Урок в 10 классе Тема: « Эукариотическая клетка. Наружная цитоплазматическая мембрана»

Ход урока.

Учитель: Всё живое состоит из клеток, поэтому необходимо представлять себе строение клетки.

Актуализация знаний: Объясните выражение одного ученого-биолога:

«Лишь после того как появились мембраны,..из супа, варившегося в морях, могли сформироваться первые живые организмы»

На уроке мы должны с вами это выражение доказать.

Учитель: Рассмотрите рисунок клетки растений и животных . Укажите общие черты строения эукариотической клетки.

( Общий план их внутреннего строения - ядро, цитоплазма, поверхностный аппарат (наружная мембрана))

В чем различия? ( клетки различаются по форме, размерам).

• Оболочка клетки - это комплекс структур, отделяющий клетку от окружающей среды. Она состоит из наружного слоя - клеточной стенки и расположенной под ним плазматической мембраны.

• Клетки животных и растений различаются по строению их наружного слоя. У растений и грибов на поверхности клеток расположена плотная оболочка - клеточная стенка. У большинства растений она состоит из целлюлозы, у грибов - из хитина. Клеточная стенка представляет собой защитную оболочку, обеспечивает форму растительных клеток, через клеточную стенку проходит вода, соли, молекулы многих органических веществ.

• У животной клетки клеточной стенки нет. К цитоплазме примыкает плазматическая мембрана

Под клеточной стенкой расположена плазматическая мембрана - плазмалемма (мембрана - кожица, пленка), граничащая непосредственно с цитоплазмой. Толщина плазматической мембраны около 10 нм.

Учитель: Сегодня на уроке мы познакомимся со строением и функциями плазматической мембраны.

Строение плазматической мембраны

Учитель: Рассмотрите рисунок и скажите , Какое строение имеет плазматическая мембрана?

Ответ учащихся

• В состав плазматической мембраны входят углеводы, белки и липиды. Они упорядочено расположены и соединены друг с другом химическими взаимодействиями.

Задание 1.

Вспомните функции белков и свойства липидов.

Ответ: Липиды - это водонерастворимые органические молекулы, они гидрофобны.

Белки - ферменты.

Учитель: Как вы думаете, чем объясняется их участие в образовании плазматической мембраны?

Учитель: значит , т.к. липиды - это водонерстваримые органические молекулы, имеющие полярные «головки» и длинные неполярные «хвосты», представленные цепями жирных кислот.

Эти молекулы удерживаются с помощью гидрофильно-гидрофобных взаимодействий. Молекулы фосфолипидов расположены в два ряда - гидрофобными концами внутрь, гидрофильными головками к внутренней и внешней водной среде. В отдельных местах бислой фосфолипидов пронизан белковыми молекулами, образуя поры, через которые проходят водорастворимые вещества. Другие белковые молекулы пронизывают бислой липидов наполовину с одной или другой стороны. На поверхности мембран эукариотических клеток имеются периферические белки.

Молекулы белков и липидов подвижны, способны перемещаться, главным образом в плоскости мембраны.

• Молекулы белков не образуют сплошного слоя.

• Различают:

периферические белки - расположенные на наружной или внутренней поверхности мембраны, могут преобразовывать сигналы из внешней и внутренней среды,

полуинтегральные белки - погружены в бислой на различную глубину, поддерживают структуру мембраны,

трансмембранные белки - пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом с наружной и внутренней средой клетки, катализируют реакции обмена веществ обеспечивают транспорт катионов и анионов, образуют поры.

Структура мембраны

• В настоящее время общепринята жидкостно - мозаичная модель мембраны: белковые молекулы плавают в жидком липидном слое, образуя в нём мозаику.

Функции плазматической мембраны

• Образует барьер, отделяющий внутреннее содержимое клетки от внешней среды.

