Элективный  курс «Химия. Питание. Здоровье»

 

Н.В.Горбенко, ГОУ ДПО «Нижегородский институт образования»,

Г.Е.Дружинина, МОУ СОШ №2 г.Дзержинск Нижегородской области

 

Пояснительная записка

 

   На сегодняшний день сохранение и укрепление  здоровья населения - одна из наиболее актуальных проблем современности. Экологические проблемы,  стремительный ритм жизни, нерациональное питание оказывают  пагубное влияние на состояние здоровья человека.

В связи с  этим возрастает роль химии и биологии как учебных предметов  в расширении представлений учащихся  о научно обоснованных правилах и нормах использования веществ, применяемых в быту и на производстве, формирование основ здорового образа жизни и грамотного поведения людей в различных  жизненных ситуациях. Актуальность и важнейшая социальная значимость  проблемы ухудшения здоровья подрастающего поколения  предполагает создание    элективного курса «Химия. Питание. Здоровье ».

   Данный курс предназначен для учащихся 10 классов и  рассчитан на 34 часа. Программой предусмотрено изучение теоретических вопросов, проведение практических занятий, экскурсий, семинаров, конференций.

   Что такое пища? Какое значение вкладывается  в это, казалось бы, повседневное, обычное слово? С понятием пищи непосредственно связаны здоровье общества, красота и совершенство каждого человека.

     О том, как эти проблемы решаются человеческой мыслью, что такое пища с точки зрения химиков, как ученые разрабатывают в своих лабораториях новые перспективные методы получения пищевых продуктов, каковы гигиенические требования к пищевым продуктам, о режиме питания и сохранении здоровья.

   Темы спецкурса дают возможность учащимся получить представления о продуктах питания, их калорийности, пищевой ценности, содержании в них белков, жиров, углеводов, витаминов. Этот электив поможет учащимся углубить представления о химических элементах, их роли и значении в жизни нашего организма.  Это только одна сторона предлагаемого курса. С другой стороны – его тематика поможет учащемуся понять, что его здоровье - это достояние всего человечества, поэтому он должен относиться бережно к своему организму, осознать, что здоровье человека напрямую связано с тем, что и как он ест, что представляют из себя современные продукты питания, из чего их изготовляют.

Программа электива нацелена на удовлетворение познавательных интересов старшеклассников, расширение знаний в области медицины, психологии, физиологии, гигиены, санитарии, химии, биологии, экологии и некоторых социальных вопросов, направленных на повышение адаптационных возможностей человека в современном обществе.

 

 

 

Основные задачи курса

 

1.     Пропагандирование здорового образа жизни;

2.     Формирование у учащихся представления о факторах, влияющих на устойчивость его здоровья;

3.     Информирование учащихся о способах получения пищевых продуктов;

4.     знакомство старшеклассников с  продуктами питания, их составом и  пищевой ценностью;

5.     Расширение  знаний учащихся о макро- и микроэлементах, их значении для организма человека;

6.     Формирование представлений о пищевых добавках и их влиянии на организм человека;

7.     Развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе проведения химического эксперимента, самостоятельности приобретения знаний в соответствии с возникающими жизненными потребностями;

8.     Развитие учебно-коммуникативных умений

9.     Совершенствование умений работы с литературой и средствами мультимедиа.

Изучение данного элективного курса направлено на развитие у учащихся интереса к химическим и биологическим знаниям. Оно нацелено на развитие познавательной активности и самостоятельности, установку на продолжение образования.

 

Требования к уровню подготовки учащихся

 

Требования к усвоению теоретического учебного материала.

Учащиеся должны знать:

1.     Классификацию органических соединений;

2.     Основные гигиенические требования к качеству пищевых продуктов и их пищевой ценности;

3.     Основные виды  пищевых добавок:

4.     Понятие микро- и макроэлементов и их значении для организма;

5.     Иметь представление о  пищевых добавках и их влиянии на организм человека;

6.     Физиологическую природу питания и пищеварения;

7.     Основные способы профилактики пищевых отравлений;

8.     Уметь устанавливать причинно-следственные связи между качеством пищевых продуктов и здоровьем человека;

Требования к выполнению химического эксперимента и проведению лабораторного опыта:

1.     Уметь грамотно проводить химические эксперименты и лабораторные опыты;

2.     Наблюдать, анализировать и обобщать полученные данные;

3.     Знать правила техники безопасности при работе с химическим оборудованием.

