Ученики на Учителя.com


Влияние химического состава костей на свойства костной ткани,4 класс

Министерство образования Российской Федерации
МОУ средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением
отдельных предметов №176
Советского района г.о. Самары
XVI Школьная научно-практическая конференция
«Первые шаги в науку»
Секция «Биология»
Влияние химического состава костей на свойства костной ткани
Выполнила:
ученица 4 «С» класса
МБОУ СОШ №176
Советского района
Яковлева Анастасия.
Научный руководитель
Лысова Елена Александровна
Самара, 2014
2
СОДЕРЖАНИЕ.
1.Введение……………………………………………………………………...…3
2.Основная часть.
2.1.Опорно – двигательная работа……….…………………………….….... 4
I.1.СТРОЕНИЕ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ………………….…4
I.2. ФУНКЦИИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ…………………....5
I. 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТНОЙ ТКАНИ……………………..….6
2.2. Химический состав костей…………....…………………………………...8
II.1. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА…………………………………………....8
II.2. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА…………………………………….…..8
2.3. Практическая часть……………………………………....………...……. 9
III.1. Демонстрация опытов……………………………………….……….…… 9
III.2. Социологический опрос………………………………….…………….….12
III.3. Практическое применение………………………………………........…..14
3.Заключение…………………………………………………………….……...16
Список литературы………………………………………………………….…17
3
Введение.
О существовании костей в нашем теле знает каждый. Скрещенные
кости и череп – знак, отпугивающий излишне любознательных, использовали
пираты. В художественной литературе черепа и скелеты вносят в
повествование атмосферу таинственности. Действует скелет и в сказках.
Старославянское слово «кощь» («кошть») означает «сухой». От него
произошло слово «кость» и название персонажа русских сказок - Кощей
Бессмертный. Такое имя ему отведено не случайно – кости надолго
«переживают» человека и порой сохраняются в земле тысячелетиями, почти
не изменяясь.
«Движение – это жизнь», - заметил Вольтер. Мы совершаем
множество различных движений, перемещаемся в пространстве,
бегаем, шагаем, прыгаем, плаваем. Выполняем многие тысячи
разнообразных выпрямлений, сгибаний, поворотов. Обеспечивает все это
опорно-двигательная система.
В своем проекте, я расскажу о составе и функциях опорно-
двигательной системы; об особенностях химического состава, строения и
свойств кости, обеспечивающих выполнение функций опорно-двигательной
системы.
Цель работы: доказать влияние химического состава костей на
свойства костной ткани.
Задачи:
Проведение литературного обзора по теме «Опорно-
двигательная система».
Выявить особенности химического состава
кости,влияющие на выполнение функций опорно-двигательной
системы.
4
Провести опыты по определению химического состава
костей.
Методы и приемы:
1. Поисковый.
2. Наблюдение.
3. Анкетирование.
4.Опрос.
5. Обобщение.
2.Основная часть.
2.1.Опорно – двигательная работа.
I.1.СТРОЕНИЕ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.
Опорно-двигательную систему также называют костно-мышечной.
Почему? Потому, что в состав опорно-двигательной системы входят кости,
связывающие их соединительные ткани и мышцы. Кости черепа, туловища и
конечностей образуют скелет.В состав скелета человека входит более 200
костей.Кости скелета (рис.1) составляют пассивную часть опорно-
двигательной системы, т.е. кости приводятся в движение не сами по себе, а
сокращением, прикрепленным к ним, мышц.
Рисунок 1
5
Мышцы (рис.2) составляют активную часть опорно-двигательной
системы.
Рисунок 2
I.2. ФУНКЦИИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.
Скелет и мышцы функционируют вместе. Они определят форму тела,
обеспечивают опорную, защитную и двигательную функции.
6
Опорная функция – проявляется в том, что кости скелета и мышцы
образуют прочный каркас, определяющий положение внутренних органов и
не дающий им возможности смещаться.
Двигательная функция осуществляет перемещение тела и его частей
в пространстве.
Защитная функция.Кости скелета защищают органы от травм. Так,
спинной и головной мозг находятся в костном «футляре» - головной мозг
защищен черепом, - спинной позвоночником. Грудная клетка закрывает
сердце и легкие, дыхательные пути, пищевод и крупные кровеносные
сосуды. Органы брюшной полости сзади защищены позвоночником, снизу –
тазовыми костями, спереди – мышцами брюшного пресса.