• Транспорт веществ. Между клетками и внешней средой постоянно происходит обмен веществ. Из внешней среды в клетку поступают вода, соли в форме отдельных ионов, неорганические и органические молекулы (эндоцитоз). Они проникают в клетку через очень тонкие каналы плазматической мембраны. Во внешнюю среду выводятся продукты, образованные в клетке. Благодаря избирательной проницаемости (полупроницаемости) плазматической мембраны из клетки выводятся продукты обмена, а также вещества, синтезированные в клетке (экзоцитоз).

Задание 2.

Учитель: Представьте, что веществам надо проникнуть в клетку. Для этого необходимо преодолеть плазматическую мембрану. Какие известные способы проникновения веществ вы можете вспомнить?

Механизмы поступления веществ в клетку.

Существуют различные механизмы транспорта веществ через

мембрану.

• Пассивный транспорт идет без затраты энергии - это диффузия. Вещества перемещаются из области высокой концентрации в область более низкой, т. е. по градиенту концентрации. Скорость транспорта зависит от величины градиента. Через бислой липидов проникают молекулы жирорастворимых веществ. Молекулы воды могут проникать через бислой, т. к. они очень малы и нейтральны (осмос). Через поры проходят молекулы сахаров, аминокислот, нуклеотидов и другие полярные молекулы.

• Активный транспорт идет против электро - химического градиента. Осуществляют его молекулы - переносчики, работа которых требует затрат энергии АТФ.

Типы проникновения веществ в клетку через мембраны

• Молекулы проходят через мембраны благодаря трём различным процессам:

• простой диффузии,

• облегчённой диффузии,

• активному транспорту.

• Наиболее изученная транспортная система -

это калий - натриевый насос. Концентрация ионов К внутри клетки выше, чем снаружи, а концентрация ионов Na в клетке меньше, чем снаружи. Клетка активно перекачивает К внутрь, а Na наружу. На это уходит почти треть энергии клетки. Благодаря этому механизму поддерживается в рабочем возбужденном состоянии мембрана (создается разность потенциалов) и через нее возможен транспорт других веществ. В нервных клетках таким образом проводится нервный импульс.

Транспорт через мембрану

• Сравнительно мелкие частицы: вода, ионы, моносахариды, аминокислоты, липиды - перемещаются через мембраны другими способами (без эндоцитоза и экзоцитоза).

• Транспорт веществ через мембраны может осуществляться

  • по градиенту концентрации (от большей концентрации к меньшей) и

  • против градиента концентрации (от меньшей концентрации к большей).

Диффузия

• В любом растворе происходит перемещение растворенных веществ из области высокой концентрации в область более низкой. Этот поток веществ в сторону меньшей концентрации (транспорт по градиенту концентрации) существует до тех пор, пока концентрации вещества в двух участках не выровняются. Перемещение вещества движущей силой которого является градиент концентрации, называется диффузионным, а процесс - диффузией

Диффузия - это распространение вещества в результате движения их ионов или молекул, которые стремятся выровнять свою концентрацию в системе.

Простая диффузия

• Вода, многие липиды, ионы магния, хлора и некоторые другие вещества свободно перемещаются через мембраны по градиенту концентрации путем простой диффузии - без участия белков-переносчиков и без затраты энергии.

• Такой транспорт называется пассивным.

ОСМОС

• Вода поглощается клеткой преимущественно путем осмоса. Осмос - это диффузия воды через полупроницаемую мембрану, вызванная разностью концентраций. Удобно рассматривать осмос как одну из форм диффузии, при которой перемещаются только молекулы воды.

Осмос через полупроницаемую мембрану.

Частицы растворителя (синие) способны пересекать

мембрану, частицы растворённого вещества (зеленые) - нет.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
«Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука»
Цель: сформировать умение проводить опыт по получению плазмолиза , закрепить умения работать с микроскопом, проводить наблюдение и объяснять полученные результаты.

Оборудование: микроскопы, предметные и покровные стекла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук.

