РОЗРОБКИ УРОКІВ БІОЛОГІЇ 10клас

ТЕМА

• Короткий нарис історії розвитку біології. Видатні вчені– біологи України. Методи біологічних досліджень

Мета уроку

• розказати учням про історію становлення біології як науки,
• розглянути методи її досліджень,
• назвати видатних вчених-біологів нашої країни.

Задачі уроку

• розглянути розвиток науки біології з самого початку її становлення;
• познайомитися з видатними вченими – біологами України;
• вивчити сучасні методи біологічних досліджень.

Хід уроку

Розвиток біології як науки

Біологія - це наука про життя. Зараз вона становить сукупність наук про живу природу. Біологія вивчає всі прояви життя: будова, функції, розвиток і походження живих організмів, їх взаємовідносини із середовищем проживання і з іншими живими організмами.

Біологія оформилася як самостійна наукова дисципліна лише протягом XIX століття. Це зв'язано з проблемами у встановленні фундаментальної відмінності між живими і неживими природними тілами. Нам відомі імена багатьох видатних учених, які зробили внесок у розвиток біології. Назвемо лише деяких з них.
Гіппократ (460 - бл. 370 до н. Е.) дав першим опис будови людини і тварин, вказав на роль середовища і спадковості у виникненні хвороб. Його вважають засновником медицини.

Мал. 1 Гіппократ

Арістотель (384-322 до н. Е.) Ділив навколишній світ на 4 царства: неживий світ землі, води і повітря; світ рослин; світ тварин і світ людини. Він описав багатьох тварин, поклав початок систематиці. У написаних ним 4-х біологічних трактатах містилися практично всі відомі на той час відомості про тварин. Заслуги Аристотеля настільки великі, що його вважають основоположником зоологіі. Давайте подивимось відео про цього вченого.

Відео «Аристотель»

Теофраст (372-287 до н. Е.) вивчав рослини. Їм описано понад 500 видів рослин. Він пояснив будову і розмноження багатьох рослин, ввів у вжиток багато ботанічних термінів. Його вважають засновником ботаніки.

Гай Пліній Старший (23-79) зібрав відомі на той час відомості про живі організми і написав 37 томів енциклопедії «Естественная история». Майже до середньовіччя ця енциклопедія була головним джерелом знань про природу.

Мал. 2 Енциклопедія Гая Плінія, видання 1669р.

Клавдій Гален у своїх наукових дослідженнях широко використовував розтин ссавців. Він першим зробив порівняльно-анатомічний опис людини і мавпи. Вивчав центральну і периферичну нервову систему. Історики вважають його останнім великим біологом древніх часів.

 
Мал. 3 Клавдій Гален

В середні століття пануючою ідеологією була релігія. Подібно до інших наук, біологія в цей період ще не виділилася в самостійну область і існувала в загальному руслі релігійно-філософських поглядів. І хоча накопичення знань про живі організми тривали, про біологію як науку в той період можна говорити лише умовно.

Епоха Відродження є перехідною від культури середніх століть до культури нового часу. Корінні соціально-економічні перетворення того часу супроводжувалися новими відкриттями в науці. Найвідоміший учений цієї епохи Леонардо да Вінчі (1452 - 1519) вніс певний внесок і в розвиток біологіі. Він вивчав політ птахів, описав багато рослин, способи сполуки кісток у суглобах, діяльність серця та зорову функцію ока, схожість кісток людини і тварин.

У другій половині XV ст. природно-наукові знання починають швидко розвиватися. Цьому сприяли географічні відкриття, що дозволили істотно розширити відомості про тварин і рослини. Швидке накопичення наукових знань про живі організми вело до поділу біології на окремі наукі. В XVI-XVII ст. стали стрімко розвиватися ботаніка і зоологія.

Винахід мікроскопа (початок XVII ст.) дозволив вивчати мікроскопічну будову рослин і тварин. Були відкриті невидимі для неозброєного ока мікроскопічно малі живі організми - бактерії та найпростіші.

Мал. 4 Мікроскоп в сучасному виді

Великий внесок у розвиток біології вніс Карл Лінней, що запропонував систему класифікації тварин і рослин. Карл Бер (1792-1876) у своїх роботах сформулював основні положення теорії гомологічних органів і закону зародкової схожості, що заклали наукові основи ембріології.

У 1808 р. в роботі «Філософія зоології» Жан Батіст Ламарк порушив питання про причини і механізми еволюційних перетворень і виклав першу по часу теорію еволюціі.

Велику роль у розвитку біології зіграла клітинна теорія, яка науково довела єдність живого світу і стала однією з передумов виникнення теорії еволюції Чарльза Дарвіна.

Мал. 5 Чарльз Дарвін та його теорія природного добору

На основі численних спостережень Ч. Дарвін опублікував в 1859 р. свою основну працю «Про походження видів шляхом природного добору», в якому сформулював основні положення теорії еволюції, запропонував механізми еволюції та шляхи еволюційних перетворень організмов. Давайте проаналізуємо сучасне відео про теорі. Еволюції.

Відео  «Еволюція за 5 хвилин»

 

Авторами клітинної теорії вважають зоолога Теодора Шванна (1818-1882) і ботаніка Маттіаса Якоба Шлейдена (1804-1881).

У XIX ст. завдяки роботам Луї Пастера (1822-1895), Роберта Коха (1843-1910), І. І. Мечникова в якості самостійна науки оформилася мікробіологія. К кінцю XIX ст. як окремі науки виділилися паразитологія та екологія. XX століття почався з передового відкриття законів Грегора Менделя, що ознаменувало собою початок розвитку генетики як науки.

В середині XIX ст. були закладені підвалини науки про закономірності спадковості й мінливості організмів - генетики. Датою її народження вважають 1900 рік, коли три вчені, які робили досліди з гібридизації рослин. Нині генетика стрімко розвивається і посідає одне з центральних місць у біології.

В 40-50-ті роки XX ст. в біології стали широко використовуватися ідеї та методи фізики, хімії, математики, кібернетики та інших наук, а в якості об'єктів дослідження - мікроорганізми. В результаті виникли і стали бурхливо розвиватися як самостійна науки біофізика, біохімія, молекулярна біологія, радіаційна біологія, біоніка та ін.

Пропоную вам переглянути презентацію на тему «Історія розвитку біології» для глибшого та легшого засвоєння матеріалу.

Cкачати презентацію можна клікнувши на текст "Скачати презентацію" і встановивши Microsoft PowerPoint

Контролюючий блок № 1

1.    Що вивчає біологія?
2.    Які біологічні науки ви знаєте?
3.    Назвіть видатних вчених на кожному етапі розвитку науки біології?

Видатні вчені-біологи України

Важливий внесок у  розвиток   біології  належить українським ученим.
Зокрема, дослідження Олександра Онуфрійовича Ковалевського та Івана Івановича Шмальгаузена відіграли важливу роль у  розвитку  порівняльної анатомії тварин, філогенії та еволюційних поглядів. Дивись малюнки 6 та 7.

Ілля Ілліч Мечников відкрив явище фагоцитозу і розвинув теорію клітинного імунітету, за що йому було присуджено Нобелівську премію з фізіології та медицини в 1908 р. Дивись малюнок 8.
Він запропонував гіпотезу походження багатоклітинних тварин. О.О. Ковалевського та І.І. Мечникова, яких справедливо вважають засновниками еволюційної ембріології.

Мал. 6 Ковалевський О.О.


Мал. 7 Шмальгаузен І.І.


Мал. 8 Мечников І.І.

Всесвітню славу українській ботанічній школі приніс Сергій Гаврилович Навашин, який 1898 року відкрив процес подвійного запліднення у квіткових рослин.

Мал. 9 Навашин С.Г.


Мал.10 Вернадський В.І.

Важко уявити сучасний  розвиток  екології без праць Володимира Івановича Вернадського.

Він створив учення про біосферу - єдину глобальну екосистему планети Земля, а також ноосферу - новий стан біосфери, спричинений розумовою діяльністю людини. Ідеї В.І. Вернадського випередили свій час. Лише тепер його прогнози про ноосферу розглядають як своєрідну програму, покликану забезпечити гармонійне співіснування людини та навколишнього природного середовища, яке спирається на екологізацію всіх сфер діяльності людини: промисловості, транспорту, тваринництва та рільництва.

В.І. Вернадський започаткував нову науку - біогеохімію, що вивчає біохімічну діяльність живих організмів з перетворення геологічних оболонок нашої планети.

Великі досягнення в українській ботанічній науці належать Фоміну О.В., Холодному М.Г., Гришку М.М.(1901-1964), зоологічній - Кесслеру К.Ф.(1815-1881), Караваєву В.О.(1864-1939), Топачевському В.О.(1930-2004), біохімії – Палладіну О.В., Кучеренку М.Є.(1938-2008), гідробіології – Топачевському О.В.(1897-1975), радіобіології - Гродзинському Д.М., генетиці – Гершензону С.М., мікробіології – Заболотному Д.К. та Холодному М.Г., фізіології людини і тварин – Богомольцю О.О., Чаговцю В.Ю.(1873-1941), Костюку П.Г., паразитології – Маркевичу О.П.(1905-1999) та багатьом іншим.

Контролюючий блок № 2

1. Яких видатних вчених-біологів України ви знаєте?
2. Хто створив учення про біосферу та ноосферу?
3. Кого саме з українських вчених вважають засновниками ембріології? 

Методи біологічних досліджень

Науковий метод - це сукупність прийомів і операцій, які використовуються при побудові системи наукових знань. Науковий метод завжди намагається роз`яснити щось нове та незрозуміле за допомогою вже існуючої системи знань.

Відео «Три стадії нового відкриття» 

Основними методами дослідження, вживаними у біологічних науках, є описовий, порівняльний, історичний і експериментальний..

 
Мал. 11 Науковий метод


Мал. 12 Описовий метод

Описовий метод, тобото спостереження і збор, опис фактичного матеріалу. До XVIII ст. біологи в основному займалися описом тварин і рослин, робили спроби первинної систематизації накопиченого матеріалу. Але такий метод існує і сьогодні. Він використовується при відкритті нових видів або вивченні клітин за допомогою сучасних методів дослідження. Дивись малюнок 12.

Порівняльний метод. Він дозволив виявляти схожість і відмінності між організмами і їх частинами і став застосовуватися в XVII ст. Використання порівняльного методу дозволило отримати дані, необхідні для систематизації рослин і тваринні. У XIX ст. він був використаний при розробці клітинної теорії і обгрунтуванні теорії еволюції, а також в перебудові ряду біологічних наук на основі цієї теорії. У наш час порівняльний метод також широко застосовується в різних біологічних науках. Проте якби в біології використовувалися лише описовий і порівняльний методи, то вона так і залишилася б у рамках констатуючої.

