Номинация «Разработка урока» Интегрированный урок в 10

Номинация «Разработка урока»
Интегрированный урок в 10 классе на тему
«Токсичное воздействие этанола на организм человека:
причины и последствия».
(Химия, биология)
Учитель биологии
Лаукканен Сания Абдулловна
1
Девиз урока: «Яд, который действует не сразу,
не является менее опасным».
Восточная мудрость.
Цель: применение знаний в новой проблемной ситуации.
Задачи:
- провести исследование по выявлению причин токсичности этилового спирта;
- рассмотреть механизм действия спирта на клетки, органы и системы органов
человека;
- попытаться спрогнозировать последствия токсического влияния этанола;
- создать для учащихся ситуацию выбора – употреблять или не употреблять
алкоголь.
Данный урок завершает изучение класса органических соединений
«Предельные одноатомные спирты», поэтому у учащихся уже сформированы
знания о строении молекул спиртов, физических и химических свойствах
этанола. Из курса биологии им известно строение организма человека на
молекулярном, клеточном уровне, строение и функции важнейших органов и
систем.
Форма работы: групповая (учащиеся формируют 4 группы – лаборатории).
Оборудование: зашифрованные схемы; инструкции к проведению опытов;
реактивы – этиловый спирт, азотная кислота, вода, раствор яичного белка;
лабораторное оборудование.
Ход урока.
Издревле человеку известно большое число ядовитых веществ и немало
случаев их использования. Все они отличаются по силе и действию на организм
человека. Но среди них выделяется вещество, которое известно в медицине как
сильный протоплазматический яд, который человек употребляет в ущерб себе и
своему здоровью - это этиловый спирт (смертность от алкоголизма превышает
число
смертельных
случаев,
вызываемых
всеми
инфекционными
заболеваниями вместе взятыми).
2
Большинство людей знает о ядовитых свойствах этанола, но причин этого
объяснить не могут, поэтому, сегодня на уроке мы больше внимания уделим
химизму воздействия этилового спирта на клетки, органы человека и организм
в целом.
1. Актуализация знаний о строении молекул спиртов, их общих
физических свойствах.
2. Работа со схемой внутреннего строения организма человека.
В организме человека постоянно содержится небольшое количество
этилового спирта, образующегося на промежуточных этапах обмена углеводов
или в результате процессов брожения в пищеварительном тракте. Небольшие
количества этанола, поступающие в кровь вследствие указанных процессов,
быстро обезвреживаются ферментными системами печени и других тканей.
Иначе протекают реакции при поступлении в организм больших количеств
алкоголя извне. Он быстро всасывается слизистой оболочкой рта, желудка и
кишечника. Свободный алкоголь полностью исчезает из организма спустя 5-15
часов после приема. Наибольшая часть поглощаемого этанола концентрируется
в головном мозге и печени, меньшая – в других органах (легкие, почки, мышцы
3
и
др.).
Примерно
90-95%
принятого
алкоголя
окисляется
и
лишь
незначительная часть удаляется с мочой (2-4%) и через легкие с выдыхаемым
воздухом
(3-7%).
Скорость
окисления
колеблется
в
зависимости
от
индивидуальных особенностей организма, она генетически предопределена и
составляет у разных людей от 4 до 14 г/час.
Легко преодолевая биологические мембраны, через час он достигает
максимальной концентрации в крови.
1 этап урока.
3. У нас работают 4 лаборатории, которым предлагается выявить причины
(зашифрованные в схемах) более быстрого, по сравнению с молекулами воды,
проникновения молекул спирта через биологические мембраны в кровь.
Лаборатория №1. «Влияние радиуса веществ на проникновение
через
мембраны».
Лаборатория №2. «Влияние поляризации и диссоциации молекул на
проникновение веществ через мембраны».
Лаборатория
№3.
«Влияние
растворимости
веществ
в
жирах
на
проникновение через биологические мембраны».
Лаборатория №4. «Образование водородных связей вода - спирт».
4
Инструктивная карта 1.
Лаборатория №1. «Влияние радиуса веществ на проникновение через
мембраны».
Задание: сравнить скорость проникновения молекул спирта и других
веществ через биологические мембраны в кровь.
Отчёт лаборатории №1:
1. рассказать о строении биологической мембраны;
2. чем меньше радиус веществ, тем быстрее они проникают
через
биологические мембраны. Следовательно, молекулы спирта беспрепятственно
преодолеют мембраны.
