Тема: Плазматическая мембрана.
Цель:
- Образовательная: познакомить учащихся со строением и функциями плазматической мембраны; установить взаимосвязь между строением и функциями плазматической мембраны;
- Развивающая: развитее умения сравнивать, оценивать, объяснять причины сходства и различия; умение обобщать и делать выводы, развивать творческую активность и познавательный интерес учащихся;
- Воспитывающая: воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов; осуществлять эстетическое воспитание.
Оборудование: учебники, схема строения цитоплазматической мембраны, раздаточный материал, лабораторное оборудование, таблица «Строение клетки».
Тип урока: по дидактическим целям: изучение нового материала; по методам обучения: частично-поисковый, исследовательский.
Базовые понятия и термины: мембрана, фосфолепиды, мембранные белки, жидкостно- мозаичная модель мембраны, натрий-каилевый насос, эндоцитоз, экзоцитоз, фагоцитоз, пиноцитоз.
Ход урока:
I. Организационный этап.
У меня в руках цветок. Он имеет красивые цветки и листья. Могут ли эти органы существовать отдельно? Нет! Так и учитель без ученика не существует и наоборот. Поэтому давайте объединим свои усилия для лучшего усвоения нового материала. рассчитываю на вашу активную работу и надеюсь что дух партнерства поможет нам в этом.
II. Актуализация.
Назовите уровни организации живого.
С каким уровнем организации живого вы уже ознакомились?
Какой сейчас изучаете?
Связаны ли эти уровни между собой?
Работа с терминами:
Гидрофильные вещества
Гидрофобные вещества
Липиды
Белки
Денатурация
Ренатурация
Клетка
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.
Это современное представление о клетках появившиеся не так давно в науке подходит к теме нашего урока. Тема урока.
Наша цель: Рассмотреть как строение плазматической мембраны соответствует выполняемым функциям, и определить особенности транспорта через нее веществ.
III. Мотивация.
1774 год. Группа моряков с экипажа корабля, что остановился возле о. Новая Каледония, сошла на берег купить провизии. Среди приобретений была неизвестная рыба, которую моряки хотели съесть. Но рыба имела экзотический вид, поэтому натуралисты, присутствующие на корабле категорически выступили против такого использования рыбы и взялись ее описывать и зарисовывать. Когда рыба была пожарена и попала на стол, все уже были сыты, и не кто не стал ее есть. На счастье!
Со временем было установлено, что рыба ядовита. Яд, который в ней находится (тетрадоксин), вызывает расстройство нервной системы. Он не дает ионам натрия проникать к середину клетки, что приводит к нарушению передачи нервного импульса. С какими процессами это связано?
Глюкоза природного происхождения легко проникает в клетку, а искусственного – нет. Почему?
Что происходит с таблетками, которые мы употребляем? Они не равномерно распределяются по организму. Больше всего их в печени и почках, а меньше – в клетках мозга, хотя он весь пронизан кровеносными сосудами? Почему?
Задания перед клеткой стоят очень сложные, что бы их выполнить, она должна выкинуть в окружающею среду ненужные вещества, а захватить недостающие.
Что обеспечивает эти процессы?
Мы сможем ответить на эти вопросы, изучив новую тему. Вы изучаете клетку с 6 класса. Из чего состоит клетка? Где находится мембрана?
IV. Изучение новой темы.
Какие функции выполняет мембрана?
1. Отделяет клеточное содержимое от внешней среды.(Защитная)
2. Регулирует обмен между клеткой и внешней средой
3. Делит клетки на отсеки.
4. На мембране некоторых органоидов происходят химические реакции.
5. На мембране располагаются рецепторные участки для распознавания внешних стимулов, поступающих из окружающей среды или из другой части самого организма.
Строение мембраны соответствует ее функциям.
Какими структурами должны быть отделены от окружающей среды клетки? Какими свойствами, на ваш взгляд, они должны обладать?
Свойства органических веществ. Опыт с оливковым маслом.
В мерный стакан наливают воды и на поверхность наливают оливковое масло, которое по своему составу очень похоже не фосфолепиды, затем добовляют масло и содержимое встряхивают, показывая, как образуются мицеллы.