Мал. 13 Порівняльний метод


Мал.14 Історичний метод

Історичний метод. Цей метод допомагає осмислити отримані факти, зіставити їх раніше відомими результатами. Дивись малюнок 14. Він став широко застосовуватися в другій половині XIX ст. завдяки роботам Ч. Дарвіна, який з його допомогою науково обгрунтував закономірності появи і розвитку організмів, становлення їх структур і функцій в часі і просторі. Застосування історичного методу дозволило перетворити біологію з науки описової в науку, що пояснює, як сталися і як функціонують різноманітні живі системи.
Експериментальний метод. Застосування експериментального методу в біології зв`язують з ім'ям Уільяма Гарвея, який використовував його у своїх дослідженнях при вивченні кровообігу. Але широко обігу він надбав лише з початку XIX ст., передусім при вивченні фізіологічних процесів. Цей метод дозволяє вивчати те або інше явище життя за допомогою досвіду, а, також, призводить до виникнення нових і глобальних досягнень в науці.

Відео «Штучна жива клітина» 

 

Надзвичайно важливе значення мають екологічні дослідження. Перед людством стало грандіозне завдання - збереження біосфери метою підтримання умов існування і розвитку цивілізації. Без біологічних знань і спеціальних досліджень вирішити її неможливо. Таким чином, в даний час біологія стала реальною продуктивною силою і раціональної науковою основою відносин між людиною і природою.
Вся історія розвитку біології наочно свідчить про те, що вона визначалася розробкою і застосуванням нових методів дослідження. 

Контролюючий блок № 3

1. Які сучасні методи біологічних  досліджень ви знаєте?
2. Коротко опишіть кожний метод дослідження в біології.
3. В чому полягає суть екологічних досліджень?

Тема

• Структурні рівні організації живої матерії. Основні властивості організмів.

Мета уроку

• показати структурні рівні організації живої матерії
• розглянути основні властивості організмів.

Задачі уроку

• вивчити структурні рівні організації живих організмів;
• проаналізувати основні властивості організмів.

Хід уроку

Структурні рівні організації живої матерії

В основі сучасної біологічної картини світу лежить уявлення про те, що світ живого - це грандіозна Система високоорганізованих систем. Будь-яка система складається з елементів (компонентів) і зв'язків між ними (структури), які об'єднують цю сукупність елементів в єдине ціле. Біологічним системам властиві свої специфічні елементи і особливі типи зв'язків між ними. 

Концепція структурних рівнів живого включає уявлення про ієрархічну підпорядкованість структурних рівнів, системності і органічної цілісності живих організмів. Дивися малюнок 1. Відповідно до цієї концепції структурні рівні розрізняються не лише складністю, але і закономірностями функціонування. Внаслідок ієрархічної підпорядкованості кожен з рівнів організації живої матерії повинен вивчатися з урахуванням характеру нижче і вище стоячого рівнів в їх функціональній взаємодії. Давайте розглянемо структурні рівні живих організмів. 

Відео «Живе та його структурні рівні»

Мал. 1 Структурні рівні організації живої матерії.

Молекулярно-генетичний рівень

На цьому етапі здійснюється стрибок від атомно-молекулярного рівня неживої матерії до макромолекул живого. При вивченні молекулярно-генетичного рівня досягнута найбільша ясність у визначенні основних понять, а, також, у виявленні елементарних структур і явищ. Розвиток хромосомної теорії спадковості, аналіз мутаційного процесу, вивчення будови хромосом, фагов і вірусів розкрили основні риси організації елементарних генетичних структур і пов'язаних з ними явищ.

Мал. 2 Геном людини

Клітинний рівень

Клітинний і субклітинний рівні відбивають процеси спеціалізації клітин, а, також, різні внутрішньоклітинні включення. Будь-який живий організм складається з клітин. Клітина є найдрібнішою елементарною живою системою і є першоосновою будови, життєдіяльності і розмноження усіх організмів.

Мал. 3 Тривимірне зображення живої клітини

Тканинний рівень

Сукупність клітин з однаковим рівнем організації утворює живу тканину. З тканин складаються різні органи живих організмів.

Організмовий рівень

Система спільно функціонуючих органів утворює організм. На відміну від попередніх рівнів на організменому рівні проявляється велика різноманітність живих систем. Цей рівень іменують також онтогенетичним.

Популяційно-видовий рівень

Він утворений сукупністю видів і популяцій живих систем. Популяція - це сукупність організмів одного виду, що мають єдиний генофонд (сукупність генів). Вона є живою системою над організмами, так само, як і вид, що складається з декількох популяцій. На цьому рівні реалізується біологічний еволюційний процес.

Біогеоценотичний або екосистемний рівень

Він утворений біоценозами - стійкими співтовариствами популяцій, пов'язаних один з одним і довкіллям обміном речовин, що історично склалися.

Біосферний рівень

Включає усю сукупність живих організмів Землі разом з їх природним довкіллям. 

Мал. 4 Біосфера - сукупність живих організмів Землі

Контролюючий блок № 1

1.    Що лежить в основі сучасної біологічної картини світу?
2.    Які основні структурні рівні живої матерії ви знаєте?
3.    Коротко опишіть кожний рівень.

Основні властивості організмів

Живі організми різко відрізняються від об'єктів фізики і хімії - неживих систем - своєю винятковою складністю і високою структурною і функціональною впорядкованістю. Давайте ознайомимося с основними властивостями живих організмів.

Відео «Відмінні властивості живих організмів»

Єдність хімічного складу

До складу живих організмів входять ті ж хімічні елементи, що і в об'єкти неживої природи. Проте співвідношення різних елементів в живому і неживому неоднаково. Елементарний склад неживої природи разом з киснем представлений в основному кремнієм, залізом, магнієм, алюмінієм і т, д. У живих організмах 98% хімічного складу доводиться на 4 елементи - вуглець, кисень, азот і водень

Обмін речовин

Живі організми поглинають з довкілля різні речовини. Внаслідок цілого ряду складних хімічних перетворень речовини з довкілля уподібнюються речовинам живого організму, і з них будується його тіло. Ці процеси називаються асиміляцією або пластичним обміном. Інша сторона обміну речовин - процеси десиміляція, в результаті якої складні органічні сполуки розпадаються на прості, при цьому втрачається їх схожість з речовинами організму і виділяється енергія, необхідна для реакції біосинтезу. Тому дисиміляцію називають енергетичним обміном

Самовідтворення (репродукція)

При розмноженні живих організмів потомство схоже на батьків: кішки відтворюють котенят, собаки - цуценят. З насіння кульбаби знову виростає кульбаба. Розмноження - зто властивість організмів відтворювати собі подібних. В основі самовідтворення лежать реакції матричного синтезу, тобто утворення нових молекул і структур на основі інформації, закладеної в послідовності нуклеотидів ДНК.

Мал. 5 Властивість організмів відтворювати собі подібних.

Спадковість

Полягає в здатності організмів передавати свої ознаки, властивості і особливості розвитку з покоління в покоління. Вона обумовлена стабільністю, тобто постійністю, будови молекул ДНК.

Мал. 6 Молекула ДНК       

Давайте розглянемо найважливішу роль ДНК.

Відео «ДНК як. найпростіша і найважливіша молекула в організмі»

  

Мінливість

Ця властивість протилежна спадковості, але й тісно пов'язана з нею, бо при цьому змінюються спадкові завдатки - гени, що визначають розвиток тих або інших ознак. Мінливість створює різноманітний матеріал для природного відбору найбільш пристосованих особин до конкретних умов існування в природних умовах, що у свою чергу призводить до появи нових форм життя, нових видів організмів.

 
Мал. 7 Різномаїття рас – це наслідок мінливості ДНК

Зростання і розвиток

В результаті розвитку виникає новий якісний стан об'єкту, внаслідок якого змінюється його склад або структура. Результатом еволюції є все різномаїття живих організмів на Землі.

Подразливість

В процесі еволюції у живих організмів виробилася і закріпилася властивість вибірково реагувати на зовнішні дії. Реакція багатоклітинних тварин на подразнення здійснюється через нервову систему і називається рефлексом.

Дискретність

Окремий організм або інша біологічна система (вид, біоценоз та ін.) складається з окремих ізольованих, тобто відособлених або відмежованих в просторі, але проте тісно пов'язаних і взаємодіючих між собою частин, що утворюють структурно функціональну єдність. Дискретність створює можливість постійного самооновлення його шляхом заміни структурних елементів (молекул, ферментів, органоїдів клітини, клітин ), що "зносилися", без припинення виконуваної функції.

Саморегуляція (авторегуляція)

Це здатність живих організмів, що мешкають в умовах довкілля, що безперервно змінюються, підтримувати постійно свій хімічний склад і інтенсивність течії фізіологічних процесів. Розглянемо дивовижні функціі нашого організму.

Відео «Дива в нашому організмі» 

Ритмічність

Ритм - це повторення однієї і тієї ж події або відтворення одного і того ж стану через рівні проміжки часу. У біології під ритмічністю розуміють періодичні зміни інтенсивності фізіологічних функцій з різними періодами коливань (від декількох секунд до року і століття). Добре відомі добові ритми сну і пильнування у людини; сезонні ритми активності і сплячки у деяких ссавців (ховрахи, їжаки, ведмеді) і багато інших. Ритмічність спрямована на узгодження функцій організму з довкіллям, тобто на пристосування до умов існування, що постійно змінюються.

Енергозалежність

Живі тіла є "відкритими" для вступу енергії. Під "відкритими" системами розуміють динамічні, тобто системи, що не знаходяться в стані спокою, стійкі лише за умови безперервного доступу до них енергії і матерії ззовні, Таким чином, живі організми існують до тих пір, поки в них поступає енергія і матерія у вигляді їжі з довкілля.
Слід зазначити, що живі організми на відміну від об'єктів неживої природи відмежовані від довкілля оболонками (зовнішня клітинна мембрана у одноклітинних, покривна тканина у багатоклітинних). Ці оболонки ускладнюють обмін речовин між організмом і зовнішнім середовищем, зводять до мінімуму втрати речовин і підтримують просторову єдність системи.

Контролюючий блок № 2

1.    Чим відрізняються живі та неживі організми?
2.    Назвіть основні характерні властивості живих організмів?
3.    В чому полягає сутність такої властивості, як спадковість?

Тема

• Елементарний склад живих організмів. Хімічна сталість організмів.

Мета уроку

• вивчити склад клітини та зрозуміти суть хімічної сталості живих організмів.

Задачі уроку

• вивчити складові частини молекули;
• проаналізувати поняття хімічної сталості живих організмів.

