Из каких химических элементов состоит человек. Из чего состоит человек, его каждая составляющая? Что входит в состав крови, костей, кожи, волос, мышц

Введение.

Элементный состав организмов.

Молекулы и ионы, входящие в состав организма человека, их содержание и функции.

Уровни структурной организации химических соединений живых организмов.

Общие закономерности обмена веществ и энергии в организме человека.

Особенности протекания обменных процессов при различных состояниях организма.

Введение. Чем занимается биохимия?

Биохимия изучает химические процессы, происходящие в живых системах. Иначе говоря, биохимия изучает химию жизни. Наука эта относительно молодая. Она родилась в 20 веке. Условно курс биохимии можно разделить на три части.

Общая биохимия занимается общими закономерностями химического состава и обмена веществ разных живых существ от мельчайших микроорганизмов и кончая человеком. Оказалось, что эти закономерности во многом повторяются.

Частная биохимия занимается особенностями химических процессов, протекающих у отдельных групп живых существ. Например, биохимические процессы у растений, животных, грибов и микроорганизмов имеют свои особенности, причем, в ряде случаев очень существенные.

Функциональная биохимия занимается особенностями биохимических процессов протекающих в отдельных организмах, связанных с особенностями их образа жизни. Направление функциональной биохимии, исследующее влияние физических упражнений на организм спортсмена называетсябиохимией спорта или спортивной биохимией .

Развитие физической культуры и спорта требует от спортсменов и тренеров хороших знаний в области биохимии. Это связано с тем, что без понимания того, как работает организм на химическом, молекулярном уровне трудно надеяться на успех в современном спорте. Многие методики тренировки и восстановления базируются в наше время именно на глубоком понимании того, как работает организм на субклеточном и молекулярном уровне. Без глубокого понимания биохимических процессов невозможно бороться и допингом – злом, которое может погубить спорт.

1. Элементный состав организмов

Организм человека включает химические элементы, которые встречаются также и в неживой природе. Однако по количественному составу химических элементов живые организмы существенно отличаются от неживой природы. Так, например, количественное содержание железа и кремния в неживой природе существенно выше, чем в живых организмах. Характерной отличительной чертой живых организмов является высокое содержание углерода, что связано с преобладанием в них органических соединений.

Человеческий организм состоит из структурных элементов: С-углерод, О-кислород, Н-водород, N-азот, Ca-кальций, Mg-магний, Na-натрий, K-калий, S-сера, P-фосфор, Cl-хлор. Например, Н 2 О, молекула воды, состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. 70-80% организма человека состоит из воды. Однако жидкости в теле человека, в его клетках, его крови включают кроме воды 0,9% поваренной соли NaCl, молекула которой состоит из натрия и хлора. Все биохимические процессы происходят именно в 0,9% водном растворе поваренной соли, который называют физиологическим раствором. Поэтому даже лекарства для уколов и капельниц растворяют в физиологическом растворе.

В организме человека содержится около 3 кг минеральных веществ, что составляет 4% массы тела. Минеральный состав организма очень разнообразен и в нем можно обнаружить почти всю таблицу Менделеева.

Минеральные вещества распределены в организме крайне неравномерно. В крови, мышцах, внутренних органах содержание минеральных веществ низкое – около 1%. А вот в костях на долю минеральных веществ приходится около половины массы. Эмаль зубов на 98% состоит из минеральных веществ.

Формы существования минеральных веществ в организме также разнообразны.

Во-первых в костях они встречаются в форме нерастворимых солей.

Во-вторых, минеральные элементы могут входить в состав органических соединений.

В-третьих, минеральные элементы могут находиться в организме в виде ионов.

Суточная потребность в минеральных веществах невелика и поступают они в организм с пищей. Их количества обычно в пище достаточно. Однако в редких случаях их может не хватать. Например, в некоторых местностях не хватает йода, в других избыток магния и кальция.

Выводятся из организма минеральные вещества тремя путями в составе мочи, кишечником – в составе кала и с потом – кожей.

Биологическая роль этих веществ этих веществ очень разнообразна.

В организме человека и животных обнаружен около 90 элементов таблицы Д.И. Менделеева. Биогенные химические элементы – химические элементы, присутствующие в живых организмах. По количественному содержанию их принято подразделять на несколько групп:

Макроэлементы.

Микроэлементы.

Ультрамикроэлементы.

Если массовая доля элемента в организме превышает 10 -2 %, то его следует считатьмакроэлементом . Долямикроэлементов в организме составляет 10 -3 -10 -5 %. Если содержание элемента ниже 10 -5 %, его считаютультрамикроэлементом . Конечно, такая градация условна. По ней магний попадает в промежуточную область между макро- и микроэлементами.

Минеральные вещества в организме человека находятся в разном состоянии. В соответствии с этим проявляется и их дей­ствие.

Одна из форм - это когда они являются составной частью органических веществ. Так, например, сера вхо­дит в состав аминокислот цистеина и метионина, железо являет­ся составной частью гемоглобина, йод - гормона щитовидной железы - тироксина, фосфор присутствует в разнообразных ор­ганических соединениях - ATФ, АДФ, других нуклеотидах, нук­леиновых кислотах, фосфатидах (лецитины и кефалины), раз­личных эфирах с гексозами, триозами и т. д.

Вторая форма - это прочные нерастворимые от­ложения солей углекислого, фосфорнокислого кальция и маг­ния, фтористых и других солей в твердых тканях - в костях, зу­бах, рогах, копытах, пере и т. д. Они составляют их минераль­ный остов.

И третья форма - минеральные вещества, растворённые в тканевых жидкостях. Эта группа мине­ральных веществ обеспечивает ряд условий, необходимых для сохранения процессов жизнедеятельности организма. К числу этих условий относятся осмотическое давление, реакция среды, коллоидное состояние белков, состояние нервной системы и т. д. Эти условия в свою очередь зависят от количества минеральных элементов, их соотношения и качественных особенностей по­следних.

Все многообразие веществ животного и растительного мира построено из сравнительно небольшого количества исходных составных частей. Это химические элементы и химические вещества. Из 107 известных химических элементов в живых организмах обнаружено 60, однако в концентрациях, позволяющих не считать этот элемент случайной примесью, только 22. Все химические элементы, встречающиеся в живых организмах, в соответствии с их концентрацией в клетках делят на три группы:

Макроэлементы: C, H, O, N, P, S, Cl, Na, K, Ca.

На их долю приходится более 0,01%. Количество макроэлементов показано в таблице; Микроэлементы: Fe, Mg, Zn, Cu, Co, J, Br, V, F, Mo, Al, Si и др.

На их долю приходится от 0,01 до 0,000001%;

Ультрамикроэлементы: Hg, Au, Ag, Ra и др. На их долю приходится менее 0,000001%.

