4 of 29

I. Актуалізація опорних знань учнів�

1) Наукові поняття.

Великий Ньютон казав, що «коли вивчаєш науку, приклади не менш повчальні, ніж правила». Історія біології багата на яскраві прізвища вчених, відкриття яких є гордістю людства. Відкриття, звісно, цікаві самі по собі, але не менш важливо «зазирнути» в творчі лабораторії вчених і зрозуміти, що допомагало вченим, крім таланту.

Згадаємо деякі з цих наукових подвигів (перевірка домашнього завдання, повторення понять «науковий факт», «гіпотеза», «теорія», «закон»).

2) Дайте характеристику методам біологічних досліджень.

3) Кажуть, що життя має багаторівневу організацію. Доведіть це.

4) Що таке життя?

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

5 of 29

Що являє собою наукова картина світу?

Структуру, яка складається з

підпорядкованих систем

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

6 of 29

�

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

7 of 29

Чи є системою організм? Доведіть це.�

ОРГАНІЗМ
Взаємодія організмів
Взаємодія тканин і клітин
Взаємодія органоїдів
Взаємодія молекул і атомів

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

8 of 29

2) Формування поняття «Біосистема»�

А) Моделювання (абстрактне) «мінімального організму»

1. Складіть список загальних ознак життя.

2. Уявіть собі маленьке живе створіння, яке має всі ознаки, позначені у списку.

3. Намалюйте схему біосистеми наступного слайду.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

9 of 29

відходи	поживні речовини
тепло	енергія
реакції	інформація

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

10 of 29

Б) Бесіда:�

- Якими якостями володіє біосистема?

- Чому біосистема повинна бути відкритою?

- Які якості специфічні для біосистеми? (Саморегуляція, самовідтворення).

- Які біосистеми, крім організму, ви знаєте?

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

11 of 29

3) Рівні організації живої матерії (бесіда, заповнення текстової таблиці). Заповнюються дві колонки, третя залишається вільною.�

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

12 of 29

Біосистема	Рівень організації
Клітина	Клітинний
Організм	Організмовий
Популяція, вид	Популяційно-видовий
Біогеоценоз	Біогеоценотичний
Біосфера	Біосферний

Методи дослідження

Мікроскопія, центрифугування, авторадіографія, культура тканини

Препарування, біохімічні, кібернетичні і т.д.

Спостереження, генетичні, біохімічні і т.д.

Спостереження, моделювання і т.д.

Моніторинг, палеонтологія і т.д.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

13 of 29

- Чи існує життя на молекулярному рівні?� - Але чи можна молекулу вважати біосистемою?�

На молекулярному рівні функціонують біологічно активні макромолекули білків та нуклеїнових кислот.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

14 of 29

4) Формування поняття «життя» (бесіда).�

А) Формулювання поняття «життя» з поняття про біосистему та її ознаки:

«Життя є спосіб існування відкритих, саморегулюючих, само відтворюючих систем, які складаються з білків і нуклеїнових кислот».

Б) Коментування визначення життя за В.О. Енгельгардтом:

«Життя – це біологічна триєдність: потоку речовини, потоку енергії й потоку інформації».

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

15 of 29

Клітина – структурно-функціональна одиниця живого.

Організм – цілісна диференційована система органів (тканин), на Землі живе більше півтора мільйона видів тварин та півмільйона видів рослин.

Популяції – сукупність особин одного виду, що населяють певну територію і так чи інакше ізольовані від особин інших сукупностей того самого виду.

Біогеоценози – історично сформовані стійкі угрупування популяцій різних видів, що пов'язані між собою і з навколишнім середовищем.

Біосфера – система вищого порядку, яка охоплює всі прояви життя на Землі.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

16 of 29

Проблемна ситуація:�Вам відомо, що живі організми:�

отримують енергію та речовину із середовища та використовують її; ростуть та розвиваються;
розмножуються, передаючи інформацію у генетичному матеріалі;
активно реагують на сигнали довкілля і це універсальна ознака;
адаптуються до свого середовища життя – живі організми та їх форма та органи завжди відповідають їх способу існування;
мають високо упорядковану будову і складаються їх хімічних речовин набагато складніших та більш високого рівня організації, ніж речовини, що складають більшість неживих систем.

Логічно припустити, що жива матерія складається із особливих елементів, які не зустрічаються в неживій природі. Сотні років вчені шукали фантастичні «живі» елементи, «життєву силу» і знайшли… елементи хімічної таблиці Менделєєва.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

17 of 29

Основна частина:�

Проаналізуємо хімічний склад земної кори і живої клітини.

Земну кору складає порівняно невелика кількість елементів: кісень – 53,52 %, кремній – 16,13%, алюміній – 4,81%, залізо – 1,31%, кальцій – 1,41%, натрій – 1,82%, водень – 17,43%, калій – 1,05%. Усього більше 100 елементів! В живих системах – близько 70. Кремнію у земній корі в триста разів більше ніж карбогену!

