План-конспект урока "Цитоплазматическая мембрана" 10 класс

План-конспект по биологии 10 класса

(учебное пособие Н. Д. Лисов, Н. А. Лемеза, В.В. Шевердов)

Тема: Цитоплазматическая мембрана.

Цель: Сформировать систему знаний у учащихся о цитоплазматической мембране.

Задачи:

Ø Образовательные:

ü изучить химический состав клетки и основные функции цитоплазматической мембраны.

Ø Развивающие:

ü продолжить развивать навыки работы с микроскопом;

ü развивать интеллектуальные и творческие способности учащихся.

Ø Воспитательные:

ü воспитать познавательный интерес к предметам;

ü воспитывать умения слушать и обсуждать.

Вид урока: интегрированный урок (биология + химия).

Тип урока: изучение нового материала.

Методы урока: словесные, наглядные.

Оборудование: учебник, видеопроектор, компьютер, таблицы: «Структуры белка», «Углеводы», «Жиры»

План урока:

I.                   Ориентировочно-мотивационный этап.

1.     Приветствие;

2.     Проверка готовности кабинета и класса к уроку;

3.     Проверка отсутствующих;

4.     Объявление учащимся темы и цели занятия.

II.                Операционно-познавательный этап.

1.     Изучение нового материала;

2.     Закрепление нового материала.

III.             Оценочно-рефлексивный этап.

1.     Рефлексия;

2.     Домашнее задание.

ХОД УРОКА

I.                  Ориентировочно-мотивационный этап;

1.     Приветствие;

2.     Проверка готовности кабинета и класса к уроку;

3.     Проверка отсутствующих;

4.     Объявление учащимся темы и цели занятия.

II.               Операционно-познавательный этап:

1.     Изучение нового материала.

Слайд №1. (Интегрированный урок «биология + химия». Тема: цитоплазматическая мембрана.)

Слайд №2.

Цитоплазматическая мембрана, плазмалемма, — основная, универ­сальная для всех клеток составная часть поверхностного аппарата. Ее толщина со­ставляет около 10 нм. Она ограничивает цитоплазму и защищает ее от внешних воз­действий, принимает участие в процессах обмена веществ с окружающей средой.

Слайд № 3 (Липи́ды (от греч. λίπος, lípos — жир) — широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты, а также их производные, как по радикалу, так и по карбоксильной группе. Эти жироподобные вещества входят в состав всех живых клеток и играют важную роль в жизненных процессах.

Липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Другие функции липидов — образование энергетического резерва и создание защитных водоотталкивающих и термоизоляционных покровов у животных и растений, а также защита различных органов от механических воздействий.)

Химическими компонентами мембраны являются липиды и белки. Липиды составляют в среднем 40 % массы мембран. Среди них преобладают фосфолипиды.

Молекулы липидов располагаются в виде двойного слоя (билипидный слой). Как вы уже знаете, каждая молекула липида образована полярной гидрофильной головкой и неполярными гидрофобными хвостами. В  цитоплазматической  мем­бране гидрофильные головки обращены к наружной  и внутренней поверхностям мембраны, а гидрофобные хвосты — внутрь мембраны.

Слайд № 4. (Фосфолипи́ды — сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.)

Слайд № 5. (Белки – высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот.. Уровни структурной организации белковых молекул:

l  первичная структура – порядок аминокислотных остатков, связанных полипептидной связью в молекуле белка

l  вторичная структура – локальные упорядоченные структуры в молекуле белка (a-спираль и один тяж b-структуры)

l  третичная структура – полная укладка в пространстве одной полипептидной цепи (белковая глобула)

l  четвертичная структура – укладка субъединиц в пространстве).

Кроме основного билипидного слоя, в состав мембран входят белки двух разновидностей: периферические и интегральные.

Слайд № 6. (Интегральные белки.)

