XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Металлы, которые всегда с тобой

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мартынцева А.Б. 1Мартынцев М.Б. 2

---

1МБОУ "Лицей 17", МБОУ "СОШ №4"

2МБОУ "СОШ №4"

Сулима Е.Ю. 1Русакова О.В. 2

---

1МБОУ "Лицей 17"

2МБОУ "СОШ №4"

Работа в формате PDF

5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ДОБРОЕ НАЧАЛО — ПОЛДЕЛА ОТКАЧАЛО

Нам всем хорошо известно, что каждый из нас должен заботиться о своем здоровье, ведь это самое главное, что у нас есть. От него зависит качество нашей жизни. А что значит грамотно относиться к своему организму? Может ли сам человек, хотя бы отчасти, быть «кузнецом своего здоровья»? Нам бы очень хотелось ответить на эти вопросы.

Выбранная нами тема «Металлы, которые всегда с нами» актуальна для всех нас.

Актуальность проблемы. Мамы постоянно просят нас съесть яблочко, кашу, творог, яйца, рыбу, приговаривая, что там много витаминов, железа или кальция. Нас заинтересовал вопрос: зачем нам железо и кальций? А знают ли мои одноклассники ответ на этот вопрос? Попросив учеников 3«В» класса ответить на вопрос, что они знают о роли металлов в организме человека, мы сделали вывод: знают очень мало 39%, не знают совсем – 50% не интересовались – 11%.

Рис. 1 Опрос в 3 «В» классе

Мы выбрали эту тему потому, что нам было интересно узнать: а почему иногда сводит мышцы ног или ноет спина, почему иногда болит голова, а почему появляются прыщи на коже, а почему у одних людей раны быстро заживают, а у других 2-3 недели? Мама говорит, что надо кушать много фруктов и овощей, морепродуктов, в них много минеральных веществ, в яблоках много железа, в капусте - кальций и цинк. Вот мы и решили выяснить, как влияют микроэлементы на здоровье человека, какие проблемы возникают из-за недостатка или переизбытка минеральных веществ, какие из них человек получает вместе с пищей, в каких продуктах они содержатся и в каких случаях необходимо получать минеральные вещества дополнительно.

Мы решили узнать побольше и рассказать об этом ученикам 3 «В» класса.

Целью данной работы является определение металлов и их роли в биохимических процессах живых организмов, а именно человека.

Задачи:

• изучить литературу по данной теме

• определить значение металлов для организма человека

• провести опыты с металлами, чтобы увидеть их свойства

• провести исследование на наличие металлов в некоторых продуктах питания и показать значение для организма человека.

Гипотеза. Предполагаем, что в человеческом организме все взаимосвязано. Наиболее частой причиной большинства недомоганий является дефицит или переизбыток макро и микроэлементов в нашем организме. Кроме того, мы предполагаем, что младшие школьники мало знакомы со значением минеральных веществ для организма человека.

Объект исследования – организм человека. Предмет исследования – металлы и из роль в организме человека.

Методы исследования: опрос, наблюдение, анализ, сравнение, эксперимент.

ЗДОРОВЬЕ НЕ КУПИШЬ — ЕГО РАЗУМ ДАРИТ

Ты должен знать свое тело,

Знать и любить.

Самое первое дело –

В мире с ним жить.

К.А.Пармз

Человеческий организм является сложной системой. Органы человека делятся на внешние и внутренние. Внешние - мы видим. А внутренние - находятся внутри организма, они не имеют видимого контакта с окружающей средой. К внешним органам относятся: голова, шея, руки и ноги. Каждый человек, чтобы сохранить здоровье, должен знать основы строения и функции организма человека. Нужно применять эти знания в жизни, чтобы сохранить тело здоровым и крепким.

Для того, чтобы рассказать ребятам, какие есть внешние и внутренние органы, мы провели первое занятие, для которого сделали презентацию.

