если вы разгадаете его верно, то из букв, обозначенных цифрами, составится название науки о крови.

КРОССВОРД

Основной транспортный белок крови человека.

Химический элемент, образующий комплекс с транспортным белком крови человека.

Невосприимчивость организма к различным чужеродным веществам.

Химический элемент, необходимый для свертывания крови.

Химические вещества, вырабатывающиеся специальными клетками крови.

Односторонняя диффузия жидкости через полупроницаемую мембрану.

Повышенная чувствительность организма к некоторым веществам.

Белая клетка крови.

Давление протопласта на клеточную стенку.

Наука о тканях.

Отличительная черта белых клеток крови.

А закончить наш семинар мы хотим стихотворением С. Острового (учителя читают вместе):

Человек – он ведь тоже природа, Он ведь тоже закат и восход. И четыре в нем времени года, И особый в нем музыки ход.

И особое таинство цвета, То с жестоким, то с добрым огнем. Человек – он зима, или лето, Или осень с грозой и дождем.

Все вместил в себя – версты и время, И от атомных бурь он ослеп. Человек – он и почва, и семя, И сорняк среди поля, и хлеб.

И какая в нем брезжит погода? Сколько в нем одиночества? Встреч? Человек – он ведь тоже природа… Так давайте природу беречь!

Урок «Лекарства»

Цели урока:

1. Познакомить учащихся с химиотерапией, используя межпредметные связи с биологией, с химическим составом лекарств органического и неорганического происхождения, с приемами химически грамотного применения лекарств.

2. Продолжить формирование умений анализировать строение молекул лекарственных препаратов и предсказывать на основе этого анализа их химические свойства.

3. Рассмотреть действие наркотических веществ на организм человека.

4. Продолжить формирование у обучающихся навыков здорового образа жизни на примере профилактики наркомании и борьбы с ней.

Оборудование, дидактические материалы: электронная презентация, компьютер, проектор, экран, демонстрационный стол, аспирин, фероплекс, глюконат кальция, пробирка, сухой спирт, спиртовка, держатель, раствор карбоната натрия, раствор соляной кислоты, ступка, вода.

Ход урока:

Слайд № 2:

Перед вами на слайде высказывание основоположника медицинской химии Парацельса.

Действительно организм человека можно сравнить с целой производственной отраслью – химической промышленностью. Каждый орган в нем – это крупное предприятие. А каждая клетка органа – химическая лаборатория, в которой протекает множество химических реакций. Когда человек болеет, например, гриппом, то природа его болезни тоже химическая. Попавшие в организм микроорганизмы отравляют его продуктами своей жизнедеятельности – ядовитыми веществами. Лекарства, которые мы принимаем, вступают в химические реакции с ядами, нейтрализуя их.

Вопрос: Что же такое лекарства? (лекарства - это группа веществ, направленных на устранение признаков заболевания, различных по своей форме, действию и динамике).

Вопрос: Как называется наука, занимающаяся изучением лекарственных средств? (Наука, которая занимается изучением лекарственных средств, называется фармакологией).

В далеком прошлом лекарства и яды обозначались одним и тем же словом. Так, древнегреческое слово «фармакон» и древнерусское «зелье» приобрели однозначно ядовитый смысловой оттенок, а лекарства стали называть «снадобья». За многие века значения этих слов не изменились: лекарство – снадобье, дарующее исцеление, яд – зелье, способное убивать. Практически каждое лекарство при определенных условиях может оказывать ядовитое действие, а многие яды находят применение как лекарства. Условность границы между ними определяется общим способом действия на организм.

Слайд № 3: ПОМНИТЕ!

Поэтому применять лекарственные препараты можно только по рекомендации лечащего врача. А приобретать их только в аптеке.

НЕ ЗАНИМАЙТЕСЬ САМОЛЕЧЕНИЕМ!

Вопрос: В каких формах выпускают лекарственные препараты?

Слайд № 4:

Лекарственные формы

Вопрос: Лекарственных препаратов очень много. Как вы считаете, каков принцип лечения различных заболеваний химическими препаратами?

Слайд № 5:

Общий химиотерапевтический принцип сформулирован в 1891 году русским ученым Д.Л. Романовским: «вещество, которое при введении в заболевший организм окажет наименьший вред последнему и вызовет наибольшие деструктивные изменения в поражающем агенте».

