Открытый урок по химии

Открытое занятие по химии на тему: «Биологически активные соединения»

Открытое занятие по химии подготовила: Магомедова Севиль Анваровна

преподаватель химии МИК

«Единственный путь, ведущий к знанию – это деятельность» Бернард Шоу

 

Цели открытого занятия по химии:

1. Образовательная. Сформировать у учащихся представление о витаминах и гормонах как биологически активных соединениях, рассмотреть классификацию и обозначения витаминов, классификацию гормонов ввести понятия об авитаминозах, гипер- и гиповитаминозах, проанализировать влияние витаминов и гормонов на организм человека.
2. Воспитательная. Способствовать здоровьесберегающему воспитанию, воспитанию самостоятельности и ответственности, интереса к предмету.
3. Развивающая. Развивать память, воображение, мыслительные способности, расширять кругозор учащихся.

Тип занятия: комбинированное

Оборудование для проведения открытого занятия по химии:

• лекарственные препараты (витамины),
• наглядные пособия (картинки фруктов, овощей, продуктов),
• стенд с дополнительной информацией по витаминам,
• индивидуальные карточки.

Ход открытого занятия по химии.

Вступительное слово учителя:

Ребята, сегодня у нас необычный день: на уроке присутствует много гостей.

А тема у нас «Биологически активные соединения». Она рассчитана на два занятия. Сегодня первое занятие «Витамины» и «Гормоны».

Эпиграфом к нашему уроку будут слова Бернарда Шоу «Единственный путь, ведущий к знанию – это деятельность». Сегодня мы узнаем, что это за вещества – витамины и гормоны, как они классифицируются, какие у них химические названия и нужны ли они организму человека?

Запишите в тетрадях тему занятия: «Биологически активные соединения»

и вопросы, на которые вы ответите в конце занятия:

1.Биологически активные соединения. Витамины.

1. Витамины – источники жизни?
2. Где живут витамины?
3. Может ли человек прожить без витаминов?

2.Биологически активные соединения. Гормоны.

1. Для чего нужны гормоны?
2. Где живут гормоны?
3. Может ли человек прожить без гормонов?

 

1. Витамины.

Задание: у каждого из вас на столе лежит листок с подготовленной таблицей «Витамины – источники жизни», которую нужно заполнить. Посмотрите, таблица включает шесть разделов. В первом уже указаны витамины. Во втором вы напишете химическое название каждого из данных витаминов, в третьем – суточную потребность, в четвертом - растворимость (в воде или в жирах), в пятом –функции и какие заболевания развиваются при недостатке данного витамина. в шестом укажете продукты, наиболее богатые этим витамином. Итак, будьте внимательны, слушайте и заполняйте таблицу.

Витамины. Общая характеристика.

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом организме.

Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, так как в организме они не синтезируются в достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве необходимого её компонента. Их недостаток или отсутствие в организме вызывают гиповитаминозы и авитаминозы. При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.

Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной тяжелых заболеваний (бери-бери, «куриная слепота», цинга, рахит), но только в 1880г русским ученым Н.И. Луниным была экспериментально доказана необходимость неизвестных в то время компонентов пищи для нормального функционирования организма. Свое название (витамины) они получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita – жизнь). В настоящее время известно более тридцати соединений, относящихся к витаминам.

Так как химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А,В,С,Д и т.д.), что сохранилось и до настоящего времени. Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера его деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания.

По растворимости в воде или жирах все витамины делят на две группы:

Водорастворимые (В1, В2, В6, В9, В12, РР, С)

Жирорастворимые (А, Е, Д, К)

 

Витамин А (ретинол) (жирорастворим)