Интегральные белки мембран, содержащие от 1 до 12 трансмембранных доменов. 1- рецептор ЛПНП; 2 - ГЛЮТ-1 - транспортёр глюкозы; 3 - рецептор инсулина; 4 – адренорецептор.

Интегральные белки более или менее глубоко погружены в мембрану либо пронизывают ее насквозь.

Слайд № 7. (Периферические белки.)

Периферические белки свя­заны с полярными головками липидных молекул электростатическими вза­имодействиями. Они не образуют сплошного слоя. Периферические белки свя­зывают плазмалемму с над- или субмембранными структурами поверхностного аппарата.  

Слайд № 8. Фильм «Внутренняя жизнь клетки».

В животных клетках некоторые молекулы липидов и белков плазмалеммы связываются с молекулами полисахаридов, образуя гликолипиды и гликопротеины. Полисахаридный слой покрывает всю поверхность клетки, образуя надмембранный комплекс. Он называется гликокаликсом (от лат. гликис — сладкий, калюм — толстая кожа).

Слайд № 9. (Полисахариды «Целлюлоза». Целлюлоза (франц. cellulose, от лат. cellula, буквально — комнатка, клетушка, здесь — клетка), клетчатка, один из самых распространённых природных полимеров (полисахарид); главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных тканей. Так, содержание Ц. в волосках семян хлопчатника 97—98%, в стеблях лубяных растений (лён, рами, джут) 75—90%, в древесине 40—50%, камыше, злаках, подсолнечнике 30—40%. Обнаружена также в организме некоторых низших беспозвоночных.

В организме Ц. служит главным образом строительным материалом и в обмене веществ почти не участвует. Ц. не расщепляется обычными ферментами желудочно-кишечного тракта млекопитающих (амилазой, мальтазой); при действии фермента целлюлазы, выделяемого микрофлорой кишечника травоядных животных, Ц. распадается до D-глюкозы. Биосинтез Ц. протекает с участием активированной формы D-глюкозы.)

Слайд № 10. ( Полисахариды. «Крахма́л» (C6H10O5)n — полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.)

 

Слайд № 11. (Полисахариды. «Пептидогликан» (также известный как муреин) — гетерополимер N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, сшитый через лактатные остатки N-ацетилмурамовой кислоты короткими пептидными цепочками. Важнейший компонент клеточной стенки бактерий, выполняющий механические функции, осмотической защиты клетки, выполняет антигенные функции. Характерен только для бактерий)

Слайд № 12. ( Полисахариды. «Гликопротеи́ны» (устар. гликопротеиды) — это сложные белки, в которых белковая (пептидная) часть молекулы ковалентно соединена с одной или несколькими группами гетероолигосахаридов. Гликопротеины являются важным структурным компонентом клеточных мембран животных и растительных организмов. К гликопротеинам относятся большинство белковых гормонов. Гликопротеины мембран эритроцитов, специфически гликозилированные теми или иными углеводными остатками, но имеющие гомологичную белковую часть, предопределяют группу крови у человека. Также гликопротеинами являются все антитела, интерфероны, компоненты комплемента, белки плазмы крови, молока, рецепторные белки и др.)

Слайд № 13. (Функции цитоплазматической мембраны.)

Функции цитоплазматической мембраны. Плазмалемма выполняет барьерную, сигнальную, рецепторную и транспортную функции.

Барьерная функция. Окружая клетку со всех сторон, плазматическая мембрана играет роль механического барьера — преграды между сложно орга­низованным внутриклеточным содержимым и внешней средой.. Барьерную функцию обеспечивает билипидный слой, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку чужеродных веществ.

Сигнальная функция. В цитоплазматическую мембрану встроены сигналь­ные белки, способные в ответ на действие различных факторов окружающей сре­ды изменять свою пространственную структуру и таким образом передавать сиг­налы внутрь клетки. Следовательно, цитоплазматическая мембрана обеспечивает раздражимость клеток (способность воспринимать раздражители и опре­деленным образом реагировать на них), осуществляя обмен информацией между клеткой и окружающей средой.