Костная система выполняет ряд биологических функций. В костях
находится основной запас минеральных солей: кальция, фосфора. Они
используются организмом по мере необходимости, поэтому костная система
принимает самое непосредственное участие в минеральном обмене. В костях
находится красный костный мозг, участвующий в процессах кроветворения.
I. 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОСТНОЙ ТКАНИ.
Кость является твердым телом, для которого основными свойствами
являются прочность и упругость.
Прочность кости — это способность противостоять внешней
разрушающей силе.Упругость кости — это свойство приобретать исходную
форму после прекращения воздействия факторов внешней среды.
Я изучила справочную литературу о прочности костной ткани «как
строительного материала» скелета человека и составила сравнительную
таблицу.В таблице приведены значения критических напряжений, при
7
которых нарушается целостность различных материалов, испытанных на
сжатие и растяжение.
Таблица. Механические характеристики различных материалов.
Материал
Прочность на
сжатие, Н/мм
2
Прочность на
растяжение, Н/мм
2
Сталь
552
827
Фарфор
552
55
КОСТЬ
170
120
Гранит
145
5
Дуб
59
117
Бетон
21
2
Вывод: как это ни удивительно, но кость по прочности уступает только
твёрдым сортам стали и оказывается гораздо прочнее, ставших образцами
прочности, гранита и бетона.Поэтому, кости могут выносить большие
нагрузки. Например, большая берцовая кость выносит, не ломаясь нагрузку
около 3 тонн.Кость человека выдерживает давление на 1 мм2 15 кг, а кирпич
всего 0,5 кг.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Прочность на сжатие,
Н/мм2
Прочность на растяжение,
Н/мм2
8
2.2.Химический состав костей.
Какие особенности химического состава придают костям такие
уникальные свойства?
В состав кости входят многие вещества, химический состав её очень
сложен. Кость состоит из воды, органических и неорганических веществ.
II.1. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА.
У взрослого человека количество органических веществ в кости 30-
40%. Органические вещества кости- жиры, углеводы, белки (главным
образом оссеин). Оссеин образует основу - матрицу кости.
II.2. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
У взрослого человека количество минеральных веществ в кости,
составляет около 60-70 % . Химики установили, что в состав кости входят
соли кальция (Ca), магния (Mg), фосфора (P): фосфорнокислый кальций
(85%), углекислый кальций (10,0%), фосфорнокислая магнезия (1,5%),
фтористый кальций (0,3%), хлористый кальций (0,2%) , соли натрия (2,0%),
и более 30 других различных элементов необходимых для нормального
функционирования костной ткани.
33%
67%
химический состав костной ткани %
органические
неорганические
9
Атомы кальция составляют 22 % общего количества атомов в кости.
Следует отметить, что в остальных тканях тела (мышцах, мозге, крови и так
далее) количество атомов кальция близко к 2-3 %.
2.3.Практическая часть.
III.1. Демонстрация опытов.
Давайте посмотрим, какие свойства придают кости неорганические
вещества, а какие органические.
Демонстрация опыта №1.
Влияние органических веществ на прочность кости.
Я поместила куриную кость в раствор уксусной кислоты на три дня
для растворенияминеральных солей, входящих в ее состав.
Кислоты влияют не только на неорганические, но и на органические
соединения.
Итак, я извлекаю кость из стакана с кислотой, удаляю остатки кислоты
и проверяю свойства кости. Она стала гибкой.
85%
10%
1.5%
0.3%
0.2%
2%
1%
Минеральные вещества кости, %
фосфорнокислый кальций
углекислый кальций
фосфорнокислая магнезия
фтористый кальций
хлористый кальций
соли натрия
другие вещества
10
Вывод №1: Органические вещества придают кости упругость и
эластичность.
Демонстрация опыта №2.
Влияние неорганических веществ на прочность кости.
Как удалить из кости органические вещества? Их можно сжечь.
Органика прекрасно горит. Например, остатки растений (опавшие
листья, сухие ветки, стебли и пр.) отлично горят. На месте костра всегда
остается зола – это минеральные соли (т.е. неорганические вещества), а все
органические вещества сгорают.
Я прокалила кость в духовке в течение2часов.
11
Кость обуглилась. Обугливание – верный признак того, что
органические вещества сгорели. Кость твердая, но хрупкая. Крошится в
руках.
