Развитие экологического мышления на уроках химии при изучении темы "Аминокислоты"

Развитие экологического мышления на уроках химии при изучении темы "Аминокислоты"

Курсовая работа

На тему

«Развитие экологического мышления на уроках химии при изучении темы «Аминокислоты»»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 . Чистые продукты питания и здоровье человека

Глава 2. Состояние изучаемого вопроса в современной российской школе

2.1. Аминокислоты

2.2. Способы получения

2.3. Химические свойства

2.4. Значение и применение аминокислот

Глава 3. Экологические особенности изучения темы «Аминокислоты»

Глава 4. Мои уроки

Литература

ВВЕДЕНИЕ

С первых шагов своего развития человек неразрывно связан с природой. Он всегда находился в тесной зависимости от растительного и животного мира, от их ресурсов и был вынужден повседневно считаться с особенностями распределения и образа жизни зверей, рыб, птиц. Представления древнего человека об окружающей среде не носили научного характера и были не всегда осознанными, но с течением времени они послужили источником накопления экологических знаний. Повсеместно растёт понимание того, что человечество разрушает окружающую среду и подрывает собственное будущее. Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Планета земля как целое, включая воду, воздух, землю, недра, а также биологические объекты, не исключая и человека, является целостной системой. Экологические проблемы есть результат взаимодействия нашей цивилизации и окружающей среды в эпоху промышленного развития. Началом этой эпохи принято считать 1860 год, примерно в это время в результате бурного развития евроамериканского капитализма произошёл выход тогдашней промышленности на новый уровень.

Актуальность темы. Пища состоит из белков, жиров, углеводов, а белки в свою очередь состоят из аминокислот. Человек синтезирует некоторые аминокислоты, используя их в пищу и как добавка в корм животным. А как известно любой синтез сопровождается образованием отходов, и возникает проблема их вторичного использования или утилизации.

Цель моей работы заключалась в рассмотрении темы «Аминокислоты» и выявлении фактов, способствующих развитию экологического мышления на уроках химии при изучении данной темы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1.     Рассмотреть как данная тема раскрывается в различных учебниках по химии.

2.     Изучить прикладные и экологические аспекты данной темы.

3.     Рассмотреть производство аминокислот и способы утилизации отходов.

4.     Предложить конспект урока по данной теме.

5.     Привести тесты и задачи общехимической и экологической направленности

ГЛАВА 1. ЧИСТЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Каждый человек знает, что пища необходима для нормальной жизнедеятельности организма. Но мы часто употребляем в пищу то, что вкусно, что можно быстро приготовить, и не очень задумываемся о полезности и доброкачественности употребляемых продуктов. Врачи утверждают, что полноценное рациональное питание – важное условие сохранения здоровья и высокой работоспособности, а для детей ещё необходимое условие роста и развития. Для нормального развития и поддержки жизнедеятельности организму необходимы белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные соли в нужном ему количестве. Нерациональное питание является одной из главных причин возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний органов пищеварения, болезней, связанных с нарушением обмена веществ. Регулярное переедание, потребление избыточного количества углеводов и жиров - причина развития таких болезней обмена веществ, как ожирение и сахарный диабет. Рациональное питание - важнейшие и непременное условие профилактики не только болезней обмена веществ, но и многих других. Пищевой фактор играет важную роль не только в профилактике, но и в лечении многих заболеваний. Специальным образом организованное питание, лечебное питание, обязательное условие лечения многих заболеваний. Лекарственные вещества синтетического происхождения в отличие от пищевых веществ, являются для организма чужеродными. Многие из них могут вызвать побочные реакции, например, аллергию. В продуктах питания многие биологически активные вещества обнаруживаются в равных, а иногда и в более высоких концентрациях, чем в применяемых лекарственных средствах. Вот почему продукты, в первую очередь овощи, фрукты, семена, зелень применяют при лечении различных болезней. Многие продукты питания оказывают бактерицидные действия, подавляя рост и развитие различных микроорганизмов (яблочный сок, сок граната, сок клюквы). Но теперь появилась новая опасность - химическое загрязнение продуктов питания. Появилось и новое понятие - экологически чистые продукты. Каждому из нас приходилось покупать на рынке или в магазине крупные, красивые овощи или фрукты. Но, попробовав их, с огорчением выясняешь, что они водянистые и совсем невкусные. Обычно это происходит, когда сельскохозяйственные культуры выращивают с применением большого количества удобрений и ядохимикатов. Такая сельскохозяйственная продукция может иметь не только плохие вкусовые качества, но быть опасной для здоровья. Азот – составная часть жизненно важных для растений, а также для животных организмов соединений, например белков. В растения азот поступает из почвы, а затем через продовольственные и кормовые культуры попадает в организмы животных и человека. Сейчас сельскохозяйственные культуры чуть ли не полностью получают минеральный азот из химических удобрений, так как навоза и других органических удобрений уже не хватает для обеднённых азотом почв. Однако в отличие от органических удобрений в химических удобрениях не происходит свободного выделения в природных условиях питательных веществ. Значит, не получается и «гармонического» питания сельскохозяйственных культур, удовлетворяющего требования их роста. В результате происходит избыточное азотное питание растений и вследствие этого накопление в нём нитратов. Излишек азотных удобрений ведёт к снижению качества растительной продукции, ухудшению её вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Они также накапливаются в растениях. Повышенное содержание нитратов приводит к образованию нитритов, вредных для здоровья человека. Употребление такой продукции может вызвать у человека серьёзные отравления, и даже смерть. Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения. Растения способны накапливать в себе практически все вредные вещества. Вот почему особенно опасна сельхоз. продукция, выращиваемая вблизи промышленных предприятий и крупных автодорог [1,2].