Этот витамин входит в состав светочувствительного белка, обеспечивающего работу наших глаз – родопсина. В случае продолжительного дефицита витамина А в пище у человека нарушается сумеречное и ночное зрение – отсюда и название сопутствующей болезни – «куриная слепота». Этот витамин участвует и в формировании покровного эпителия кожи и слизистых оболочек. При его недостатке усиливается ороговение кожи, затрудняется пото- и салоотделение, образуются угри, кожа становится сухой, шероховатой, воспаляется. Чувствуется сухость слизистых оболочек. Волосы становятся тусклыми, ногти – ломкими. Длительный недостаток витамина А в пище может привести к отставанию детей в росте. У взрослых возникает предрасположенность к онкологическим заболеваниям пищеварительных органов. Из животных продуктов по содержанию витамина А первое место занимает рыбий жир. Много его также в печени, сливочном масле, куриных яйцах, сметане, твороге, молоке. В растительных продуктах – моркови, абрикосах, томатах, содержится каротин – вещество, из которого витамин А может быть синтезирован в нашем организме. Каротин нерастворим в воде, но растворим в жирах, поэтому лучше усваивается при употреблении таких продуктов со сметаной, майонезом, растительным маслом.

Витамин В1 (тиамин) (водорастворим)

В 1890 году голландский врач Эйкман на острове Ява наблюдал у местных жителей страшную болезнь. У больных немели руки и ноги, расстраивалась походка, затруднялись движения. Ноги были будто скованы цепями. С этим связано и название болезни – бери-бери, что означает «оковы». В конце концов наступал паралич и смерть. Еще за 20лет до Экмана эту болезнь наблюдали у населения прибрежных районов Японии и Китая русские врачи. Причин заболевания они не знали, но на основе жизненного опыта предлагали добавлять в пищу больных семена и плоды бобовых растений. Больные выздоравливали. Заболевание это связано с недостатком в организме витамина В1. Этот витамин не откладывается про запас, поэтому нужно, чтобы он поступал в организм каждый день. Содержится витамин В1 в семенах бобовых растений, а также в семенах злаков – но в основном в их зародышах и в оболочках. В очищенном, обработанном зерне этого витамина остается очень мало. Кроме того, витамина В1 много в дрожжах, в яичном желтке, в печени. При дефиците В1 поражаются нервы конечностей, особенно ног, а потом и сердца. Кроме В1 к группе витаминов В относятся В2, В3, В5, В6, В9, В12, В15. Из витаминов этой группы в организме образуются ферменты, принимающие важное участие в обмене веществ.

Витамин С (аскорбиновая кислота) (водорастворим)

Отважные путешественники и мореплаватели прошлых столетий, которым приходилось подолгу обходиться без свежих продуктов, овощей, часто страдали мучительной болезнью. Разбухали или кровоточили десны, отекало лицо, чувствовалась общая слабость, ощущались невыносимые боли в мышцах, суставах, под кожей лопались сосуды, тело покрывалось кровоподтеками. Болезнь назвали цингой. В команде Васко Да Гама, открывшего в 15 веке морской путь из Европы в Индию вокруг Африки, от цинги погибло более 100 моряков из 160. Цинга явилась причиной смерти 248 из 265 членов экипажей кораблей Магеллана во время его кругосветного путешествия в 1519-1522гг. Цинга погубила легендарного мореплавателя Витуса Беринга в 1741г, героя-полярника Г.Я.Седова в 1914г и многих, многих других. Основными и надежными поставщиками витамина С являются облепиха, черная смородина, сладкий красный перец, апельсин, лимон, мандарин. Все это, в основном, растения, имеющие кислый вкус. Витамин С участвует в окислительно-восстановительных реакциях в тканях, в тканевом дыхании, в обезвреживании токсичных веществ и во множестве других важных процессов в организме. Много расходуется аскорбиновой кислоты при нервном напряжении, неполноценном питании, при выполнении тяжелой работы и во время заболеваний.

Витамин Д (кальциферол) (жирорастворим)

Этот витамин участвует в процессах обмена кальция и фосфора в организме человека. А эти процессы очень важны при формировании скелета. От них зависит и рост, и осанка, и красота человека.

