План-конспект  занятия  по теме:

« Химические элементы и здоровье человека».

Цель: подтверждение закона Коммонера « Все связано со всем ».

Задачи: изучить особенности химического состава объектов живой и неживой природы,

              содержание химических элементов в организме человека, последствия  нарушения

баланса, влияние различных факторов внешней среды (в том числе    геохимических) на здоровье человека;

развивать у учащихся стремление к самостоятельному поиску, исследованию, творческому применению знаний, использованию различных источников информации, ИКТ;

воспитание  бережного отношения к собственному здоровью и окружающей среде.

Оборудование:  компьютер, экран, проектор, дидактические материалы.

Педагогическая технология: проектное изучение.

Формы и методы работы: исследовательские, наглядные, групповые

            Ход урока:

1.Организационный момент, вводный контроль знаний.

Тестирование.1.Какой химический элемент –« царь живой природы»?

                        А) водород, Б) кислород,  В) углерод, Г) азот

                        2.Без какого элемента  невозможно построение белков?

                        А) водород, Б) кислород,  В) углерод,  Г) азот

                        3. Как вы думаете, о каком элементе русский физиолог Павлов говорил:  «…человечество должно быть счастливо, располагая таким драгоценным для нервной системы элементом…»

                        4.Депо химического элемента фтора:

А) кости,        Б) кровь,      В) нервная ткань,    Г) мышцы.

                        5. Причиной развития критинизма у подростков является недостаток:

А) кислорода,           Б) брома,        В) йода           Г) фтора.

2.Актуализация темы урока

Внимательно прослушайте следующий текст                                                                                          

-Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением. Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов.

Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма. Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой.

3. Изучение нового материала.

-В чем же отличие химического состава живых организмов и объектов неживой природы?

               -  Предлагаем вашему вниманию презентацию , подготовленную 1-й группой, которая называется « Почему сердце не камень?»

                Просмотр презентации учащихся.

Подведем итоги:

Тело любого существующего на Земле организма, растительного или

животного, состоит из вполне определенного набора химических элементов,

генетически строго контролируемого и передаваемого в тех же соотношениях из

поколения в поколение.      Минеральный состав современных организмов

складывался под воздействием двух процессов. С одной стороны, это эволюция

состава гидро- и литосферы, характеризующаяся постоянным сдвигом

соотношения химических элементов из-за выщелачивания, вулканической

деятельности. С другой стороны, это "необходимое" для организма

генетическое контролирование уже имеющихся внутри него на том или ином

этапе соотношений, ведь, по словам знаменитого К. Бернара, "постоянство

внутренней среды - необходимое условие свободной жизни организма". История

взаимоотношений среда - организм исполнена драматизма.

Три основных признака биогенных элементов: 1) малый размер атомов;
2) небольшая относительная атомная масса; 3) способность образовывать прочные ковалентные одинарные и кратные связи.

- В презентации  ребят было обращено внимание на влияние химических элементов , а именно их  дисбаланса  на самочувствие человека. Докажите на конкретном примере, верность данного утверждения. Слово 2-й группе.

                                Заслушиваем сказ о мудром Йоде.

4.Промежуточная рефлексия:

— Что такое зоб?

— Термином «зоб» называют увеличенную в объеме щитовидную железу. В настоящее время наиболее точным методом определения ее размеров является ультразвуковое исследование: в норме объем железы не должен превышать 18 мл у женщин и 25 мл у мужчин. При больших размерах зоб может сдавливать органы шеи и вызывать затруднения при глотании, чувство давления в области шеи, при этом зоб, как правило, будет заметен при осмотре. Зоб может встречаться при различных заболеваниях щитовидной железы, сопровождающихся как снижением ее функции, так и повышением. Чаще встречается зоб без нарушения функции — эутиреоидный зоб.

— Что является причиной появления зоба?

— Для примера расскажу об эндемиче­ском зобе. Это увеличение щитовидной железы, развивающееся в результате недостаточного поступления йода в организм. Именно эндемический зоб наиболее часто встречается в йоддефицитных регионах, к которым относится Вологодская область. Житель России потребляет в среднем 40 — 60 микрограммов (мкг) йода в день, тогда как норма потребления йода для взрослого человека составляет 150 мкг в день. К человеку йод поступает с продуктами питания и водой. Он является важной составляющей гормонов щитовидной железы и необходим для ее нормального функционирования. Если по­требление йода снижено, щитовидная железа увеличивается, чтобы обеспечить организм достаточным количеством гормонов.

— Чем опасен дефицит йода в организме?