Рис. 2 Фото занятия «Основные системы организма человека»

А чтобы им было интересно, мы предложили им поиграть в «Свою игру», вопросы которой были составлены по теме, а также предложили отгадать загадки, расшифровать шарады и составить слова из слова «организм». За свои правильные ответы ребята получали смайлики. (Сценарий урока и примеры слайдов в Приложении 1.)

Рис. 3 Своя игра «Организм человека»

В качестве результата этого урока мы собрали лэпбук «Тело человека».

Рис. 4 Лэпбук «Тело человека»

Всем было очень интересно, а нас ждали еще два занятия. Теперь наша задача была рассказать, какие металлы присутствуют в нашем организме и какова их роль.

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯСОСТАВЛЯЮЩАЯЧЕЛОВЕКА

Наше второе занятие было посвящено металлам, которые содержатся в организме человека. Первая часть занятия включала небольшой опрос по пройденному материалу первого занятия. Это были загадки и интересные вопросы. А вторая часть – экспериментальная, мы делали опыты с металлами.

Практически вся жизнь человека связана с металлами. Металлы находятся в составе многих окружающих нас предметов, техники, транспорта. А металлы в свободном состоянии могут образовывать соли и даже входить в состав человеческого организма. Да что там могут — они необходимы человеческому организму для нормального функционирования и развития. Роль металлов в развитии человечества огромна. Прочность, пластичность, непроницаемость, твердость, ковкость — все эти характеристики сделали металлы ключевым материалом для создания орудий труда, оружия, техники. В истории имели место Бронзовый и Железный век, Серебряный век и т. д., потом началась эпоха электричества, а уже сейчас — эра электроники. Самые близкие перспективы для современного общества — полная автоматизация производства, распространение дронов (роботов), покорение космоса и т. д. И всё это будет происходить при непосредственном участии металлов. Но мы начнем с начала — с людей.

Наше тело удивительно и прекрасно, а еще очень богато химическими веществами. Точно такая же ситуация наблюдается у других живых существ: и в нас, и в них есть практически вся таблица Менделеева, от золота до кобальта. Но для чего всё это нужно? Неужели мы действительно и дня не протянем без серебра, ртути и радия или это случайно попавшие в нас вещества, опасные для здоровья? Мы вместе со моей старшей сестрой предложили ребятам заглянуть в мир микро- и макроэлементов и узнать, зачем они нам нужны.

На своем втором занятии мы сосредоточились на основных металлах, которые есть в нашем организме.

На долю металлов приходится всего около 3 % от массы тела человека, тем не менее они имеют огромное биологическое значение. Десять металлов, жизненно необходимых для организма, получили название металлы жизни . К ним относятся кальций, калий, натрий, магний, железо, цинк, медь, марганец, молибден и кобальт. Около 30 элементов считаются биогенными, то есть крайне необходимыми для жизнедеятельности организма. Наиболее важные из биогенных элементов называют «металлами жизни». К ним относятся «металлы жизни» - Ca, K, Na,Mg, Fe, Zn,Cu, Mn, Mo, Co. Среди них микро и макро и микроэлементы. Совокупная массовая доля макроэлементов в организме человека составляет примерно 99,5%,. Макроэлементами принято считать те химические элементы, содержание в организме которых более 0,005% массы тела. К макрометаллам относятся натрий, магний, калий и кальций.

Микроэлементами называются химические элементы, содержащиеся в организме в очень малых количествах. Их содержание не превышает 0,005% массы тела, а концентрация в тканях - не более 0,000001%. Среди всех микроэлементов в особую группу выделяют так называемые незаменимые микроэлементы. Незаменимыми микроэлементами являются: железо, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, хром. Важные микроэлементы - микрометаллы, регулярное поступление которых с пищей или водой в организм абсолютно необходимо для нормальной его жизнедеятельности.

Мы также подготовили презентацию об основных металлах и их содержании в организме человека, и роли «Металлы внутри нас».(Слайды Презентации представлены в Приложении 2)

Рис. 5 Занятие 2 «Металлы внутри нас»

Видишь мрамор?

Это просто кальций.

Химия. Породистый кристалл.