ГЛАВА 2. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА В СОВРЕМЕННОЙ РОССИЙСКОЙ ШКОЛЕ

План изучения темы

Амины. Аминокислоты. Белки - 7 часов

Амины - органические основания

Анилин- представитель ароматических аминов, его практическое применение

Аминокислоты - амфотерные органические соединения. Строение, изомерия, свойства

Значение аминокислот. Синтез пептидов.

Белки - природные высокомолекулярные соединения. Химические функции белков.

Химические свойства белков. Проблема синтеза белка

Повторение и закрепление знаний по теме « Амины. Аминокислоты. Белки ».

Преподавание темы начинается с 11 класса, первого полугодия. При изучении этой темы пользуются учебником 11 класса химии под редакцией Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман, также учебником за 11 класс под редакцией Н. С. Ахметова. Дидактическим материалом служит книга по химии для 11классов под редакцией А. М. Радецкого, В. П. Горшкова; используются задания для самостоятельной работы по химии за 10-11 класса под редакцией Р. П. Суровцева, С. В. Софронова; используется сборник задач по химии для средней школы и для поступающих в вузы под редакцией Г. П. Хомченко, И. Г. Хомченко. В 11 классе на изучение темы «Аминокислоты» отводится 1 час [4].

Кратко рассмотрим как данная тема освещается в различных учебниках по химии

2.1 Аминокислоты

Аминокислотами называются соединения, в молекулах которых содержатся одновременно аминные и карбоксильные группы.В зависимости от положения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе различают α-, β-, γ-аминокислоты. Наибольшее значение в процессах жизнедеятельности играют α-аминокислоты, из них как раз состоят белки.

Чаще используют тривиальные названия. Наиболее важные кислоты представлены в таблице.

Таблица"Важнейшие α-аминокислоты"

Физические свойства

Аминокислоты - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворяются в воде, температура плавления 230-300·С. Многие а-аминокислоты имеют сладкий вкус [5].

2.2 Способы получения

Для получения а-аминокислот в лабораторных условиях обычно используют два следующих способа.

1. Взаимодействие а-галогенкарбоновых кислот с избытком аммиака. В ходе этих реакций происходит замещение атома галогена в галогенкарбоновых кислотах (об их получении см. § 10.4) на аминогруппу. Выделяющийся при ЭТОМ хлороводород связывается избытком аммиака в хлорид аммония.

2. Гидролиз белков. При гидролизе белков обычно образуются сложные смеси аминокислот, однако с помощью специальных методов из этих смесей можно выделять отдельные чистые аминокислоты.