Инструктивная карта 2.
Лаборатория №2. «Влияние поляризации и диссоциации молекул на
проникновение веществ через мембраны».
Задание: сравнить скорость проникновения молекул спирта и воды через
биологические мембраны в кровь.
5
Отчёт лаборатории №2:
1. слабая поляризация и диссоциация молекул спирта позволяют быстро
проникать через биологические мембраны.
Инструктивная карта 3.
Лаборатория №3. «Влияние растворимости веществ в жирах на
проникновение через биологические мембраны».
Задание: сравнить скорость проникновения молекул спирта и воды через
биологические мембраны в кровь.
Отчёт лаборатории №3: в составе биологических мембран имеется 2 слоя
фосфолипидов. Спирт, в отличие от воды, хорошо растворяется в жирах,
следовательно, молекулы спирта беспрепятственно преодолеют мембраны.
Инструктивная карта 4.
Лаборатория №4. «Образование водородных связей вода - спирт».
Задание: сравнить скорость проникновения молекул спирта и воды через
биологические мембраны в кровь.
6
Отчёт лаборатории №4: хорошая растворимость в воде за счёт образования
водородных связей спирта с молекулами воды, позволяет молекулам спирта
беспрепятственно преодолевать мембраны.
4. После работы групп обобщаются результаты.
Через биологические мембраны с наименьшей затратой энергии способны
проходить вещества – неэлектролиты, молекулы которых малы, обладающие
свойством растворяться в жирах, разрушать белки.
Все эти признаки мы выявили у молекул этилового спирта, всё это помогает
молекулам спирта беспрепятственно преодолевать биологические мембраны.
На втором этапе урока учащиеся продолжают вести контроль за движением
молекул спирта.
Быстро всосавшись в кровь, хорошо растворяясь в межклеточной жидкости,
спирт поступает во все клетки организма.
Учёными установлено, что нарушая функции клеток, он вызывает их
гибель: при употреблении 100 г. пива погибает около 3000 клеток мозга, 100 г.
вина – 5000 клеток, 100 г. водки – 7500, соприкосновение эритроцитов с
молекулами спирта приводит к свёртыванию кровяных клеток.
Наши лаборатории продолжают свои исследования, чтобы ответить на
вопрос «Как влияет спирт на молекулы белков?», ведь именно они составляют
структуру живой клетки, организма.
По мере работы лабораторий каждый учащийся заполняет таблицу.
Токсическое воздействие этилового спирта на различные уровни
организации живой материи.
Уровень организации живой
материи
Проявление токсических свойств
спирта
Молекулярный уровень
7
Внутриклеточный уровень
Клеточный уровень
Органный уровень
Системы органов
Организм в целом
Лаборатория №1.
«Влияние
Цель эксперимента:
этанола
на
выявить
причину
нарушения
проницаемости клеточных мембран –
молекулы белков».
исчезновение барьера для крупных
Опорные знания:
в
состав
молекул
и
выхода
из
клетки
плазматической необходимых веществ в результате
мембраны входят белки и липиды. воздействия спирта на мембраны.
Они упорядоченно расположены и
Ход эксперимента.
соединены
Добавьте
друг
с
другом
химическими взаимодействиями.
По современным представлениям,
в
три
пробирки
с
яичным белком:
5 мл воды, этиловый спирт,
молекулы липидов в мембране азотную кислоту.
расположены в 2 ряда, образуя
Сравните содержимое пробирок.
бислой.
Что вы наблюдаете?
Молекулы белков не образуют
Что происходит с молекулами
сплошного слоя, они расположены белков под действием спирта и
в слое липидов, погружаясь в него кислоты?
на разную глубину.
Как называется этот процесс?
Ответьте
на
сформулированный
вопрос,
как
цель
эксперимента.
8
Лаборатория №2.
«Влияние
Цель эксперимента:
этанола
на
выявить последствия воздействия
спирта
молекулы белков».
на
молекулы
ферментов,
находящихся в клетке.
Опорные знания:
клеточные
Ход эксперимента.
катализаторы
называют ферментами.
Каталитическая
Добавьте
в
три
пробирки
с
яичным белком:
активность
5 мл воды, этиловый спирт,
ферментов исключительно велика. азотную кислоту.
Они ускоряют реакции в десятки,
Сравните содержимое пробирок.