И.Сельвинский

Общее содержание кальция организме человека составляет примерно 1,9% общего веса человека, при этом 99% всего кальция приходится на долю скелета и лишь 1% содержится в остальных тканях и жидкостях организма. Кальция в нашем организме содержится больше, чем остальных металлов, вместе взятых, - целый килограмм!

Что делается

В механике,

И в химии,

И в биологии, -

Об этом знают лишь избранники,

Но, в общем, пользуются многие:

Излечиваются хворости,

Впустую сила мышц не тратится…

Л.Мартынов

М

Рис. 6 Роль магния в организме

агний не относится к металлам древности, но его природные соединения применяли издавна. Магний - важный биоэлемент. В нашем организме содержится 20г этого металла. Магний можно назвать центральным элементом энергетических процессов.

В широком море должен ты начать!

Сперва там влага в малом жизнь слагает,

А малое малейших братьев жрет,

И понемногу все растет, растет –

И так до высшей точки достигает.

И.Гете

Натрий и калий можно назвать если и не металлами-близнецами. То уж наверняка металлами – братьями. И натрий, и калий совершенно необходимы организму и являются важнейшими металлами жизни. Но так как их действие взаимообусловлено, то говоря об одном из них, нельзя забывать и про другой. Натрий - металл, играющий ключевую роль в регулировании жидкостного обмена и регуляции водного обмена, а так же оказывает значительное влияние и на белковый обмен. Калий участвует в работе мышц, в том числе сердца, также нормализует водно-солевой баланс, важен для функционирования нервной системы и почек.

Основные микрометаллы это: Fe-железо, Zn-цинк, Cu-медь.

В наших жилах

– Кровь, а не водица.

В.Маяковский.

Железо - один из наиболее широко распространенных в природе металлов. Железо незаменимо в процессах кроветворения и внутриклеточного обмена. Слово «руда» когда-то означало кровь. И не напрасно наши предки связывали цвет руды с цветом крови. Сегодня мы знаем: и крови, и руде цвет придаёт железо, хотя оно содержится и не во всей крови, а только в красных тельцах – эритроцитах, где сосредоточено в гемоглобине. Этот элемент входит в состав гемоглобина крови, отвечающего за транспорт кислорода. Если быть совсем точным, то перенос кислорода в организме осуществляется не гемоглобин, а заключенное в нем железо.

Вот на шейке у козленка

Колокольчик звякнул: «Дзынк!

Я латунный, желтый, звонкий,

А в латуни - Медь и Цинк!»

Д.Ильин

Цинк присутствует во всех органах, тканях, жидкостях и секретах организма. Более 95% всего цинка содержится в клетках. Цинк сосредоточен в основном в коже, волосах и костной ткани. Цинк участвует практически во всех стадиях роста клеток. Цинк необходим для поддержания репродуктивной функции, а для нормального кроветворения и заживления ран. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк укрепляет иммунную систему организма.

Я должен все уразуметь,

….. Зачем нам мед, зачем нам медь

….. С.Городецкий

В организме взрослого человека содержится 70-120 мг меди. В крови здорового человека содержится 1250 мг/л меди. Суточная потребность организма в меди 0,7 - 5 мг; незначительная часть ее поступает с воздухом, основная - с пищей и водой. Медь (Cu) — важный для здоровья человека микроэлемент, который участвует в многих биохимических процессах. Самостоятельно медь в организме не вырабатывается, её получают только из продуктов.

М

Рис. 7 Вред «тяжелых» металлов для организма человека

еталлы и их соединения, которые в оптимальных количествах являются жизненно необходимыми, при более высоких концентрациях могут проявлять токсические свойства. Токсичными могут оказаться даже металлы жизни, если их концентрация в окружающей среде достаточно высока и они присутствуют в легко доступных для организма формах, т. е. в виде соединений, легко растворимых в воде. Разделение элементов, попадающих в организм из окружающей среды, на токсичные и нетоксичные весьма условно. Например, введение в организм с пищей избытка такого нетоксичного металла, как железо, вызывает избыточному отложению железа в тканях организма, избыток другого металла жизни — меди — приводит к отравлениям и тяжелым заболеваниям.