Если на поверхности воды распределить тонким слоем фосфолепиды, то их молекулы будут ориентированы таким образом, чтобы образовался монослой. «Хвосты» направлены от воды, а «головки» - в воду. А если кругом водный раствор? Молекулы находят оригенальный выход из положения. Если количество липидов увеличить и встряхнуть, то образующие частицы будут называться мицеллами. В них гидрофобные хвосты внутри, а гидрофильные головы снаружи, образуется слой в две молекулы - билипидный слой. Такой билипидный слой входит в состав плазматической мембраны, окутывающей все клетки живых организмов и разделяющая их изнутри на «отсеки».
Ранние работы по мембране показали, что органические растворители, например спирт, эфир проникают через мембрану быстрее, чем вода.
Это свидетельствует о том, что в мембранах есть липиды. А так же эти опыты подтвердили, что спирт разрушает мембрану.
В конце 18 века стало известно, что клеточная мембрана обладает избирательной проницаемостью. Сама мембрана регулирует этот процесс – одни вещества пропускает, а другие нет.
Билипидный слой – это еще не готовая мембрана, а только основа. Какие вещества будут участвовать в таких сложных процессах?
Белки. Но где они находятся?
При проведении метода скалывания (мгновенном замораживании) клетка остается такой же, как в живом виде. При скалывании было обнаружено, что в бислое липидов есть погруженные белки или пронизывающие этот бислой насквозь.
Сингер и Николсон(1972) предложили жидкостно-мозаичную модель мембраны согласно которой, белковые молекулы, плавающие в жидком билипидном слое, образуют как бы своеобразную мозаику. Рисунок.
Предполагается, что это динамическая структура. Белки в билипидном слое плавают подобно островам, а иногда их держат на привязи нити цитоскилета, липиды также могут менять свое положение. В мембране клетки есть большое количество белков, но их все можно разделить на группы из-за выполняемых фкнкций.
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.
Перед организмом 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 веществ важен по ряду причин:
1. Поддержание соответствующего Рн
2. Поддержание определенной концентрации
3. Поступление веществ является источником энергии
4. Выведение токсичных отходов, секреция полезных веществ
5. 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.
Опыт с перманганатом натрия.
2. Осмос – это движение растворителя из области высокой концентрации в область более низкой концентрации.
В 1837 году французский ученый Дютроше провел следующий опыт. Он взял животный пузырь и наполнил его раствором сахара и опустил в воду. Начало происходить засасывание воды в пузырь, и он раздувался, раствор начинает подниматься вверх по стеклянной трубке. Если отводной трубки не было, то мешок разрывался, через некоторое время пузырь спадает, т. к. сахароза начинает диффундировать. Такой прибор Дютроше впоследствии получил название осмометра.
Опыт. В мешочек из под одноразового чая насыпать крахмал, завязать и опустить в слабый раствор иода.
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.
Работа с учебником.
4. К – Na насос. Работа с учебником.
V. Закрепление. Ответы на вопросы в начале урока.
Как строение мембраны связано с ее функциями?
Благодаря чему мембраны могут выполнять довольно разнообразные биологические функции?
В чем заключается рецепторная функция мембран?
Какие функции мембран связаны с липидами, а какие с белками?
VI. Тесты
VII. Рефлексия урока.
Что ми изучали на уроке?
Достигли ожидаемых результатов вы лично, класс в целом?
Почему вы так думаете?
Над чем еще надо поработать (над какими навыками, умениями)?
VIII. Д. з. Где в повседневной жизни и на производствах используют модели или принципы действий плазматических мембран?
Составить три вопроса репродуктивного, развивающего и познавательного характера.
Например:
Репродуктивный: какие органические вещества входят в состав клеточных мембран?
Развивающий: два студента оперировали жабу. Для предупреждения высыхания они замочили внутренние органы в 9% - растворе соли. Внутренние органы сморщились, и жаба погибла. Какую ошибку допустили студенты?
Познавательный: если клеточную мембрану проткнуть иглой или разрезать микроножем, то она автоматически замкнется. Этот эффект напоминает эффект «мыльного пузыря». Если мыльный пузырь разрезать пополам, получается два пузыря, а не две половинки. В результате слияния двух получается одна большая. С чем связаны эти свойства мембраны и мыльного пузыря?