Ход работы:

• Приготовьте микропрепарат кожицы лука, рассмотрите клетки под микроскопом. Обратите внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной оболочки.

• Удалите с микропрепарата воду, приложив фильтровальную бумагу к краю покровного стекла. Нанесите на предметное стекло каплю раствора поваренной соли. Наблюдайте за изменением положения цитоплазмы.

• Фильтровальной бумагой удалите раствор поваренной соли. Капните на предметное стекло 2-3 капли воды. Наблюдайте за состоянием цитоплазмы.

• Объясните наблюдаемое явление.

Осмотические явления в растительной клетке

Состояние внутреннего напряжения клетки, обусловленное высоким содержанием воды и развивающимся давлением содержимого клетки на ее оболочку носит название тургора

Плазмолиз в растительной клетке

Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки - происходит плазмолиз.

Деплазмолиз в растительной клетке

Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет поступать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение - произойдет деплазмолиз.

Фагоцитоз (эндоцитоз)

• Крупные молекулы органических веществ, например белков и полисахаридов, частицы пищи, бактерии поступают в клетку путем фагоцитоза (греч. «фагео» - пожирать). В фагоцитозе непосредственное участие принимает плазматическая мембрана. В том месте, где поверхность клетки соприкасается с частицей какого-либо плотного вещества, мембрана прогибается, образует углубление и окружает частицу, которая в «мембранной упаковке» погружается внутрь клетки. Образуется пищеварительная вакуоль, в ней перевариваются поступившие в клетку органические вещества.

Таким же образом клетка поглощает крупные капли воды. Этот процесс называется - пиноцитоз

Выводы

Существуют следующие механизмы транспорта веществ через мембрану:

- При эндоцитозе мембрана образует впячивания, которые затем трансформируются в пузырьки или вакуоли. Различают фагоцитоз - поглощение твёрдых частиц (например, лейкоцитами крови) и пиноцитоз - поглощение жидкостей;

- Экзоцитоз - процесс, обратный эндоцитозу; из клеток выводятся непереварившиеся остатки твёрдых частиц и жидкий секрет.

Пассивный транспорт (перенос молекул по градиенту концентрации без затраты энергии АТФ):

- простая диффузия (газы, жирорастворимые молекулы проникают прямо через плазматическую мембрану);

- осмос (диффузия воды через полунепроницаемые мембраны);

- облегчённая диффузия, когда растворимое в воде вещество проходит через мембрану по особому каналу, создаваемому какой-либо специфической молекулой-переносчиком.

Активный транспорт (перенос молекул из области с меньшей концентрацией в область с большей, например, посредством специальных транспортных белков, требует затраты энергии АТФ).

Изображен кровеносный сосуд, по которому очень быстро проносится эритроцид и замедливший у её стенки лейкоцит.

Лейкоцит катится по эндоцелю сосуда и цепляется разными рецепторами за соответствующие рецепторы эндотелиальных клеток

Видим мембрану клетки.

Мембранные белки задействованы в контакте клеток, сосредоточены на липидных рафтах.

На внутренней поверхности мембраны там, где снаружи клетки «снюхались» рецепторами сейчас собираются сигнальные молекулы, они передают сигнал о том, что лейкоцит вступил в контакт с этотелием дальше в глубь клетки.

Мембрана изнутри.

Разные элементы цитоскелета клетки образующие внутреннюю архитектуру клетки.

В клетке собирается актиновая нить.

Объясните выражение одного ученого-биолога:

«Лишь после того как появились мембраны,..из супа, варившегося в морях, могли сформироваться первые живые организмы»

Д\з п.5.2.1. до стр. 147

Урок в профильном

биолого-географическом классе -10 классе

Тема: « Наружная цитоплазматическая мембрана»

Учитель биологии МОУ « СОШ п. Липовский»

Ермакова Наталья Фёдоровна

2010 г