Слайд №6:

Начало эры химиотерапии бактериальных инфекций связано с открытием антибактериальных свойств у довольно простого по химической структуре органического соединения – амида сульфаниловой кислоты – стрептоцида:

Важнейшим этапом в развитии химиотерапии явилось открытие и создание антибиотиков, а именно пенициллина:

Вам хорошо известно жаропонижающее средство – аспирин:

Упражнение 1: Проанализируйте предложенные вещества по плану:

· Химический состав вещества.

· Функциональные группы в его составе.

· Растворимость в различных средах (вода, этанол, щелочь).

· Экспериментальное обнаружение функциональных групп.

Лабораторный опыт 1:

Разотрите таблетку аспирина, поместите порошок в пробирку и прокипятите его с раствором карбоната натрия. Добавьте разбавленный раствор соляной кислоты и смесь нагрейте. Что наблюдаете? (Ощущается запах уксусной кислоты).

Вопрос: Наличие какой функциональной группы в составе аспирина доказывает этот опыт?

Вывод: В состав аспирина входит карбоксильная группа.

Мы рассмотрели строение и свойства давно и хорошо известных лекарственных препаратов. Сейчас фармакологии известно огромное количество новых препаратов, и их число пополняется новыми открытиями. Наряду с лекарствами органического происхождения известны и препараты неорганического происхождения.

Лабораторный опыт 2: Определение качественного состава препарата.

Измельчите таблетку ферроплекса (этот препарат содержит соли железа и применяется для лечения анемии) в ступке и растворите в воде (5-10 мл).

1. Профильтруйте раствор.

2. Проведите качественные реакции.

3. Оформите работу, заполнив таблицу:

Реактивы: гидроксид натрия, хлорид бария, нитрат серебра, желтая и красная кровяные соли.

4. Сделайте вывод о качественном составе препарата.

Пояснения: Основываясь на предложенной информации, исходя из названия препарата и используя метод исключения, учащиеся делают предположение о наличии в составе соли катионов Fe+2, Fe+3 и анионов SO4-2, Cl-. Экспериментальная проверка гипотезы позволяет сделать вывод, что состав соли – FeSO4.

Древним фармацевтическим символом является змея, которая опоясывает чашу познания. Давайте «посетим серпентарий» (конечно, химический).

Демонстрационный опыт: Например, для получения глюконатной змеи достаточно поднести к пламени спиртовки таблетку глюконата кальция, который продается в каждой аптеке. Из таблетки выползает змея, объем которой намного превышает объем исходного вещества. Разложение глюконата кальция, имеющего состав Ca(CH2OH(CHOH)4COO)2, приводит к образованию оксида кальция, углерода, углекислого газа и воды (формулы веществ записать на доске).

Слайд № 7:

Часто в повседневной жизни для снятия боли мы используем болеутоляющие препараты: анальгин и его аналоги. Боль - неприятное чувство, но оно очень нужно организму. Боль как надежная охрана, информирует человека о повреждении тела. При сильной боли назначают наркотики.

Употребление наркотических веществ известно давно. В доисторические времена это разрешалось только избранным (вождям, шаманам, жрецам), поскольку наркотики вызывают изменение душевного состояния. Для простых смертных это было строго запрещено и жестоко каралось. Наркотические вещества употребляли только для общения с «высшими силами». Рецепты приготовления снадобий тщательно охранялись, что в определенной мере ограничило их распространение и уберегло народы.

Слайд № 8:

Упражнение 2: «Мозговая атака»

Учитель пишет на доске:

«Наркоманы – это…»

Учащиеся дополняют предложение прилагательными, которые выписываются на доске: слабовольные, отчаявшиеся, отталкивающие, омерзительные, бесполезные, беспомощные, печальные, одинокие, заброшенные, веселые, счастливые, беззащитные, грязные, ненадежные, надоедливые, жалостливые, добродушные, приветливые, вероломные, безнадежные, подавленные, разбитые, боязливые, общительные и т.п.

Работая в группе, учащиеся должны выбрать отдельно слова, характеризующие наркомана и человека, который не употребляет наркотики, и объяснить свой выбор.