Рецепторная функция. Некоторые белки цитоплазматической мембраны способны узнавать определенные вещества и связываться с ними. Таким обра­зом рецепторные белки участвуют в отборе необходимых молекул, поступающих в клетки. К рецепторным белкам относятся, например, антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов, рецепторы гормонов и т. д. К этому же типу мож­но отнести интегральные белки, выполняющие специфические ферментативные функции, осуществляющие процессы пристеночного пищеварения в кишеч­нике.

В осуществлении рецепторной функции, кроме мембранных белков, важную роль играют ферменты гликокаликса.

Разнообразие и специфичность наборов рецепторов на поверхности клеток приводит к соз­данию очень сложной системы маркеров, позволяющих отличить «свои» клетки (той же осо­би или того же вида) от «чужих». Сходные клетки вступают друг с другом во взаимодействия, приводящие к слипанию поверхностей (коньюгация у бактерий, образование тканей у жи­вотных).

На цитоплазматической мембране локализованы специфические рецепторы, реагирующие на физические факторы. Так, у фотосинтезирующих бактерий и цианобактерий на мембранах ло­кализованы хлорофиллы, улавливающие кванты света. В плазмалемме светочувствительных кле­ток животных расположена специальная система фоторецепторов (родопсин). С помощью фо­торецепторов световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь приводит к воз­никновению нервного импульса.

Транспортная функция. Одной из основных функций мембраны является пе­ренос веществ. Выделяют несколько основных способов транспорта веществ че­рез цитоплазматическую мембрану: диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт и транспорт в мембранной упаковке.

Диффузия — движение веществ через мембрану по градиенту концентрации (из области, где их концентрация выше, в область, где их концентрация ниже). Этот процесс происходит без затрат энергии вследствие хаотического движения молекул. Диффузный транспорт веществ осуществляется либо через билипид­ный слой (жирорастворимые вещества), либо при участии транспортных белков мембраны). В этом случае транспортные белки образуют молекулярные комплексы — каналы, через которые проходят растворенные молекулы и ионы.

Облегченная диффузия наблюдается тогда, ког­да специальные мембранные белки-переносчики из­бирательно связываются с тем или иным ионом или молекулой и переносят их через мембрану. При этом переносимые частицы перемещаются по градиенту концентрации, но быстрее, чем при обычной диф­фузии. Диффузия и облегченная диффузия являются пассивными видами транспорта.

Наконец, наиболее важный вид транспорта — активный мембранный транспорт (см. рис. 29). Его принципиальное отличие от пассивного транс­порта состоит в возможности переноса вещества против градиента концентрации. Для этого в мем­бране имеются специальные насосы, работающие с использованием энергии (чаще всего АТФ).

Одним из наиболее распространенных мем­бранных насосов является калиево-натриевая АТФ а за (К/N а - АТФ а за). Благодаря ее работе из клетки непрерывно удаляются ионы Ыа⁺ и за­качиваются в нее ионы К⁺. Таким образом в клетке и вне ее поддерживается разность концентраций этих ионов, что лежит в основе многих биоэлектрических и транспортных процессов.

В результате активного транспорта с помощью мембранного насоса происходит также регуляция концентрации и Са²⁺ в клетке.

Наряду с ионами путем активного транспорта через цитоплазматическую мембрану в клетку поступают моносахариды, амино­кислоты и другие вещества.

Своеобразной и относительно хорошо изученной разновидностью мембран­ного транспорта является транспорт в мембранной упаковке. Он особенно важен для клеток протистов, пищеварительных и секреторных клеток, фагоцитов и др. Различают эндоцитоз и экзоцитоз — в зависимости от того, в каком на­правлении переносятся вещества (в клетку или из нее).