 

Содержание учебной программы

 

Тема 1. Введение. Что такое пища. Питательные вещества и продукты питания. Калорийность продуктов питания. Суточный рацион питания. Понятие сбалансированного питания.

Тема 2. Калории и питание. Питание и пищеварение Состав пищевых продуктов.  Белки как высокомолекулярные вещества. Основные аминокислоты, образующие белки. Полноценные и неполноценные белки. Суточная потребность в белках. Жиры в природе, их состав и свойства, роль в организме. Твердые жиры и растительные масла. Суточная потребность в жирах. Углеводы.  Классификация углеводов. Их состав и свойства, значение для организма человека. Суточная потребность в углеводах. Калорийность продуктов питания. Суточная потребность в калориях в зависимости от возраста, физиологических

особенностей организма и образа жизни.

Практическая работа № 1.

Свойства белков.

Практическая работа № 2.

            Свойства жиров.

Практическая работа № 3.

            Свойства глюкозы, сахарозы, крахмала.

Тема 3. Пищеварительный конвейер. Химизм процесса пищеварения. Понятие о ферментах и ферментативном катализе. Роль микро- и макроэлементов в жизнедеятельности организма. Гигиена питания. Режим питания школьника. Витамины, их роль в жизнедеятельности организма и процессе пищеварения.  Источники витаминов. Водо- и жирорастворимые витамины. Понятие о диете и её видах.

Лабораторная работа № 1

Рассматривание плесневого гриба мукора под микроскопом.

Тема 4. Вкусно. Ароматно. Красиво. Пищевые добавки: красители, ароматизаторы, консерванты, биодобавки. Физиологические основы пищеварения. Условные и безусловные рефлексы. Гигиена и санитария питания. Срок годности пищевых продуктов. Правила хранения пищевых продуктов. Профилактика и первая медицинская помощь при пищевых отравлениях

.

Тема 5. Питание и здоровье.  Системы питания. Строение и функции ротовой полости. Строение зубов. Физиологические основы питания и пищеварения. Пищеварение в ротовой полости. Гигиена ротовой полости. Правила чистки зубов. Профилактика кариеса и других заболеваний ротовой полости. Влияние окружающей среды и эмоционального состояния человека на процессы пищеварения. Профилактика ожирения и желудочно-кишечных заболеваний.

 Тема 5. Съедобное из несъедобного. Понятие о трансгенных продуктах. Соевое «мясо» и  другие мясо - молочные продукты. Биотехнология на службе у пищевой промышленности. Синтетические пищевые добавки.

 

Учебно-тематический план

 

Тема 1. Введение. 1 час.

1.     Что такое пища.

Тема 2. Калории и питание. 10 часов.

1.     Для чего мы едим.

2.     Незаменимые белки.

3.     Практическая работа №1. Свойства белков.

1.     Жиры. Масла.

2.     Практическая работа №2. Свойства жиров.

3.     Углеводы.

4.     Практическая работа №3. Свойства глюкозы, сахарозы, крахмала.

5.     Семинар «Состав пищи».

6.     Сколько нужно «дров»?

7.     Ожирение вредит здоровью.

Тема 3. Пищеварительный конвейер. 7 часов.

1.                                         «Азы» расщепляют «озы».

2.                                         Химия вкуса.

3.                                         Макроэлементы и их значение для организма человека.

4.                                         Микроэлементы и их значение для организма человека.

5.                                         Режим питания.

6.                                         Незаменимые витамины.

7.                                         Нужна ли диета?

Тема 4. Вкусно. Ароматно. Красиво. 5 часов.

