Вакуолярная система клетки. Биология. 10-й класс
Тип урока: урок формирования новых знаний.
Цели: сформировать знания учащихся о вакуолярной системе клетки, помочь усвоить им основные понятия и научные факты, предусмотренные программой.
Оборудование: ПК, видеопроектор, блок-схемы, рисунки, карточки с названиями органоидов клетки, магнитная доска.
Форма проведения: мультимедиа урок.
Задачи:
образовательные: дать представление о строении и функционировании вакуолярной системы клетки; научить анализу блок-схем и рисунков; активизировать познавательную активность;
развивающие: продолжить умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, выделять главное; устанавливать причинно-следственные связи; формировать умения работы с картами, схемами.
Методы: обяснительно-иллюстративные, исследовательские, мультимедийные курсы.
Формы работы: фронтальная, индивидуальная.
План урока
1. Организация начала урока.
2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.
3. Изучение нового материала.
4. Первичное закрепление знаний.
5. Контроль и самопроверка знаний.
6. Подведение итогов урока.
7. Информаця о домашнем задании.
ХОД УРОКА
1. Организация начала урока.
2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.
- Ребята, давайте вспомним из курса 9 класса основные органоиды эукариотической клетки. (Карточки с названиями органоидов: ядро (2 шт), ЭПС (2 шт), аппарат Гольджи (2 шт), рибосомы (2 шт), хлоропласты, митохондрии (2 шт), вакуоли, лизосомы, плазмалемма (2 шт), клеточная стенка – заранее заготовлены у учителя и используются на магнитной доске).
- Теперь предлагаю вам разделить все органоиды на две группы: первая – которые, присутствуют в животной клетки и вторая – в растительной. ( К доске можно вызвать двух учащихся для выполнения этого задания.)
- А какие функции выполняют данные органоиды?
- Скажите, а вакуоли могут присутствовать только в растительных клетках? (Учащиеся должны вспомнить простейших и наличие у последних сократительных и пищеварительных вакуолей).
- А какое можно дать общее определение термину вакуоль? (Это полости в цитоплазме животных и растительных клеток, ограниченных мембраной и заполненные жидкостью).
3. Изучение нового материала.
Темой сегодняшнего урока является рассмотрение структуры и функционирования вакуолярной системы клетки. Вакуолярная система клетки представляет собой единую систему клетки, отдельные компоненты которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран. В ее состав входят: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли (приложение 1).
Рассмотрим каждый из компонентов этой системы.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – пронизывает всю цитоплазму клетки, связана с цитоплазматической и ядерной мембранами. Обеспечивает функциональную взаимосвязь всех органоидов клетки между собой и с внешней средой. ЭПС – одномембранный органоид, состоящий из комплекса взаимосвязанных частей:
- разветвленных канальцев
- цистерн (уплощенных мембранных мешочков)
- трубочек и пузырьков
Структура и функция ЭПС (рисунок 1).
ЭПС бывает двух типов. Первый – гранулярная сеть или шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР). Представляет собой уплощенные цистерны, на поверхности которых располагаются многочисленные рибосомы или локализованы комплексы рибосом–полирибосомы. Второй – агранулярная сеть или гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР). Включает в себя систему переплетающихся трубочек, каналов и пузырьков небольшого диаметра, не содержащих рибосом.
Между ШЭР и ГЭР существует структурная взаимосвязь вследствие перехода мембран одного типа в мембраны другого. Каналы и цистерны этих разновидностей ЭПС не разграничены специальными структурами. Вместе с тем ШЭР и ГЭР представляют собой достаточно дифференцированные органоиды метаболического аппарата клетки, обеспечивающие выполнение разных функций.
К функциям гранулярной сети относится:
- синтез белков;
- транспорт синтезированных белков в аппарат Гольджи;
- разнообразная посттрансляционная обработка белка;
- правильная укладка белковых молекул.
Функции агранулярной сети:
- синтез и расщепление углеводов и липидов;
- транспорт веществ, начальное формирование внутриклеточных мембран;
- транспорт и накопление ионов кальция.
Аппарат (комплекс) Гольджи – одномембранный органоид. Описан в 1889 году Гольджи. Локализован около ядра. При специальной окраске различим в оптическом микроскопе (имеет вид сетчатой структуры). Состоит из: уплощенных мешочков (цистерн) – имеют вид дискообразных полостей, расположенных часто группами по 13–15 (диктиосомы). Диаметр цистерн колеблется от 0,2 до 0,65 мкм; крупных вакуолей – образуются в результате расширения цистерн; мелких вакуолей – отшнуровываются от краев цистерн. Их число доходит до нескольких тысяч.