Хід уроку

Хімічний склад молекули всіх живих організмів відносно сталий і подібний. Натомість, у різних компонентів неживої природи він різний. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають Гідроген і Оксиген, у газоподібній (атмосфері) - Оксиген і Нітроген, у твердій (літосфері) — Силіцій, Оксиген та ін.

Молекули живих систем

У кількісному відношенні перше місце серед хімічних сполук займає вода (у організмі людини близько 60%, у медузи - 96% і більше). Вода служить розчинником, засобом внутрішнього транспорту і середовищем для більшості процесів обміну речовин. 

Давайте детально розглянемо значення води в організмі. 

Відео 1 «Вода» 

Значна частина інших неорганічних компонентів - мінеральних речовин - знаходиться у водному розчині. Число органічних сполук в живому організмі велике; вони належать до чотирьох класів - білків, ліпідів, вуглеводів і нуклеїнових кислот. Усі вони відносяться до органічних полімерів (макромолекул). Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти, як саме виглядають молекули та макромолекули.

Мал.1 Молекули як основа організму    

Організм будує макромолекули з малих органічних молекул (мономерів). Процес цей оборотній: полімери можуть бути зруйновані до мономерів, з яких вони складаються. Такий процес відбувається в шлунково-кишковому тракті тварин: макромолекули їжі руйнуються до молекул, які всмоктуються в кров і потім використовуються організмом для побудови макромолекул, що належать вже самому організму. Розглянемо класи біополімерів.

Вуглеводи

У вуглеводах роль простих мономерів грають прості цукри - моносахариди, наприклад, глюкоза і фруктоза. До складу вуглеводів входять атоми вуглецю, водню і кисню в співвідношенні 1:2:1 (С6Н12О6). У молекулі моносахариду може бути присутніми від трьох до дев'яти атомів вуглецю, але найбільш поширені з 5-у або 6-у атомами вуглецю. При розчиненні у воді вони придбавають кільцеву будову (основне для живого організму).
Одна з важливих функцій моносахаридів полягає в забезпеченні організму енергією. Діти, подивіться на малюнок 2. Які функції вуглеводів при їх прийомі з їжею ви можете назвати? 

Мал. 2 Важливі функції вуглеводів

У живих клітинах прості цукри розщеплюються до двоокису вуглецю і води, що супроводжується вивільненням енергії. Цукри - джерело швидко мобілюючої енергії, тому що в процесі переварювання вони легко переводяться у форму, придатну для удовлетворения енергетичних потреб клітини. Діти, подивіться на малюнок 3, щоб зрозуміти значення вуглеводів для людини. Деякі п'ятивуглецеві цукри грають також важливу роль в якості одного з компонентів нуклеинових кислот.               

Ліпіди

Усім ліпідам характерна одна загальна властивість: усі вони неполярні. Тому вони розчиняються в таких неполярних рідинах, як хлороформ і ефір, але практично нерозчинні у воді. Саме нерозчинність у воді робить ліпіди найважливішими компонентамі мембран, що розділяють в живих організмах відсіки заповнені водним вмістом. Ліпіди - це головна форма зберігання енергії в тваринному організмі, оскільки вони можуть зберігатися в концентрованому виді (без води). Дуже велика кількість цукру, з'їдена тваринами і не витрачена відразу ж на енергетичні потреби, швидко перетворюється на жир. Які функції ліпідів ви можете назвати?

Білки

Білки представлені в живих клітинах повніше, ніж будь-які інші органічні сполуки, що добре узгоджується з різноманітністю функцій, які вони виконують. У білках зустрічаються 20 звичайних видів амінокислот, які відрізняються одна від одної своїми групами. Різні білки утворюються в результаті з'єднання амінокислот в різній послідовності. Величезне різномаїття живих істот значною мірою визначається відмінностями білків, з яких вони складаються. Які функції білків ви можете назвати? 

Нуклеїнові кислоти

Нуклеїнові кислоти - це найбільші з молекул, що утворюються живими організмами. Є два види нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (скорочено ДНК), що містить генетичну інформацію, куди входить і інформація про послідовність амінокислот в поліпептидах (ДНК тому визначає структуру білків), і рибонуклеїнова кислота (РНК), що бере участь в синтезі білків. Які функції нуклеїнових кислот зображені?

Мономери, з яких будуються нуклеїнові кислоти, називаються нуклеотидами. Кожен нуклеотид складається з фосфатної групи, п'ятивуглецевого цукру (пентози) і азотвмісної основи, в молекулі, якою є одне або два кільця. Значення нуклеотидів не вичерпується лише тим, що вони служать мономерами для побудови нуклеїнових кислот: деякі нуклеотиди виконують і інші функції. Так, нуклеотид АТФ (аденозинтрифосфат) поставляє енергію для більшості хімічних реакцій, що протікають в живому організмі.

Ферменти

Велика частина хімічних реакцій, що протікають в організмі, регулюється ферментами, тобто білковими молекулами, що виконують функцію біокаталізаторів. Каталізатором називають речовину, прискорюючу хімічну реакцію, яка без нього протікає повільно. Сам каталізатор під час цієї реакції стійких змін не зазнає.

Відео 2 «Ферменти та їх роль в процесі травлення»

Контролюючий блок №1

1)    Назвіть основні складові клітини живого організму.
2)    Яку важливу роль відіграють білки в організмі?
3)    Які два види нуклеїнових кислот ви знаєте?

Хімічна сталість організмів

Живі організми містять майже всі відомі в природі хімічні елементи. Хімічний склад живих організмів відносно сталий. У найбільшій кількості в них наявні 4 хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген і Оксиген. Їхня частка в складі клітини становить майже 98%, і вони належать до макроелементів.

До макроелементів також належать Фосфор, Калій, Сульфур, Хлор, Кальцій, Магній, Натрій і Ферум, їхня сумарна частка становить до 1,9%. Понад 50 хімічних елементів відносять до мікроелементів (Йод, Кобальт, Манган, Купрум, Молібден, Цинк тощо). Ще менше у клітині ультрамікроелементів: Плюмбуму, Брому, Аргентуму, Ауруму та ін. Хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних та неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

Взаємодіюча і нормальна життєдіяльність усіх складових частин організму людини можлива тільки за умови збереження відносної фізико-хімічної постійності його внутрішнього середовища, яке включає три компоненти: кров, лімфу та міжтканинну рідину, що безпосередньо омиває клітини. Діти, подивіться на малюнки 3 і 4. Що ви можете сказати про зображене? З чого складається внутрішнє середовище клітини людини?

          

Мал.3 Сталість составу крові 

                               

Мал. 4 Внутрішнє середовище організму

Обмін речовин, біосинтез і розпад органічних сполук, ріст, розмноження, подразливість - основні життєві властивості клітин. Життєві властивості клітин забезпечуються відносною постійністю складу внутрішнього середовища організму.

Відео 3 «Життя клітини організму»

Збереження відносної фізико-хімічної постійності внутрішнього середовища організму називають гомеостазом. Важливу роль в збереженні цієї постійності грає гуморальна і нервова регуляція функцій.

Гуморальна, або рідинна (від лат. humor - рідина), регуляція функцій з'явилася ще на перших етапах еволюції тваринних організмів. Вона була пов'язана із здатністю клітин змінювати інтенсивність процесів життєдіяльності залежно від зміни фізико-хімічних параметрів середовища. Наприклад, змінюючи в крові і міжтканинній рідині концентрацію іонів водню або солей різних металів, можна стимулювати або гальмувати процеси життєдіяльності в клітинах і тканинах.

Крім того, гуморальна регуляція пов'язана із здатністю окремих клітин синтезувати органічні речовини, що чинять значний вплив на хід процесів життєдіяльності в організмі. До таких біологічно-активних речовин слід віднести, зокрема, медіатори, або речовини-посередники, що беруть участь практично в усіх життєвих процесах організму людини і що здійснюють передачу нервового імпульсу з нервових клітин на інші нервові клітини і клітини периферичних органів. Важливе значення в гуморальній регуляції функцій мають також гормони, здатні активувати або гальмувати функціональну діяльність органів і систем.

Істотним недоліком гуморальної регуляції є її "безадресність". Багато біологічно активних речовин розносяться в різні частини організму і міняють діяльність багатьох органів, незалежно від того, "вигідно" це в даний момент організму або ні.

Для доцільнішої реакції організму в доповнення до гуморальної регуляції в процесі еволюції сформувалася нервова система, що забезпечує найбільш адекватні і швидкі реакції на будь-які зовнішні дії. В організмі гуморальна і нервова регуляція функцій тісно взаємозв'язані. З одного боку, існує безліч біологічно активних речовин, здатних чинити вплив на життєдіяльність нервових клітин і функцій нервової системи, з іншої - синтез і виділення в кров гуморальних речовин регулюються нервовою системою.

Таким чином, в організмі існує єдинанервово-гуморальна регуляція функцій, що забезпечує найважливішу особливість організму, - здатність до саморегуляції життєдіяльності. Саме саморегуляція функцій забезпечує підтримку в організмі гомеостаза. Без саморегуляції була б неможлива стабілізація життєвих процесів, а отже, і саме існування організму. 

Контролюючий блок №2

1) Назвіть 4 основних хімічних елемента в складі клітини живого організму.
2) Які три компоненти внутрішнього середовища організму ви знаєте?
3)  Що таке гомеостаз?

Тема

• Неорганічні сполуки: вода та мінеральні солі

Мета уроку

• розказати учням  про основні неорганічні сполуки та пояснити їх основні функції та важливе значення для організму людини.

Задачі уроку

• вивчити неорганічні сполуки на прикладі води та солей.

Хід уроку

Вода, її структура і властивості

Вода це найдивовижніша речовина на Землі. Вона грає найважливішу роль у всіх життєвих процесах і явищ, що відбуваються на нашій планеті і за її межами. Саме тому, древні філософи розглядали воду (hydor) в якості найважливішої складової частини матерії. Давайте розглянемо сюжет про важливе значення води на Землі.

Відео 1 «Вода – це джерело життя»

Вода є найважливішою з неорганічних речовин, що входять до складу клітини. Її кількість становить від 60 - 95% загальної маси клітини. Вода виконує  найважливішу роль у житті клітин і живих організмів. Вона не тільки входить до складу клітин, а ще є середовищем для існування багатьох організмів.

Мал.1 Структура молекули води

У молекулі води головна діюча особа - атом кисню. Два неспарених р-електрона атома кисню О дуже реакційноздатні. Вони завжди готові утворити хімічні зв'язки з двома s-електронами атомів водню. З двох атомів водню і одного атома кисню виходить кутова молекула води.  Діти, подивіться на структуру молекули води на малюнку 1.  