сотни
Что вы наблюдаете?
миллионов
раз.
По
химической структуре ферменты –
белки.
Почти
белков под действием спирта и
каждая
химическая кислоты?
реакция в клетке катализируется
особым
Что происходит с молекулами
ферментом.
Как называется этот процесс?
Число
различных реакций, протекающих
Ответьте
на
в клетке, достигает нескольких сформулированный
вопрос,
как
цель
тысяч. Соответственно в клетке эксперимента.
обнаружено
несколько
тысяч
ферментов.
Лаборатория №3.
«Влияние
этанола
Цель эксперимента:
на
молекулы белков».
выявить
молекулами
причину
спирта
разрушения
красных
кровяных телец и последствия этого
Опорные знания:
процесса.
в состав эритроцитов входит
9
белковое вещество гемоглобин,
Ход эксперимента.
которое определяет красный цвет
Добавьте
крови.
Поэтому
в
три
пробирки
с
эритроциты яичным белком:
называют красными кровяными
клетками.
5 мл воды, этиловый спирт,
азотную кислоту.
Гемоглобин состоит из двух
Сравните содержимое пробирок.
частей: белковой – глобина и
Что вы наблюдаете?
железосодержащей – гемма.
Что происходит с молекулами
белков под действием спирта и
кислоты?
Как называется этот процесс?
Ответьте
на
вопрос,
сформулированный
как
цель
эксперимента.
Лаборатория №4.
«Влияние
Цель эксперимента:
этанола
на
объяснить, почему спирт обладает
дезинфицирующим
молекулы белков».
(вызывает
Опорные знания:
гибель
свойством
бактериальных
клеток), хоть в этом его польза.
бактерии имеют очень малые
размеры (в длину они достигают
Ход эксперимента.
Добавьте
в
три
пробирки
с
от 1 до 10 мкм) и различную яичным белком:
форму. Снаружи бактериальная
клетка
окружена
5 мл воды, этиловый спирт,
прочной азотную кислоту.
оболочкой, а у некоторых видов
Сравните содержимое пробирок.
ещё и слизистой капсулой. Под
Что вы наблюдаете?
оболочкой,
Что происходит с молекулами
состоящей
из
10
углеводов,
находится белков под действием спирта и
плазматическая мембрана.
Бактериальная
клетка
содержит
богатый
ферментов
и
активных
кислоты?
набор
Как называется этот процесс?
Ответьте
на
биологически сформулированный
веществ,
вопрос,
как
цель
возможно эксперимента.
белковой природы.
Результаты эксперимента:
1. вместе с учащимися обсуждаются причины и последствия необратимой
денатурации белковых молекул для любого живого организма.
2. каждая группа выступает с результатами своего исследования по схеме:
цель - выводы – аргумент.
На 3 этапе урока наблюдаются процессы, происходящие с этанолом в
печени.
1. Мы знаем, что этиловый спирт является активно действующим
веществом в составе алкоголя. «Мишенью для алкоголя» врачи называют
печень, ведь именно здесь обезвреживаются ядовитые вещества, поступившие в
кровь.
Сообщение о строении и работе печени.
2. 90 % этанола обезвреживается в печени, где происходят химические
процессы окисления этилового спирта.
Лабораторный опыт « Окисление этилового спирта».
Оборудование: оксид меди (II), этанол, спиртовка.
Ход опыта: раскалить медную проволоку в пламени спиртовки;
опустить проволоку в пробирку с этанолом.
Объяснить результат опыта.
11
Этапы окисления этилового спирта.
3. Этиловый спирт окисляется до конечных продуктов распада только в том
случае, если суточное потребление этанола составляет 20 грамм; при
увеличении дозы в организме накапливаются промежуточные продукты
распада.
Метаболизм алкоголя в печени.
4. Это приводит к целому ряду побочных отрицательных эффектов:
повышенному образованию жира и накоплению его в клетках печени;
накоплению перекисных соединений, способных разрушать клеточные
мембраны,
в
результате
чего
содержимое
клеток
«вытекает»
через
образовавшиеся поры, и другим весьма нежелательным явлениям, вся
совокупность которых приводит к разрушению печени – циррозу.
12
5. Начало распада алкоголя происходит в печени, он превращается в
ацетальдегид. Затем ацетальдегид разносится током крови по всем органам и
тканям, где и происходит его дальнейшее химическое превращение.