1.     Вкусная и ароматная химия.

2.     Аппетит.

3.     Химия красивого стола.

4.     Не надо угощать плесень (химия и хранение пищевых продуктов).

5.     Предупреждение пищевых отравлений.

Тема 5. Питание и здоровье. 7 часов.

1.     Современные системы питания.

2.     Гигиена ротовой полости.

3.     Что нужно знать химику о пищеварении.

4.     Сладкие «дрова».

5.     «Дирол» с ксилитом и карбамидом.

6.     Стресс и нарушение пищеварения.

7.     Химия. Питание. Здоровье.

Тема 5. Съедобное из несъедобного. 5 часов.

1.     Понятие о синтетической пище.

2.     Телятина без телят.

3.     Хлеб без зерна.

4.     Пищевые добавки.

5.     Итоговое занятие.

 

Практические работы

Обнаружение крахмала и гликогена в тканях организмов

Объекты и оборудование. Пивные дрожжи, сахар, крахмал, картофель, 10%-ный раствор трихлоруксусной кислоты, зеленое яблоко, семена пшеницы, бобы, лед, кварцевый песок, раствор 1₂ в KI, кристаллизатор, стаканы, воронка Бюхнера (или обычная воронка), фильтр, марля, колба на 100 мл, пробирки, штатив, спиртовка.

Подготовка и проведение опыта. Предварительно выделяют гликоген из дрожжей. Для этого 10 г пивных дрожжей отмывают от сусла, отфильтровывают и размешивают в 200 мл 20%-ного раствора сахара. Смесь оставляют на 3 ч при 25 °С. Начинается интенсивное брожение, в результате чего в клетках дрожжей на­капливается гликоген. Смесь фильтруют на воронке Бюхнера или через марлевый фильтр, остаток растирают с 25 мл 10%-ного рас­твора трихлоруксусной кислоты при 0°С (охлаждение в морозиль­ной камере, а затем в кристаллизаторе со льдом) с добавлением кварцевого песка (5 г). Смесь вновь фильтруют, фильтрат слива­ют в колбу. При высокой концентрации гликогена раствор опалесцирует. Трихлоруксусная кислота способствует осаждению белков. Готовят крахмальный клейстер (негустой), срезы картофеля, зе­леного яблока, бобов, семян пшеницы.

При демонстрации опыта в две пробирки наливают по 10 мл раствора гликогена и крахмала. Добавляют 2—3 капли раствора 1₂ в K.I. В пробирке с гликогеном появляется красно-бурое окра­шивание, а с крахмалом — сине-фиолетовое.

Крахмал и гликоген относятся к полисахаридам и являются за­пасными питательными веществами в организмах.

Вопрос на осмысление опыта. Чем объясняется различная окра­ска с 1г? (Это связано с разницей в строении крахмала и гликогена. Оба вещества состоят из остатков а-глюкозы, но гликоген имеет более разветвленную структуру.)

 

После этого иодом обрабатывают срезы картофеля, яблока, се­мян пшеницы, бобов.

Вопросы. Какое вещество накапливается в тканях растений? Какие функции выполняет крахмал в растительных организмах?

Далее пробирку с раствором крахмала нагревают в пламени спиртовки. Сине-фиолетовая окраска исчезает. При охлаждении окраска восстанавливается. С чем связано исчезновение окраски при нагревании? (Изменение окраски связано с изменением струк­туры цепей крахмала при нагревании. Разрушаются комплексы разветвленных структур амилопектина с иодом.)

На основании опытов учащиеся делают вывод о различных структурах полисахаридов животного и растительного происхож­дения, об их биологических функциях.

 

Качественные реакции на белки

При изучении белков можно рекомендовать провести две цвет­ные реакции — биуретовую и ксантопротеиновую.