Особенно важную роль витамин Д играет в растущем организме. Недостаток его, как правило, наблюдается у детей от 3 месяцев до 3 лет. Они становятся раздражительными, беспокойными, боязливыми, плачут и плохо спят. Кости теряют свою прочность и становятся мягкими, появляется слабость мышц. Все это приводит к деформации грудной клетки, позвоночника, костей черепа и конечностей, задержке прорезывания зубов и их разрушению. Болезнь эта называется рахит. У взрослых при отсутствии витамина Д развивается заболевание остеопороз (размягчение костей). Дети и взрослые витамин Д получают в основном с животной пищей. Наибольшее количество его содержится в печени трески, рыбьем жире и других рыбных продуктах, в желтке яиц, в молоке, в сливочном масле. В растительных продуктах готового витамина, как правило, нет. Витамин Д может синтезироваться и в коже человека под влиянием ультрафиолетовых лучей, то есть на солнце. Витамин Д почти не разрушается при кулинарной обработке.

Витамин Е (токоферол) (жирорастворим)

Биологически активные свойства токоферола ученые установили в 30-е годы 20 века. Долгое время токоферол оценивали как витамин размножения. Токоферол был открыт американскими учеными Ивенсом и Бишопом, которые указали, что листья салата содержат вещество типа витамина, необходимое для сохранения нормальной способности животных к размножению. Независимо от них в 1924 году другой ученый Шур провел аналогичное исследование и назвал обнаруженный им продукт витамином Е. На сегодняшний день известно, что токоферол – это светло-желтая вязкая жидкость, не растворимая в воде. В организме токоферол улучшает потребление кислорода тканями, регулирует свертывающие свойства крови, стимулирует рост новых капилляров. При недостатке витамина Е возникают бесплодие, мышечная дистрофия, некроз печени. При отсутствии витамина Е в организме наблюдаются повышение проницаемости и ломкости капилляров, изменения в нервных клетках, поражение печени. Из пищевых продуктов витамином Е наиболее богаты растительные масла, особенно соевое, хлопковое, кукурузное, подсолнечное.

 

Вывод: витамины нужны всем, они защищают нас от заболеваний, помогают организму правильно расти и развиваться.

 

Закрепление

 

Итак, сегодня мы с вами изучили биологически активные вещества – витамины. Какой же вы сделаете вывод по ним?

 

Ответ:

1. Витамины – источники жизни.
2. Витамины содержатся во всех продуктах.
3. Без витаминов человек прожить не сможет. Они ему жизненно необходимы.

 

2. Гормоны

На обратной стороне листка таблица «Гормоны», которую тоже нужно заполнить, прослушав сегодняшнюю тему.

Не менее важная группа органических веществ, имеющих огромное биологическое значение, — это гормоны.

Гормоны – это биологически активные органические вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и регулируют деятельность органов и тканей живого организма

Как вы уже знаете из курса анатомии и физиологии, гормоны осуществляют гуморальную регуляцию деятельности органов, систем органов и всего организма в целом. Это не менее важный вид регуляции, чем хорошо известная вам нервная регуляция.

Свойства гормонов

Выполняя столь многочисленные и разнообразные функции, гормоны обладают и соответствующим набором характерных свойств, среди которых важнейшими являются:

 чрезвычайно высокая физиологическая активность — очень малые количества гормонов вызывают весьма значительные изменения в работе органов и тканей;

 дистанционное действие — способность регулировать работу органов, удалённых от железы, вырабатывающей гормон, что становится возможным, потому что гормоны доставляются к этим органам с током крови;

 быстрое разрушение в тканях, так как, оказывая очень сильное влияние на работу органов и тканей, гормоны не должны накапливаться в них;

 непрерывное продуцирование и регулируемая секреция вызваны необходимостью постоянного регулирования работы соответствующего органа в каждый момент времени.

- принцип обратной связи: не только гормон влияет на контролируемую систему органов и процессы в ней, но и состояние самой системы определяет производительность соответствующей железы, скорость образования и количество вырабатываемого гормона. Таким образом, благодаря принципу обратной связи именно гормоны обеспечивают гомеостаз — постоянство состава внутренней среды организма, контроль и регулирование содержания воды, углеводов, электролитов в нём.

Классификация гормонов

По химическому строению гормоны делят на следующие группы:

• стероидные (стероиды);
• гормоны — производные аминокислот;
• пептидные;
• белковые.

Строение гормонов

1.Стероидные гормоны (стероиды). Гормоны этой группы формально можно рассматривать как производные гипотетического углеводорода стерана:

Стероиды можно разделить на две группы: стероидные половые гормоны и гормоны коры надпочечников. Группа половых гормонов включает эстрогены, андрогены и прогестерон.

Эстрогены — женские половые гормоны содержат в молекуле 18 атомов углерода (так называемые С₁₈-соединения). К ним относится, например, эстрадиол C₁₈H₂₄O₂. Название этого гормона отражает наличие в молекуле двух гидроксильных групп. Очевидно, что строение молекулы эстрадиола позволяет отнести его и к спиртам, и к фенолам. К эстрогенам относятся также: эстриол, эстрон. Наличие карбонильной группы отражается в названии эстрона суффиксом -он. Название эстриола явно подчёркивает присутствие трёх гидроксильных групп в его молекуле.

Прогестерон и его производные, как и эстрогены, являются женскими половыми гормонами и относятся к С₂₁-стероидам. Из анализа строения молекулы прогестерона понятно, что он является кетоном и содержит в молекуле две карбонильные группы.

Андрогены — мужские половые гормоны, или С₁₉-стероиды, в основе молекулы которых лежит скелет молекулы углеводорода сложного строения — андростана:

Наиболее важными андрогенами являются тестостерон, дигидротестостерон и андростандиол. Химическое название тестостерона — 17-гидрокси-4-андростен-3-он, дигидротестостерона — 17-гидроксиандростан-3-он.

Очевидно, что тестостерон — ненасыщенный кетоспирт, дигидротестостерон и андростандиол можно рассматривать как продукты его гидрирования, а принадлежность андростандиола к многоатомным спиртам и его насыщенный характер отражаются в названии.

Помимо половых гормонов, к стероидам относятся и гормоны коры надпочечников, такие, например, как кортизол, гидрокортизон, кортикостерон и альдостерон.

2.Производные аминокислот. К ним относятся тироксин, адреналин и норадреналин.

Молекулы этих гормонов содержат аминогруппу или её производные, а молекула тироксина также содержит и карбоксильную группу, т. е. является α-аминокислотой и проявляет все характерные для аминокислот свойства.

3.Пептидные гормоны. Они имеют более сложное строение

Вазопрессин и Окситацин— пептидные гормоны гипофиза

Глюкагон - пептидный гормон поджелудочной железы

Структуры глюкагона у всех позвоночных близки или идентичны. Это позволяет получать медицинские препараты глюкагона из поджелудочных желёз животных. А расшифровка структуры глюкагона человека позволила наладить его синтез в лабораторных условиях.

4.Белковые гормоны. Эти гормоны содержат в молекулах ещё большее количество аминокислотных звеньев, объединённых в одну или несколько полипептидных цепей.

Так, молекула инсулина содержит в двух полипептидных цепях 51 аминокислотный остаток, а сами цепи соединены двумя дисульфидными мостиками. Относительная молекулярная масса инсулина человека составляет 5807. Установление химической структуры этого белка позволило осуществить полный его синтез в лабораторных условиях, разработать способы трансформации инсулина животных в инсулин человека и осуществить получение этого важного гормона методами генной инженерии.

Другой белковый гормон — соматотропин (гормон роста) имеет относительную молекулярную массу около 21500, полипептидная цепь его молекулы содержит 191 аминокислотный остаток и два дисульфидных мостика. В настоящее время уже установлена первичная структура соматотропина человека, овцы, быка.

Теперь, зная состав и химическое строение важнейших гормонов, рассмотрим их специфическое влияние на различные физиологические процессы. При этом логично будет сгруппировать гормоны по эндокринным железам, их производящим.

Гормоны поджелудочной железы. Инсулин — уже знакомый вам гормон полипептидной природы (первый гормон, который удалось синтезировать химическим путём). Инсулин резко увеличивает проницаемость стенок мышечных и жировых клеток для глюкозы и не влияет на проницаемость стенок нервных клеток — нейронов. Все процессы усвоения глюкозы происходят внутри клеток, а инсулин способствует транспорту глюкозы в них, следовательно, он обеспечивает усвоение глюкозы организмом, синтез гликогена и накопление его в мышечных волокнах.

При недостаточном образовании инсулина в организме развивается одно из тяжелейших эндокринных заболеваний — сахарный диабет, при котором печень и мышцы резко снижают способность усваивать углеводы, в первую очередь глюкозу.

Недостаток углеводов в клетках вызывает острый клеточный голод, сопровождается избыточным количеством глюкозы в крови (гипергликемия) и её выделением с мочой. Клетки гибнут от энергетического голода, а ценнейший источник энергии — глюкоза безвозвратно теряется организмом.

Сахарный диабет может приводить к нарушению зрения (в результате поражения сосудов сетчатки) и функции почек, развитию атеросклероза — поражению артерий и нарушению кровообращения. Увеличивая поступление глюкозы в клетки жировой ткани, инсулин способствует образованию жира в организме. Этот гормон увеличивает проницаемость клеточных стенок и для аминокислот, а значит, стимулирует синтез белка в клетке.

Другим гормоном поджелудочной железы является глюкагон, который стимулирует расщепление (гидролиз) гликогена в клетках до глюкозы и таким образом повышает её содержание в крови. Кроме того, он стимулирует и расщепление жиров в клетках жировой ткани. Очевидно, что по своему действию глюкагон — антагонист инсулина (вещество с противоположным действием).

Гормоны щитовидной железы. Щитовидная железа вырабатывает такие важные гормоны, как трииодтиронин, тетраиодтиронин (тироксин) и тиреокальцитонин. Первые два гормона регулируют энергетический обмен в организме. Так, при введении в кровь всего лишь 1 мг тироксина суточный расход энергии человеком увеличивается более чем на 1000 ккал. Трииодтиронин физиологически ещё более активен, поэтому его среднее содержание в крови в 20—25 раз меньше, он значительно быстрее разрушается в тканях. Стимулируя резкое увеличение производства энергии, эти гормоны ускоряют расходование клетками всех питательных веществ — жиров, углеводов, белков, увеличивают потребление тканями глюкозы, что, в свою очередь, компенсируется ростом скорости гидролиза гликогена в печени. Трииодтиронин и тироксин регулируют не только энергетические процессы в организме, но и пластические, т. е. ускоряют рост организма. Гиперфункция щитовидной железы и связанное с ней избыточное производство гормонов приводит к непроизвольному дрожанию (тремору) конечностей, а недостаток в пище иода, необходимого для синтеза трииодтиронина и тироксина, вызывает разрастание ткани щитовидной железы и образование зоба.

Кроме иодсодержащих гормонов, щитовидная железа синтезирует и ещё один важный гормон — тиреокальцитонин. Этот гормон регулирует и контролирует усвоение и обмен кальция в организме. Таким образом, именно тиреокальцитонин «отвечает» за формирование и прочность скелета, а также зубов.

Гормоны надпочечников. Мозговое вещество надпочечников вырабатывает адреналин, который регулирует многие функции организма, в том числе и важнейшую — обмен веществ. Присутствие этого гормона ускоряет расщепление гликогена в печени и мышцах, повышая количество глюкозы в крови, что увеличивает работоспособность скелетных мышц при их утомлении, активизирует возбудимость зрительных и слуховых рецепторов. Следовательно, адреналин способен стимулировать быстрое повышение работоспособности и сопротивляемости организма в чрезвычайных условиях.

Кора надпочечников вырабатывает несколько видов гормонов: минералокортикоиды, такие как альдостерон и кортикостерон, регулирующие минеральный (солевой) обмен; глюкокортикоиды (кортизон, гидрокортизон), регулирующие белковый, углеводный и жировой обмен; половые гормоны (андрогены, эстрогены, прогестерон), которые регулируют развитие половых органов в детском возрасте, когда секреция половых желёз ещё незначительна (до периода полового созревания).

Из минералокортикоидов наиболее активен альдостерон. Этот гормон регулирует количество и баланс ионов Na⁺ и К⁺ в крови. Недостаток альдостерона снижает концентрацию хлорида натрия в крови и тканевых жидкостях, приводя к резкому снижению кровяного давления, обезвоживанию и гибели организма. Поэтому минералокортикоиды часто называют гормонами жизни. Очевидно, их избыток вызывает задержку жидкости в организме и устойчивое повышение артериального давления — гипертонию.

