Планируемые результаты: Учащиеся систематизируют и углубляют знания о строении эукариотической клетки
Личностная значимость изучаемого для школьников: Животная клетка покрыта плазматической мембраной, поэтому необходимо представлять строение мембраны, чтобы изучить транспорт веществ через эту мембрану
Задачи урока:
- Образовательные: познакомить учащихся со строение и функциями плазматической мембраны
- Развивающие: развивать умения сравнивать строение клеточных структур, оценивать, объяснять причины сходства и различия
- Воспитывающие: воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов; осуществлять эстетическое воспитание
Оборудование: компьютер, лабораторное оборудование, раздаточный материал, телевизор и видеомагнитофон, к\ф “Строение клетки”, СD-диск “Кирилл и Мефодий” 8 класс, наглядный материал исследовательской работы учеников
Тип урока: по дидактическим целям: изучения нового материала; по методам обучения: частично-поисковый, исследовательский
Формы работы: групповая, индивидуальная
Ход урока
Учитель читает:
Жизнь на Земле – это способ существования материи в виде открытых систем, включая в себя липиды, белки и нуклеиновые кислоты и способных к самосохранению и саморегуляции и самовоспроизведению; это сопряженная циркуляция определенных химических элементов в водной среде; направляемая энергией солнца в сторону упорядочения и усложнения.
Учитель: Это современное представление о клетках появившиеся не так давно в науке и резко, отличающееся от теории Шванна подходит к теме нашего урока.
Наша цель: Рассмотреть особенности строения плазматической мембраны и определить особенности транспорта через нее веществ.
Учитель: Поработаем с терминами:
- гидрофильные вещества
- гидрофобные вещества
- макроэлементы
- биолэлементы
- микроэлементы
- денатурация
- ренатурация
- липиды
Учитель: Клеточная мембрана играет важную роль в клетке, т. к. она выполняет следующие функции:
- Отделяет клеточное содержимое от внешней среды
- Регулирует обмен между клеткой и внешней средой
- Делит клетки на отсеки
- На мембране некоторых органоидов происходят химические реакции
- На мембране располагаются и рецепторные участки для распознавания внешних стимулов (гормонов или других химических веществ), поступающих из окружающей среды или из другой части самого организма.
Учитель: В конце XVIII века стало известно, что клеточная мембрана ведет себя не как полупроницаемая мембрана, она обладает избирательной проницаемостью. Не пропускает, например аминокислоты и глюкозу (а они просто необходимы клетке). Сама мембрана активно регулирует этот процесс - одни вещества пропускает, а другие нет.
Ранние работы по проницаемости мембран показали, что органические растворители, например спирт, эфир проникают через мембрану быстрее, чем вода. Это свидетельствует о том, что в мембранах есть липиды, позже данные химического анализа подтвердили это, также как и то, что в мембранах есть белки.
Ученик: рассказывает о строении белков
Учитель: липиды подразделяются на фосфолипиды, гликолипиды и стиролы (ученики характеризуют особенности их строение)
Учитель: Группа учащихся занимается проблемами биохимии клетки и в КГУ ведет научно-исследовательскую работу, в частности они проводили анализ фосфолипидного слоя.
Ученик: Если на поверхности воды распределить тонким слоем фосфолипиды, то их молекулы будут ориентированны таким образом, чтобы образовать монослой. Если количество липидов увеличить и встряхнуть, то образующиеся частицы будут называться мицеллами. В них гидрофобные хвосты внутри, а гидрофильные головы снаружи. Образуется билипидный слой. Такой билипидный слой входит в состав плазматической мембраны.
(Учащиеся показывают опыт, в мерный стакан наливают воды и на поверхность наливают оливковое масло, которое по своему составу очень походе на фосфолипиды, затем добавляют масло и встряхивают, показывая как образуются мицеллы. На доске ученик показывает схему образования мицеллы. В мицелле гидрофобные хвосты будут упорядочены внутри и тем самым защищены от контакта с водой.)
Учитель: Давайте представим на несколько минут себя, не в обычном классе на уроке, а в аудитории крупного вуза, где собрались ученые и их ученики, занимающиеся проблемами строения мембран и транспорта веществ.