Фізичні властивості води

Залежно від температури середовища вода має здатність змінювати свій агрегатний стан. При зниженні температури вода з рідкого стану може переходити в твердий, а при підвищенні – у газуватий. Давайте з`ясуємо основні властивості води.

Відео 2 «Властивості води»

Учні, із даного відео, чи можете ви пояснити експерименти з водою?

Хімічні властивості води

Хімічні властивості води пов'язані з малими розмірами молекул, з полярністю її молекул і з їх здатністю утворювати водневі зв'язки.

Молекула води складається з двох атомів Гідрогену, які мають ковалентний зв’язок з атомом Оксигену. Молекула води полярна. Коли вода перебуває в рідкому стані, її молекули безперервно рухаються і водневі зв’язки постійно то розриваються, то виникають знову.

Вода структурується, тобто набуває особливої регулярної структури при впливі багатьох структуруючих факторів, наприклад, при заморожуванні-відтаванні води (вважається, що в такій воді зберігаються "крижані" кластери), впливі постійного магнітного або електромагнітного поля, при поляризації молекул води та іншого.
Найяскравіший приклад структурованої води – це тала вода. Її можна легко отримати в домашніх умовах методом заморожування-відтавання. Діти, подивіться на малюнок 2. Так виглядає молекула талої води.

 

Мал.2 Структура молекули талої води.

У талій воді зберігається "ближній порядок" - зв'язок кожної молекули води з чотирма сусідніми, властивий структурі льоду, хоча і спостерігається більша розмитість кисневої каркасної решітки.

Всі речовини в природі поділяються на дві групи:

1)   Гідрофільні – добре розчинні у воді або полярні. Коли речовина перебуває в якості розчину, його молекули або іони отримують можливість рухатися більш вільно; відповідно зростає реакційна здатність речовини. Тому більшість хімічних реакцій в клітині протікає у водних розчинах. Її молекули беруть участь в багатьох хімічних реакціях (наприклад, гідроліз полімерів, фотосинтез).

2)    Гідрофобні речовини, тобто майже нерозчинні у воді або неполярні. Такі речовини вода не може розчинити, бо не може створити з ними водневі зв'язки. Гідрофобні молекули або їх частини відштовхуються водою, а в її присутності притягаються один до одного. Такі взаємодії мають важливе значення у забезпеченні стабільності мембран, білкових молекул, нуклеїнових кислот і ряду субклітинних структур.

Функції води

1)    Вода є універсальним розчинником для багатьох речовин.    

2)    Вода має високу питому теплоємність, що забезпечує підтримку теплового балансу організму при перепадах температури.

3)    Вода відрізняється високою теплопровідністю.

4)    Вода характеризується високою теплотою пароутворення, тобто здатністю молекул відносити з собою значну кількість тепла при одночасному охолодженні організму.

5)    Для води характерний винятково високий поверхневий натяг, що важливо для адсорбційних процесів, для пересування розчинів по тканинах (кровообіг, висхідний і спадний струми в рослинах). Багатьом дрібним організмам поверхневий натяг дає змогу утримуватися на воді або ковзати по її поверхні.

6)    Вода забезпечує пересування речовин у клітині і організмі, поглинання речовин і виведення продуктів метаболізму.

7)    У рослин вода визначає тургор клітин, а у деяких тварин виконує опорні функції.

8)    Вода - складова частина змащувальних рідин (синовіальної - в суглобах хребетних, плевральної - в плевральній порожнини, перикардіальної - в навколосерцевої сумці) і слизу (полегшують пересування речовин по кишечнику, створюють вологе середовище на слизових оболонках дихальних шляхів). Вона входить до складу слини, жовчі, сліз, сперми та інше.

Водний баланс людини

Вміст води в організмі людини становить близько 65 % і залежить від її віку: у новонароджених він становить близько 75–80 %, у період завершення росту – 65–70 %, а в людей похилого віку – лише 55–60%. Найбільше води в крові та нирках – 82–83 %, головному мозку – до 80 %, печінці – 75 %, м’язах – 70–76 %, у жировій тканині – близько 30 %, кістках – близько 20 %.

Оскільки організм людини щоденно витрачає приблизно 2–2,5л води (вона виводиться з неперетравленими рештками їжі, сечею, потом, випаровується з поверхні слизових оболонок ротової порожнини та дихальних шляхів), то така сама її кількість має постійно надходити туди. Це і складає суть водного балансу людини.
Шляхи надходження води до організму різні. Крім того, близько 1 л води потрапляє з продуктами харчування, ще майже 300 мл води утворюється внаслідок окиснення жирів, білків і вуглеводів (так звана метаболічна вода). Кількість спожитої за добу води залежить від умов, у яких перебуває людина. 

Контролюючий блок №1

1)    Яке значення має вода в клітині організму?
2)    Структура води.
3)    Функції води?
4)    Види властивостей води?

Мінеральні солі та їх роль в клітині

Також, до складу клітини входять і мінеральні солі. Солі неорганічних кислот усередині живих організмів розчинені у воді (у вигляді іонів) або перебувають у твердому стані, як солі Кальцію та Фосфору у складі скелета людини та більшості хребетних тварин. Діти, подивіться на малюнок 3. Що ви там бачите?

Мал. 3 Мінеральні солі

Молекули солей у водному розчині розпадаються на катіони і аніони. Найбільше значення мають катіони (К +, Na +, Са2 +, Mg: +, NH4 +) та аніони (С1, Н2Р04 -, НР042-, НС03 -, NO32 -, SO4 2 -). Важливим є зміст і співвідношення іонів у клітині.

Різниця між кількістю катіонів і аніонів на поверхні і всередині клітини забезпечує виникнення потенціалу дії, що лежить в основі виникнення нервового і м'язового збудження. Різницею концентрації іонів по різні боки мембрани обумовлений активне перенесення речовин через мембрану, а також перетворення енергії. Це забезпечує транспорт речовин через мембрани, а також передачу нервових імпульсів.

До складу багатьох ферментів входять іони Са2+ і Mg2+, які забезпечують їхню активність.

Присутність у плазмі крові іонів Са2+ – необхідна умова зсідання крові. За нестачі солей Кальцію порушується робота серцевого та скелетних м’язів (зокрема, виникають судоми).

Відео 3 «Роль кальція та вітаміна D для здоров`я»

Сталий уміст натрій хлориду (0,9 %) у плазмі крові – необхідна складова підтримання гомеостазу організму людини.

Розчин натрій хлориду такої концентрації ще називають фізіологічним. Його використовують при ін’єкціях певних ліків або вводять за незначних крововтратах.

Неорганічні кислоти, також, виконують важливі функції в організмі людини. Хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку.
Залишки сульфатної кислоти, приєднуючись до нерозчинних у воді сполук, забезпечують їхню розчинність. Це сприяє виведенню таких речовин у розчиненому стані з клітин і організму.

Ортофосфорна кислота необхідна для синтезу АТФ та різних типів нуклеїнових кислот.

Деякі іони беруть участь в активації ферментів, створення осмотичного тиску в клітині, в процесах м'язового скорочення, згортання крові та ін.

Ряд катіонів і аніонів необхідний дпя синтеза важливих органічних речовин (наприклад, фосфоліпідів, АТФ, нуклеотідів, гемоглобіну, Гемоціанін, хлорофілу тощо), а також амінокислот, будучи джерелами атомів азоту і сірки.

 

Мал. 4 Кислотно-лужний баланс

Однією з найважливіших функцій мінеральних речовин є підтримка в організмі необхідного кислотно-лужної рівноваги. Діти, подивіться на малюнок 4. Що ви можете сказати? Входячи до складу білкових фракцій, мінеральні речовини повідомляють їм властивості живої протоплазми. Мінеральні солі беруть участь у функції ендокринних і ферментних систем, неоціненна їх роль у нормалізації водного обміну.

Внутрішнє середовище людини має певне співвідношення позитивних і негативних іонів – кислотно-лужний баланс. У разі його порушення можуть виникати важкі захворювання.

Загальний вміст неорганічних речовин (крім води) у клітинах різних типів варіює в межах від одного до декількох відсотків. Серед цих сполук важливу роль у забезпеченні нормального функціонування окремих клітин і цілісних організмів відіграють кислоти, луги та солі.

Мінеральні речовини беруть активну участь у життєдіяльності організму, в нормалізації функцій найважливіших його систем. Важливу роль відіграють мінеральні речовини у розвитку та зростанні зубів. Фтор, наприклад, робить зубну тканину особливо міцною.

На даний час можна вважати, що людина потребує забезпечення не менше ніж 20 мінеральними речовинами. Задоволення потреби в них здійснюється за рахунок продуктів харчування і за рахунок води.

Мал. 5 Знаходження мінеральних речовин в їжі

Деякі продукти харчування мають здатність вибірково концентрувати у своєму складі значну кількість іноді рідкісних мінеральних речовин. Діти, подивіться на малюнки 5 і 6, щоб зрозуміти, де саме знаходяться мінеральні солі. Так, відомі великі кількості кремнію у злаках, йоду - в морських рослинах, міді та цинку - у устрицях, кадмію - у молюски-гребінці і т.д.

Мал. 6 Фрукти – джерело корисних речовин для організму людини

Мінеральні солі, так само, як і вітаміни, повинні перебувати в нашій їжі, так як необхідні для життя і діяльності нашого організму.

Не все, що ми їмо або п`ємо корисне для нашого організму. Наприклад, для нас є небезпечними солі важких металів (Плюмбуму, Хрому тощо) та радіонуклідів.

Важкі метали містяться у транспортних викидах. Все, що росте біля автомобільних трас здатне накопичувати ці речовини та радіонукліди. Вони сприяють утворенню в організмі доброякісних та злоякісних пухлин, призводять до надмірного розмноження клітин крові: лейкоцитів (лейкози), рідше - еритроцитів (еритроцитози).

Також, небезпечними є радіоактивні ізотопи багатьох хімічних елементів: Урану, Йоду, Цезію, Стронцію, та ін. Стронцій-90 відкладається у кістках, заступаючи Кальцій, що спричиняє ламкість кісток. Ізотоп Йоду порушує функції щитоподібної залози. Значні концентрації радіонуклідів здатні накопичувати рослини. З рослинною їжею вони згодом потрапляють в організми тварин і людини.

Пропоную вам переглянути презентацію на тему «Неорганічні сполуки: вода та солі», щоб коротко повторити матеріал.

Контролюючий блок №2

1)Назвіть функції мінеральних речовин.
2)Перелічіть основні мінеральні речовини, необхідні для нормального розвитку організму.
3)Які небезпечні мінеральні солі ви знаєте?

Тема

• Органічні сполуки, їх загальна характеристика. Вуглеводи, їх будова, властивості.