Вывод №2: Неорганические (нерастворимые соли кальция и
магния) придают кости твердость.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОСТИ
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВАОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
СОЛИ КАЛЬЦИЯ, ФОСФОРА, МАГНИЯ БЕЛКИ, ЖИРЫ,
УГЛЕВОДЫ
ТВЕРДОСТЬ УПРУГОСТЬ, ЭЛАСТИЧНОСТЬ
ПРОЧНОСТЬ
12
Подводя итоги практической части, делаю общий вывод:
органические вещества (белки) придают кости упругость, а
неорганические (нерастворимые соли кальция и магния) придают кости
твердость. Сочетание же твердости и эластичности сообщает кости
прочность.
III.2. Социологический опрос.
Я провела социологический опрос. В анкетировании участвовало 26
человек в возрасте от 10 до 30 лет. Они отвечали на следующие вопросы:
1. Вы занимаетесь спортом или танцами?
2. Как вы думаете, правильное питание - залогуспеха в
спорте?
3. Можно ли получить травму, если неправильно питаться?
4. Случались ли у вас переломы?
Обработав анкеты, я делаю вывод:
1. 98% опрошенных занимаются спортом.
0%
50%
100%
Вы занимаетесь спортом или танцами?
Как вы думаете, правильное питание залог
успеха в спорте?
Можно ли получить травму, если неправильно
питаться?
Случались ли у вас переломы?
25
26
10
5
1
0
16
21
да нет
13
2. 100% участников опроса уверенны, что правильное
питание - залог успеха в спорте.
3. Но при этом,на вопрос: «Можно ли получить травму, если
неправильно питаться?», 62% ответили отрицательно, что говорит об
их не осведомленности в данном вопросе.
4. У 81% (5 человек) были переломы.
Второй этап моего опроса - выяснить какие продукты, содержащие
кальций, люди употребляют в пищу. Результаты приведены в таблице.
Продукты, содержащие кальций
Каль
ций, мг в
100г
Какие
из
перечисленны
х продуктов
вы едите?
Как часто?
Ча
ще 1
раза в
неделю
1
раз в
неделю
1
раз
в
мес
яц
Р
еже,
чем 1
раз в
месяц
Сыр
пармезан
1200
10
1
6
3
Сыр эдам
770
13
6
5
2
Кунжут
670
13
5
3
2
3
Миндаль
240
18
5
3
8
2
Молочный
шоколад
220
26
10
7
5
4
Петрушка
200
20
4
6
2
8
Фундук
140
17
3
8
2
4
Молоко
цельное
115
21
9
12
Семечки
подсолнуха
110
25
9
11
3
2
Белый хлеб
110
26
13
12
1
Креветки
110
19
3
5
7
4
Орех
грецкий
94
19
4
5
7
3
14
Курага
92
8
2
3
3
Яйца
57
17
7
10
Брокколи
56
1
1
Овсянка
55
16
3
7
4
2
Апельсины
47
26
11
9
6
Результаты опроса: Многие регулярно употребляют продукты
питания, содержащие кальций, что позволяет им избежать недостатка этого
элемента, а значит и травм, которые при этом возможны.
На основе данных социологического исследования, можно сделать
вывод, что моя работа актуальна и будет интересна и полезна для моих
одноклассников.
III. 3. Практическое применение.
Памятка. Как усвоить кальций и магний?
Кальций необходим для здоровья костей. Суточная
потребность взрослых в кальции — 800-1000 мг.
Кальций содержится во многих продуктах питания, однако является
трудноусвояемым. Например, организмом усваивается только 13,4 %
кальция, содержащегося в моркови. Надо съесть 700 г моркови, чтобы
получить 1/4 часть суточной нормы кальция.
Основными источниками кальция служат: молоко, сыр, творог, брынза,
сметана, простокваша, яйца, икра.Самым легкоусвояемым является кальций
молока и молочных продуктов (за исключением сливочного масла) в
сочетании с овощами и фруктами. Козье молоко богаче, чем коровье. Для
удовлетворения суточной потребности достаточно 0,5 л молока или 100 г
сыра.
15
Необходимо помнить, что кальций теряется при термической
обработке (например, при варке овощей – 25%). Потери будут
незначительны, если вода, в которой варились овощи, идет в употребление
(например, бульон или подливка).
Богаты кальцием капуста, фасоль, миндаль. Однако, использование
химических удобрений при выращивании овощей снижает содержание в них
кальция.