Во второй части занятия мы показали наглядные опыты, которые демонстрируют свойства металлов. Первый опыт назывался «Разноцветное пламя». Во время опыта пламя окрашивают с помощью солей различных металлов. Цвет пламени зависит от температуры огня и химического состава веществ, которые в нём горят. У нас были : хлорид натрия (обычная соль) — пламя жёлтого цвета; хлорид стронция — пламя красного цвета; медный купорос — пламя синего цвета; борная кислота — пламя зелёного цвета, а обычный спирт – пламя голубого цвета.

Рис. 8 «Разноцветное пламя»

Второй опыт «Фараонова змея». Этот опыт показывает, как количество вещества резко и быстро увеличивается в несколько раз. У нас это был глюконат кальция. Это напоминает движущихся змей.

Рис. 9 «Фараонова змея»

Третий опыт «Битва металлов» на примере «битвы» между алюминием и медью. Опыт показывал, как взаимодействуют алюминий и медь. Алюминий более активен, чем медь, поэтому он побеждает и вытесняет её из соединения.

Рис. 10 «Битва металлов»

Наше второе занятие закончилось очень интересно и все с нетерпением ждали третьего, которое должно было быть посвящено вопросам значения металлов для нашего здоровья и тех продуктов, в которых они содержатся.

ХОРОШИЙ ПОВАР СТОИТ ДОКТОРА

На третьем занятии мы решили поговорить о роли металлов в организме человека и о значении их для нашего здоровья. Первая часть занятия также была посвящена содержательной части темы, а вторая экспериментальной.

В настоящее время уже совершенно очевидна роль металлов в важнейших биологических процессах. Функции металлов и их соединений в живых организмах чрезвычайно многообразны. Процессы, происходящие в организмах с участием металлов и металлосодержащих соединений, являются предметом изучения всех наук о жизни. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них организма человека.

Самые распространенные макрометалы-это Ca-кальций, Mg-магний, Na-натрий.

Кальций важен в первую очередь для костей и зубов — именно он отвечает за их неорганическую часть. Но, помимо этого, он еще влияет на синтез некоторых гормонов, сворачиваемость крови, регуляцию активности генов и даже отвечает за передачу сигнала: кальций в клетке часто выступает в качестве так называемого вторичного мессенджера, передающего информацию внутри клетки.

Избыток магния играет роль депрессора нервного возбуждения, а так же может вызвать наркотическое состояние, недостаток - вызывает судороги. Как установили медики, особое значение магний имеет для состояния сердечнососудистой системы. Недостаток его способствует заболевание инфарктом миокарда. Переутомление и раздражение – тоже весьма частые наши спутники – тоже зависят от содержания магния в организме: в крови уставших людей концентрация его падает ниже нормы. Магний особенно необходим для костной ткани

В организме человека натрий выполняет функции: поддержание водно-солевого баланса, формирование потенциала действия путем обмена с ионами калия и транспорт углекислого газа. Потребность в натрии существенно возрастает при сильном потоотделении в жарком климате или при больших физических нагрузках.

Но нам было важно еще и обратить внимание учеников на то, какие продукты содержат важные микро и макроэлементы. Так как не зря говорят: «Мы – то, что мы едим». Мы совсем по-другому взглянули на эту поговорку. (Сценарий урока и слайды презентации в Приложении 3)

Рис. 11 Занятие 3 «Значение металлов для здоровья человека»

В своем рассказе мы обратили внимание на то, в каких продуктах содержатся основные металлы и почему мы обязательно должны употреблять их в пищу. Каждый из элементов выполняет свою функцию, и их содержание в продуктах должно быть сбалансированным.

Кальций — молочные продукты (сыр, творог, кефир), рыба (сардины, лосось), орехи (миндаль, фундук), овощи (капуста, шпинат). Необходим для роста и крепости костной ткани.