Мета уроку

• детальніше познайомитися з органічними сполуками на прикладі вуглеводів, вивчити їх будову і властивості.

Задачі уроку

• вивчити, що таке органічні сполуки на прикладі вуглеводів; проаналізувати будову та значення вуглеводів.

Хід уроку

Органічні сполуки

Органічні сполуки - клас сполук, до складу яких входить вуглець (за винятком карбідів, вугільної кислоти, карбонатів, оксидів вуглецю та ціанідів). Органічні сполуки здатні до складних і різноманітних перетворень і відіграють основну роль у побудові та життєдіяльності рослинних і тваринних організмів. 

Основні класи органічних сполук біологічного походження

Основні класи органічних сполук біологічного походження - білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти - містять, крім вуглецю, переважно водень, азот, кисень, сірку і фосфор. Класичні органічні сполуки містять водень, кисень, азот і сірку, незважаючи на те, що складовими елементами, крім вуглецю, можуть бути практично будь-які елементи. Учні, пропоную вам подивитися відео, щоб зрозуміти, що відбувається з органічними речовинами в організмах, наприклад, в рослині. 

Відео 1 «Вода і органічні сполуки в рослині»

Кількість відомих органічних сполук набагато більша за 10 млн. Таким чином, органічні сполуки - самий великий клас хімічних сполук.  Різномаїття органічних сполук пов'язано з унікальною властивістю вуглецю утворювати ланцюжки з атомів вуглецю, що в свою чергу обумовлено високою стабільністю (тобто енергією) вуглець-вуглецевого зв'язку. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти особливості органічних сполук.

Мал. 1 Відмінності органічних сполук

Класифікація органічних сполук

Класифікація органічних сполук побудована на принципі, згідно з яким фізичні і хімічні властивості органічної сполуки визначаються двома основними критеріями - будовою вуглецевого скелета з'єднання та його функціональними групами.

У залежності від природи вуглецевого скелета органічні сполуки можна розділити на ациклічні і циклічні. Серед ациклічних сполук розрізняють граничні і неграничні. Циклічні сполуки поділяються на карбоциклічні (аліцикличні і ароматичні) та гетероциклічні.

При класифікації органічних сполук за основні речовини беруться речовини, що відносяться до класу вуглеводів, тобто сполуки, що складаються тільки з вуглецю і водню. Вся решта сполук розглядається як похідні з вуглеводнів шляхом заміни в їхніх молекулах частини або всіх атомів водню іншими атомами або атомними групами.

Групи атомів, які обумовлюють загальні хімічні властивості речовин, що належать до одного і того ж класу, називаються функціональними групами.

Насиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є тільки прості (одинарні) зв’язки. Простим представником насичених вуглеводнів є метан СН4. Ненасиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є подвійні або потрійні зв’язки між атомами вуглецю.

Контролюючий блок №1

1)    Що таке органічні сполуки?
2)    Назвіть основні види органічних сполук.
3)    Які відмінності мають органічні сполуки?
4)    За якими принципами класифікують органічні сполуки?

Вуглеводи, їх будова та властивості

Вуглеводи - клас органічних сполук, що мають характер цукрів або близьких до цукру за будовою і хімічними властивостями. Поряд з білками і жирами вуглеводи відіграють найважливішу роль в обміні речовин і енергії в організмі людини і тварин. Діти, подивіться на малюнок 2, щоб зрозуміти який вигляд має молекула вуглеводу.

Будова вуглеводів

             

Мал. 2 Будова молекули вуглеводу

Вуглеводи входять до складу рослинних, тваринних і бактеріальних організмів і становлять абсолютну більшість органічних природних сполук. Всі органічні поживні речовини в кінцевому рахунку виникають з вуглеводів, утворених рослинами в процесі (фотосинтезу з вуглекислого газу і води. Приблизний підрахунок показує, що щорічно в процесі фотосинтезу на Землі утворюється близько 4-Ю11 тонн вуглеводів. Маючи властивості основного компонента їжі людини і більшості тварин, вуглеводи поставляють більшу частину енергії, необхідної для їх життєдіяльності. Учні, подивіться на малюнок 3. Які джерела вуглеводів ви можете назвати? 

Мал. 3 Джерела простих й складних вуглеводів

Вуглеводи є важливим компонентом їжі людини розам з білками та жирами. Це становить суть правильного харчування і є основою краси та здоров`я. Діти, подивіться на малюнок 4. 

Мал. 4 Білки+жири+вуглеводи=красота та здоров`я

 В організмі дорослої людини більше половини енергії утворюється за рахунок вуглеводів. Ця функція вуглеводів особливо важлива для людей, які займаються спортом і мають великі навантаження. Спортсмени особливо ретельно планують склад вуглеводів в своєму раціоні. Діти, давайте про це подивимося наступне відео. 

Відео 2 «Вуглеводи для спортивного харчування» 

Вуглеводи грають важливу роль як основний будівельний матеріал рослин, скелета комах, ракоподібних й інших організмів. Вуглеводи входять до складу клітинних стінок, основної речовини сполучної тканини і т. п. Крім того, вуглеводи в складі складних біополімерів можуть бути носіями біологічної інформації, визначаючи імунології, специфічність цих сполук. Учні, подивіться на малюнок 5, щоб з`ясувати роль вуглеводів для травлення.

Мал. 5 Важлива роль органічних сполук в організмі людини

Так, приналежність крові до тієї або іншої групи диктується виключно структурою та послідовністю вуглеводів, що входять до складу так званих групових речовин крові. 

Встановлено вирішальну роль вуглеводів, що входять до складу речовин на поверхні клітин, у різних взаємодіях клітин одна з одною. Такі явища, як «впізнавання» один одного клітинами одного типу, диференціація і ріст клітин, секреція біополімерів (білків, нуклеїнових кислот і т. д.) з клітин, обумовлені специфічною роллю вуглеводів поверхні клітин. Є дані, що вуглеводи поверхні клітин відіграють важливу роль у виникненні злоякісних пухлин і в процесах взаємодії вірусів з клітиною. В організмі людини і тварин деякі складні вуглеводи, такі як гіалуронова кислота, виконують специфічну функцію «мастильних» речовин і служать рідким середовищем, в якому відбувається рух клітин і змащуються тертьові поверхні, наприклад, суглобові поверхні. Деякі вуглеводи мають специфічну біологічну активність, наприклад, аскорбінова кислота (вітамін С), гепарин, який запобігає згортання крові.

Функції вуглеводів

1)Енергетична - при розщепленні 1 г вуглеводу вивільняється до 17,2 кДж енергії;

2)Будівельна або структурна полягає в тому, що вуглевод є компонентом клітинних мембран;

3)Опорна функція полягає в тому, що вуглевод входить до складу скелета членистоногих та  та клітинних стінок деяких грибів і водоростей.

4)Запасаюча - крохмаль у рослин, глікоген у тварин.

Види вуглеводів

Вуглеводи діляться на наступні групи:

1) Моносахариди, або прості цукри (наприклад, виноградний цукор - глюкоза, плодовий цукор - фруктоза);

2) Олігосахариди, містять від 2 (Дісахариди) до 10 моносахаридних залишків, з'єднаних між собою глікозидним зв'язком (напр., цукор тростників - сахароза, солодовий цукор - мальтоза, молочний цукор - лактоза та ін);

3) Полісахариди, або вищі вуглеводи побудовані з багатьох моносахаридних залишків (напр., крохмаль, глікоген, целюлоза та ін.) Полісахариди виконують дві основні, функції: структурну та живильну.
Друзі, подивіться на малюнок 6. Які функції вуглеводів ви можете назвати, залежно від їх виду?

Мал. 6 Будова, види і функції вуглеводів

Найбільш поширеним у природі моносахаридів є глюкоза. Вона міститься у вільному вигляді в солодких фруктах, є обов'язковим компонентом крові людини і інших ссавців, входить в якості основної ланки до складу багатьох природних оліго- і полісахаридів. Друзі, подивіться на малюнок 7, щоб зрозуміти, який вигляд має молекула глюкози.

Мал.7 Молекула глюкози

З інших моносахаридів слід відзначити манозу і галактозу. Маноза може зустрічатися у вільному вигляді, але частіше разом з іншими моносахаридами вона утворює довгі полісахаридні ланцюга або входить до складу глікопротеідів.

Найбільш поширеною в природі гексозою є фруктоза, що міститься у вільному вигляді в меді, деяких фруктах і утворює разом з глюкозою найбільш важливий в харчуванні вуглевод - сахарозу. Самими важливими пентози (тобто вуглеводи, що містять в молекулі 5 вуглецевих атомів) є рібоза і дезоксирибоза; вони входять до складу рибонуклеїнової і дезоксірібонуклеїнової кислот. На разі відомо близько 70 моносахаридів, з них 20 знайдено в природі, а інші штучно синтезовані.

Серед величезного числа дісахаридів найбільше значення мають мальтоза, або солодовий цукор, лактоза, або молочний цукор, і сахароза, або тростинний цукор.

Мальтоза - дісахарид, що складається з двох залишків глюкози, утворюється при частковому гідролітічному розщепленні крохмалю і глікогену - основних резервних (запасних) вуглеводів рослин і тварин. Саме тому мальтоза має важливе харчове значення.

Сахароза, що складається з залишку глюкози і фруктози залишку, надзвичайно широко поширена в рослинному світі і є основним харчовим вуглеводом. У їжу вживається сахароза, одержувана з цукрового буряка і цукрової тростини. Давайте подивимося відео про гідроліз сахарози, щоб зрозуміти, які саме речовини виникають при цьому в організмі людини.

Відео 3 «Гідроліз сахарози»

Високомолекулярні природні сполуки вуглеводів, що складаються з великої кількості моносахаридних ланок, носять назву полісахаридів. Полісахариди прийнято ділити на гомо полі-цукориди, побудовані із залишків моносахаридів одного типу, та гетеро-полісахариди, що складаються із залишків моносахаридів двох або більше типів.

Тобто існує багато способів зв'язування моносахаридів між собою, тому число різних полісахаридів, що зустрічаються в природі, надзвичайно велике, однак найбільш важливими з них є целюлоза, крохмаль і глікоген.

Целюлоза (клітковина) є основним структурним компонентом рослинних тканин, міститься в стінках рослинних клітин. Зміст целюлози в бавовні і льону досягає 90-99%, у деревині - до 45%. Молекула целюлози складається тільки із залишків глюкози, з'єднаних один з одним у довгі прямі ланцюга. Міцність волокон целюлози вище міцності сталевого прокату такого ж діаметру. Погано переварюючись в кишковику людини, целюлоза стимулює його перистальтику, нормалізуючи роботу кишковика.