Магний является антагонистом кальция, и при избытке его в пище
кальций вытесняется из организма, а при недостатке происходит усиленное
отложение кальция в стенках артерий, сердце, мышцах и повышается
возбудимость нервной системы. Потребность в магнии составляет 400-500 мг
в сутки. Наиболее благоприятное соотношение кальция и магния в пищевом
рационе - 1 :0,6. В хлебе, мясе и картофеле – 1:2, в молоке – 1:0,1, в твороге –
1:0,15, треске – 1:0,6. Самое высокое и невыгодное – во фруктах и овощах –
1:4,5. Наиболее богаты магнием хлеб из муки грубого помола, крупы,
бобовые, зеленые овощи.А также растительные продукты: какао, орехи,
пшеничные отруби, овсяная крупа, бобовые, сушеные абрикосы, чернослив,
укроп, салат, яйца, различные крупы, свекла, морковь, а также фрукты и
ягоды.
Баланс минерального состава костей поддерживается витаминами Д и
К, а также железом, цинком, марганцем, медью. Присутствие витамина Д
совершенно необходимо: он нейтрализует действие различных
антикальцинирующих веществ, является регулятором фосфорно-кальциевого
обмена.Хорошими источниками витамина Д являются молоко, печень, яйца,
салат-латук. В качестве пищевых добавок желательно вводить в рацион
питания жир, содержащийся в печени трески или палтуса.
16
Заключение.
Цель моей работы- доказать влияние химического состава костей на
свойства костной ткани.
Изучив литературу, и проведя практические опыты, я делаю вывод,
что механические свойства костной ткани определяются её составом.
Прочность кости определяется единством органических и неорганических
веществ. Необходимо знать пропорции органических и неорганических
веществ. Если в костях будет больше неорганических веществ, то они будут
твердыми, но хрупкими. А если будет избыток органических веществ, то
кости будут слишком гибкими.Природа, создавая костный скелет, нашла
золотую середину (3:1). Поэтому кости человека достаточно прочны, чтобы
выполнять возложенные на них функции.
Состав костной ткани человека меняется в течение всей жизни
человека.Как изменяется химический состав костей с возрастом? С возрастом
увеличивается содержание в кости неорганических веществ и уменьшается
содержание органических.
Почему у детей часто встречаются искривления костей, а у пожилых
людей переломы? Почему в детском возрасте нужно постоянно следить за
осанкой?
У детей в костях содержится больше органических веществ. Их кости
более упругие и эластичные. Поэтому неправильная осанка может привести
к искривлению позвоночника. В старости кости становятся хрупкими, из-за
того, что в них содержание неорганических солей значительно превышает
содержание эластичного компонента.
Здоровье – самое большое богатство человека, и его нужно беречь
смолоду. Установлено, что умеренная нагрузка на кость увеличивает её
прочность, поэтому очень важно заниматься физической культурой.
Здоровьекости зависит от многих факторов, немаловажное значение имеет
сбалансированное питание.
17
Использованные материалы и Интернет-ресурсы
1. http://ru.wikipedia.org
2. http://liceum.secna.ru
3. http://med-tutorial.ru
4. http://www.nedug.ru/news/2005/7/8/Анатомия
5. http://bone-surgery.ru/view/vozrastnye_osobennosti_oporno-
dvigatelnogo_apparata_cheloveka/
6. http://spina.pro/anatomy/soedinenija-kostej/razvitie-vozrastnye-
osobennosti-soedinenijj-kostejj.php
7. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_medicine/23716/Плечевой
8. www.med.info-center.ru/plan.doc
9. Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, Р.А. Глориозов. Неорганическая
химия 7-8 и 9 класс.
Список использованной литературы.
1. Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. Химия 7-11 класс..ч.1, ч.2- М.:
Просвещение, 1985
2. Л.А. Цветков. Органическая химия. 10 класс. М.: Гуманитар.
изд. центр ВЛАДОС, 2012.
3. С. Г. Мамонтов. Биология. Издательство: Дрофа , 2008.
4. А. А. Каменский. Организм человека. Просто о сложном. М:
Дрофа , 2007.
5. А.Г.Хрипкова, М.В. Антропова, Д.А. Фарбер. Возрастная
физиология и школьная гигиена. М.: Просвещение, 1990 г.
Скачать материал

Химия - еще материалы к урокам: