Конспект уроку з біології для 8 класу на тему: "Обмін речовин"

ТЕМА. ОБМІН РЕЧОВИН

Мета уроку:

• ознайомити учнів з особливостями обміну речовин та енергії в організмі людини;
• розкрити функціональне значення для організму білків, жирів, вуглеводів, води та мінеральних речовин;
• розвивати логічне мислення, вміння використовувати знання з інших предметів (хімії) для аналізу біологічних явищ, процесів, творчі здібності учнів;
• формувати цілісне сприйняття світу через єдність законів природи на прикладі міжпредметних зв’язків (хімія, інформатика).

Обладнання та матеріали: комп’ютер, ППЗНП «Бібліотека електронних наочностей 6-11», таблиця «Роль речовин в організмі людини»; схема «Обмін білків, вуглеводів, жирів».

Хід уроку   

І. Організаційний етап

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності

1.  Презентація учнівських творчих робіт (Творче завдання: знайдіть прислів’я та приказки на тему «Їжа» та оформіть свою роботу у вигляді малюнків):

• Апетит приходить під час їжі.
• Коли їдять, не розмовляють і не чують.
• Хто добре жує, той довго живе.
• Сніданок зїж сам, обід розділи з другом, вечерю віддай ворогу.

2.  Конкурс «Плутанина»  (Переставити літери таким чином, щоб правильно прочитати слово.)

Сьогодні на уроці ми починаємо вивчати тему «Обмін речовин та енергії в організмі людини».

Ви дізнаєтесь про:

• обмін речовин та енергії;
• значення обміну речовин для організму людини;
• вітаміни і їхнє значення в обміні речовин;
• значення харчування для нормальної життєдіяльності організму.

Навчитесь:

• визначати росто-масові показники;
• складати індивідуальний харчовий раціон.

Для підтримки життєдіяльності і необхідного рівня функціональної активності фізіологічних систем організм людини, як і будь-яка інша жива система, повинний здійснювати постійний обмін речовин і енергії з навколишнім середовищем. Ці два процеси тісним образом взаємозалежні, оскільки джерелом енергії і пластичним матеріалом, необхідним організму, служать поживні речовини, що містяться в харчових продуктах, - білки, жири, вуглеводи. Крім цих трьох класів речовин, що складають основу їжі, вона містить ряд сполук (наприклад, мінеральні солі, вітаміни), що не мають великої енергетичної цінності і не виконують функцію структурних блоків, з яких складаються компоненти клітинних і тканинних структур. Проте ці речовини відіграють важливу роль у протіканні різних біохімічних реакцій і беруть участь у регуляції обміну речовин.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. БІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН ТА ЕНЕРГІЇ

Усі процеси життєдіяльності організму (скорочення м'язів, утворення нервових імпульсів, травлення, дихання та інші) супро­воджуються розпадом молекул органічних речовин і руйнуванням деяких структур. Наприклад, за добу в організмі руйнується весь епітелій кишок; окремі органели клітини існують від кількох годин до кількох діб. Цілком зрозуміло, що життя будь-якої клітини, орга­на і цілісного організму можливе тільки за умов своєчасного і по­вного їхнього відновлення.

Процеси, у результаті яких відбувається утворення органічних спо­лук, необхідних для росту, відновлення клітин і забезпечення їхніх функцій, називають асиміляцією, або анаболізмом. Розщеплення органічних речовин на простіші сполуки називають дисиміляцією, або катаболізмом. Ріст, відновлення структур та функціональна активність клітин здійснюються лише з витратою енергії, яка утворюється під час процесів дисиміляції. Обидва про­цеси - асиміляція і дисиміляція - є дві взаємопов'язані сторони об­міну речовин. Під обміном речовин (метаболізмом) розуміють сукупність змін, що відбуваються з речовинами від моменту їхнього надходження до організму з навколишнього середовища до моменту утворення кінцевих продуктів розпаду і виведення їх з організму. Всі поживні речовини мають своє функціональне призначення. Одні речовини більше використовуються як джерело енергії (наприк­лад, вуглеводи), інші - як будівельний матеріал (наприклад, білки), а треті — як регулятори (наприклад, вітаміни).

Найбільша частина поживних речовин використовується орга­нізмом для утворення енергії.

Енергетичні потреби організму. Для побудови нових клітин, їхнього оновлення, роботи різних органів (серця, травного апарату, нирок, скорочення скелетних м'язів під час виконання фізичної ро­боти тощо) необхідна енергія. Джерелом енергії в організмі є енер­гія, що вивільнюється внаслідок розриву хімічних зв'язків органіч­них речовин: білків, жирів, вуглеводів.

Як відомо з курсу хімії, у природі діє закон збереження енергії, згідно з яким енергія не виникає і не зникає, а лише перетворюєть­ся з одного виду на інші. В організмі людини також відбувається перетворення енергії. Електрична енергія нервового імпульсу, хі­мічна енергія окиснення органічних речовин, механічна енергія ско­рочення м'язів - усі вони зрештою перетворюються на теплову енер­гію. Тепло необхідне /для підтримання сталої температури тіла. Якщо за допомогою спеціальних приладів підрахувати кількість енергії, яка надходить до організму людини з продуктами харчування, і кількість енергії, яку людина витрачає в процесі життєдіяльності, то ці величини будуть однакові. Це свідчить про те, що закон збере­ження енергії притаманний і для організму людини. Організм вит­рачає енергію у двох напрямах: перший - на забезпечення процесів його життєдіяльності в умовах фізіологічного спокою, другий — на виконання різних видів фізичної роботи. Виявилося, що для підтри­мання житгєдіяльності організму необхідна значна кількість енергії. Для людини віком 20 років і масою тіла 70 кг необхідно 1700 ккал (7140 кДж) на добу. Це свідчить про те, що при фізіологічному спокої в організмі людини повинно розщепитися стільки білків, жирів та вуглеводів, скільки необхідно для вивільнення зазначеної вище енергії (7140 кДж).

2. ХАРЧОВІ ПРОДУКТИ ТА ПОЖИВНІ РЕЧОВИНИ (робота в групах з комп’ютерною програмою ППЗНП «Біологія 6-11», підручником та таблицями-схемами «Обмін білків, жирів, вуглеводів)

Завдання: опрацюйте інформацію «Поживні речовини», зробіть олівцем позначки:

• «V» - відома інформація;
• «+» - нова інформація;
• «?» - незнайома інформація, потребує обговорення. Зробіть узагальнення. Презентуйте матеріал.

Незважаючи на те, що з енергетичної точки зору поживні речовини взаємозамінні, харчовий раціон обов'язково повинен включати деяку кількість білків, жирів і вуглеводів, оскільки продукти їхнього розпаду використовуються не тільки для заповнення енергетичних витрат, але і для побудови і реконструкції специфічних структур організму.

Білки

Фізіологічна роль білків, що споживаються з їжею, полягає в тому, що вони є основним елементом пластичного обміну організму, будучи джерелом "будівельного матеріалу". Білки, що надійшли з їжею, піддаються, як біополімери, розщепленню до мономерів - амінокислот. Продукти, що містять білки, не можуть бути замінені продуктами, що містять жири і вуглеводи. Справа в тім, що лише частина амінокислот, які входять до складу білкових молекул, може бути синтезована в організмі. Це так звані замінні амінокислоти. Інша її частина (незамінні амінокислоти) синтезована бути не може, тому повинна надходити разом з їжею. Основними джерелами білків для людини є: м'ясо, яйця, риба, квасоля, горох, боби. На відміну від вуглеводів і жирів, в організмі не відбувається нагромадження і запасання білків. Якщо з їжею надійшла більша їхня кількість, чим необхідно для задоволення поточних потреб, продукти гідролізу (амінокислоти) піддаються біохімічним змінам і включаються в реакції метаболізму. Частина амінокислот, невикористана як структурні елементи й енергетичний матеріал, дезамінується (позбавляється групи – NH₂). Вуглецеві ланцюжки, що залишилися, трансформуються і включаються в реакції вуглеводного обміну. Відщеплений азот виводиться з організму із сечею у виді сечовини.

 Жири

Жири є важливою частиною харчового раціону. Вони входять до складу багатьох продуктів харчування: м'яса, риби, молока. Такі продукти, як сало, олія, практично цілком складаються з жирів. Як правило, рослинні жири відрізняються від жирів тваринного походження тим, що містять у своєму складі більше ненасичених жирних кислот. При гідролізі в організмі жири (гліцериди) розщеплюються на гліцерин і жирні кислоти, деякі з яких є незамінними, тому що не можуть синтезуватися в організмі людини (наприклад, деякі ненасичені кислоти - лінолева, ліноленова). Як і інші поживні речовини, жири беруть участь у пластичному й енергетичному обміні. Їхнє окислювання приводить до вивільнення набагато більшої кількості енергії, чим окислювання білків і вуглеводів. Крім того, жири можуть накопичуватися в організмі (підшкірна жирова тканина, в черевній порожнині тощо), утворюючи універсальне депо енергетично цінного матеріалу, а також жиророзчинних вітамінів Надлишкова кількість вуглеводів і частина білків можуть трансформуватися в жир, що приводить до росту його відкладень. При необхідності запасений у такий спосіб жир може перетворюватися в енергію в реакціях клітинного дихання.

Вуглеводи

Рослинна їжа - фрукти, овочі, зернові культури - представляє для людини основне джерело вуглеводів, головним з який є полісахарид крохмаль.

Вуглеводи - головне джерело енергії в організмі, оскільки їхнє розщеплення більш доступне, чим розщеплення ліпідів, хоча розпад вуглеводів і приводить до вивільнення меншого числа калорій, аніж деградація тієї ж кількості жиру. Вуглеводи можуть

запасатися в невеликих кількостях у печінці і м'язах у виді глікогену. Продукти розщеплення білків і жирів (амінокислоти і жирні кислоти), трансформуючись, здатні включатися у вуглеводний обмін.

3. ОБМІН НЕОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

Води. Для життя людини вода є дуже важливою. Вона ста­новить до 65% загальної маси тіла людини. Особливо велика кіль­кість її в плазмі крові, лімфі, травних соках. Коливання кількості води в організмі можливе тільки у вузьких межах. Втрата води близь­ко 10% від маси тіла призводить до тяжких порушень в організмі. Без води людина може прожити не більше 10 діб. Основна функція води в організмі полягає в тому, що вона є розчинником більшості речовин. За участю води відбуваються важливі фізико-хімічні про­цеси у клітинах і тканинах. Переробка організмом різних пожив­них речовин і виділення продуктів їхнього розпаду можливі лише при достатній у ньому кількості води. Вода має велику теплоємність і теплопровідність, завдяки чому вона переносить тепло по всьому організмові й вирівнює температуру тіла. При випаровуванні з по­верхні тіла вода забирає надлишок тепла.

Організм постійно витрачає воду. Значна її кількість виділяєть­ся з сечею, потом, водяною парою, що видихається разом із повіт­рям. Тому всі витрати води мають поповнюватися. За нормальної зовнішньої температури людина за добу повинна споживати близь­ко двох літрів води. При високій температурі та важкій фізичній роботі ця кількість зростає до 4—5 літрів.

Обмін мінеральних речовин. Для нормального функціонуван­ня організму необхідні також мінеральні речовини. Вони підтриму­ють сталість внутрішнього середовища організму, входять до скла­ду ряду тканин, підтримують просторову будову білків. Так, солі кальцію входять до складу кісток, необхідні для зсідання крові, скорочення м'язів серця і скелетних м'язів. Солі натрію і калію беруть участь в утворенні нервових імпульсів. Солі заліза входять до складу гемоглобіну, який переносить кисень. В організмі люди­ни виявлено 88 хімічних елементів, що входять до таблиці Менде­лєєва. За кількісним вмістом усі мінеральні елементи поділяють на макроелементи і мікроелементи. Мінеральні речовини, що склада­ють основну частину цитоплазми клітин, відносять до макроеле­ментів. Це - кальцій, фосфор, натрій, калій, хлор. До мікроеле­ментів належать ті, що містяться в клітинах у дуже малих кількостях (менше тисячної частки відсотка) — у міліграмах і навіть мікрогра­мах. Це - марганець, кобальт, мідь, йод, фтор, залізо тощо. Прак­тично всі мінеральні речовини є в достатній кількості в звичайній їжі. Зокрема, заліза багато у квасолі, салаті, буряках, огірках, яч­мені, яблуках; цинку — у кукурудзі, квасолі, цибулі, буряках; селену — у капусті, редьці, редисці, бобових рослинах; марганцю - у буря­ках, квасолі, цибулі, помідорах; кобальту — у салаті, картоплі, огір­ках. Вони засвоюються організмом переважно у вигляді іонів (елек­трично заряджені частинки). Бракує в ній лише хлориду натрію (кухонної солі). Тому його додають до їжі.

Регуляція обміну речовин. Нестача в організмі органічних та мінеральних речовин, як і їхній надлишок, можуть призвести до розвитку різних хронічних хвороб. Проте в організмі є нервові та гуморальні механізми регуляції обміну речовин. У головному моз­ку, в гіпоталамусі, містяться нервові центри «голоду» та «насичення». Нервові клітини цього центру реагують на концентрацію глюкози в крові, таким чином визначаючи потребу організму в енергетичних ресурсах. У гіпоталамусі є також нервові клітини, що реагують на концентрацію різних мінеральних елементів і регулюють їхнє ви­ведення або ж затримання в організмі.

Велике значення в гуморальній регуляції обміну речовин віді­грають гормони залоз внутрішньої секреції, зокрема гіпофіза, щи­топодібної та надниркових залоз, а також статевих залоз. Так, гормони росту гіпофіза, гормони статевих залоз регулюють обмін                   вуг­леводів. При зниженні активності щитоподібної залози спостеріга­ються тяжкі порушення обміну речовин, що спричинюють уповіль­нення росту і розумового розвитку дітей; при підвищеній її активності збільшується рівень обмінних процесів, частота серцевих скорочень, підвищується кров'яний тиск, збудливість нервової системи. Люди­на відчуває постійний голод, багато їсть, але при цьому дуже худне (базедова хвороба). Гормони надниркових залоз регулюють усі види обміну речовин: білків, жирів, вуглеводів, води і мінеральних речовин.

Роль печінки в обміні речовин. Печінка виконує ряд життєво важливих функцій.

Вона бере участь у процесах травлення, обміну речовин та вико­нує захисну функцію. Продукти розщеплення поживних речовин надходять по воротній вені до печінки. Тут відбувається ряд біохімічних перетворень органічних сполук, у результаті яких біл­ки і вуглеводи можуть перетворитися на жири. Жири можуть пере­творюватися на вуглеводи. Але вуглеводи і жири ніколи не можуть перетворюватись на білки, оскільки їхні молекули не містять азоту, який є у білках. У печінці синтезуються всі білки плазми крові, гліко­ген, вітамін А, відкладаються про запас вітаміни D і К, знешкоджу­ються (захисна функція) отруйні продукти розпаду білків: аміак, індол, фенол.

У вигляді неотруйних сполук вони виводяться із сечею. У печінці знешкоджуються отруйні речовини, які надходять до організму ззовні. Це так звана бар'єрна функція печінки.

ІV. Закріплення знань учнів (Робота в  групах. Дидактична вправа «Кола рішень»)

(За ключовим словами «білки», «жири», «вуглеводи», «вода», «мінеральні речовини» нарощуються кола знань про них)

Завдання: до ключового слова дайте відповідь у першому колі на запитання «які (-а, -ий, -е), у другому – «Чому?», у третьому – «Для чого?».

ВИСНОВКИ Білки беруть участь у виконанні всіх функцій організму. Залишки амінокислот, з яких складаються білки, з'єднуються між собою у різно­манітній послідовності й утворюють надзвичайно велику кількість різної будови білків. Вони є індивідуальними для кожної людини.

Вуглеводи (крохмаль, цукор) є основним джерелом енергії в організмі. У крові людини концентрація глюкози підтримується на сталому рівні гормонами підшлункової залози.

Жири виконують різні функції: входять до складу мембран; є дже­релом енергії; захищають організм від тепловтрат тощо. Вода і мінеральні речовини є такими ж важливими для жит­тєдіяльності організму, як і органічні речовини. Функції води і                     міне­ральних речовин різноманітні. Нестача або ж надлишок органічних та мінеральних речовин призводять до розвитку хронічних хвороб.

V. Підсумок уроку. Оцінювання роботи учнів на уроці, само- та взаємооцінювання

Метод «Прес»

• Як ви оцінюєте роботу на уроці в цілому та кожного учня у групі?
• Хто сьогодні був найактивнішим?
• Що виявилося для вас складним для розуміння?

Домашнє завдання: опрацювати § 34 (до вітамінів), відповісти на запитання:

1. Яку роль відіграють білки в організмі?
2. Як відбувається обмін білків?
3. Як відбувається обмін вуглеводів?
4. Як регулюється сталий рівень глюкози в крові?
5. Яка роль жирів в організмі?
6. Яку роль відіграє вода в організмі?
7. Яке значення в організмі мінеральних речовин?
8. Яку роль в організмі відіграє кальцій, фосфор?
9. Як регулюється обмін речовин нервовою системою?
10. Яку роль в обміні речовин відіграють ендокринні залози?

ЗАВДАННЯ*

Визначте, яка кількість енергії виділиться при окисненні 1 моль глю­кози, якщо під час окиснення і г цієї речовини виділяється 17,2 кДж енергії, і яка кількість кисню потрібна для цього? Рівняння ре­акції окиснення глюкози в м'язах:

С₆Н₁₂0₆ + 60₂ = 6 Н₂0 + 6 C0₂ + Q

Творче завдання. ПОМІРКУЙТЕ!

• Кінцевим продуктом білкового обміну є сечовина. Який шлях (через які органи і судини) вона пройде в організмі людини до виведення з організму?
• Визначте енергетичну цінність 50 г пшеничного хліба, якщо білки в ньому становлять 5,7%, жири - 0,4%, а вуглеводи - 56,0%.
• Смерть внаслідок позбавлення організму води настає раніше, ніж через відсутність їжі. Втрата понад 20% маси за рахунок втрати води для лю­дини смертельна. Чим це можна пояснити?