Ученики: Давсон и Даниэли (1935 г.) высказали предположение, что билипидный слой окружен 2-я слоями белка
Робертсон (1959 г.) выдвигает гипотезу о строении элементарных мембран и вводит постулат, что мембрана трехслойна
Учитель: Эта гипотеза претерпела изменения, т. к. появились данные из разных источников, например при проведении метода скалывания. Клетка при мгновенном замораживании остается такой же как в живом виде и при скалывании было обнаружено, что в бислое липидов есть погруженные белки или пронизывающие этот бислой насквозь.
Ученик: Сингер и Николсон (1972) предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны согласно которой, белковые молекулы, плавающие в жидком билипидном слое, образуют как бы своеобразную мозайку.
Учитель: Предполагается, что это динамическая структура. Белки в билипидном слое плавают подобно островам, а иногда их держат на привязи нити цитоскелета, липиды также могут менять свое положение. В мембране клетки есть большое количество белков, но их все можно разделить на группы из-за выполняемых функций.
Например: есть структурные белки, есть белки переносчики транспортирующие через мембрану вещества, есть ферментативные белки, есть белки гликопротеины, их разветвленные антенны возвышаются над мембраной и за счет них идет распознавание других клеток, их правильная дифференцировка. Липиды находятся в жидком состоянии и похожи на оливковое масло.
Учитель: Перед организмами стоит серьезная проблема – транспорт веществ через клеточные мембраны, хотя толщина и небольшая, но они являются барьером для ионов и молекул (т. к. неполярные липиды мембраны отталкивают эти вещества)
Транспорт важен по ряду причин:
- Поддержание соответствующего Рн
- Поддержание определенной концентрации
- Поступление веществ является источником энергии
- Выведение токсических отходов, секреция полезных веществ
- Создание ионных градиентов необходимых для нервной и мышечной активности
Существует четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или выхода из клетки наружу:
Разберем пассивный транспорт который идет по градиенту концентраций:
1. Диффузия – это движение молекул или ионов из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией по градиенту.
(Учитель может провести опыт, используя графопроектор, чашку Петри и КМпО4. В чашку Петри наливают воды и помещают несколько кристаллов КМпО4. Через некоторое время на экране мы видим, как кристаллы начинают растворяться, и происходит распространение вещества. Можно использовать холодную и горячую воду для опыта, тогда есть возможность сравнить скорость диффузии. )
Если к раствору медного купороса осторожно прилить сверху раствор воды, то через некоторое время бесцветный верхний слой воды окрасится в синий цвет, т. к. идет диффузия снизу молекул медного купороса. А если на пути поставить преграду?
2. Осмос – это движения растворителя из области высокой концентрации в область более низкой концентрации.
Учитель: В 1837 году французский ученый Дютроше провел следующий опыт. Он взял животный пузырь и наполнил его раствором сахара и опустил в воду. Начало происходило засасывание воды в пузырь, и он раздувался, раствор начинает подниматься вверх по стеклянной трубке. Если отводной стеклянной трубки не было, то мешок разрывался, через некоторое время пузырь спадает, т. к. сахароза начинает диффундировать. Такой прибор Дютроше впоследствии получил названия осмометра. (Учителю можно этот прибор сконструировать и показать процесс осмоса. )
Впоследствии опыт Дютроше модифицировали. Пробочным сверлом делают отверстие в моркови и наливают в это отверстие сахарный сироп (подкрашенный свекольным соком) или вишневый, а в углубление другого корнеплода – воду. Закрывают оба отверстия пробкой со стеклянной трубкой. Красители использовать нельзя, т. к. они убивают живые клетки. Корни моркови снизу подрезают, чтобы обнажить внутрении клетки. Первый корнеплод помещают в стакан с водой и по трубке поднимается сахарный сироп, а второй корнеплод помещают в стакан с сиропом и из трубки вода опускается.
Учитель: Использование этих видов транспорта в природе.
- подвядание листьев
- внесение избытка удобрений в цветы
- при борьбе с сорняками, когда междурядья поливают поваренной солью
Активный транспорт
3. Экзоцитоз (это движение веществ из клетки) и эндоцитоз (это движение веществ в клетку).
Активный транспорт идет с затратами энергии и против градиента концентрации, т. е. против естественной диффузии. Процесс экзо- и эндоцитоза распространен у простейших.