Элементы

Макроэлементы составляют около 99,9% массы клетки и могут быть подразделены на две группы.Главные биогенные химические элементы (кислород, углерод, водород, азот) составляют 98% от массы всех живых клеток. Они составляют основу органических соединений, а также образуют воду, которая присутствует во всех живых системах в значительных количествах.Во вторую группу макроэлементов входят фосфор, калий, сера, хлор, кальций, магний, натрий, железо, в сумме составляющие 1,9%. Они крайне важны для обеспечения жизнедеятельности организмов, без них невозможно существование любых живых существ.

Натрий и калий находятся в организме в виде ионов. Ионы натрия содержатся вне клеток, а ионы калия сосредоточены внутри клетки. Эти ионы играют важную роль в создании осмотического давления и клеточного потенциала, необходимы для нормальной работы миокарда.

Калий . Около 90% калия находится внутри клеток. Он вместе с другими солями обеспечивает осмотическое давление; участвует в передаче нервных импульсов;регуляции водно-солевого обмена; способствует выведению воды, а, следовательно, и шлаков из организма; поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма; участвует в регуляции деятельности сердца и других органов; необходим для функционирования ряда ферментов.

Калий хорошо всасывается из кишечника, а его избыток быстро удаляется из организма с мочой. Суточная потребность в калии взрослого человека составляет 2000-4000 мг. Она увеличивается при обильном потоотделении, при употреблении мочегонных средств, заболеваниях сердца и печени. Калий не является дефицитным нутриентом в питании, и при разнообразном питании недостаточность калия не возникает. Дефицит калия в организме появляется при нарушении функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой систем, сонливости, снижении артериального давления, нарушении ритма сердечной деятельности. В таких случаях назначается калиевая диета.

Большая часть калия поступает в организм с растительными продуктами. Богатыми источниками его являются урюк, чернослив, изюм, шпинат, морская капуста, фасоль, горох, картофель, другие овощи и плоды (100 - 600 мг/100 г продукта). Меньше калия содержится в сметане, рисе, хлебе из муки высшего сорта (100 - 200 мг/100 г).

Натрий содержится во всех тканях и биологических жидкостях организма. Он участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови;в передаче нервных импульсов; регуляции кислотно-щелочного равновесия, водно-солевого обмена; повышает активность пищеварительных ферментов.

Кальций и магний находятся в основном в косной ткани в виде нерастворимых солей. Эти соли придают костям твердость. Кроме того в ионном виде они играют важную роль в сокращении мышц.

Кальций. Это основной структурный компонент костей и зубов; входит в состав ядер клеток, клеточных и тканевых жидкостей, необходим для свертывания крови. Кальций образует соединения с белками, фосфолипидами, органическими кислотами; участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в процессах передачи нервных импульсов, в молекулярном механизме мышечных сокращений, контролирует активность ряда ферментов. Таким образом, кальций выполняет не только пластические функции, но и влияет на многие биохимические и физиологические процессы в организме.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Поступающие в организм человека с пищей соединения кальция практически не растворимы в воде. Щелочная среда толстого кишечника способствует образованию трудноусвояемых соединений кальция, и лишь воздействие желчных кислот обеспечивает его всасывание.

Ассимиляция кальция тканями зависит не только от содержания его в продуктах, но и от соотношения его с другими компонентами пищи и, в первую очередь, с жирами, магнием, фосфором, белками. При избытке жиров возникает конкуренция за желчные кислоты и значительная часть кальция выводится из организма через толстый кишечник. На всасывание кальция отрицательно сказывается избыток магния; рекомендуемое соотношение этих элементов составляет 1: 0,5. Наиболее крепкие кости получаются при соотношении Ca:P - 1:1,7.Приблизительно такое соотношение в клубнике и грецких орехах.Если количество фосфора превышает уровень кальция в пище более чем в 2 раза, то образуются растворимые соли, которые извлекаются кровью из костной ткани. Кальций поступает в стенки кровеносных сосудов, что обуславливает их ломкость, а также в ткани почек, что может способствовать возникновению почечно-каменной болезни. Для взрослых рекомендовано соотношение кальция и фосфора в пище 1:1,5. Трудность соблюдения такого соотношения обусловлена тем, что большинство широко потребляемых продуктов значительно богаче фосфором, чем кальцием. Отрицательное влияние на усвоение кальция оказывает фитин и щавелевая кислота, содержащиеся в ряде растительных продуктов. Эти соединения образуют с кальцием нерастворимые соли.

Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 800 мг, а у детей и подростков - 1000 мг и более.

При недостаточном потреблении кальция или при нарушении всасывания его в организме (при недостатке витамина D) развивается состояние кальциевого дефицита. Наблюдается повышенное выведение его из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз - деминерализация костной ткани, у детей нарушается становление скелета, развивается рахит.

Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты, различные сыры и творог (100-1000 мг/100 г продукта), зеленый лук, петрушка, фасоль. Значительно меньше кальция содержится в яйцах, мясе, рыбе, овощах, фруктах, ягодах (20-40 мг/100 г продукта).

Магний. ,

При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций, развивается ряд других патологических явлений. У человека недостаток ионов магния, обусловленный характером питания, крайне маловероятен. Однако большие потери этого элемента могут происходить при диарее

Фосфор играет в организме важную роль. Он является составной частью солей, входящих в кости. Фосфорная кислота играет исключительно важную роль в энергетическом обмене. Фосфор. Фосфор входит в состав всех тканей организма, особенно мышц и мозга. Этот элемент принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: синтезе и расщеплении веществ в клетках; регуляции обмена веществ; входит в состав нуклеиновых кислот и ряда ферментов; необходим для образования АТФ.

В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических соединений (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфорнокислого кальция, остальной фосфор входит в состав мягких тканей и жидкостей. В мышцах происходит наиболее интенсивный обмен соединений фосфора. Фосфорная кислота участвует в построении молекул многих ферментов, нуклеиновых кислот и т. д.

При длительном дефиците фосфора в питании организм использует собственный фосфор из костной ткани. Это приводит к деминерализации костей и нарушению их структуры - разрежению. При обеднении организма фосфором снижается умственная и физическая работоспособность, отмечается потеря аппетита, апатия.

Суточная потребность в фосфоре для взрослых составляет 1200 мг. Она возрастает при больших физических или умственных нагрузках, при некоторых заболеваниях.

Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения, особенно в печени, икре, а также в зерновых и бобовых. Его содержание в этих продуктах составляет от 100 до 500 мг в 100 г продукта. Богатым источником фосфора являются крупы (овсяная, перловая), в них содержится 300-350 мг фосфора/100 г. Однако из растительных продуктов соединения фосфора усваиваются хуже, чем при потреблении пищи животного происхождения.

Сера. Значение этого элемента в питании определяется, в первую очередь, тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот(метионина и цистина), а также является составной частью некоторых гормонов и витаминов.

Как компонент серосодержащих аминокислот сера участвует в процессах белкового обмена, причем потребность в ней резко возрастает в период беременности и роста организма, сопровождающихся активным включением белков в образующиеся ткани, а также при воспалительных процессах. Серосодержащие аминокислоты, особенно в сочетании с витаминами С и Е, оказывают выраженное антиоксидантное действие. Наряду с цинком и кремнием сера определяет функциональное состояние волос и кожи.