Биуретовую реакцию дают все белки, так как в результате образуется комплекс меди с пептидной связью в молекуле белка. С помощью этой реакции идентифицируются белки. Методика про­ведения опыта описана в разделе 3 «Человек и его здоровье», в теме «Пищеварение». В курсе общей биологии при изучении строе­ния и свойств белков биуретовую реакцию можно провести с мяс­ной вытяжкой, яичным белком и желатиной в сравнении. Во всех случаях результат будет одинаков, что говорит о сходстве в строении белковых молекул.

Ксантопротеиновая реакция — это еще одна из цветных реак­ций на белки, но, в отличие от биуретовой реакции, ее дают не все белки, а лишь те, которые содержат ароматические амино­кислоты, часть которых являются незаменимыми для человека. Целью этого опыта является показать различие в аминокислотном составе белков и определить степень их полноценности для пита­ния. Опыт проводится на тех же белках, что и биуретовая реакция.

Объекты и оборудование. Пробирки, фильтровальная бумага, яичный бе­лок, мясная вытяжка, желатина, концентрированная азотная кислота, раствор едкого натра или аммиака (нашатырный спирт).

Постановка и проведение опыта. К раствору яичного белка прилить концентрированной азотной кислоты. Жидкость в про­бирке нагреть — осадок окрашивается в желтый цвет и раство­ряется. После охлаждения добавить осторожно раствор аммиака или едкого натра — окраска становится оранжевой.

Реакция обусловлена образованием нитросоединений из арома­тических аминокислот. Такую же пробу проводят с белком соеди­нительной ткани — желатиной. Пищевую желатину промывают холодной водой для удаления примесей других белков. Желатина разбухает, ее обжимают между листами фильтровальной бумаги.

Небольшое количество растворяют в пробирке с водой при нагре­вании и проделывают ксантопротеиновую реакцию, как описано выше. Реакция отрицательна, так как желатина не содержит аро­матических или циклических аминокислот. Появление иногда сла­бой окраски может быть обусловлено наличием примесей других белков. На основании опыта можно сделать вывод о различной полноценности белков по аминокислотному составу.

 

 

Денатурация белков

Цель опыта состоит в исследовании причин, вызывающих де­натурацию белков. В процессе объяснения учитель сообщает, что денатурация — это потеря белком его нативных свойств. Меха­низм денатурации в каждом отдельном случае различен. Чаще всего он связан с потерей белками гидратной оболочки, поддер­живающей стабильность вторичной и третичной структуры. Такая денатурация обратима, и при снятии фактора, ее вызывающего, белки' восстанавливают свою структуру. Однако при действии концентрированных кислот, щелочей, солей тяжелых металлов или высоких температур денатурация необратима. В этом случае изме­нению подвергается первичная структура белка, поэтому восста­новление структур белка невозможно.

Объекты и оборудование. Растворы яичного белка, сульфата меди, суль­фата аммония, концентрированная азотная кислота, пробирки, штатив, хими­ческие стаканы.

Проведение опыта. В три стакана наливают по 20 мл раство­ра яичного белка. В первый стакан добавляют насыщенный рас­твор сульфата аммония (или порошок). Жидкость слегка переме­шивают. Появляется муть от выпавшего в осадок белка. При добавлении воды осадок вновь растворяется. Процесс осаждения белков обратим.

Во второй стакан добавляют несколько капель раствора суль­фата меди. Выпадает голубой хлопьевидный осадок белка, не рас­творяющийся в избытке воды. В данном случае происходит необ­ратимая денатурация белка.

В третий стакан добавляют 10 мл концентрированной азотной кислоты. Образуется белый аморфный осадок белка. Концентри­рованные кислоты вызывают также необратимую денатурацию.

В пробирку наливают 10—15 мл белка и нагревают в пламени горелки. Осадок белка появляется еще до того, как жидкость за­кипит. Белки свертываются — процесс денатурации необратим.

В процессе демонстрации каждого из опытов можно попро­сить учащихся прокомментировать наблюдаемое явление.

Вопросы. В каком случае происходит необратимая денатура­ция? Почему соли тяжелых металлов вызывают отравления орга­низма? С какими процессами, происходящими с белками, это можно связать? Почему при попадании кислоты на кожу проис­ходит ожог?