— Наиболее опасен дефицит йода в период формирования нервной системы плода. Если в первые месяцы беременности развитие плода обеспечивается в основном за счет тиреоидных гормонов матери, то с 12­й недели его щитовидная железа сама начинает продуцировать эти гормоны. При недостатке йода развивающийся организм плода начинает испытывать нехватку гормонов щитовидной железы, что может привести к тяжелым нарушениям в развитии его нерв­ной системы, психики и скелета. У взрослых основным следствием дефицита йода является зоб. В данном случае речь идет не только об общем увеличении щитовидной железы, но и о формировании узловых образований. В условиях хронического дефицита йода некоторые узловые образования могут приобретать способность автономно функционировать, что очень часто становится причиной развития гиперфункции щитовидной железы (тиреотоксикоза).

— Что можно сказать о профилактике и лечении, к примеру, эндемического зоба?

— Практически вся территория России является йоддефицитным регионом. Чтобы предупредить развитие зоба и связанные с ним осложнения, в местах, где имеется недостаток йода в окружающей среде, необходимо, чтобы человек получал его дополнительно в дозе 100 — 120 мкг ежедневно. Средством массовой йодной профилактики является йодирование соли и ряда других распространенных продуктов питания. В Череповце, например, молочный комбинат вырабатывает йодированное молоко, хлебокомбинат выпекает батон «Йодированный». На протяжении последних 30 лет в России не проводились мероприятия по массовой йодной профилактике. Индивидуальная йодная профилактика подразумевает прием йодсодержащих препаратов. Наиболее эффективен прием препаратов йодида калия. Индивидуальный подбор осуществляется врачом­эндокринологом.

-Как только что мы узнали, как недостаток так и избыток йода вредны. Справедливо ли утверждение: «В малых дозах лечит, а в больших калечит?» Слово 3-й группе учащихся, изучавших влияние различных элементов и их соединений в различных количествах на здоровье человека.

Заслушиваем устный журнал « В малых дозах лечит, а в больших калечит».

Макроэлементозы:

Калий K

Патология обмена калия связана с положительным и отрицательным калиевым

балансом. При отрицательном калиевом балансе может наблюдаться

гипокалиемия.

Гипокалиемия проявляется нарушением проводимости по нервно-мышечному

волокну, что приводит к атонии кишечника (ложный перитонит), понижению

сосудистого тонуса, изменению ЭКГ (удлинение интервала Q-T, снижение

вольтажа зубца Т), изменениям со стороны центральной нервной системы.

Вследствие вызванного дефицитом калия повышенного выведения катионов

водорода почками развивается алкалоз.

Гиперкалиемия (повышение концентрации калия в крови выше 5 ммоль/л)

наблюдается при избыточном поступлении калия с пищей, ограниченном

выведении его почками, вследствие усиленного тканевого распада, приводящего

к освобождению калия из клеток, после быстрого переливания значительного

объема крови.

Натрий Na При дефиците Na отмечаются:

слабость, аппатия, головные боли, расстройства сознания, тошнота, рвота,

гипотония, мышечные подергивания.

При избытке Na: возбуждение, гипертермия, жажда, возможны судороги,

нарушения сознания.

Дефицит кальция является причиной почти 150 заболеваний. Это и парез

лицевого нерва (искривление одной стороны лица), и остеопороз, и артрит, и

многое другое. И что кажется удивительным, это то, что даже камни в почках

являются реакцией организма на дефицит кальция, а не его избыток. Появление

камней в почках сочетается с заметным уменьшением уровня кальция в костях и

развитием остеопороза. Увеличение потребления кальция способствует

выведению камней.

При недостатке кальция тормозится секреция инсулина из ? -клеток

поджелудочной железы, обостряется инсулинзависимая форма диабета. Алкоголь

отягощает явление гипокальциемии.

Дефицит Mg: снижение концентрации Ca и отложение Ca в тканях, тремор,

мышечная слабость, сердечные спазмы, нервозность, трофические язвы, камни в

почках.

Избыток Mg: седативный эффект, может быть угнетение дыхательного центра

Дефицит P: заторможенность, нарушение системы крови (гемолитическая анемия,

тромбоцитопения и другие), мышечные нарушения вплоть до параличей,

нарушения костной ткани и сердечной деятельности.

Избыток P: гипотония, снижение концентрации Ca в крови.

Микроэлементы:

Железо Fe Железо – антианемический минерал, входит в молекулу гемоглобина,

участвует в оксигенации клеток, усваивается организмом только при наличии

витаминов С и Е, придает коже розовый цвет.

В организме человека содержится до 5 г железа. 70 % от этого количества

приходится на долю гемоглобина, часть его содержится в мышцах (миоглобин),

окислительно-восстановительных ферментах (пероксидазы, цитохромы и др.).

Гемоглобин, содержащий основную часть железа, перерабатывается и

используется повторно, при замене кровяных клеток каждый 120 дней. Железо,

связанное с белком (ферритин) накапливается в организме, также как и

тканевое железо (в миоглобине) в очень маленьких количествах.