Більшість людей не звертають увагу на кількість простих вуглеводів в своєму раціоні, а потім не розуміють, звідки береться зайва вага та проблеми зі здоров`ям. Щоб уникнути погані наслідки від споживання вуглеводів, необхідно вивчити, які самі вуглеводи корисні для нашого організму, а яких слід уникати. Для цього, друзі, пропоную вашій увазі наступне відео.

Відео 4 «Вуглеводи та здорове функціонування організму людини»

Крохмаль - полісахарид, що служить основною запасною живильною речовиною рослин. Цей найважливіший харчовий полісахарид міститься у великих кількостях у бульбах картоплі, в зернах багатьох злаків, у фруктах і т. д. Глікоген (крохмаль) є важливим резервним (запасним) полісахаридом тварин і людини.

Пропоную вам переглянути презентацію на тему «Органічні сполуки», щоб коротко повторити матеріал.

Контролюючий блок №2

1)Що таке вуглеводи?
2)Які основні функції вуглеводів ви знаєте?
3)Назвіть найбільш поширені і важливі вуглеводи.

Тема

• Ліпіди: будова, властивості, функції.

Мета уроку

• вивчити клас ліпідів, їх структуру, властивості та функції.

Задачі уроку

• Вивчити види та властивості ліпідів.
• Проаналізувати значення та функції ліпідів для живого організму.

Хід уроку

Ліпіди, їх класифікація та властивості

Ліпіди (від греч. lipos - жир) - велика група жирів і жироподібних речовин, які містяться в усіх живих клітинах. Більшість їх неполярна і, отже, гідрофобна. Вони практично нерозчинні у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках (бензин, хлороформ, ефір та ін.).

Ліпіди — це низькомолекулярні речовини з гідрофобними властивостями. Разом з білками і вуглеводами це основні компоненти всіх видів клітин. У різних органах і тканинах вміст ліпідів неоднаковий. Особливо багато їх у нервовій тканині, серці, печінці, нирках, крові, насінні і плодах деяких рослин. 

Нині помітно зріс інтерес до ліпідів. Це пов'язано з тими функціями, які ліпіди виконують в організмі рослин, тварин і людини. Дослідження двох останніх десятиліть показали, що ліпіди не лише джерело і форма зберігання інформації. Складні ліпіди і їх природні комплекси є основою будови біологічних мембран і у складі її здійснюють найважливіші життєві процеси. Встановлено також, що серйозні ураження нервової системи, розлади серцево-судинної системи тісно пов'язані з порушенням обміну ліпідів.

Мал.1 Ліпіди та їх знаходження в природі

Залежно від хімічної природи, ліпіди поділяють на жири і ліпоїди (жироподібні речовини).

Жири (тригліцериди, нейтральні жири) є основною групою ліпідів. Бувають рослинного та тваринного характеру. Це складні ефіри триатомного спирту гліцерину і жирних кислот або суміш вільних жирних кислот і тригліцеридів (жирові включення або краплини жиру в клітинах діатомових водоростей, жирової тканини свиней, тюленів, китів; рідкі жири (олії) в насінні льону, соняшника, арахісу тощо). Діти, подивіться на малюнок 1. Які джерела ліпідів ви можете назвати?

Є в живих клітинах і вільні жирні кислоти: пальмітинова, стеаринова, лінолева, рицинолева.

Ліпоїди - жироподібні речовини, до яких належать фосфатиди, стериди, різні воски і воскоподібні сполуки, а також жиророзчинні сполуки: пігменти (хлорофіли, каротини), вітаміни (А, Д, Е, К). Учні, подивіться на малюнок 2. Осб такий вигляд має молекула ліпідів.

Мал. 2 Структура молекули ліпідів (кисень, вуглець, водень) 

У деяких клітинах ліпідів дуже мало, всього декілька відсотків, а ось в клітинах підшкірної жирової клітковини ссавців і насінні, наприклад соняшнику, їх зміст досягає 90%. По хімічній будові ліпіди дуже різноманітні.
Класифікація ліпідів.

По будові і по функціям ліпіди дуже відрізняються один від одного. В залежності від здатності піддаватися гідролізу в основних середовищах солей вищих карбонових кислот ліпіди ділять на:

обмилювані - нейтральні жири, віск, ефіри стеринов, фосфоліпіди, гліколіпіди і так далі;

необмилювані - граничні вуглеводні, каротиноїди, сквалени, жиророзчинні вітаміни D, E, K, спирти з довгим аліфатичним ланцюгом, циклічні стерини (наприклад, холестерин), стероїди (естрадіол, тестостерон) і терпени. Діти, подивіться на малюнок 3. Які види ліпідів там зображені?

Залежно від кількості компонентів, що входять в структуру ліпіду, вони, також, підрозділяються на:

прості (двокомпонентні) - жири, віск (характерні для рослин) і стериды;

складні (багатокомпонентні) - фосфоліпіди, гліколіпіди, діольні і орнитиноліпіды (характерні для мікроорганізмів).

Мал.3 Класифікація ліпідів

Прості ліпіди

Молекула простих ліпідів не містить атомів азоту, фосфору, сірки. До них відносять похідні одноатомних (вищих з 14-22 атомами вуглецю) карбонових кислот і одно- і багатоатомних спиртів (в першу чергу трьох атомного спирту - гліцерину). Найбільш важливими і поширеними представниками простих ліпідів є ацилгліцерин. 

Широко поширений віск.

Нейтральні жири - найбільш прості і широко поширені ліпіди. Їх молекули утворюються в результаті приєднання трьох залишків високомолекулярних жирних кислот до однієї молекули трьохатомного спирту гліцерину.

Ацилгліцерини (гліцериди) - складні ефіри гліцерину і високомолекулярних карбонових кислот. Вони складають основну масу ліпідів (іноді до 95-96 %) і саме їх називали маслами і жирами.

Воском називають складні ефіри високомолекулярних одноосновних карбонових кислот і одноосновних високомолекулярних (з 18-30 атомами вуглецю) спиртів, що входять до складу ліпідів. 

Вони широко поширені в природі, покриваючи тонким шаром листя, стебла, плоди рослин, оберігаючи їх від змочування водою, висихання, дії мікроорганізмів. Утримування їх в зерні і плодах невелике. У оболонках насіння соняшнику міститься 0,2 % воску від маси оболонки, в сімей сої - 0,01, рису - 0,05 %.

Складні ліпіди

Найбільш важлива і распространенна група складних ліпідів - фосфоліпіди. Молекула їх побудована із залишків спиртів, високомолекулярних жирних кисло фосфорної кислоти, азотистих підстав (найчастіше холін і етаноламіну, амінокислот і деяких інших з'єднань.

Фосфоліпіди - обов'язковий компонент клітин. Разом з білками і вуглеводами фосфоліпіди беруть участь в побудові мембран (перегородок) клітин і субклітинних структур (органел), виконуючи роль несучих конструкцій мембран.

Фосфоліпіди, виділені в якості побічних продуктів при отриманні масел, - хороші емульгатори. Вони застосовуються в хлібопекарській і кондитерською промышленностях, при виробництві маргаринової продукції. 

До складу простих і складних ліпідів можуть входити гліколіпіди, що містять в якості структурних компонентів вуглеводні фрагменти (зазвичай залишки галактози, глюкози, манози).

Учні, пропоную вам подивитися наступне відео, щоб зрозуміти, звідки ми можемо брати фосфоліпіди для свого організму. 

Відео 1 «Джерела фосфоліпідів»

Мал. 4 Структура фосфоліпіда

Фосфоліпіди по своїй структурі схожі з жирами, але в їх молекулі один або два залишки жирних кислот заміщено залишком фосфорної кислоти. 

Фосфоліпіди є складеним компонентом клітинних мембран. Друзі, подивіться на малюнок 4, щоб зрозуміти, який вигляд мають фосфоліпіди.

У фосфоліпідах один з крайніх ланцюгів вищих карбонових кислот триацилгліцеролу заміщений на групу, що містить фосфат. Фосфоліпіди мають полярні голівки і неполярні хвости. Групи, що утворюють полярну голівку, гідрофільні, а неполярні хвостові групи гідрофобні. Подвійна природа цих ліпідів обумовлює їх ключову роль в організації біологічних мембран. 

Стероїди - це ліпіди, що не містять жирних кислот і мають особливу структуру. Ці речовини побудовані на основі спирту холестеролу. До стероїдів відносяться гормони, зокрема кортизон, що виробляється корою надниркових залоз, різні статеві гормони, вітаміни A, D, Е. Стероїд холестерин - важливий компонент клітинних мембран.

До ліпідів також відносяться терпени (ростові речовини рослин - гібберелліни; каротиноїди - фотосинтетичні пігменти; ефірні олії рослин, а також воску). Ліпіди можуть утворювати комплекси з іншими біологічними молекулами - білками і цукрами.

Контролюючий блок №1

1)    Що таке ліпіди?
2)    Назвіть основну властивість ліпідів.
3)    Які види ліпідів ви знаєте?
4)    Коротко розкажіть про ліпіди, що відносяться до складних ліпідів.

Функції ліпідів

Давайте, діти, повторимо основні поняття по класу ліпідів і уважно розглянемо їх функції. 

Відео 2. «Ліпіди та їх функції» 

Мал.5 Функції ліпідів

Біологічні функції ліпідів включають наступні функції. Учні, подивіться на малюнок 5.Які функції ліпідів зображені на малюнку?

Енергетична

При окисленні ліпідів в організмі виділяється енергія (при окисленні 1 г жиру виділяється 39,1 кДж). Тобто жири дають більш ніж в 2 рази більше енергії в порівнянні з вуглеводами. У хребетних тварин приблизно половина енергії, споживаної клітинами в стані спокою, утворюється за рахунок окислення жирів.

Запасаюча

Ліпіди, що містяться в підшкірній клітковині ссавців, використовуються при нестачі корму; вони також є джерелом ендогенної води, особливо у тварин пустелі.

Структурна або будівельна

Ліпіди є одним з основних компонентів біологічних мембран і клітинних структур (в основному, фосфоліпіди), оскільки вони мають властивість нерозчинності у воді. Діти, подивіться на малюнок 6, щоб зрозуміти, як саме ліпіди виконують будівельну функцію в організмі.

Регуляторна

Багато похідних ліпідів (наприклад, гормони кори надниркових залоз, статевих залоз, вітаміни A, D, Е) беруть участь в обмінних процесах, що відбуваються в організмі.

Транспортна

Ліпіди беруть участь в транспорті речовин через ліпідний шар. 