Выделяют 5 уровней функционирования организма, на которые действуют наркотики:

Биохимический уровень (появляется предрасположенность к формированию зависимости от наркотиков).

Физиологический уровень (нарушения приводят к сбоям в работе органов):

Слайд № 9:

Влияние наркотиков на систему дыхания.

Под действием наркотиков снижается, а затем и угнетается активность дыхательного центра. Наркоман уже никогда не сможет дышать досыта. Наркоманы чаще всего умирают от остановки дыхания при случайной передозировке наркотиков.

Влияние наркотиков на сердечно-сосудистую систему.

Наркотики способствуют угнетению сосудодвигательного центра, что ведет к снижению кровяного давления и замедлению пульса. Функции всех клеток слабеют, они и весь организм дряхлеют, как в глубокой старости.

Влияние наркотиков на систему пищеварения.

Наркотики угнетают механизмы регуляции пищеварения. У наркоманов уменьшаются все вкусовые и обонятельные ощущения. Они уже не могут в полной мере получать удовольствие от пищи. Снижается аппетит. Наркоман обрекает себя на хроническое голодание.

Влияние наркотиков на половую систему.

Наркотики угнетают половые потребности и возможности. У наркоманов возможно бесплодие, или рождаются дети с уродствами.

Психический уровень (ухудшаются память, внимание, снижается уровень критического отношения к себе и окружающим, происходит распад личности и слабоумие).

Социально-психологический уровень (нарушения изменяют взаимоотношения с окружающими в худшую сторону).

Духовный уровень (прекращается развитие этического сознания, душевность перерождается в бездушие).

Слайд № 10:

Из всех болезней только алкоголизм и наркомания затрагивают все 5 уровней функционирования человека. Поэтому их считают болезнями тела, сознания и души.

Наркомания вызывает и другие заболевания.

Самый страшный спутник наркоманов – СПИД. Сегодня можно говорить уже об эпидемии этой болезни. Проблема распространения ВИЧ-инфекции является актуальной для мирового сообщества на протяжении 25 лет. По данным ООН, количество больных этим страшным недугом в мире превышает сегодня 65 млн. человек. Более 20 млн. уже умерло от СПИДа. В России в настоящее время зарегистрировано 362 тысячи людей, живущих с ВИЧ-инфекцией, 26 тысяч инфицированы в текущем году. Среди них 2322 ребенка, из них 1059 детей инфицированных при перинатальном контакте от матери. Всего 15828 детей, рожденных ВИЧ-позитивными матерями, находятся на диспансерном наблюдении до установления диагноза.

Символом борьбы со СПИДом является красная ленточка, ни одна акция в этой области не обходится сейчас без нее. Эта ленточка как символ понимания СПИДа была задумана весной 1991 года. Ее идея принадлежит художнику Франку Муру.

Упражнение 3: Доказать неправильность утверждений (мифы).

Слайд № 11: (на слайде высвечивается «миф», учащиеся предполагают, почему данное утверждение неправильное, затем на слайде появляется реальная версия).

· Наркотики употребляют сильные и талантливые люди. Все они, если даже были такими, очень скоро потеряли и силу свою, и талант.

· Наркотик делает человека свободным. Наркоманы абсолютно свободны от всех радостей жизни.

· Наркотики бывают «всерьез»и «не всерьез» - от них всегда можно отказаться. Всерьез можно отказаться только один раз – первый. Но для 99% попробовавших он не становится последним.

· Наркотики позволяют решать жизненные проблемы. Они всю жизнь превращают в огромную проблему.

· Наркотики как приключенческий роман – избавляют от прозы жизни. Избавляют, но только вместе с самой жизнью.

Слайд № 12:

Борьба с наркоманией в первую очередь осуществляется правоохранительными органами. Главная их задача – перекрыть путь наркотических веществ от наркодиллеров до наркопотребителей. Огромное значение в борьбе с этой страшной болезнью имеет работа по профилактике злоупотребления психоактивными веществами (наркотики, алкоголь, табак и др.) среди несовершеннолетних. Эта работа ведется в соответствии с нормативно-правовой базой: законы РФ, целевые программы, например федеральная и областная целевые программы «Комплексные меры противодействия злоупотреблению наркотиками и их незаконному обороту», и др. По заказу ФСКН России разработаны две компьютерные игры «Антинаркомания» и «Боец спецназа ФСКН», которые распространяются совершенно бесплатно.