Хлор. Этот элемент участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов. Этот нутриент легко всасывается из кишечника в кровь. Интересна способность хлора отлагаться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении, выделяться с потом в значительных количествах. Выделение хлора из организма происходит главным образом с мочой (90%) и потом.

Нарушения в обмене хлора ведут к развитию отеков, недостаточной секреции желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тяжелому состоянию, вплоть до смертельного исхода. Повышение его концентрации в крови наступает при обезвоживании организма, а также при нарушении выделительной функции почек.

Суточная потребность в хлоре составляет примерно 5000 мг. Хлор поступает в организм человека в основном в виде хлористого натрия при добавлении его в пищу.

Магний. Этот элемент необходим для активности ряда ключевых ферментов, обеспечивающих метаболизм организма. Магний участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие; стимулирует желчеотделение; повышает двигательную активность кишечника, что способствует выведению шлаков из организма (в том числе холестерина).

Усвоению магния мешают наличие фитина и избыток жиров и кальция в пище. Ежедневная потребность в магнии точно не определена; считают, однако, что доза 200-300 мг/сут предотвращает проявление недостаточности (предполагается, что всасывается около 30% магния).

При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций.

Железо входит в составгема, составной части гемоглобина. Этот элемент необходим для биосинтеза соединений, обеспечивающих дыхание, кроветворение; он участвует в иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях; входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер и ряда ферментов.

Ассимиляции железа препятствует щавелевая кислота и фитин. Для усвоения этого нутриента необходим витамин В 12 .Усвоению железа способствует также аскорбиновая кислота, поскольку железо всасывается в виде двухвалентного иона.

Недостаток железа в организме может привести к развитию анемии, нарушаются газообмен, клеточное дыхание, то есть фундаментальные процессы обеспечивающие жизнь. Развитию железодефицитных состояний способствуют: недостаточное поступление в организм железа в усвояемой форме, понижение секреторной активности желудка, дефицит витаминов (особенно В 12 , фолиевой и аскорбиновой кислот) и ряд заболеваний, вызывающих кровопотери. Потребность взрослого человека в железе (14 мг/сут) с избытком удовлетворяется обычным рационом.Однако при использовании в пище хлеба из муки тонкого помола, содержащего мало железа, у городских жителей весьма часто наблюдается дефицит железа. При этом следует учесть, что зерновые продукты, богатые фосфатами и фитином, образуют с железом труднорастворимые соединения и снижают его ассимиляцию организмом.

Железо - широко распространенный элемент. Он содержится в субпродуктах, мясе, яйцах, фасоли, овощах, ягодах. Однако в легкоусвояемой форме железо содержится только в мясных продуктах, печени (до 2000 мг/100 г продукта), яичном желтке.

Микроэлементы (марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, фтор) составляют менее 0,1% от массы живых организмов. Однако эти элементы необходимы для жизни организмов. Микроэлементы содержатся в сверхмалых концентрациях. Их потребность в сутки составляет микрограммы, то есть миллионные доли грамма. Из них есть незаменимые и условно незаменимые.

Незаменимые: Ag-серебро, Co-кобальт, Cu-медь, Cr-хром, F-фтор, Fe - железо, I -йод, Li - литий, Mn - марганец, Mo - молибден, Ni - никель, Se - селен, Si - кремний, V - ванадий, Zn - цинк.

Условно незаменимые: B - бор, Br - бром.

Возможно незаменимые: Al - алюминий, As - мышьяк, Сd - кадмий, Pb - свинец, Rb - рубидий.

Марганец оказывает благоприятное воздействие на нервную систему, способствует выработке нейромедиаторов - веществ, ответственных за передачу импульсов между волокнами нервной ткани, также способствует нормальному развитию костей, укрепляет иммунную систему, способствует нормальному протеканию пищеварительного процесса инсулинового и жирового обменов. К тому же, процесс обмена витаминов А, С и группы В может нормально происходить только в том случае, когда в организме присутствует достаточное количество марганца. Благодаря марганцу обеспечивается нормальный процесс образования и роста клеток, рост и восстановление хрящей, быстрейшее заживление тканей, хорошая работа головного мозга и правильный обмен веществ, обладает отличными антиоксидантными свойствами. Этот элемент регулирует баланс сахара в крови, а также способствует нормальному процессу образования молока у кормящих женщин. Оптимальное содержание марганца можно обеспечить благодаря употреблению сырых овощей, фруктов и зелени.

Роль меди в организме огромна. Прежде всего, она принимает активное участие в построении многих необходимых нам белков и ферментов, а также в процессах роста и развития клеток и тканей. Медь необходима для нормального процесса кроветворения и работы иммунной системы.Медь - входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов.

Цинк - входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в составинсулина

Кобальт влияет на физиологическое и патофизиологическое состояние организма человека. Есть сведения о влиянии его на метаболизм углеводов и липидов, на функцию щитовидной железы, состояние миокарда. В состав витамина В12 входит кобальт.

Для организма человека и животных никель – необходимый питательный элемент, но учёные немного знают о его биологической роли. В животных и растительных организмах он участвует в ферментативных реакциях, а у птиц накапливается в перьях. У нас он содержится в печени и почках, поджелудочной железе, гипофизе и лёгких. Никель влияет на процессы кроветворения, сохраняет структуру нуклеиновых кислот и клеточных мембран; участвует в обмене витаминов С и В12, кальция и других веществ.

Йод очень важен для нормального роста и развития детей и подростков: он участвует в образовании костно-хрящевой ткани, синтезе белка, стимулирует умственные способности, улучшает работоспособность и уменьшает утомляемость. В организме йод участвует в процессе синтеза тироксина и трийодтиронина – гормонов, необходимых для нормальной работы щитовидной железы.

Фтор нужен для формирования эмали зубов, йод входит в состав гормонов щитовидной железы, кобальт является составной частью витамина В12.

К ультрамикроэлементам относятся большое количество химических элементов (литий, кремний, олово, селен, титан, ртуть, золото, серебро и многие другие), которые суммарно составляют менее 0,01% массы клетки. Для ряда из ультрамикроэлементов установлено их биологическое значение, для других нет. Возможно накопление некоторых из них в клетках и тканях человека и других организмов является случайным и связано с антропогенным загрязнением окружающей среды. С другой стороны, возможно, что биологическое значение ряда ультрамикроэлементов еще не выявлено.

Литий способствует снижению нервной возбудимости, улучшает общее состояние при заболеваниях нервной системы, оказывает антиаллергическое и антианафилактическое действие, имеет некоторое влияние на нейроэндокринные процессы, принимает участие в углеводном и липидном обменах, повышает иммунитет, нейтрализует действие радиации и солей тяжелых металлов на организм, а также действие этилового спирта.