Магний — крупы, рыба, соя, мясо, яйца, хлеб, бобовые, орехи, курага, брокколи, бананы. Входит в состав костной ткани, обеспечивает организм энергией и укрепляет мышечную и нервную систему.

Калий — бобовые, картофель, мясо, морская рыба, грибы, хлеб, яблоки, абрикосы, смородина, курага, изюм. Регулирует содержание воды в тканях, улучшает работу сердца.

Натрий — содержится практически во всех пищевых продуктах, наибольшее количество — с поваренной солью (хлоридом натрия). Участвует в регуляции осмотического давления, обмена веществ, в поддержке щелочно-кислотного равновесия.

Железо — говядина, свинина, индейка, рыба, шпинат, тофу, чечевица, фасоль, тёмный шоколад. Входит в состав гемоглобина, участвует в процессах кроветворения.

Медь — морепродукты, семена и орехи, мясные субпродукты, цельнозерновые продукты, шоколад, сухофрукты, бобовые, капуста, картофель, кукуруза, морковь, шпинат, яблоки. Участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании, имеет значение для поддержания нормальной структуры костей, хрящей, сухожилий, эластичности стенок кровеносных сосудов.

Цинк — говядина, морепродукты, тыквенные семечки, индейка, сыр. Необходим для создания новых клеток, а также выработки белков, гормонов и ферментов, отвечающих за жизнедеятельность организма.

Вторая часть занятия была посвящена опытам, которые показали значение разных минералов.

Рис. 12 Материалы для опытов

Первый опыт показал, как важен для нас кальций. Опыт с яйцом и уксусом демонстрирует влияние кислоты на кальций, входящий в состав яичной скорлупы. Уксус растворяет кальций, из которого состоит скорлупа, и делает её эластичной. Это помогает понять, что аналогичным образом кислота может воздействовать и на кости человека. Мы заранее положили яйцо в уксус, где оно пролежало три дня. И показали ребятам, каким оно стало мягким.

Рис. 13 Опыт с яйцом и уксусом

Второй опыт «Молоко и кока-кола». Пить кока-колу или не пить – вот в чем вопрос. Дети искренне не понимают, как такой вкусный напиток может быть вредным. Мы наглядно продемонстрировали, что происходит, когда соединяются белки молока и кислота, которая содержится в кока-коле.

Рис. 14 Опыт «Кока-кола и молоко»

Еще один опыт показал, как взаимодействует кровь и перекись водорода. Реакция протекает очень бурно, перекись водорода разлагается на воду и кислород, выделяемый кислород вспенивает кровь. Мы взяли темную кровь (от говяжьей печени) и добавили туда перекись водорода. Кровь посветлела и стала красной, что говорит о том, что в ней стало больше кислорода.

Рис. 15 Опыт «Кровь и перекись»

Ну и в конце нашего занятия мы показали опыт, как продукты могут стать индикаторами для нас. В качестве такого индикатора мы использовали сок краснокочанной капусты. Мы добавили туда соду, и раствор стал синим, сок лимона, и раствор стал красным, и нашатырь, и раствор стал зеленым.

Рис. 16 Опыт с краснокочанной капустой

Из краснокочанной капусты можно провести опыт, чтобы получить индикатор, который меняет окраску в зависимости от кислотности среды. В составе капусты содержатся антоцианы — природные красители-индикаторы, меняющие цвет в разных средах: в кислой красный, в щелочной зеленый и синий.

Нам было очень интересно и ребятам тоже. В конце мы не забыли подсчитать все смайлики и победителю нашего познавательного марафона вручили шоколадку.

ВСЯКОЕ ДЕЛО РЕЗУЛЬТАТОМ СЛАВИТСЯ

Тема показалась нам очень интересной. Полагаем, что нам удалось ответить на главный вопрос: как влияют металлы на здоровье человека и какую роль в организме человека они играют. Каждому человеку нужны знания о содержании биогенных элементов в продуктах питания. Биологическая роль «металлов жизни» важна для человека, а именно, каждый из биогенных металлов выполняет конкретные функции в организме.