Ацетальдегид – химически очень активное и очень токсичное соединение, в
30 раз токсичнее этилового спирта. В результате различных биохимических
реакций в тканях и органах, в том числе в головном мозге, возможно
образование
тетрагидропапаверолина,
структура
и
свойства
которого
напоминают широко известные наркотики психотропного действия – морфин и
канабинол. Врачи доказывают, что возникновение мутаций и различных
уродств у эмбрионов вызывает именно уксусный альдегид!
Уксусная кислота усиливает синтез жирных кислот и приводит к жировому
перерождению печени.
Вопрос: в чём же кроются причины токсичности алкоголя?
Влияние алкоголя на биохимические и функциональные процессы в
организме, на структуру клеток и тканей складывается по существу из
эффектов двух веществ – этилового спирта и ацетальдегида.
6. Во время изучения физических свойств спиртов рассматривался вопрос
об изменении токсичности в гомологическом ряду одноатомных спиртов.
С увеличением молекулярной массы молекул возрастают наркотические
свойства спиртов.
Если сравнить этиловый и пентиловый спирты, то молекулярная масса
возрастает в 2 раза, а токсичность в 20 раз. Спирты, содержащие три – пять
атомов углерода, образуют так называемые сивушные масла, наличие которых
в спиртных напитках увеличивает их ядовитые свойства.
В этом случае исключением является метанол – сильный яд, поражающий
нервную систему. При попадании в организм 1-2 чайных ложек метилового
спирта поражается зрительный нерв, что приводит к полной слепоте, 30 -100мл
влечёт за собой смертельный исход. Опасность усиливается из-за сходства по
свойствам, внешнему виду, запаху с этиловым спиртом.
Попробуйте объяснить причину такого явления? Ваши гипотезы?
13
К факторам, увеличивающим токсичность метилового спирта можно
отнести:
 малый размер молекул (высокая скорость распространения);
 образование промежуточных продуктов его окисления – муравьиного
альдегида и муравьиной кислоты, которые являются сильными ядами.
Молекулы этилового спирта, не обезвреженные печенью, и ядовитые
продукты его распада вновь поступают в кровь и разносятся по всему
организму, надолго оставаясь в нём. Например, в головном мозге спирт
обнаруживается в неизменном виде в течение 20 дней после его принятия.
Спирт и продукты его распада разными путями выводятся из организма.
Этиловый спирт
10% в неизменном виде
90% в виде
через легкие,
углекислого газа и воды
почки,
через лёгкие,
кожу
почки.
В качестве закрепления учащиеся демонстрируют заполненную таблицу.
«Токсическое
воздействие
этилового
спирта на
различные
уровни
организации живой материи».
Уровень организации
Проявление токсических свойств спирта
живой материи
Молекулярный
Денатурация белков.
Внутриклеточный
Разрушение
биологических
мембран,
органоидов клетки.
Клеточный
Разрушение
клеток,
видоизменения,
перерождения.
Органный
Повреждение печени, головного мозга,
сердца, желудка, кишечника…
14
Системы органов
Заболевания нервной, пищеварительной,
сердечнососудистой и др.
Организм в целом
Отравление организма и возможно гибель
Самопроверка и оценивание выполненного задания.
• «5» - все ответы верны, недочёты незначительные.
• «4» - верно выполнено 4 – 5 заданий.
• «3» - верно выполнено 3 задания.
Если правильно выполнено менее трёх заданий материал следует изучить
дополнительно.
Рефлексия.
Заканчивается урок подведением итогов, оценкой работы отдельных
учащихся и групп в целом.
Мы проделали с вами лабораторные эксперименты, с помощью яркого
зрительного образа представили себе биохимические процессы денатурации
белков в организме под влиянием этилового спирта, осознали, что при
поступлении даже незначительных доз спирта в организм каждая клетка,
каждый орган соприкасается с его молекулами, испытывая на себе его
токсическое воздействие.
На уроке мы не преследовали целей по проведению антиалкогольной
пропаганды, но надеемся, вы поняли, каким страшным ядом является спирт и
как вредно употреблять спиртные напитки в любом возрасте, особенно в
подростковом.
Перед любым человеком стоит выбор – употреблять или не употреблять
алкоголь, надеемся, вы сделаете правильный выбор.
Какой выбор сделаете вы?
15