Кремний участвует в усвоении организмом более 70 минеральных солей и витаминов, способствует усвоению кальция и росту костей, предупреждает остеопороз, стимулирует иммунную систему. Кремний необходим для здоровья волос, улучшает состояние ногтей и кожи, укрепляет соединительные ткани и сосуды, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний, укрепляет суставы - хрящи и сухожилия.

Известно, что олово улучшает процессы роста, является одним из составляющих желудочного фермента гастрина, воздействует на активность флавиновых ферментов (биокатализаторы некоторых окислительно-восстановительных реакций в организме), играет существенную роль в правильном развитии костных тканей.

Селен - участвует в регуляторных процессах организма. Селен, входя в состав фермента глютатионпероксидазы препятствует оседанию тромбов на стенках сосудов, благодаря чему является антиоксидантом и препятствует развитию атеросклероза. Не так давно выяснено, что недостаток селена приводит к развитию онкологических заболеваний.

Титан является постоянной составной частью организма и выполняет определенные жизненно важные функции: повышает эритропоэз, катализирует синтез гемоглобина, иммуногенез, стимулируют фагоцитоз и активируют реакции клеточного и гуморального иммунитета.

Ртуть обладает определенным биотическим эффектом и оказывает стимулирующее действие на процессы жизнедеятельности (в количествах, соответствующих физиологическим, т. е. нормальным для человека, концентрациям). Есть сведения о присутствии ртути в ядерной фракции живых клеток и о значении этого металла в реализации информации, заложенной в ДНК, и ее передаче при помощи транспортных РНК. Говоря проще, полное удаление ртути из организма, видимо, нежелательно, и те самые 13 мг, «заложенные» в нас природой, должны всегда содержаться в человеке (что, кстати, вполне согласуется с упомянутым выше законом Кларка-Вернадского о всеобщем рассеянии элементов).

Золото и серебро оказывают бактерицидное воздействие Многие микроэлементы и ультрамикроэлементы в больших количествах токсичны для человека.

Недостаток или избыток в питании каких-либо минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, витаминов, что приводит к развитию ряда заболеваний. Наиболее распространенным следствием несоответствия в рационе количества кальция и фосфора является кариес зубов, разрежение костной ткани. При недостатке фтора в питьевой воде разрушается зубная эмаль, дефицит йода в пище и воде приводит к заболеваниям щитовидной железы. Таким образом, минеральные вещества очень важны для устранения и профилактики ряда заболеваний.

В представленных таблицах приведены характерные (типичные) симптомы при дефиците различных химических элементов в организме человека:

В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (табл. 5.2). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержание в нем находится в относительном постоянстве.

Роль минеральных веществ в организме человека чрезвычайно разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательным компонентом питания. Минеральные вещества содержатся в протоплазме и биологических жидкостях, играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления, что является необходимым условием для нормальной жизнедеятельности клеток и тканей. Они входят в состав сложных органических соединений (например, гемоглобина, гормонов, ферментов), являются пластическим материалом для построения костной и зубной ткани. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.

Ионы макро -и микроэлементов активно транспортируютсяферментами через клеточную мембрану. Только в составе ферментов ионы макро- и микроэлементы могут выполнять свою функцию. Поэтому пищевые продукты и лекарственные травы предпочтительнее химиотерапевтическим препаратам для лечения гипомикроэлементоза. К тому же, если учесть, что из продуктов и растений человеческий организм берет микроэлемента ровно столько, сколько ему нужно, это помогает избежать гипермикроэлементоза. А превышение макро- и микроэлементов в организме бывает гораздо опаснее, чем их недостаток. При применении химических препаратов кальция типичным является отложение кальция в молочных железах, желчном пузыре, печени, почках, в общем, везде, где угодно, но не в костях

Ферменты - это маленькие частицы, которые активно обеспечивают работу всех функциональных систем. Они производят пищеварение, например, амилаза (диастаза) слюны переваривает крахмалы картофеля и злаков, липаза поджелудочной железы переваривает жиры, химотрипсин переваривает белки и т.д. Кроме того, ферменты «перетягивают» нужные вещества через клеточные мембраны, например, в почках осуществляется активный транспорт ионов кальция, натрия, хлора и других, а, следовательно, они регулируют кальциевый состав костей и артериальное давление. Фермент лизоцим «убивает» вредные микробы. Фермент цитохром Р-450 участвует во многих биохимических реакциях, например, разлагает химические лекарства и выводит их из клеток, окисляет холестерин до стероидных гормонов (т.е. производит гормоны) и т.д. Этих маленьких работяг, - ферментов, - в организме тысячи видов, и нет никаких биохимических и физиологических преобразований, в которых они бы не участвовали. Как и функциональный элемент микроциркуляции органа, так ифермент - это первичный элемент, первооснова любых процессов, и это должно всегда учитываться в лечении болезни. Очень важно знать, что в химическом лекарстве нет ферментов, а в травах и продуктах они есть. Например, корни хрена содержат фермент лизоцим. Кроме того, ферменты есть в меде, например, инвертаза, диастаза, каталаза, фосфатаза, пероксидаза, липаза и т.д. Мед нежелательно растапливать и нагревать выше 38 0 , потому что тогда ферменты распадаются.

В состав фермента входит несколько молекул белка, соединенных между собой и представляющих в микромире огромный размер и две маленьких части, одна из них - витамин, вторая - микроэлемент. Именно потому лечение травами предпочтительнее химии, что трава содержит и белки, и витамины, и микроэлементы, - этот гармоничный состав фермента создан Творцом. В натуральных продуктах, например, в меде, содержатся все 22 незаменимые аминокислоты, которые нужны для синтеза белков. В меде имеются макроэлементы, все незаменимые микроэлементы кроме фтора, йода и селена, а также почти все условно незаменимые микроэлементы. И наоборот, химические лекарства, вырабатываемые промышленностью, особым непостижимым образом связаны с отцом промышленности Каином. И следствием подобной связи является лишение фармакологических средств, состоящих из одной химической формулы, всего богатства мира, созданного Творцом, одной из маленьких трудолюбивых первочастиц которого являетсяфермент .

Организм человека еще не полностью изучен. Но ученые смогли ответить на вопрос из чего состоит человеческое тело.