Эндоцитоз (от греч. эндон — внутри, китос — клетка) — поглощение клеткой пищевых частиц. При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, обволакивает внеклеточный материал, заключая его в мембранную упаковку (вакуоль), возникшую за счет впячивания мембраны (рис. 30).

Облегченная диффузия наблюдается тогда, ког­да специальные мембранные белки-переносчики из­бирательно связываются с тем или иным ионом или молекулой и переносят их через мембрану. При этом переносимые частицы перемещаются по градиенту концентрации, но быстрее, чем при обычной диф­фузии. Диффузия и облегченная диффузия являются пассивными видами транспорта.

Наконец, наиболее важный вид транспорта — активный мембранный транспорт (см. рис. 29). Его принципиальное отличие от пассивного транс­порта состоит в возможности переноса вещества против градиента концентрации. Для этого в мем­бране имеются специальные насосы, работающие с использованием энергии (чаще всего АТФ).

Одним из наиболее распространенных мем­бранных насосов является калиево-натриевая АТФ аза (К/Nа - АТФ аза). Благодаря ее работе из клетки непрерывно удаляются ионы Ыа⁺ и за­качиваются в нее ионы К⁺. Таким образом в клетке и вне ее поддерживается разность концентраций этих ионов, что лежит в основе многих биоэлектрических и транспортных процессов.

В результате активного транспорта с помощью мембранного насоса происходит также регуляция концентрации Na⁺ и Са²⁺ в клетке.

Наряду с ионами путем активного транспорта осматическую мембрану в клетку поступают моносахариды, амино- и другие вещества.

Своеобразной и относительно хорошо изученной разновидностью мембранного транспорта является транспорт в мембранной упаковке. Он особенно важен для клеток протистов, пищеварительных и секреторных клеток, фагоцитов и др. Разичают эндоцитоз и экзоцитоз — в зависимости от того, в каком направлении переносятся вещества (в клетку или из нее).

Эндоцитоз (от греч. эндон – внутри, китос – клетка) – поглощение клеткой пищевых частиц. При эндоцитозе определенный участок плазмалеммы захватывает, обволакивает внеклеточный материал,  заключая его в мембранную упаковку (вакуоль), возникшую за счет впячивания мембраны.

Эндоцитоз разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение твердых частиц) и пиноцитоз (поглощение жидкости).

Путем эндоцитоза осуществляется питание гетеротрофных притистов, многие защитные реакции организма (поглощение лейкоцитами чужеродных частиц) и др.

Экзоцитоз – транспортировка веществ, заключенных в мембранную упаковку, из клетки во внешнюю среду. Пузырек комплекса Гольджи перемещается к цитоплазматической мембране, сливается с ней, а его содержимое выделяется в окружающую среду. Таким образом выделяются пищеварительные ферменты, секреторные гранулы, гормоны и др.

2.     Закрепление нового материала.

а) Какие основные химические компоненты входят в состав мембраны? (Ответ: липиды, белки);

б) Назовите уровни структурной организации белковых молекул. (Ответ: первичная, вторичная, третичная и четвертичная);

в) Какие белки называют интегральными, а какие периферическими? (Ответ: Интегральными называют белки, которые глубоко погружены в мембрану или пронизывают ее, а периферические белки – это белки, которые связаны с полярной головкой липидных молекул);

г) Какие функции выполняет цитоплазматическая мембрана? (Ответ: барьерная, сигнальная, рецепторная, транспортная);

д) Какова роль барьерной функции? (Ответ: Барьерную функцию обеспечивает билипидный слой, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку чужеродных веществ).

III.           Оценочно-рефлексивный этап:

1.     Рефлексия.

·        Что вы узнали нового на уроке?

·        Было ли вам интересно?

·        Что вам больше всего понравилось на уроке?

2.     Домашнее задание.

§ 12. Ответить на вопросы после параграфа.

Заполнить таблицу:

«Функции цитоплазматической мембраны»

№ п/п	Функции	Роль функции
1.
2.
3.
4.