Мал.6 Двійний шар ліпідів в біологічній мембрані

Захисна і теплоізоляційна

Завдяки низькій теплопровідності, ліпіди виконують захисну функцію, тобто служать для теплоізоляції організмів. Наприклад, у багатьох хребетних тварин добре виражений підшкірний жировий шар, що дозволяє їм жити в умовах холодного клімату, а у китоподібних він грає ще і іншу роль - сприяє плавучості. Восковий наліт на різних частинах рослин перешкоджає зайвому випару води, у тварин він грає роль водовідштовхувального покриття.

Давайте прослухаємо фрагмент лекції про величезне значенння жирів для організму людини.

Відео 3. «Жири для здоров`я людини»

Контролюючий блок №2

1)    Які основні функції ліпідів ви знаєте?
2)    Опишіть, в чому полягає суть захисної функції ліпідів.

Тема

• Білки – складні біополімери. Будова і властивості білків.

Мета уроку

• вивчити клас білків, їх будову та властивості.

Задачі уроку

• Вивчити структуру білків.
• Проаналізувати властивості білків.

Хід уроку

Будова білків

З органічних речовин, які входять до складу клітини, на першому місці за кількістю і значенням стоять білки. До їх составу входять атоми вуглецю, водню, кисню, азоту, а, також, метан, железо, цинк. 

Білки - це біополімери складної будови, макромолекули (протеїни) яких, складаються із залишків амінокислот, сполучених між собою амідним (пептидним) зв'язком. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти. Як виглядає молекула білків.

Мал. 1 Молекула білкав 3D вимірі      

Серед органічних сполук білки найскладніші. Вони відносяться до з'єднань які називають полімерами. 

Її мономером є нуклеотиди, що складаються з нуклеїнових кислот, тобто первинна структура білка - це послідовне з'єднання амінокислот, яке залишається за рахунок утворення пептидного зв'язку. 

Вторинна модель будови білка - це з`єднання, закручене в спіраль, або поліпептидний ланцюжок. 

Третинна модель структури білка - просторове розташування закрученого в спіраль поліпептидного ланцюжка.

Четвертинна модель структури білка існує в білках, до складу молекул яких входить більше одного поліпептидного ланцюжка. Учні, подивіться на малюнок 2. Які моделі білків на малюнку зображені?

Мал.2 Моделі білків

Властивості білків

У макромолекулу білку входить одна або декілька пептидних ланцюгів, пов'язаних один з одним поперечними хімічними зв'язками, найчастіше через сірку (дисульфідні містки, що утворюються залишками цистеїну). 

Для побудови просторової структури білку пептидні ланцюги повинні прийняти визначену, властиву цьому білку конфігурацію, яка закріплюється водневими зв'язками, що виникають між пептидними угрупуваннями окремих ділянок молекулярного ланцюга. У міру утворення водневих зв'язків пептидні ланцюги закручуються в спіралі, прагнучи до утворення максимального числа водневих зв'язків і відповідно до енергетично найбільш вигідної конфігурації. 

Саме просторова структура білку визначає хімічні і біологічні властивості білків. Залежно від просторової структури усі білки діляться на два великі класи:фіблярні (вони використовуються природою як структурний матеріал) і глобулярні (ферменти, антитіла, деякі гормони, ін.). 

Фіблярні білки погано розчиняються або зовсім нерозчинні у воді. При розчиненні у воді вони утворюють розчини високої в'язкості. До фіблярних білків відносяться білки, що входять до складу тканин і покривних утворень. Це міозин - білок м'язових тканин; колаген, що є основою седиментаційних тканин і шкірних покривів; кератин, що входить до складу волосся, рогових покривів, шерсті і пір'я. До цього ж класу білків відноситься білок натурального шовку - фіброїн, в'язка сиропообразна рідина, що твердіє на повітрі в міцну нерозчинну нитку.

                        

Мал. 3 Міоглобін                                                                          

                           

Мал. 4 Колаген

Мал.5  Гемоглобін   

                 
Молекули глобулярних білків мають низьку міру асиметрії, вони добре розчинні у воді, причому в'язкість їх розчинів невелика. Це передусім білки крові - гемоглобін, альбумін, глобулін та ін. Діти, подивіться на малюнки 3,4 та 5. Які види білків на малюнках зображені?

В молекулі білка амінокислотні залишки поєднуються між собою міцним ковалентним зв'язком, який виникає між карбоксильною групою однієї амінокислоти і аміногрупою іншої.

Основними амінокислотами називають двадцять амінокислот, залишки яких входять до складу білків.
Існує багато різних класифікацій амінокислот. Їх класифікують на замінні та незамінні.

Відео 1 «Амінокислоти»  

Замінні амінокислоти можуть синтезуватись в організмі людини і тварин з продуктів обміну речовин.

Незамінні амінокислоти в організмі людини і тварин не синтезуються. Вони надходять до організму разом з їжею. Їх синтезують рослини, гриби, бактерії. Друзі, подивіться на малюнок 6, щоб зрозуміти, як виглядають незамінні амінокислоти і яку вони мають назву.

Мал.6 Незамінні амінокислоти для людини

Повноцінні білки – це білки, які містять усі незамінні амінокислоти.

Неповноцінні білки – це білки, до складу яких не входять ті чи інші незамінні амінокислоти.

Будовою білків пояснюються їх дуже різноманітні властивості. Вони мають різну розчинність: деякі розчиняються у воді, інші - в розбавлених розчинах нейтральних солей, а деякі зовсім не мають властивості розчинності (наприклад, білки покривних тканин). При розчиненні білків у воді утворюється своєрідна молекулярно-дисперсна система (розчин високомолекулярної речовини). Деякі білки можуть бути виділені у вигляді кристалів (білок курячого яйця, гемоглобіну крові). Діти, давайте подивимося наступне відео.

Відео 2 «Денатурація білка»

Що відбувається з білками після дії спирту на них?

Властивості білку можуть сильно змінюватися при заміні однієї амінокислоти іншою. Це пояснюється зміною конфігурацій пептидних ланцюгів і умов утворення просторової структури білка, яка кінець кінцем визначає його функції в організмі.

Властивості білків: 

1. Існують білки абсолютно нерозчинні у воді.

2. Малоактивні і хімічно стійкі до впливу агентів клітинних органоїдів. 

3. Існують білки, які мають вигляд ниток, або молекули у вигляді жирків  діаметром 5-7мм.

4.Під впливом різних фізичних і хімічних факторів (висока t°, ряд хімічних речовин,  опромінення, механічної дії) молекули білків  змінюють свою будову    і молекула розгортається. Властивість білку змінюватися під дією температури розглянемо на відео.

Відео 3 «Дія температури на білок»

Кожний вид організмів відрізняється своєю видовою специфічністю білків. Навіть в одному організмі білки різних органів неоднакові. В цьому проявляється Канева специфічність білків. У клітинах мишц знаходиться білок міозин, молекули якого здатні скорочуватися; в еритроцитах є гемоглобін, який забезпечує передачу кисня тканям; клітини нервової тканини містять нейропротеїни.

Видову й навіть індивідуальну специфічність білків можна виявити біологічним (імунологічним) методом. Введення якогось чужого білка (антигена) до організму тварини викликає в ньому виникнення білків-антитіл, реагуючих саме з цим білком. Якщо ввели білок курячого яйця, тоді антитіла будуть створені лише проти нього, якщо сиворотка крові людини, то тільки проти її білків, а якщо клітини хвороби поліомієліта, тоді активна реакція була б тільки з ними. На цьому процесі стоїть сутність імунітета, який людина може набути.

Контролюючий блок№1

1)    З чого складаються білки?
2)    Які фізико-хімічні властивості білків ви знаєте?
3)    Назвіть основні види білків.
4)    Що таке глобулярні білки?

Тема

• Функції білків. Ферменти.

Мета уроку

• вивчити основні функції білків та визначити суть ферментів.

Задачі уроку

• проаналізувати функції білків і ферментів.

Хід уроку

Біологічні функції білків

Білки грають найважливішу роль в життєдіяльності усіх організмів. Виконання специфічних дій за допомогою активних центрів є загальним принципом біологічних функцій білків.

Білки - регулятори фізіологічних процесів.

Відомо, що в спеціальних клітинах тварин і рослин робляться регулятори фізіологічних процесів - гормони.

Багато гормонів - білки.

Білки-транспортери

У крові, зовнішніх клітинних мембранах, в цитоплазмі і ядрах клітин є різні транспортні білки. У крові є білки-транспортери, які дізнаються і зв'язують певні гормони і несуть їх до певних клітин. Такі клітини оснащені рецепторами, що дізнаються ці гормони.

Білки - найважливіші компоненти їжі людини і корму тварин.

Сукупність білків займає провідне місце в обміні речовин організмів. Швидкість оновлення білків у живих організмах залежить від змісту білків в їжі, а також його біологічної цінності, яка визначається наявністю і співвідношенням незамінних амінокислот.

 

Мал.1 Білки і ферменти та їх функції

Білки-ферменти

У кожній живій клітині безперервно відбуваються сотні біохімічних реакцій. В ході цих реакцій йдуть розпад і окислення поживних речовин, що надходять ззовні. Давайте, діти, подивимося наступне відео про ферменти.

Відео 1 «Види ферментів та їх функції»

Клітина використовує енергію, отриману внаслідок окислення поживних речовин. Продукти їх розщеплень служать для синтезу необхідних клітині органічних сполук. Швидке протікання таких біохімічних реакцій забезпечують каталізатори (прискорювачі реакції) - ферменти. Майже усі ферменти є білками (але не усі білки - ферменти). Уявлення про те, що ферменти - білки, затвердилося не відразу. Білки та ферменти виконують свої функції, які різняться залежно від своєї структури. Учні, подивіться на малюнок 1. Які функції білків та ферментів ви можете назвати?

  

Мал.2 Молекули імуноглобуліну

Білки - засоби захисту організму

У лімфоїдних тканинах (вілочкова залоза, лімфатичні залози, селезінка) утворюються лімфоцити - клітини, які здатні синтезувати захисні білки - антитіла. Такі антитіла носять назву імуноглобулінів. Імуноглобуліни складаються з чотирьох білкових ланцюгів. Вони мають ділянку, що розпізнає "прибульця" і ділянку що розправляється з ним. Діти, подивіться на малюнок 2, щоб зрозуміти, який вигляд має молекула імуноглобуліну.

Біосинтез білків

Біосинтез білків відбувається в усіх клітинах живих організмів. Він забезпечує оновлення білків, процесії обміну речовин, їхню регуляцію, а також ріст і диференціацію органів і тканин. Інформацію про первинну структуру кожного білка закодовано в дезокcиpибoнуклеїновій кислоті (ДНК), звідки вона «переписується» на матричну рибонуклеїнову кислоту, мРНК.