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

18 of 29

Елементи, що входять до складу живих організмів.�

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

19 of 29

Група	Елемент	Символ	Приблизний вміст, %	Значення для клітини і організму
1	2	3	4	5
Органогенні елементи (майже 98%)	Оксиген	O	62	Входить до складу води та органічних речовин
	Карбоген	C	20	Входить до складу всіх органічних речовин
	Гідроген	H	10	Компонент води і органічних речовин
	Нітроген	N	3	Компонент амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, АТФ, хлорофілу, гемоглобіну, багатьох ферментів і вітамінів
Макроелементи (до 1,9%)	Фосфор	P	1,0	Входить до складу кісткової тканини і зубної емалі, нуклеїнових кислот, АТФ і деяких ферментів.
	Калій	K	0,25	Міститься в клітини тільки у вигляді іонів, активує ферменти білкового синтезу, обумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, бере участь у процесах фотосинтезу.
	Сульфур	S	0,25	Входить до складу деяких амінокислот, вітаміну В1 і деяких ферментів.
	Хлор	Cl	0,2	Переважає негативний іон в організмі тварин, компонент HCL у шлунковому соку.
Макроелементи (до 1,9%)	Кальцій	Ca	2,5	Входить до складу клітинної стінки рослин, кісток і зубів; активує зсідання крові і скорочення м'язових волокон
Макроелементи (до 1,9%)	Магній	Mg	0,07	Входить до складу молекул хлорофілу, а також кісток і зубів, активує енергетичний обмін і синтез ДНК.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

20 of 29

Натрій	Na	0,10	Міститься в клітині тільки у вигляді іонів, обумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, впливає на синтез гормонів.
Ферум	Fe	0,01	Входить до складу багатьох ферментів, гемоглобіну і міоглобіну, бере участь у біосинтезі хлорофілу, у процесах дихання і фотосинтезу.
Йод	J	0,01	Входить до складу гормонів щитовидної залози
Купрум	Cu	сліди	Входить до складу деяких ферментів, бере участь у процесах кровотворення, фотосинтезу, синтезу гемоглобіну
Манган	Mn	сліди	Входить до складу або підвищує активність деяких ферментів, бере участь у розвитку кісток, асиміляції азоту і процесі фотосинтезу.
Молібден	Mo	сліди	Входить до складу деяких ферментів, бере участь у процесах зв'язування атмосферного азоту рослинами.
Кобальт	Co	сліди	Входить до складу вітаміну В₁₂, бере участь у фіксації атмосферного азоту рослинами і розвитку еритроцитів.
Цинк	Zn	сліди	Входить до складу деяких ферментів, бере участь у синтезі рослинних гормонів (ауксину) і спиртовому бродінні.
Плюмбум Бром Аргентум Аурум Уран Радій І багато інших розсіяних і рідкісних елементів.	Pb Br Ag Au Ur Ra		Фізіологічна роль їх і організмах рослин і тварин ще не з'ясована

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

21 of 29

Елементи вступають у хімічні реакції; утворюючи зв'язки з іншими, важливу роль в організмах грають три типи зв'язків: ІОННИЙ – утворюється, коли атом віддає іншому атому один або декілька електронів, в результаті чого кожен з атомів набуває стабільний набір електронів. Всі знають хлорид натрію? У атома натрію зовнішня оболонка має один електрон, але натрій більш стабільний без цього електрона. Атому хлору, навпаки, для більшої стабільності зовнішньої оболонки потрібний іще один електрон, він може прийняти цей електрон від натрію. Після того, як електрон перейде від атома натрію до атома хлору, число протонів у натрію стає на один більше, ніж електронів – тепер це вже не атом, а іон натрію. У хлору, що отримав додатковий електрон, сумарний заряд дорівнюватиме – I, таку часточку називають іоном хлору або хлорид-іоном.

КОВАЛЕНТНИЙ ЗВ'ЯЗОК – у двох атомів утворюється спільна пара електронів (по одному від кожного) або дві пари електронів – підвійний ковалентний зв'язок оксисену О₂.
ВОДНЕВИЙ ЗВ'ЯЗОК – в утворенні бере участь гідроген, поєднаний полярним ковалентним зв'язком з іншим атомом (оксисеном чи нітрогеном). Водневий слабший, ніж попередні зв'язки, але величезна кількість цих зв'язків породжує силу, на якій в прямому розумінні, тримається все живе.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

22 of 29

ВОДА

Особисто мене вражає факт, що близько 70% поверхні Землі складає вода, рівно стільки води містить організм людини! Вода – найбільш розповсюджена речовина на Землі, майже всі живі істоти складаються з неї. Ми щоденно п'ємо воду, миємося, використовуємо і серйозно не замислюємось над феноменом найпростішої за формулою речовини H₂O.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

23 of 29

Унікальні властивості визначаються структурою води – в молекулі води один атом оксигену ковалентно зв'язаний з двома гідрогенами. Молекула вигнута під кутом: у вершині кута знаходиться атом О, а по краях – два атоми Н. Оскільки оксиген притягує електрони сильніше, ніж гідроген, то молекула води полярна: О атом несе частково негативний заряд, а кожний з двох Н – частково позитивний заряд. Частково негативний атом оксигену однієї молекули води притягує частково позитивні атоми гідрогену інших молекул. Через це молекули води зв'язані одна з одною водневими зв'язками. У рідині ці слабкі зв'язки швидко утворюються і так само швидко руйнуються. Завдяки цим зв'язкам вода має ряд властивостей найважливіших для життя.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

24 of 29

1. Вода здатна злипатися сама з собою (когезія) та з іншими речовинами (адгезія). Воду можна налити «з верхом» і вона не проллється (клопи-водомірки бігають по воді, як по суходолу). Такі фокуси можливі завдяки поверхневому натяганню води, яке обумовлюється зчепленням молекул між собою через водневі зв'язки.

Адгезією пояснюється капілярні властивості води – здатність підніматися тонкою скляною трубкою або по малесеньким порам паперу або ґрунту.

2. Вода – розчинник. Завдяки полярній природі вода здатна розчиняти іонні речовини, полярні сполуки (ГІДРОФІЛЬНІ). Неполярні речовини – у воді не розчиняються (ГІДРОФОБНІ).

Наведіть приклади.

3. Вода має високу теплоємність, значні величини теплот плавлення і пароутворення. При температурі кипіння рідка вода перетворюється на газ (пар), в якому кожна молекула вже не зв'язана ні з якою іншою.

4. Вода, що випаровується, сприяє охолодженню тіла. Для випаровування молекули на «швидкості убігання» із рідини у повітря уносять значну кількість теплової енергії (потовиділення).

5. Вода має високу температуру замерзання. Її цільність максимальна при 4^оС.

Більшість речовин зі зниженням температури стискається і цільність їх зростає. Вода має надзвичайну властивість: вона при максимальній щільності при 4^оС (що вище температури замерзання О^оС) при охолодженні від 4^о до О^оС вода розширюється. У кристалах льоду відстань між молекулами води більше аніж у рідкій воді, кристал льоду більший за об'ємом тієї води, з якої він утворився. Низька щільність льоду вигідна водним тваринам: лід на поверхні – ізолюючий шар, що обмежує доступ до неї холодного зимового повітря. Це уповільнює перетворення решти води на лід і рятує від замерзання. На озерах під льодом завжди вода, отже

БУДЬТЕ ОБЕРЕЖНІ НА ЛЬОДУ.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

25 of 29

Вода з розчиненими у ній різними простими солями – необхідне середовище для хімічних процесів, з яких складається життя. Однак саме життя – це перетворення великої кількості різних макромолекул, котрі складає головний хімічний елемент життя КАРБОН. Оскільки колись вважалось, що такі молекули утворюються лише в живих організмах, їх називали ОРГАНІЧНИМИ.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

26 of 29

Властивості атомів карбону визначають їх унікальну придатність для виконання тієї головної ролі, яку вони виконують у хімії життя. Один атом карбону здатний утворювати чотири ковалентні зв'язки, а велике число таких атомів може утворювати довгі ланцюги, в яких іноді бувають і короткі бічні карбонові ланцюжки. В деяких випадках кінці карбонових ланцюгів поєднуються так, що виникають кільцеві структури. Ці карбонові ланцюги і кільця складають «скелети» органічних молекул.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

27 of 29

Карбон – єдиний елемент, здатний утворювати достатню кількість складних і стабільних сполук, що забезпечують безмежне різноманіття живих істот. Це вуглеводи, ліпіди та ліпоїди, нуклеїнові кислоти, але це вже інша історія наступного уроку.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

28 of 29

Узагальнення знань учнів та висновки:�

Живі організми і нежива природа утворені одними і тими самими хімічними елементами, що свідчить про єдність живої і неживої природи.
За хімічним складом клітини різних організмів можуть помітно відрізнятися одна від одної, але елементи однакові, що свідчить про однаковість всього органічного світу.

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина

29 of 29

Завдання на повторення, робота з термінами:
Біохімія, органогенні елементи, мікроелементи, мікроелементи, ультрамікроелементи, хімічні зв'язки, аніони, катіони, гідрофільні та гідрофобні речовини.
ЗАВДАННЯ. Визначте вміст води у своєму організмі (70%)
Скільки з цієї кількості води знаходиться:
А) усередині клітин (71%)
Б) у вигляді внутрішньоклітинної рідини (19%)
В) у циркулюючих рідинах організму (10%)
Яким чином пов'язаний вміст води в клітині з інтенсивністю її життєдіяльності? Чому втрата більше 20% маси за рахунок води смертельна? Чому після 40 років починається біологічне старіння організму?
Довідка: У клітинах ембріонів людини - 95% води
У клітинах молодого організму - 80%
У старості води - 60%
У клітинах мозку - 85%
У жировій тканині води - 40%

Гімназія №257 «Синьоозерна» Лариса Павлівна Міліцина