2.3 Химические свойства

Основные свойства аминов  кислотные свойства карбоновых кислот

Амфотерные свойства

1. Взаимодействие с основаниями и с кислотами:

а) как кислота (участвует карбоксильная группа):

б) как основание (участвует аминогруппа)

2. Взаимодействие внутри молекулы- образование внутренних солей

3. Взаимодействие аминокислот друг с другом- образование пептидов

2.4 Значение и применение аминокислот

Аминокислоты и их производные используются в качестве лекарственных средств в медицине. Так глицин оказывает укрепляющее действие на организм и стимулирует работу мозга. Лизин и метионин применяются в качестве добавок в корм сельскохозяйственным животным. Человеческий организм может синтезировать 12 из 20 аминокислот. Остальные восемь должны поступать в организм в готовом виде вместе с белками пещи, поэтому они называются незаменимыми. Незаменимые аминокислоты включают изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин и (для детей) гистидин. При ограниченном поступление такой аминокислоты в организм она становится лимитирующим веществом при построении любого белка, в состав которого она должна входить. Если такое случается, то единственное, что может предпринять организм, - это разрушить собственный белок, содержащий эту же аминокислоту. Большинство животных белков содержат все восемь незаменимых аминокислот в достаточных количествах. Любой белок, имеющий необходимое содержание всех незаменимых аминокислот, называется совершенным. Растительные белки несовершенны: в них низок уровень некоторых незаменимых аминокислот. Хотя ни один из растительных белков не может обеспечить нас всеми незаменимыми аминокислотами, смеси таких белков - могут. Такие комбинированные продукты питания, которые содержат взаимодополняющие (комплементарные) белки, входят в состав традиционной кухни всех народов мира [5,6].

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ «АМИНОКИСЛОТЫ»

Человеческое тело не может запасать белки, поэтому сбалансированное белковое питание требуется человеку каждый день. Взрослому человеку весом 82 кг требуется 79 г белка в день. Рекомендуется, чтобы при этом с белками поступало 10 - 12% всех калорий. L-триптофан - незаменимая аминокислота с обширным спектром действия. Он участвует в поддержании азотистого равновесия в обменных процессах, актах возбуждения и торможения, а также трансформации одного вида энергии в другой. Образующаяся из триптофана никотиновая кислота является важным компонентом в энергетическом обмене. L-триптофан регулирует функцию эндокринного аппарата, предупреждающего анемию, регулирующего кровяное давление, отвечающего за синтез гемоглобина. Особое значение эта аминокислота имеет в фармакологии, где она и ее производные применяются в качестве ингредиентов многих лекарственных средств. При таких тяжелых заболеваниях, как рак, туберкулез, диабет триптофан способствует нормальному функционированию различных систем организма. Недостаток его у человека и животных ведет к развитию пеллагры, поражению зубов, помутнению роговицы глаз, катаракты. Установлено, что у пациентов, имеющих активную форму депрессии, наблюдается пониженный уровень триптофана в плазме. Предполагают, что эта аминокислота стимулирует секрецию инсулина, который в свою очередь активизирует синтетазу жирных кислот в печени. L-триптофан содержится в препаратах, восстанавливающих функции мозга. Известно, что в зонах повышенной радиации и инсоляции и при лечении лучевой болезни употребление пищи, обогащенной L-триптофаном, повышает уровень серотонина и снимает такие отрицательные последствия, как геморрагический синдром. Триптофан используется как антиокислитель пищевых масел и жиров, в качестве общего повышения калорийности пищи, особенно содержащей бобовые и кукурузу. В Японии фирма Kyowa Hakko Ajinomoto производит L-триптофан для медицинских и пищевых целей с использованием штаммов микроорганизмов, работающих на низкомолекулярных субстратах. В Кыргызстане в рамках Государственных научно-технических и Целевых Комплексных программ СССР сотрудники ВНИИгенетика и специалисты Бишкекского завода антибиотиков создают уникальное опытно-промышленное производство по микробиологическому синтезу L-триптофана. На основе лабораторного регламента они отрабатывают технологию и выпуск аминокислоты методом глубинного выращивания штаммапродуцента Bactilis subtilis на мелассных средах. Технология получения аминокислоты представляет собой последовательный ряд операций, к которым относятся ферментация, обработка культуральной жидкости коагулянтами, выделение аминокислот из нативного раствора с помощью ионообменных смол, концентрирование растворов и очистка технического продукта осветляющими активированными углями. Необходимо отметить, что микробиологический синтез аминокислот связан с существенным расходом воды и образованием значительных количеств жидких и твердых отходов. Принимая во внимание, что в производстве L-триптофана необходимо соблюдать жесткий санитарно-гигиенический режим, создание малоотходной технологии является одной из актуальных проблем [7].

Страницы: 1, 2, 3