Ежедневная потребность в железе у взрослого человека – 15 мг.

Потребность в железе у женщин на 30-60 % больше, чем у мужчин вследствие

его физиологических потерь. В течение месяца женщины теряют в 2 раза больше

железа, чем мужчины. При беременности у женщин потребность в железе

превышает обычную физиологическую. Потребность в железе особенно увеличена

у будущей матери в последние три месяца беременности. Учитывая, что железо

впрок не накапливается в организме, при недостаточном его поступлении с

пищей (железо главным образом содержится в мясе) может возникнуть

гипохромная микроцитарная анемия.

Всасывание железа в кишечнике зависит от потребности всего организме в этом

элементе. У больных анемией всасывание железа происходит более эффективно,

чем у здоровых людей. Это обусловлено тем, что переход железа из

содержимого кишечника в плазму регулируется ферритином (комплексное

образование соединений железа с белком апоферритином).

Недостаточность железа может развиться из-за его дефицита в пище (у грудных

детей, содержащихся на искусственном вскармливании, при несвоевременном

прикорме на фоне естественного вскармливания, так как с грудным молоком

железо не поступает). Недостаточность железа возникает при наличии в диете

больших количеств неорганического фосфора, с которым оно образует плохо

растворимые соединения, либо при воспалительных процессах в кишечнике,

которые сочетаются с нарушением ферритинового механизма.

Избыточное поступление в организм трехвалентного железа приводит в

депонированию железа в плазме крови и тканях (гемосидерозу).

Полезность железа не ограничивается только его участием в формировании

гемоглобина. Этот элемент необходим для правильного метаболизма витаминов

группы В, способствует росту и укреплению иммунитета, повышает

толерантность к нагрузкам.

Источником железа для организма человека являются натуральные продукты:

свиная печень, говяжьи почки, сердце и печень, непросеянная мука, сырые

моллюски, сушеные персики, красное мясо, яичные желтки, устрицы, орехи,

бобы, спаржа, черная патока, овсяное толокно.

При заметном дефиците железа в организме он может ликвидироваться приемом

пищевых добавок, содержащих железо в хелатной (легкоусваиваемой) форме:

глюконат железа, фумарат железа, цитрат железа и пептонат железа.

Усвоение железа снижается при чрезмерном потреблении чая и кофе, а также

яиц. Чрезмерные дозы железа могут быть опасными для детей, больных

наследственной анемией, поэтому железосодержащие добавки к пище могут быть

использованы для детей только по назначению врача.

Медь Cu Избыточное поступление меди в

организм ведет к отложению ее в тканях (болезнь Вильсона). Развивается

цирроз печени, гепатолентикулярная дегенерация: образуется плохо

растворимый комплекс меди с аминокислотами, который откладывается в

чечевидном ядре мозга, клетках печени, селезенки, сетчатке глаза. Возникают

дегенеративные изменения в органах, светобоязнь. Дефицит меди является

причиной развития аневризмов (патологическое выпячивание истонченного

участка артерии или сердца в результате снижения эластичности ткани),

преждевременного поседения, морщинистости кожи, варикозного расширения вен.

Йод I Суточная потребность: около 0,2 мг

Важен для развития и функционирования щитовидной железы, входит в состав

секретируемых ей гормонов, через эти гормоны стимулирует метаболизм всего

организма в сторону распада жиров и углеводов и продукции энергии;

необходим для нормального развития головного мозга, кожи, волос и зубов.

Дефицит I: увеличение щитовидной железы (эндемический зоб), заторможенные

реакции человека, кретинизм (при дефиците в детском возрасте), замедление

обменных процессов и снижение температуры тела, сухая кожа, снижение

физических и умственных возможностей.

Избыток I: возможны аллергические реакции.

Дефицит Zn: задержка роста и полового созревания, замедление заживления

ран, белые пятнышки на ногтях, полнота, восприимчивость к инфекциям.

Избыток Zn: быстро выводится из организма, но возможен небольшой

токсический эффект.

Дефицит Mn: параличи, конвульсии, головокружения, ослабление слуха, глухота

и слепота у детей, нарушения пищеварения, снижение уровня холестерина,

может приводить к развитию неинсулинозависимого диабета.

Избыток Mn: двигательные и психические нарушения.

При дефиците селена он устраняется потреблением биологически активных

добавок в сочетании с витамином В. Дефицит селена легко определяется

появлением розовых пятен на руках и лице. Прием коллоидных форм селена

позволяет устранить эти пятна, что свидетельствует о нормализации

нарушенного недостатком селена гомеостаза внутренних органов (мозг, сердце,

печень, почки).