Подведение итогов урока:

Слайд № 14:

К сожалению, наркотики давно стали одной из самых серьезных проблем в современной жизни. Возможно, у вас есть знакомые или даже друзья, которые с этим столкнулись. Кто-то из них до сих пор не осознает, с чем связался, кто-то давно и безрезультатно пытается бросить, кто-то … кого-то уже нет. Девиз профилактической работы в образовательных учреждениях нашей области «Я выбираю жизнь!».

Профилактическая работа направлена, прежде всего, на формирование у каждого человека навыков здорового образа жизни.

Я голосую за жизнь

Голосом миллионов.

Я голосую за жизнь

Воля моя законна.

Я голосую за жизнь

Полную слез и улыбок.

Я голосую за жизнь,

За исправленье ошибок.

Я голосую за жизнь

Памятью прошлых героев.

Я голосую за жизнь

Без ран и моральных изгоев.

Я голосую за жизнь,

Каждый свой день воспевая.

Я голосую за жизнь,

Моя это жизнь, не чужая.

Я голосую за жизнь

Будущих поколений.

Мы голосуем за жизнь

Это единое мненье!

Слайд № 15:

(Плакаты «Спорт ярче наркотиков», «Горы круче наркотиков», «Учеба реальнее наркотиков», «Любовь реальнее наркотиков», «Жизнь реальнее наркотиков»).

Домашнее задание:

Прочитайте внимательно выданную вам листовку «Узелки на память», обсудите ее содержание с родителями, друзьями. 2. Напишите эссе, сформулировав самостоятельно тему, используя текст листовки.

Рефлексия: Выберите из мимических изображений лица человечка то, которое соответствует вашему настроению, и объясните свой выбор.

Список литературы

1. Артамонова И.Г., Сагайдачная В.В. Практические работы с исследованием лекарственных препаратов и средств бытовой химии. //Химия в школе. № 9, 2002. – с. 73 – 76.

2. Бирюлина Е.В. Эколикбез по теме «Лекарства». //Химия в школе. № 1, 2005. –– с. 25 – 28.

3. Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н., Пономарев С.Ю. Химия. 10 класс. – М.: Дрофа, 2001. – 301 с.

4. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Настольная книга учителя химии. 10 класс. – М.: Дрофа, 2004. – 480 с.

5. Маюров А.Н., Маюров Я.А. Уроки культуры здоровья. Наркотики, выход из наркотического круга. Учебное пособие для ученика и учителя. 7-11 классы. Кн. 4. М: Педагогическое общество России, 2006. – 192 с.

6. Карпов А.М. Самозащита от наркомании. Образовательно-воспитательные основы профилактики психотерапии и наркомании: 3-е издание. – Казань: Центр инновационных технологий, 2005. – 60 с.

7. Соболева Э.А. Использование неорганических веществ в медицине. //Химия в школе. № 10, 2002. – с. 27 – 29.

8. Система работы администрации школы по профилактике наркомании: планирование, комплекс административных и внеклассных мероприятий, координация действий различных структур/авт.-сост. О.В. Галичкина. – Волгоград: Учитель, 2006. – 159 с.

9. Соловьев С.С. Основы безопасности жизнедеятельности. Алкоголь, табак и наркотики – главные враги здоровья человека. 5-11 кл.: учебно-методическое пособие/ С.С. Соловьев. – 2-е изд., стереотип. – М: Дрофа, 2006. – 192 с. – (Библиотека учителя).

10. Яковишин Л.А. Химические опыты с лекарственными веществами. //Химия в школе. № 9, 2004.-– с. 61 – 65.

Приложение

Программа по курсу "Биохимия" с приложением лабораторного практикума для общеобразовательных школ и учреждений дополнительного образования

Введение естественно-математического профиля обучения в общеобразовательной школе, где профильные предметы – математика, химия, физика, география, биология, явилось необходимым на сегодняшний день для учителя разрабатывать для предпрофильных и профильных классов элективные курсы по дополнению и углублению базового предметного образования, по подготовке учащихся к ЕГЭ по профильным предметам, приобретению знаний и навыков, освоению способов деятельности для решения практических, жизненных задач. Так же координальное уменьшение учебных часов на изучение образовательной области “Химия”, явилось необходимым для учителя разрабатывать дополнительные мероприятия по закреплению и углублению теоретических знаний учащихся, развития навыков экспериментирования во внеурочной деятельности: факультативы, элективные курсы, кружки по интересам и т.д.