• Углерод может похвастаться не только самым большим количеством химических соединений в периодической системе, (самые известные из них- уголь и нефть). Он так же занимает почётное второе место в нашем списке.
• Водород , как и кислород- составной элемент воздуха и питьевой воды. И он также относится к основным компонентам человеческого тела. 10% нашего веса состоят из водорода.
• Несмотря на то, что азот также содержится в воздухе, он более известен как теплоноситель, в жидкой форме. Всё же, его таинственно испаряющейся газы не должны вводить в заблуждение- 3 % массы нашего тела состоят из азота.
• Даже если он и составляет всего 1,5 %, кальций - важный металл в нашем организме. Именно он придаёт прочность нашим костям и зубам.
• Фосфор , как светящееся вещество, известен каждому. Но далеко не каждый знает, что именно благодаря фосфору в организме, происходит образование ДНК, основы человеческой жизни.
• Калий , со скромными 0,2 %, принимает небольшое участие в процессах организма. Он относится к электролитам, в которых наше тело нуждается, прежде всего, при спорте. Его недостаток может вызвать чувство истощения и судороги.
• Может ли сера , с её неприятным видом и запахом, быть важной для нашего организма? Да, это именно так. Сера- существенная составная часть аминокислот и коферментов.
• Сначала сера, теперь хлор . Можно подумать, наш организм состоит из одних ядов. Разумеется, элементарного хлора в нашем теле нет, зато есть хлорид. И он для нас жизненно важен, так как, содержится, например, в плазме крови.
• Натрий мы потребляем, прежде всего, в форме хлорида натрия, так же известного как поваренная соль. Элемент важен для защиты клеток и движения нервных сигналов.
• Магний жизненно необходим для всех организмов на земле, естественно, для нас людей, тоже.
  Вопреки его незначительной части- 0,05 % массы нашего тела, недостаток магния ведет к отчётливо ощутимым последствиям: Нервозность, головные боли, усталость и судороги мышц являются только некоторыми из них.
• Мужской организм содержит больше железа , чем женский. Одна из причин этому- разница в питании. Другая- женщины теряют железо во время менструации. Поэтому средняя масса этого элемента в человеческом теле варьирует от 2 до 5 грамм.
• Кобальт - составная часть витамина B12, который необходим для существования человека. Передозировка кобальта ведёт к многочисленным болезням, к раковым опухолям в том числе.
• Для микроорганизмов медь смертельна даже в незначительных количествах, но человеку она нужна для образования жизненно-важных ферментов. Тяжелый металл составляет 0,05 % массы нашего тела. Мы получаем её через овощи, шоколад и орехи.
• Цинк относится к элементам, которые нужны всем живым существам на земле. Он важен для обмена веществ и содержится во многих важных ферментах.
• Йод - составляющая часть гормонов тироксин и трийодтиронин, которые производит щитовидная железа. Недостаток йода может вызвать тяжёлые нарушения в обмене веществ.
• Селен относится к незаменимым микроэлементам. В тоже время, при передозировке, он сильно токсичен, поэтому его употребление как БАД, вызывает большие дискуссии в кругах учёных.
• До сегодняшнего дня не выяснено до конца, насколько фтор необходим для нашего организма. Неоспоримый факт- большая часть фтора содержится в костях и зубах. Фтор, как и селен, сильно токсичен при передозировке.

В организме человека содержится более 40 эле­ментов периодической системы Менделеева. В наибольшем количестве в тканях находятся углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Эти вещества называются органогенами, поскольку они входят в состав органических компонентов клеток. Меньше в клетках натрия, калия, кальция, магния, марганца, кобальта, железа, меди, селена. Все перечислен­ные элементы должны поступать в организм из внешней среды. Органогены соединяются между собой и с другими элементами, образуя белки, нуклеиновые кислоты, липи-ды, углеводы и другие сложные вещества.

Углерод является центром органических соединений. Он образует стабильные молекулы разнообразной конфигурации с большим числом функциональных групп.

Азот часто ошибочно называют безжизненным, потому что он не поддерживает горения, однако без этого элемента жизнь невозможна, поскольку он входит в состав белков, нук­леиновых кислот и многих других соединений, составляю­щих основу жизнедеятельности организма. Азот легко меняет валентность; в организме он находится в трех- или пятива­лентном состоянии. При изменении валентности азот присо­единяет или теряет электрон, что обусловливает его роль в обмене веществ.

Кислород участвует в образовании кислотных, спирто­вых и других групп в органических соединениях. Без него не­возможны биохимические процессы. Благодаря реакции с кислородом осуществляется дыхание в клетках, протекают энергетические процессы, необходимые для жизнедеятель­ности.

Водород - не только пластический компонент органи­ческих соединений, но и «горючее» для растительного и жи­вотного мира: при его соединении с кислородом выделяется большое количество энергии.

Сера принимает участие в образовании легкоокисляю­щихся тиоловых групп, дисульфидных мостиков, которые стабилизируют структуру определенных участков молекул белков. Она - один из компонентов процессов обезврежива­ния токсических веществ.

Фосфор широко представлен в организме как в свобод­ном виде, так и в соединении с различными веществами (бел­ками, жирами, углеводами). Он входит в состав фосфолипинок, фосфопротеинов, мононуклеотидов АТФ, ГТФ, является частью буферной системы крови. Находящийся в организме фосфор участвует в активации различных соединений, в фор­мировании костной системы и зубов.

Живая материя состоит из веществ, имеющих молекулы огромных размеров (макромолекулы), благодаря чему они приобретают одновременно и стабильность, и высокую реакционную способность. Такими соединениями являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы. С ними связаны мсс жизненно важные процессы.

Не менее ответственную роль в живой материи играют вода и минеральные вещества. Соли и вода составляют около 2/3 человеческого тела. Большая часть минеральных веществ приходится на долю костей, в состав которых входит не раствори-млн и коде соль - фосфорнокислый кальций. Жидкости в теле человека и животных представляют собой растворы электролитов. Они обеспечивают постоянство осмотического давле­нии и жидких фазах организма, кислотно-щелочное равновесие в тканях. В этих процессах преобладают катионы натрия и калия, анионы хлора, карбонаты, фосфаты.

Минеральные вещества, входящие в состав живых организмов, условно делят на три группы: макро-, микро- и ультрамикроэлементы. К макроэлементам относят те химические элементы, содержание которых превышает 0,001 % (О, С, Н, Са, К, N, Р, S, Мg, Na, Сl, Fе и др.). Если содержание химического элемента в организме составляет от 0,001 до 0.000001 %, то его причисляют к микроэлементам (Сu, Мn, Co и др.). Вещества, находящиеся в еще меньших количествах, называют ультрамикроэлементами (Рb, V, Аu, Нg и др.).

Вода. За небольшим исключением (кости, эмаль зубов) они ниляется преобладающим компонентом в структуре клетки. Вода служит естественным растворителем для многих веществ, а мкже дисперсионной средой, играющей важную роль в коллоидной системе цитоплазмы. Все химические процессы в организме происходят в водной среде, вода принимает не­посредственное участие и во многих реакциях. Кроме того, она выводит из организма различные вещества.

О значении воды для жизнедеятельности организма крас­норечиво говорит тот факт, что потеря даже пятой части ее неминуемо приводит к гибели.

СТРУКТУРА КЛЕТКИ

Клетка - одна из форм организации живой материи, лежащей в основе строения и развития растений и животных.

Размеры, форма и строение клеток, входящих в состав органов и тканей, различны. Они зависят от стадии развития и функции клетки, их видовой принадлежности и т. д, В основ­ном диаметр клеток составляет от 1 микрона до нескольких сантиметров. Однако некоторые из них имеют большую вели­чину, например, нервные клетки с длинными отростками, достигающими 1 м. Наиболее типичны для клеток шаровид­ная, овальная, цилиндрическая, кубическая формы. Количе­ство клеток в организме и даже в отдельных его органах может быть огромно, например, в коре больших полушарий голов­ного мозга человека содержится 14-15 миллиардов нервных клеток, а в крови - до 25 биллионов красных кровяных телец.