(Для изучения этого вида транспорта используется программа СD – диска “Кирилл и Мефодий. Биология 7 класс)
Учитель: Есть еще один вид активного транспорта это К +- Nа+ насос. Для изучения этого вида транспорта необходимо прочитать предложенный текст, написать конспект. (текст прилагается)
Закрепление:
Учащимся предлагается к/ф который воспроизводиться без звука и который необходимо озвучить, вся работа завершается тестом.
Тест:
1. Назовите химические соединения, которые мозаично расположены в наружной плазматической мембране и обеспечивают выполнение мембраной транспортной, ферментативной и рецепторной функций:
п. белки
б. полисахариды
к. липиды
г. ДНК
л. РНК
2. Липиды в клеточной мембране расположены послойно. Сколько таких липидных слоев содержится в мембране:
а. 1
р. 2
в. 3
б. 4
3. Назовите химические соединения, которые входят в состав наружной плазматической мембраны и, обладая гидрофобностью, служат основным барьером для проникновения в клетку воды и гидрофильных соединений:
с. белки
б. полисахариды
о. липиды
г. РНК
а. ДНК
4. Теплокровные и холоднокровные животные существенно различаются по составу жирных кислот в их клетках, в том числе в клеточных мембранах. Назовите вид жирных кислот, которых будет больше в клетках теплокровных животных, чем в клетках холоднокровных:
н. насыщенные
к. ненасыщенные
5. При возбуждении клетки ионы натрия и калия быстро перемещаются через наружную плазматическую мембрану клетки: ионы натрия – внутрь клетки, а ионы калия – наружу. Назовите вид транспорта этих ионов во время возбуждения.
к. осмос
и. диффузия
в. пиноцитоз
е. активный транспорт
д. фагоцитоз
6. Назовите процесс, посредством которого в желудке млекопитающего осуществляется секреция соляной кислоты из секреторных клеток слизистой оболочки в полость желудка:
а. диффузия
в. облегченная диффузия
к. активный транспорт
г. пиноцитоз
и. фагоцитоз
е. осмос
7. Концентрация раствора поваренной соли равна 0,5%. Клетки человека поместили в этот раствор. Что будет происходить с молекулами воды?
н. будет перемещаться преимущественно в клетку
б. будет перемещаться преимущественно из клетки
к. перемещаться не будет
г. будут в равном количестве перемещаться в обе стороны: в клетку и из клетки
8. В ряде случаев молекулы растворенного вещества попадают в клетку, находясь в составе капли жидкости внутри пузырьков, которые образовались после впячивания и последующего отшнуровывания плазматической мембраны. Назовите этот вид транспорта веществ через наружную плазматическую мембрану:
а. диффузия
и. облегченная диффузия
в. активный транспорт
о. пиноцитоз
д. фагоцитоз
ж. осмос
9. Предположим, что плазматическая мембрана проницаема для растворенного в воде химического соединения, причем оно находится в разных концентрациях по разные стороны мембраны. В какую сторону будут перемещаться молекулы этого вещества:
б. в сторону большей концентрации
в. в сторону меньшей концентрации
10. Назовите процесс, посредством которого происходит движение ионов натрия из межклеточной жидкости в нервную клетку в момент возбуждения:
е. диффузия
к. облегченная диффузия
в. активный транспорт
ж. пиноцитоз
д. фагоцитоз
з. осмос
11. Какие по растворимости в воде участки молекул фосфолипидов расположены в наружной плазматической мембране на поверхности, обращенной в сторону цитоплазмы клеток:
в. гидрофильные
12. н. гидрофобные
В какую сторону перемещаются молекулы растворенного вещества в процессе диффузии:
о. в сторону большей концентрации растворенного вещества
и. в сторону меньшей концентрации растворенного вещества
13. Назовите процесс посредством которого дизентерийная амеба поглощает эритроциты человека:
о. диффузия
б. облегченная диффузия
к. активный транспорт
г. пиноцитоз
е. фагоцитоз
ключевое слово: проникновение
В конце урока, свои впечатления учащиеся выражают в виде синквейна.
Синквейн:
- Транспорт
- Пассивный, активный
- Отделять, регулировать, делить
- Зачем он нужен клетке?
- Жизнь.