Структура и функция комплекса Гольджи (рисунок 2).
Функции аппарата Гольджи:
- упаковка и накопление синтезированных в клетке веществ (упаковочный центр);
- полимеризация (образуются полисахариды, гликопротеиды, липопротеиды);
- формирование первичных лизосом;
- образование и регенерация мембран.
Лизосомы от “лизио” – растворяю и “сома” – тело – одномембранные органоиды, имеющие форму пузырьков (диаметр до 2-х мкм). Характерны для клеток животных, грибов, в растениях не выявлены. Различают 4 вида лизосом:
- первичная лизосома – содержит неактивные ферменты, синтезированные рибосомами, накопленными в ЭПС и поступившими в комплекс Гольджи, который упаковывает их в мембранный пузырек.
- вторичная лизосома – гетерофагосома или пищеварительная вакуоль, возникает как результат соединения первичной лизосомы с поглощенным клеткой (путем фаго, и пиноцитоза) чужеродным материалом или собственными компонентами клетки, предназначенными для расщепления. Поглощенный материал постепенно переваривается под действием гидролаз поступивших в фагосому, переваренные вещества проходят через мембрану фагосомы и включаются в состав клетки.
- остаточные тельца – содержат непереваренные вторичными лизосомами питательные вещества. У простейших остаточные тельца выделяются во внешнюю среду. В других случаях они могут длительное время сохраняться в клетке и вызывать различные патологические процессы (у человека известно около 12 врожденных заболеваний, при которых отмечается дисфункция лизосом).
- цитолизосома – образуется при соединении первичной лизосомы с компонентами самой клетки (например, митохондрий или участков ЭПС). Они образуются в ходе различных физиологических (регенерация) и патологических процессов.
Свойства лизосом:
- образуются в комплексе Гольджи.
- содержатся в клетке от 10 до 100 и более.
- содержат около 60 гидролаз (класс ферментов, катализирующих реакции расщепления различных веществ: белков, жиров, углеводов, при участии молекул воды).
Структура и функции лизосом (рисунок 3).
Функция лизосом – внутриклеточное пищеварение.
Вакуоли – одномембранные органоиды, имеющие вид мешочков, заполненных жидкостью. Образуются из пузырьков ЭПС или аппарата Гольджи.
Структура и функция вакуоли растительной и животной клетки (рисунок 4)
Функция вакуолей:
- участие в формировании тургорного давления (осмотическое поступление воды);
- обеспечение окраски органов растений (содержит антоциан);
- накопительное пространство (промежуточные продукты обмена растений – глюкоза, лимонная кислота);
- аккумуляция экскреторных веществ (пигменты, алкалоиды);
- выделительная (у пресноводных простейших удаляется вода и растворенные метаболиты).
Генезис и интеграция элементов вакуолярной системы (Приложение 2).
Вакуоли, ЭПС, ядерная мембрана, КГ объединяются общим понятием – вакуолярная система клетки. Вакуолярная система связана с внеклеточным пространством. В эндоплазматической сети происходит формирование и отпочковывание транспортных пузырьков, которые содержат продукты метаболизма, например белки и липиды. Пузырьки могут содержать экспортируемые вещества и вещества, которые используются внутри клетки. Аппарат Гольджи принимает транспортные пузырьки из эндоплазматической сети. Здесь идет “доработка”; к молекулам присоединяется углеводный “сигнал” при помощи которого молекулы попадают в соответствующий компартмент. Аппарат Гольджи отделяет продукты, подготовленные для включения, в секреторные пузырьки, которые переносят продукты и встраиваются в плазмалемму, или выводят наружу из клетки. Например, мукопротеид из бокаловидных клеток. Другие же секреторные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты, превращаются в лизосомы. Они могут переваривать попавшие в них вещества, избыточные органеллы (аутофагия) или целые клетки (автолиз).
4. Первичное закрепление знаний.
По предложенным рисункам 2, 3, 4, 5 повторить строение и функции органоидов клетки, составляющих вакуолярную систему.
5. Контроль и самопроверка знаний.
Учащимся предлагается выполнить тест на компьютере. (Приложение 3).
6. Подведение итогов урока.
7. Информаця о домашнем задании.
Учебник “Общая биология” 10–11 класс с углубленным изучением биологии в школе. Под редакцией В.К. Шумного, Г.М. Дымшица и А.О. Рувинского. Москва “Просвещение”, 2001. §9, вакуолярная система. Стр. 58 вопр. 2 и 3.
19.01.2006