По своему строению клетки растений, животных и чело­века, подобно атомам, сходны между собой. Каждая из них содержит в середине плотное образование - ядро, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Клетка окружена кле­точной мембраной.

Клетка состоит из многих элементов, совокупность кото­рых имеет определенное значение не только для нее самой, но и для всего организма в целом. Если каким-то образом нару­шится структура клетки, то изменятся ее функции, она поте­ряет свои свойства как организованная единица и погибнет.

Содержимое клетки представляет собой очень сложную систему разнообразных компонентов. Схема строения клет­ки, полученная с помощью электронного микроскопа, пред­ставлена на рисунке 1.

Цитоплазматическая мембрана. Внутренняя среда клетки отличается от наружной. Естественным барьером между ними служит клеточная мембрана, основная функция которой зак­лючается в регуляции обмена веществ между клеткой и окру­жающей средой (рис. 2).

Цитоплазматическая мембрана обеспечивает постоянство состава внутриклеточного содержимого. По своей структуре мембрана представляет вязкую липидную фазу (липидный слой) с погруженными в нее белками. Липидный слой состо­ит в основном из фосфолипидов, холестерина, гликолипи-дов и является двойным слоем молекул. При этом длинные остатки жирных кислот одного и другого слоя липидных мо­лекул обращены друг к другу и образуют жидкую гидрофоб­ную фазу, а гидрофильные группы этих липидов (холин, фосфорная кислота, этаноламин и др.) расположены снару­жи. Строение мембраны обусловливает ее основное свойство - избирательную проницаемость, т. е. регулирование поступле­ния в клетку необходимых питательных веществ и выведение из нее продуктов обмена. Такая избирательность обеспечива­ет постоянство внутренней среды клетки, поддерживает нуж­ное осмотическое давление, значение рН и т. д.

Белки, входящие в состав мембраны, располагаются на периферии (периферические) или пронизывают всю ее тол­щу (интегральные).

Функции мембранных белков разнообразны. Одни из них являются ферментами, выступающими катализаторами мно­гих важных реакций, другие транспортируют различные ве­щества (жирные кислоты, холестерин) через мембрану. Осо­бая группа белков образует в мембране «поры» для переноса ионов (водорода, натрия, калия и др.). Поверхностно распо­ложенные белки и гидрофильные группы липидов связаны с углеводами и образуют участки, способные «узнавать» дру­гие клетки или вещества. Такие участки называются рецепто­рами. Соединяясь со специфическими рецепторами, вещества (например, гормоны) передают свои сигналы внутрь клетки. Мембраны эластичны и обладают способностью самопроиз­вольно восстанавливать свою целостность при повреждении.

Цитоплазма. Внутреннее пространство клетки заполнено цитоплазмой, в которой расположены органоиды клетки. Цитоплазма пронизана многочисленными каналами, кото­рые называют эндоплазматической сетью (ретикулумом).

Эндоплазматический ретикулум является продолжением ядерной мембраны. Он представляет собой сеть мембран, об­разующих трубочки и пузырьки; по эндоплазматической сети осуществляется транспорт различных веществ из клетки во внешнюю среду и обратно, здесь же протекают процессы синтеза и распада химических веществ.

Различают два типа ретикулума - гладкий и шерохова­тый. «Шероховатость» последнего обусловлена расположен­ными на его поверхности многочисленными мелкими части­цами сферической формы - рибосомами.

Рибосомы - мелкие плотные гранулы небольших разме­ров. Они состоят из двух частей (субъединиц) округлой фор­мы, соединение которых можно образно представить в виде гриба или восьмерки. Они рассеяны по всей клетке. Часть их связана с зндоплазматической сетью, другие находятся в сво­бодном состоянии в цитоплазматическом матриксе. Рибосо­мы выполняют важнейшую функцию - участвуют в процес­се синтеза белка.

Аппарат Гольджи представлен тонкими плоскими мешоч­ками. Он играет двоякую роль: участвует в синтезе углеводных компонентов гликопротеидов и осуществляет вынос готовых молекул из клетки.

Митохондрии (от греч. mitos - нить, сhondrion - зерныш­ко, крупинка) являются крупными органоидами клетки, по форме напоминающими зерно фасоли.

Митохондрии окружены двумя мембранами, образован­ными белками и липидами различной природы. Внутрен­няя мембрана имеет множество направленных внутрь вы­пячиваний - крист, которые тем многочисленнее, чем

к дыхательная активность клетки. Внутреннее простран­ство митохондрий заполняет мелкозернистое вязкое веще­ство. Митохондрии - в высшей степени специализирован­ные частицы: именно в них протекают процессы дыхания и окисления различных веществ. Их главная функция екать заключен­ную з органических веществах энергию и накапливать ее в фосфатных связях аденозинтрифосфата (АТФ), который не­обходим для осуще­ствления различных процессов жизнедеятельности. Митохондрии называют «силовыми подстанциями»

Следует отметить и еще одну особенность митохондрий. В их матриксе обнаружены ДНК. Кроме тото, здесь находятся рибосомы и ряд других веществ, необходимых для синтеза мембранных белков, основная масса которых является фер­ментами, принимающими участие в образовании АТФ,

Еще одни важные органоиды клетки - лизосомы (от греч. 1у515 - растворение, зота - тело). Эти структуры представля­ют собой ограниченные мембраной тельца, содержащие про-теолитические ферменты. Неповрежденная лизосомная мем­брана очень прочна и устойчива к действию ферментов. Они опасны для клетки и заключены как бы в мешочек, образо­ванный мембраной. Назначение лизосом многообразно: они способны расщеплять уже использованные белки, жиры, уг­леводы и их промежуточные продукты. Мембрана лизосом полупроницаема и препятствует выходу ферментов в цито­плазму, если для этого нет необходимости. Когда в результате какого-либо воздействия нарушается целостность мембраны лизосом, то лизосомные ферменты разрушают клетку.

В растительных клетках содержатся пластиды - неболь­шие гранулы с двойной мембраной, в которых происходит синтез и накопление органических веществ. К ним относятся хлоропласты, лейкопласты и хромопласты. Хлоропласты со­держат зеленый пигмент хлорофилл, который способен син­тезировать энергию солнечного света. В хлоропластах солнеч­ная энергия превращается в химическую, которая запасается в виде химических связей различных пищевых веществ, об­разующихся в процессе фотосинтеза. Лейкопласты - бес­цветные пластиды, в них накапливаются крахмал и другие вещества. Хромопласты содержат различные пигменты, обус­ловливающие окраску плодов, овощей и цветков.

Если обмен веществ нарушается, то такое нарушение выражается в виде изменения химического постоянства на уровне клеток какой-либо ткани, органа, а то и организма в целом. Соответственно, проявления многих заболеваний можно характеризовать по их влиянию на изменение химических соединений на всех этих уровнях. Однако прежде чем говорить непосредственно о таких изменениях, целесообразно кратко рассмотреть химический состав органов и тканей организма человека, касаясь попутно и тех источников, того строительного материала, из которого организм черпает ресурсы и энергию, то есть пищевых веществ.