В пособии предложена программа по курсу “Биохимии” и методическое приложение к ней, которая способствует углублению и расширению знаний по химии и биологии, совершенствованию навыков работы с химическим оборудованием и физическими приборами, закрепляет умение наблюдать, анализировать, обобщать, ставить опыты, проводить эксперименты, соблюдая правила техники безопасности, работы со справочной и научной литературой. В данную программу предусматривается возможность внесения дополнений и изменений с учетом специфики общеобразовательной школы и учреждения дополнительного образования.

Программа предполагает развитие у учащихся:

интеллекта;

творческого мышления;

самостоятельного мышления;

навыков самоконтроля;

навыков самоанализа;

прикладной стороны мышления;

познавательного интереса к процессам, происходящим в природе.

Программа составлена с учетом современного состояния науки и содержания предметной области “Химия” и “Биология” в средней общеобразовательной школе. Она соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта школьного курса по химии, биологии и представляет собой модульную обучающую систему, в которой ученик самостоятельно приобретает знания, а учитель осуществляет мотивированное управление его обучением (организовывает, координирует, консультирует, контролирует).

Данная программа позволяет реализовать следующие принципы обучения:

дидактические (обеспечение самостоятельности и активности учащихся; достижение прочности знаний и умений; реализация политехнического обучения химии, профессиональной ориентации);

воспитательные (трудолюбие, целеустремленность, развитие чувства ответственности, упорства и настойчивости в достижении поставленной цели);

межпредметные, показывающие единство природы, что позволит расширить мировоззрение учащихся.

Лабораторный практикум есть одно из важнейших составных частей при изучении органической химии.

Целью данного практикума есть осознанное использование полученных теоретических знаний учащихся на практике. Это особенно важно для тех учащихся, кто выбрал дальнейший путь обучения, где основа специальности – химия и биология, это медицинский или химические ВУЗы.

Цели и задачи лабораторного практикума:

Развить и расширить представление учащихся о белках, ферментах, липидах, нуклеиновых кислотах и витаминах.

Развить и закрепить у учащихся экспериментальные навыки.

Развитие индивидуальных навыков, знаний и умений.

Развитие умений использовать комплексные знания по биологии и химии.

Ученик должен знать:

Строение, свойства, состав белков, ферментов, липидов, нуклеиновых кислот и витаминов.

Основные термины и понятия.

Уметь на практике осознанно применять полученные знания.

Ученик должен уметь:

Наблюдать и вести грамотные записи наблюдаемых явлений.

Проводить химические эксперименты.

Составлять сравнительные таблицы и схемы, строить графики полученных результатов, наблюдений и исследований, делать выводы.

Практикум есть часть учебно-методического комплекса по биологической химии.

В практикуме кратко изложен теоретический материал к каждой лабораторной работе.

В лабораторных работах рассматриваются основные принципы, лежащие в основе тех или иных реакций, количественного или качественного анализа. Тематика лабораторных работ подобрана таким образом, что дает возможность использовать на практике знания по аналитической (качественный и количественный анализ), физколлоидной (особенности коллоидных растворов), органической (механизм органических реакций) и биологической химии.

С целью систематизации и контроля знаний, умений и навыков в конце каждой лабораторной работы приведены теоретические задания и вопросы для самоконтроля, письменные расчетно-графические задания. Для самостоятельной теоретической подготовки ученику предлагается учебная литература. Лабораторный практикум может быть использован, как часть любой целостной работы учителями общеобразовательных школ при изучении курса органической химии и общей биологии; как факультативный курс или элективный; как учебное пособие по подготовке учащихся к сдаче вступительного экзамена в вуз и единого государственного экзамена по химии и биологии, а элементы практикума – как дополнение к урокам химии, физики, биологии.

Структура блочно-модульной обучающей системы

Структурно-методическая организация программы

МОДУЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

I модуль

II модуль