Чрезмерное потребление селена (более 5 мг/кг) может вызвать токсическую

реакцию. Следует иметь в виду, что селен заменяет серу в цистеине и

метионине у многих растений, растущих на почве, богатой селеном.

Недостаточность фтора в питьевой воде (менее 0,5 мг/г) вызывает у людей

поражение зубов – кариес. Избыточное поступление фтора в организм приводит

к развитию флюороза, который характеризуется появлением крапчатой эмали.

Возникает остеопороз, возможно развитие опухолей пищеварительной системы.

При недостатке хрома он может компенсироваться хелатной формой цинка.

Дефицит хрома и ванадия приводит к снижению уровня сахара в крови и,

соответственно, к желанию большего потребления сахара, что чревато

развитием диабета. К повышенному выведению хрома из организма приводит

чрезмерное потребление сахара. Усиливают недостаточность хрома и такие

факторы, как частая беременность, диабет, возрастные изменения. При всех

этих случаях дефицит хрома должен восполняться повышением потребления

хромсодержащих продуктов и БАД.

Другие минералы

Среди полезных для человека микроэлементов отметим олово, дефицит которого

проявляется в таком распространенном явлении, как лысина у мужчин.

Оказалось, что если дефицит олова не устраняется, он ведет к развитию

глухоты.

Все чаще упоминается в литературе роль бора для организма. Во-первых, он

предохраняет от снижения уровня кальция в костях и, во-вторых, помогает в

выработке тестостерона у мужчин и эстрогена у женщин. У женщин это приводит

к страданиям во время менопаузы, а у мужчин - к преждевременной импотенции

-Как известно, среда жизни и человек взаимосвязаны. Может ли местность изменить внешний облик человека или вызвать развитие  той или иной болезни?  

Предоставляем возможность выступить 4-й группе.

 Просмотр инсценированного расследования « Есть ли адрес у болезни?»

   Для справки.                                                                               К полигипермикроэлементозам можно отнести  болезнь  Кашина-Бека  (уровскую

болезнь). У человека при этом  заболевании  изменяются  суставы,  отмечается

органичение  их  подвижности,   истончение,   рассасывание   и   изъязвление

суставных хрящей, нарушение роста и  деформация  костной  ткани.  В  тяжёлых

случаях обнаруживаются разволокнение суставного  хряща,  образование  очагов

обнаженной  кости.  Изменения   в   суставах   соответствуют   своеобразному

симметричному  деформирующему  остеоартрозу.  Основными  симптомами  болезни

являются короткопалость, уплотнение  и  деформация  межфаланговых  суставов,

поражение  поясничных  позвонков,  атрофия  мышц,  ограничение   подвижности

суставов.

  Почвы уровской биогеохимической  провинции  содержат  кальция  в  21  раз,

стронция – в  3-7  раз,  бария  –  в  4,6  раза  больше,  чем  в  чернозёме.

Обнаружено также избыточное содержание солей марганца и фосфата.

- Подведем итог: как малые так и большие дозы химических элементов могут вызывать нарушения жизнедеятельности человека .

Человек , как вам известно , далеко не всегда правильно питается , его организму наносят вред пагубные привычки: курение, алкоголь, наркотики , гиподинамия и др.

-Насколько же ваш организм соответствует  идеалу, не страдает ли он от хронических заболеваний вызванных дисбалансом химических элементов.  На эти и другие вопросы нам поможет ответить  тестирование разработанное 5- группой.  

-Тестирование

3. Подведение итогов урока. Рецензирование работ учащихся .

Выявление биологической роли отдельных химических элементов в функционировании живых организмов (человека, животных, растений) - важная и увлекательная задача. Минеральные вещества, как и витамины, часто действуют как коферменты при катализе химических реакций, происходящих все время в организме.

Весьма интересен вопрос о принципах отбора природой химических элементов для функционирования живых организмов. Не вызывает сомнения, что их распространенность не является решающим фактором. Здоровый организм сам способен регулировать содержание отдельных элементов. При наличии выбора (пищи и воды) животные инстинктивно могут вносить лепту в это регулирование. Возможности растений в данном процессе ограничены. Сознательное регулирование человеком содержания микроэлементов в почве сельскохозяйственных угодий также одна из важных задач, стоящих перед исследователями. Знания, полученные учеными в этом направлении, уже оформились в новую отрасль химической науки - бионеорганическую химию. Поэтому уместно напомнить слова выдающегося ученого XIX века А. Ампера: "Счастливы те, кто развивает науку в годы, когда она не завершена, но когда в ней уже назрел решительный поворот".

4. Домашнее задание:

 Продумайте, в каких направлениях вы могли бы продолжить изучение данного вопроса? Определите тему, гипотезу вашего будущего исследования.