Непрерывное изнашивание человеческого организма требует соответственно постоянного обновления его составных элементов. Это объясняет постоянную потребность в притоке пищевых продуктов. За 70 лет жизни человек съедает белков более 2,5 тонны, жиров — около 2 тонн, углеводов — около 10 тонн, выпивает более 50 000 литров воды. Для всего живого характерны органические молекулы, причем в их состав в основном входят углерод, а также различные количества водорода, кислорода, азота и небольшой процент фосфора, серы, железа и некоторых других элементов. Углерод вo всех живых системах — самый важный элемент.

Клетки человеческого организма строятся, казалось бы, из простых химических компонентов — белков, углеводов, жиров, нуклеиновых кислот. Однако эти компоненты, соединяясь между собой, могут образовывать и образуют сложные комплексы. Так, во многие клеточные структуры входят липопротеиды, глюкопротеиды и др. Важным химическим компонентом жизнедеятельности всех клеток является аденозинтрифосфорная кислота — универсальный источник энергии для различных обменных процессов.

«Нарушение обмена веществ: профилактика»,
М.А.Жуковский

Белки — основная составная часть любой живой клетки. Самая важная их функция — каталитическая, так как любая химическая реакция в клетке протекает при участии биологических катализаторов — ферментов. А любой фермент — белок. Очень важное значение имеет и структурная функция белков. Они обеспечивают воспроизводство основных структурных элементов органов и тканей. Дело в том, что белки…

Углеводы — это основное топливо для клеток. Окисляясь, углеводы высвобождают энергию, которая расходуется клеткой на все процессы жизнедеятельности. На долю углеводов приходится по калоражу около 50—60% пищевого рациона. Организм человека не способен синтезировать углеводы из неорганических веществ и получает их с различными пищевыми продуктами, главным образом растительного происхождения. В питании основным углеводом, имеющим питательную ценность,…

Как источник энергии клетками используются не только углеводы, но и жиры. При расщеплении жиров выделяется значительное ее количество. Причем энергетическая ценность жиров значительно выше, чем углеводов. Жир дает более чем в 2 раза больше калорий, чем глюкоза. Тем не менее энергетическое обеспечение организма все же в основном определяется углеводами, поскольку липиды имеют еще целый ряд…

Нуклеиновые кислоты — сравнительно недавно открытая и изученная группа соединений, играющая чрезвычайно важную роль. Эти химические соединения хранят и передают наследственную информацию. Они опосредуют синтез всех белков организма. Существует два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК содержится преимущественно в ядре клетки, РНК — в цитоплазме и ядре. Значение нуклеиновых кислот состоит в…

Необходимо учитывать, что каждое из описанных звеньев биосинтеза катализируется определенными ферментами и снабжается энергией за счет молекул АТФ. Пожалуй, здесь сразу стоит отметить возможное развитие отклонений в синтезе белка за счет нарушения в наследственной информации. Их причины могут быть различны: может быть нарушена последовательность аминокислот в молекуле ДНК, другой вариант — сама эта молекула ДНК…

Цели урока

1. Расширение и углубление знаний учащихся о роли металлов в жизнедеятельности человеческого организма.
2. Развитие навыков самостоятельной работы; умения использовать знания, полученные ранее при изучении биологии и химии; работать с таблицами; сравнивать, анализировать, делать выводы.
3. Воспитание бережного отношения к природе и здоровью человека, чувства коллективизма, уважения друг к другу, ответственности за общее дело.

Оборудование и материалы

1. Демонстрационный материал: таблица «Химический состав организма человека»; карточки с рисунками для составления схемы «Проникновение ионов свинца в организм человека».
2. Раздаточный материал: таблицы «Химический состав организма человека», «Влияние металлов на жизнедеятельность человеческого организма», «Перекресток»; текстовое изложение домашнего задания.
3. К практической работе: растворы солей свинца и белка, пробирки, пипетки, штативы.
4. Видеофильм «Транспорт в городе».
5. Отрывки из литературных произведений о влиянии металлов на человеческий организм.
6. На доске – эпиграф: «Природа не признает шуток; она всегда правдива, всегда серьезна, всегда строга; она всегда права, ошибки же и заблуждения исходят от людей» (В.Гете) .

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

Учитель химии. На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Вы знаете, что роль металлов в неживой природе очень велика: к ним относятся 92 из 114 химических элементов, входящих в периодическую таблицу. Сегодня с помощью учителя биологии мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе.

Учитель биологии. К живой природе относятся все живые организмы, в том числе и человек, поэтому с ролью металлов в живой природе мы познакомимся на примере организма человека. (Учитель просит учащихся сформулировать тему урока, записывает ее на доске, а учащиеся записывают ее в тетрадях .)
Сегодня мы вспомним то, что вы узнали о металлах на уроках химии и об организме человека на уроках биологии в 8-м классе, обобщим и расширим эти знания и применим их к выяснению роли металлов в организме человека. Работать вы будете в командах, поэтому каждый из вас имеет возможность получить по две оценки – за индивидуальную работу и работу в группе. За верные ответы на вопросы по химии и по биологии вы будете получать жетоны двух типов. Три жетона одного типа позволят вам получить оценку «отлично», два жетона – «хорошо». Кроме того, каждый верный ответ принесет вашей команде 1 балл (неверные ответы не засчитываются), все баллы заносятся в командную таблицу. Оценки за групповую работу будут выставлены после проверки домашнего задания и окончательного подведения итогов урока. Оценки за индивидуальную работу – сегодня в конце урока.

II. Актуализация знаний

Учитель химии. Природа создала множество живых организмов – простых и сложных, похожих и совершенно не похожих друг на друга. Вместе с неживой природой они образовали сложную, но гармоничную систему – природу Земли. В качестве эпиграфа к нашему уроку мы выбрали слова великого немецкого поэта Гете. (Учитель обращает внимание учащихся на эпиграф, написанный на доске, читает первую его часть .) Однако человек своей деятельностью нарушает гармонию природы, нанося тем самым вред не только окружающей среде, но и собственному здоровью. (Учитель читает вторую часть эпиграфа .) Спустя полтора столетия слова поэта получили, к сожалению, полное подтверждение.

III. Основная часть

Учитель биологии. В состав клеток живых организмов, в том числе и человека, входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблицах «Химический состав организма человека», которые есть у каждого на столе. Химические элементы и их соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма в сравнительно больших количествах, называются макроэлементами , а элементы, требующиеся организмам в крайне малых количествах, – микроэлементами . Среди макроэлементов есть как неметаллы – кислород, углерод, водород, азот, фосфор и хлор, так и металлы. Назовите их, используя данные табл. 1. Среди микроэлементов также есть и неметаллы, и металлы. Воспользовавшись таблицей, попробуйте назвать их. Из данных таблицы видно, насколько разнообразны металлы, входящие в состав организма человека.

