Біологія 11 клас
Тема уроку: Поняття про амебоїдний та миготливий рух. Будова і функціонування джгутиків та війок. Поширення і значення клітин з миготливими структурами в організмі людини.
Мета:
Освітня: Сформувати знання учнів про амебоїдний та миготливий рух як способи пересування одноклітинних організмів та клітин багатоклітинних. Розглянути особливості будови та функціонування джгутиків і війок. Розкрити значення клітин з миготливими структурами в організмі людини.
Виховна: Виховувати усвідомлення досконалості мікросвіту та важливості взаємодії клітин для функціонування цілісного організму. Сприяти формуванню пізнавального інтересу до вивчення біології.
Розвиваюча: Розвивати логічне мислення, вміння порівнювати, аналізувати та узагальнювати. Формувати навички роботи з мікроскопом та мікропрепаратами. Розвивати навички роботи з науковими текстами та схемами.
Обладнання: мультимедійний проєктор, комп'ютер, презентація "Амебоїдний та миготливий рух", мікроскоп, постійні мікропрепарати (інфузорія-туфелька, евглена зелена, епітелій трахеї), роздатковий матеріал (картки-завдання, таблиці).
Тип уроку: комбінований.
Хід уроку:
І. Організаційний момент (2 хв)
Привітання, перевірка готовності учнів до уроку.
Створення позитивного настрою.
Учні по черзі називають поняття, що стосуються руху живих організмів.
ІІ. Актуалізація опорних знань (8 хв)
Вправа "Біологічний ланцюжок":
Приклади: Рух -> Клітинний рух -> Амебоїдний рух -> Лейкоцити -> Функція захисту -> Імунітет -> Здоров'я людини.
Вправа "Знайди зайве":
Виберіть із запропонованих термінів той, що не стосується клітинного руху:
Псевдоподії, джгутики, війки, геліотропізм, циклоз.
Обговорення: Чому геліотропізм є зайвим?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності (5 хв)
Проблемне запитання:
Як ви думаєте, чи всі клітини в нашому організмі нерухомі? А як рухаються одноклітинні організми, у яких немає м'язів? Сьогодні ми дізнаємося, як крихітні структури — джгутики та війки — дозволяють клітинам рухатися, і чому цей рух є життєво важливим для нас.
ІV. Вивчення нового матеріалу (20 хв)
У світі одноклітинних організмів переважають рухи, зумовлені активністю моторних білків: амебоїдний, миготливий, ковзний, метаболічний, стрибаючий, гвинтоподібний.
Найбільш поширеними серед них є перші два типи: амебоїдний рух, миготливий рух.
Амебоїдний рух - рух клітини за допомогою тимчасових виростів цитоплазми — псевдоподій (несправжніх ніжок).
Механізм: В основі руху лежить динамічний процес перетворення стану цитоплазми та робота актинових і міозинових мікрофіламентів. Актинові мікрофіламенти формують чохол у поверхневому шарі цитоплазми. Коли цей чохол стискається за допомогою молекул міозину, цитоплазма спрямовується в ділянку, де його товщина є найменшою. У передній частині клітини актинові філаменти подовжуються (полімеризуються), що призводить до випинання псевдоподій. У задній частині ці філаменти скорочуються (завдяки міозину), і цитоплазма перетікає вперед. Це забезпечує постійний потік, що штовхає клітину.
Поширення: амеби, лейкоцити, фагоцити (макрофаги, нейтрофіли) в організмі людини. Амебоїдний рух не втратив свого значення і в багатоклітинних організмів: завдяки йому лейкоцити фагоцитують чужорідні частки.
Значення:
Захист: Фагоцитоз (поглинання бактерій та інших чужорідних частинок лейкоцитами). Це ключовий елемент вродженого імунітету.
Живлення: Поглинання їжі одноклітинними організмами, такими як амеба.
Ультраструктура: Основною структурою є аксонема, що складається з дев'яти подвоєних мікротрубочок по периметру та двох одиночних мікротрубочок у центрі (структура 9+2).
Миготливий рух - рух клітини або переміщення речовин по її поверхні за допомогою спеціальних органел — війок і джгутиків.
Миготливий рух зумовлений ритмічним коливанням циліндричних випинів, які, на відміну від псевдоподій, мають постійну форму та розташування на поверхні клітини. Серед структур, що забезпечують миготливий рух, найважливішими є аксоподії та джгутики. Перші мають жорсткий внутрішній скелет і здатні лише коливатися з одного боку в інший. Джгутики, на відміну від них, здатні вигинатися, а у прокаріотів — навіть обертатися навколо своєї осі.
Будова джгутиків та війок:
Між подвоєними мікротрубочками розташований білок динеїн, який є "моторним" білком і забезпечує рух.
Базальне тільце (структура 9+0) – це якір, який кріпить джгутик чи війку до цитоплазми. Воно контролює їхній рух і є центром організації мікротрубочок.
Функціонування: Рух здійснюється за рахунок ковзання мікротрубочок одна відносно одної. Білок динеїн використовує енергію АТФ, щоб "крокувати" по сусідній мікротрубочці, змушуючи всю структуру вигинатися. Координоване биття війок або хвилеподібний рух джгутика забезпечує переміщення клітини або зовнішніх частинок.
Джгутик бактерій є порожнистою білковою ниткою, утвореною з молекул білка флагеліну. Біля своєї основи вона переходить у порожнистий гак, що з'єднується із системою білкових дисків, пов'язаних із мембраною та клітинною стінкою. Один із дисків має вигляд зубчастого колеса. До кожного з його зубців прилягає комплекс моторних білків. Білки кожного такого комплексу здійснюють ритмічні рухи, змушуючи колесо обертатися. Енергію для їхніх рухів забезпечує потік протонів. Завдяки роботі цього механізму джгутик обертається навколо своєї осі й рухає клітини вперед так само, як гребний гвинт рухає корабель.
Джгутик архей являє собою суцільну білкову нитку, утворену молекулами трьох різних типів флагеліну. Він обертається навколо своєї осі, використовуючи для цього енергію молекул АТФ.
Джгутик еукаріотів складається з 20 паралельних білкових трубок, що є типовими мікротрубочками, утвореними з мономерів білка тубуліну. Вони розташовані вздовж осі джгутика за схемою (9 • 2) + 2. Уздовж кожної пари мікротрубочок тягнуться ручки, утворені з білка динеїну. Ручка може приєднатися до сусідньої мікротрубочки і зсунути її з місця. Узгоджені рухи динеїнових ручок призводять до того, що пари мікротрубочок ковзають уздовж одна одної. Завдяки цьому джгутик змієподібно коливається, рухаючи клітину.
Війки. Клітини деяких еукаріотів мають сотні й навіть тисячі джгутиків. Такі численні джгутики можуть рухатися незалежно (у гіпермастигін, опалін) або коливатись узгоджено (в інфузорій), утворюючи «хвилі», як уболівальники на стадіонах. В останньому випадку їх традиційно називають війками.
3. Поширення і значення клітин з миготливими структурами в організмі людини.
Предками багатоклітинних тварин були комірчасті джгутиконосці, клітина яких має джгутик, оточений комірцем, — ловчим апаратом, утвореним із мікроворсинок, форма яких підтримується молекулами актину. З переходом до багатоклітинності більшість клітин тваринного організму втратили джгутики та комірці, однак подекуди ці структури збереглися. Так, мікроворсинки, що колись утворювали комірець, формують щіточкову облямівку клітин епітелію тонкого кишечника. Одиночні джгутики властиві сперматозоїдам людини. Численні джгутики вкривають клітини війчастого епітелію, який вистилає дихальні шляхи, маткові труби тощо. А волоскові клітини слухової системи та органа рівноваги зберегли як джгутик, так і мікроворсинки.
Епітелій дихальних шляхів:
Розташування: трахея, бронхи, бронхіоли.
Функція: Клітини з війками формують так званий мукоциліарний ескалатор. Війки рухаються синхронно, "змітаючи" шар слизу разом із захопленими частинками пилу, мікроорганізмами та алергенами вгору, до глотки. Це ключовий механізм очищення дихальних шляхів.
Епітелій маткових труб:
Функція: Рух війок створює потік рідини, що допомагає захопити яйцеклітину після овуляції та транспортувати її у напрямку до матки. Без цього механізму запліднення було б неможливим.
Сперматозоїди:
Функція: Джгутик забезпечує самостійний рух сперматозоїдів до яйцеклітини для її запліднення. Це єдиний випадок клітинного руху у чоловічому організмі, що має таку функцію.
Клітини сітківки:
Деякі клітини фоторецепторів (палички і колбочки) мають модифікований джгутик, який виконує рецепторну функцію, сприймаючи світло.
Клітини епендими:
Розташування: вистилають шлуночки мозку та центральний канал спинного мозку.
Функція: війки допомагають циркулювати цереброспінальну рідину, що є важливою для живлення нервових клітин та захисту мозку від пошкоджень.