В начале и в конце мы провели опрос среди школьников, который показал, что ребята знали до наших занятий и что они узнали после. Результаты нас порадовали. После наших занятий ученики уверенно отвечали на вопросы, что они знают о роли металлов в организме человека: знаю -97%, знают очень мало 1%, не знают совсем – 0% не интересовались – 1%. Остальные ответы распределились правильно по соответствующим разделам и темам.

Важно знать, что правильное питание - залог здоровья и долголетия. Любое изменение содержания металлов, как в сторону увеличения, так и уменьшения ведёт к нарушению обмена веществ. Реакции организма на металлы зависит от индивидуальных особенностей: возраста, пола, состояния здоровья. Как правило, более уязвимы дети, пожилые и престарелые, больные люди. В организме все взаимосвязано. Если у человека наступает дефицит необходимых металлов, то он может серьезно заболеть. Глубокий дефицит может привести и к смерти.

При выборе продуктов питания большинство людей не учитывают полезность употребляемых продуктов, а едят все, что вкусно и просто приготовить. Они не думают о содержании полезных веществ в данном продукте. Сейчас появилось множество препаратов, которые могут исключить дефицит того или иного вещества. Люди стремятся получать металлы не естественным, а искусственным путём, не задумываясь, что наиболее полезны натуральные продукты, ведь все они практически усваиваются организмом, лекарственные препараты лечат одно, но необратимо разрушают другое.

Правильное питание снижает усталость, улучшает самочувствие, уменьшает раздражительность и возбужденность. Поэтому пища должна быть разнообразной. Особенно это важно для растущего организма, который требует много самого разнообразного строительного материала. Нельзя питаться по принципу “нравится – не нравится”. Каждый человек – кузнец своему здоровью, поэтому будьте здоровы – это в ваших руках.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Сценарий занятия «Организм человека»

1. Введение

А давайте вспомним сказку. Кто знает сказку «Красная шапочка»? А кто ее автор? (Шарль Перро). Сейчас я вам прочитаю отрывок из этой сказки.

- Бабушка, почему у вас такие большие руки?

- Это чтобы покрепче обнять тебя, дитя мое.

- Бабушка, почему у вас такие большие уши?

- Чтобы лучше слышать, дитя мое.

- Бабушка, почему у вас такие большие глаза?

- Чтобы лучше видеть, дитя мое.

- Бабушка, почему у вас такие большие зубы?

- А это чтоб скорее съесть тебя, дитя мое!

Скажите, о чем Красная шапочка спрашивала волка? (о руках, об ушах, о глазах, о зубах? (ОБ ОРГАНАХ)

Что отвечал ей волк? ДЕЙСТВИЯ ОРГАНОВ

Мы сегодня с Вами повторим основные органы человека и узнаем, какие системы органов существуют у человека. А затем проверим наши знания. За свои правильные ответы вы будете получать самайлики. В конце всех наших занятий мы определим победителя.

2. Основная часть. Презентация и доклад на тему «Организм человека и его основные системы органов»

Примеры слайдов занятия «Организм человека»

3. часть. Проверка знаний.

А теперь давайте проверим, что Вы запомнили. Давайте сыграем в «Свою игру»

СВОЯ ИГРА. Примеры слайдов Игры «Организм человека»

Теперь давайте поробуем составить слова из букв слова «ОРГАНИЗМ». Составить новые слова. Победит тот, кто составит больше слов за определенное время ( 5-7 минут).

О Р Г А Н И З М

Зима. орган, рога, ром, рог, гора, низ, маг, роза, мир, розга, гроза, игра, газон, мина, замор, гимн, газ, морг, горн, зона, мозг, нора, нога…

Примеры страниц лэпбука «Тело человека»

ПРИЛОЖЕНИЕ II

Сценарий занятия «Металлы в организме человека»

1. Введение

Добрый день, ребята. Мы продолжаем знакомство с темой. А начнем с повторения. Попробуйте отгадать загадки, за правильный ответ смайлик, мы их собираем, вы об этом помните?