Учитель химии. В каком виде металлы содержатся в клетках организма человека? Давайте вспомним, какова биологическая роль металлов, изученных на уроках химии. Для этого воспользуемся обобщающими таблицами в тетради по химии. (Учащиеся повторяют биологическую роль натрия, калия, кальция, магния, железа. За правильные ответы получают жетоны. )

Учитель биологии. А теперь посмотрите на табл. 2. Как бы вы озаглавили ее? (Учащиеся знакомятся с содержанием таблицы, предлагают ее название, вписывают его над таблицей и вклеивают таблицу в рабочие тетради. ) Какой вывод можно сделать из содержания этой таблицы? Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать даже токсичное влияние. (Вывод записывается в тетрадь. )

Учитель химии. Мы постарались в различных литературных источниках найти этому подтверждение. Постараетесь с помощью своих таблиц определить, о действии каких металлов идет речь.

Таблица 1. Химический состав организма человека

Рост – 170 см. Масса тела – 70 кг. Поверхность тела – 1,89 м2. Продолжительность жизни 70 лет.
Состав тела
Вещество	Масса, кг	% к массе тела
Вода Белок Жир Углеводы Зола	40–46 10 7 0,7 3,5	57–66 14 10 1 5
Химические элементы в клетках человека
	В % к сухой массе		В % к сухой массе
Кислород Углерод Водород Азот Кальций Фосфор Калий Сера Натрий Хлор Магний Железо	65 18 10 3 1,5 1 0,35 0,25 0,15 0,15 0,05 0,004	Марганец Медь Йод Кобальт Цинк Молибден Никель Алюминий Барий Стронций Титан Литий	0,0003 0,0002 0,0004 Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы Следы

1. Цитата из статьи «Помощь пришла по системе «Интернет»» из журнала «Ридерс дайджест», октябрь 1996 г.:

«У молодой студентки, изучавшей в Пекинском университете химию, внезапно начались головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие боли в ладонях и ступнях. Затем у нее стали выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в больницу, но девушка погрузилась в кому.
По мнению врачей, головокружения и режущие боли в ладонях и ступнях, а также в суставах указывали на серьезное невралгическое расстройство. Однако пункция позвоночника не выявила никаких отклонений. Анализы на отравление мышьяком и свинцом также оказались отрицательными».

2. Цитата из рассказа Валентина Распутина «Век живи – век люби»:

(Учащиеся работают с таблицами и приходят к выводу, что в первой цитате идет речь об отравлении таллием, а во втором случае говорится о цинке .)

Учитель биологии. Особо хотелось бы остановиться на вредном воздействии на организм человека тяжелых металлов. Одним из «поставщиков» тяжелых металлов, таких как свинец, медь, хром, является автомобильный транспорт, точнее его выхлопные газы. Давайте посмотрим небольшой видеофрагмент (демонстрируется фрагмент видеофильма «Транспорт в городе» ). Такая картина типична для всех крупных городов, в том числе и для Челябинска. Давайте подробно рассмотрим влияние ионов свинца на организм человека. В табл. 2 написано, что свинец даже в небольших количествах вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Кроме того, свинец способен заменять кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека? Составим схему «Проникновение ионов свинца в организм человека». Один ученик будет выполнять эту работу у доски, используя магнитные карточки с рисунками, остальные составят схему в тетради и сопроводят ее соответствующими записями.

Таблица 2

Химический эелемент	Дефицит металла	Избыток металла
	Дефицит приводит к психическому расстройству.	Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук.
	Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаивает), удерживает воду в организме.	Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ.
	Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки.	При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена.
	Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения.	Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта.
	Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие.	При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора.
Стронций	Влияет на процесс образования костей.	При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос.
Алюминий	Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему.	Избыток приводит к нарушению минерального обмена.
	Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций; входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене.	При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном.
		Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей.
		При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта.
Барий		При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция.
		При избытке поражает периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос.
		Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях.
		Избыток приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени.

Учитель химии. Установлено, что содержание ионов свинца особенно высоко на прилегающих к дорогам участках. Это было проверено учащимися нашей школы. У вас на столах имеется табл. «Перекресток». В ней представлены результаты исследований проб почвы, отобранных у перекрестка улиц Доватора и Федорова. Как видно из данных таблицы наибольшее количество ионов свинца обнаруживается у самой дороги, наименьшее – на расстоянии около 100 м. Проверим на опыте, как влияют ионы свинца на живые организмы. Для этого мы с вами проделаем лабораторный опыт «Взаимодействие солей свинца с белком». Вывод запишем в тетрадь. (Учащиеся выполняют лабораторный опыт, самостоятельно делают вывод, записывают его в тетрадь .)

Таблица 3. «Перекресток»

Количество автомашин (за 15 мин)
Количество вредных (газообразных) выбросов
Наличие ионов свинца: – у самой дороги; – в 10 м от дороги; – в 50 м от дороги; – в 100 м от дороги.	черный осадок с раствором NaS; черный осадок; помутнение; не обнаруживается
Запыленность: – лето – зима	В парке – умеренная; на перекрестке – очень сильная; В парке – умеренная; на перекрестке – сильная

V. Домашнее задание

Учитель биологии. Сегодня мы рассмотрели влияние некоторых металлов на жизнедеятельность человеческого организма, но недостаточно уделили внимания проблеме проникновения в него ионов металлов. Вы рассмотрите эту проблему, выполняя домашнее задание. (Домашнее задание разной степени сложности получают группы учащихся; списки учащихся каждой группы раздаются вместе с текстом домашнего задания ).

1-я группа. Рассмотреть способы проникновения ионов натрия, калия, кальция и железа в организм человека, воспользовавшись текстом учебника химии. Результаты представить в виде таблицы в тетради по химии.

2-я группа. Ознакомиться с содержанием этикеток и инструкций на препаратах бытовой химии, свои предположения представить в виде таблицы.

3-я группа. Используя справочную и дополнительную литературу, составить схемы проникновения в организм человека ионов селена и тяжелых металлов – меди, кадмия, ртути.

V. Самостоятельная работа

Учитель химии. В заключение нашего урока мы предлагаем вам выполнить небольшую самостоятельную работу. Каждый из вас получит карточку с текстом. С помощью таблицы 1 попробуйте определить, о каком металле идет речь, впишите его название вместо точек в карточку. (По окончании работы учащиеся проводят взаимопроверку, результаты вписывают в командную таблицу .)

VI. Подведение итогов урока

Учитель химии. Наш урок почти закончен. Осталось еще раз вспомнить, о чем вы сегодня узнали, и ответить на несколько вопросов, сделать окончательный вывод и записать его в тетрадь. (Учащиеся читают вопросы, написанные на доске, отвечают на них, обсуждают вывод, записывают его в тетради.)
Учитель биологии подводит итоги урока, объявляет общую сумму баллов по командам, комментирует индивидуальную работу учащихся, выставляет оценки по количеству жетонов.