Наиболее активный из глюкокортикоидов — гидрокортизон стимулирует синтез глюкозы в печени, повышая её уровень в крови. Содержание гликогена в печени при этом не снижается, а может даже расти. Этим действие гидрокортизона принципиально отличается от действия адреналина. Кроме того, глюкокортикоиды ускоряют извлечение жиров из жировой клетчатки и их окисление («сгорание») с выделением необходимой организму энергии. Недостаток этих гормонов истощает силы организма, его сопротивляемость неблагоприятным внешним воздействиям и болезням.

С гормонами половых желёз мы уже немного знакомы. До достижения половой зрелости в необходимых количествах они синтезируются корой надпочечников. В зрелом возрасте, когда половая функция организма приобретает большее значение, синтез андрогенов и эстрогенов начинают осуществлять специальные мужские и женские половые железы внутренней секреции.

Андрогены, например тестостерон, регулируют формирование и развитие вторичных мужских половых признаков — особенностей скелета, голоса, распределение волосяного покрова на теле, поведение и конечно же развитие и функционирование мужских половых органов. Тестостерон, кроме того, стимулирует связывание азота в организме, тем самым ускоряя синтез белков и развитие мускулатуры. Поэтому тестостерон, его препараты и родственные соединения — анаболические стероиды (анаболики; от греч. anabole — подъём) — применяются, например, для развития мышц у спортсменов.

При сравнении строения молекул тестостерона и эстрадиола можно отметить, что они отличаются лишь на одну метильную группу и несколько атомов водорода. Но как огромны последствия этих различий! Эстрадиол, как и другие эстрогены — женские половые гормоны, направляет развитие организма по женскому типу — отвечает за формирование вторичных женских половых признаков, особенностей строения скелета, поведения и характера.

Гормоны гипофиза. Гипофиз (нижний мозговой придаток) является эндокринной железой, функции которой регулируются нейрогормонами гипоталамуса. Выработка и секреция гормонов железами внутренней секреции (щитовидной, надпочечниками, половыми железами) координируется единым регуляторным центром — гипофизом. В гипофизе большинства позвоночных и человека вырабатываются: вазопрессин, окситацин и соматотропин.

 

Вывод: Гормоны – это биологически активные органические вещества, которые вырабатываются железами внутренней секреции и регулируют деятельность органов и тканей живого организма

 

Закрепление

 

Итак, сегодня мы с вами изучили биологически активные вещества – гормоны. Какой же вы сделаете вывод по ним?

 

Ответ:

1. Гормоны осуществляют гуморальную регуляцию деятельности органов, систем органов и всего организма в целом
2. Гормоны вырабатываются железами внутренней секреции
3. Без гормонов человек прожить не сможет. Они обеспечивают гомеостаз — постоянство состава внутренней среды организма, контроль и регулирование содержания воды, углеводов, электролитов в нём.

 

 

Всем спасибо. Занятие окончено.

 

Используемая литература.

1. О.С.Габриелян. Химия, 10кл. Дрофа, М. 2015г
2. Л.И.Назарова. Организация проектной деятельности по химии в 10 классе. Волгоград, 2015г.
3. Н.К.Солопова, О.В.Селиванова, С.В.Черникова. Технология организации уроков химии и биологии по проектной методике. Тамбов, 2007г.
4. Химия в школе. Научно-методический журнал. 2006-2008гг.
5. Химия и жизнь. Научно-популярный журнал. Ноябрь 2014 г.

 

Приложение 1

Витамины – источники жизни

Витамин	Химическое название	Суточная потребность	Где растворяется	Функции	Основные источники
C
A
D
E
K1
B1
B2
B6
B12
В9
РР

 

 

 

Приложение 2

 

ГОРМОНЫ

 

Название гормона	Железы, выделяющие гормон	Функции гормона
Кортикостерон
Кортизол
Тестостерон
Эстраген
Прогестерон
Тироксин
Адреналин
Окситацин
Вазопрессин
Глюкагон
Инсулин
Соматотропин