Відео 2 «Нуклеїнові кислоти в біосинтезі білків»

Коли білки в організмі розпадаються до амінокислот, ці амінокислоти можуть бути знову використані для синтезу білків. В той же час і самі амінокислоти схильні до розпаду, так що вони реутилізуються не повністю. Ясно також, що в період росту, при вагітності і загоєнні ран синтез білків повинен перевищувати розпад. Деякі ж білки організм безперервно втрачає; це білки волосся, нігтів і поверхневого шару шкіри. Тому для синтезу білків кожен організм повинен отримувати амінокислоти з їжею. Друзі, подивіться на малюнок 3.Як ви можете пояснити процес біосинтезу білків?
 

Мал. 3 Схема біосинтезу білка

Джерела амінокислот

У травному тракті поглинені білки розщеплюються до амінокислот, останні всмоктуються, і вже з них будуються білки, характерні для цього організму. Жоден поглинений білок не включається в структури тіла як такий. Єдине виключення полягає в тому, що у багатьох ссавців частина материнських антитіл може в інтактному виді потрапити через плаценту в кровотік плоду, а через материнське молоко. 

 

  

Мал. 4 Основні  продукти, що містять білок

Потреба в білках

Для підтримки життя організм повинен отримувати з їжею деяку кількість білків. Це означає, що, коли вуглеводів і жирів в раціоні мало, харчові білки використовуються не для синтезу власних білків, а в якості джерела калорій. При тривалому голодуванні навіть власні білки витрачаються на задоволення енергетичних потреб. Учні, подивіться на малюнок 4. Які продукти містять білок?

Азотистий баланс

В середньому близько 16% усієї маси білку складає азот. Коли амінокислоти, що входили до складу білків, розщеплюються, азот, що містився в них, виводиться з організму з сечею і з калом у вигляді різних азотистих сполук. Для оцінки якості білкового живлення використовують такий показник, як азотистий баланс, тобто різниця (у грамах) між кількістю азоту, що поступив в організм, і кількістю виведеного азоту за добу. При нормальному живленні у дорослого ці кількості рівні.

Незамінні амінокислоти

Для нормального синтеза білка, в організмі мають бути присутніми й усі необхідні амінокислоти. Деякі з амінокислот організм тварини сам здатний синтезувати. Їх називають замінимими, оскільки вони не обов'язково мають бути присутніми в раціоні.

Інші, "незамінні", амінокислоти не можуть бути синтезовані і повинні потрапляти в організм з їжею. Для людини незамінними є валін, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін, триптофан, гістидин, лізин і аргінін.

Відео 4 «Білки та амінокислоти»

Поживна цінність білків

Поживну цінність білку визначають по тій незамінній амінокислоті, яка понад усе бракує. Рослинні білки, хоча вони в цьому сенсі і краще за желатин, теж бідні незамінними амінокислотами; особливо мало в них лізину і триптофан. Найбільше білку міститься у рослин в насінні, особливо в насінні пшениці і різних бобових культур. Багаті білком також і молоді пагони, наприклад у спаржі.

Синтетичні білки в раціоні

Додаючи невеликі кількості синтетичних незамінних амінокислот або багатих ними білків до неповноцінних білків, наприклад до білка кукурудзи, можна значно підвищити поживну цінність останніх, тобто збільшити кількість споживаного білку. До корму худоби можна додати сечовину - дешеве синтетичне азотовмісне з'єднання. У США цей метод відіграє важливу роль як один із способів отримання білку. Діти, подивіться на малюнок 5. Як ви можете пояснити використання амінокислот в кормах тварин?

Контролюючий блок№1

1)    Що таке ферменти?
2)    Назвіть функції білків в живому організмі.
3)    Розкажіть стисло про значення білків в їжі людини.

Тема

• Нуклеїнові кислоти: ДНК та РНК.

Мета уроку

• детально познайомитися з основними нуклеїновими кислотами ДНК та РНК.

Задачі уроку

• вивчити будову та функції ДНК і РНК.

Хід уроку

Нуклеїнові кислоти

Нуклеїнові кислоти - біополімери живих організмів із вмістом фосфору, що забезпечують зберігання і передачу спадкової інформації. Вони були відкриті в 1869 р. швейцарським біохіміком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитів, сперматозоїдів лосося. Діти, подивіться на малюнок 1. Що ви можете розказати про виникнення нуклеїнових кислот?

 

Мал. 1 Історія виникнення нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти - найбільші з молекул, що утворюються живими організмами. Їх молекулярна маса може бути від 10000 до декількох мільйонів вуглецевих одиниць. 

Оскільки найбільш високий вміст нуклеїнових кислот виявлений в ядрах клітин, тому їх і стали називати від латинського "нуклеус" - ядро. Хоча тепер з'ясовано, що нуклеїнові кислоти є і в цитоплазмі, і в цілому ряду органоїдів - мітохондріях, пластидах.

Нуклеотиди - структурні компоненти нуклеїнових кислот. До складу кожного нуклеотида входить азотиста основа, п'ятивуглецевий цукор (рибоза або дезоксирибоза) і залишок фосфорної кислоти.

Існує 5 основних азотистих підстав: аденин, гуанин, урацил, тимін і цитозин. Назви нуклеотидів походять від назви відповідних азотистих підстав; і ті й інші позначаються заголовними буквами: аденин - аденілат (А), гуанин - гуанилат (Г), цитозин - цитидилат (Ц), тимін - тимидилат (Т), урацил - уридилат (У). Кількість нуклеотидів в молекулі нуклеїнових кислот буває різним - від 80 в молекулах транспортних РНК до декількох сотень мільйонів у ДНК. Учні, давайте розглянемо на малюнку 2, яку роль виконують нуклеїнові кислоти.

Мал. 2 Біологічна роль нуклеїнових кислот

У природі існує два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнові (ДНК) і рибонуклеїнові (РНК). Друзі, подивіться на малюнок 3. Які види нуклеїнових кислот на малюнку зображені? 

Мал. 3 Класифікація нуклеїнових кислот

Відмінність в назвах пояснюється тим, що молекула ДНК містить 5-углеродный цукор дезоксирибозу, а молекула РНК- рибозу. Нині відоме велике число різновидів ДНК і РНК, що відрізняються один від одного по будові і значенню в метаболізмі.

Відео 1 «Нуклеїнові кислоти в біосинтезі білка» 

ДНК

У 1953 р. американський біохімік Дж.Уотсон та англійський генетик Ф.Крик запропонували модель просторової структури ДНК. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв'язками. Ці зв'язки виникають між двома нуклеотидами, які доповнюють один одного за розмірами. 

Згідно із запропонованою моделлю, два полінуклеотидні ланцюги ДНК обвивають один одного, утворюючи закручену праворуч спираль (вторинна структура ДНК). Учні, подивіться на малюнок 4 і 5, щоб зрозуміти, як саме виглядає ДНК.
          

 Мал.4 Молекула ДНК                

          

Мал. 5 ДНК – особовий код людини

Одиницею спадковості всіх організмів є ген – ділянка молекули ДНК. Він несе спадкову інформацію про структуру певного білка або нуклеїнової кислоти. ДНК зберігає спадкову інформацію в організмі та забезпечує її передачу дочірним клітинам під час поділу матерінської. Діти, давайте подивимося наступне відео.

Відео 2 «Чудо-бібліотека ДНК»

За певних умов відбувається денатурація ДНК - розривання зв'зків між комплементарними нітратними основами різних полінуклеотидних ланцюгів. При цьому ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги, через що втрачає свою біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії факторів, які її спричиняють, може поновити  свою структуру, завдяки відновленню водневих зв'язків  між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

ДНК знаходиться переважно в хромосомах клітинного ядра (99% усієї ДНК клітини), а також в мітохондріях і хлоропластах. РНК входить до складу рибосом; молекули РНК містяться також в цитоплазмі, матриксі пластид і мітохондрій.

Хоча до складу ДНК входить 4 типи нуклеотидів, завдяки різній послідовності їх розташування в довгому ланцюжку досягається величезна різноманітність цих молекул. Учні, подивіться на малюнок 6.Які види будови ланцюгу молекули ДНК ви бачите?

Мал. 6 Структура молекули ДНК в різних вимірах

Полінуклеотидний ланцюг ДНК закручений у вигляді спіралі на кшталт гвинтових сходів і сполучений з іншою, їй ланцюгом комплементу за допомогою водневих зв'язків, що утворюються між аденином і тиміном (два зв'язки), а також гуанином і цитозином. Нуклеотиди А і Т, Г і Ц називаються комплементарними. Діти, подивіться на малюнок 7.Які особливості в описі будови ДНК ви можете назвати?

Мал. 7 Опис ДНК

Діаметр молекули ДНК 2 нм, крок спіралі 3,4 нм; кожен виток спіралі містить 10 пар нуклеотидів. Спіральна структура підтримується численними водневими зв'язками, що виникають між азотистими підставами комплементу, і гідрофобними взаємодіями. Молекули ДНК эукаріотичних організмів лінійні. У прокаріот ДНК, навпаки, замкнута в кільце і не має ні 3-, ні 5-кінців. Давайте, друзі, подивимося наступне відео про ідеальну будову молекули ДНК. 

Відео 3 «Золотий переріз в молекулі ДНК»

При зміні умов ДНК, подібно до білків, може піддаватися денатурації, яка називається плавленням. При поступовому поверненні до нормальних умов ДНК ренатурирує.

Функцією ДНК є зберігання, передача і відтворення у ряді поколінь генетичної інформації. У ДНК будь-якої клітини закодована інформація про всі білки цього організму, про те, які білки, в якій послідовності і в якій кількості синтезуватимуться.

Послідовність амінокислот в білках записана в ДНК так званим генетичним (триплетним) кодом. Основною властивістю ДНК є її здатність до реплікації.

Реплікація - це процес самоподвоєння молекул ДНК, що відбувається під контролем ферментів. Реплікація здійснюється перед кожним діленням ядра. Починається вона з того, що спіраль ДНК тимчасово розкручується під дією ферменту ДНК-полимеразы. На кожному з ланцюгів, що утворилися після розриву водневих зв'язків, за принципом комплементу синтезується дочірній ланцюг ДНК.

Біологічний сенс реплікації полягає в точній передачі спадкової інформації від материнської клітини до дочорнимо, що і відбувається при діленні соматичних клітин. 

РНК

Будова молекул РНК багато в чому схожа з будовою молекул ДНК. Проте є і ряд істотних відмінностей. У молекулі РНК замість дезоксирибози до складу нуклеотидів входить рибоза, замість тимидилового нуклеотиду (Т) - уридиловий (У). Учні, подивіться на малюнки 8 і 9, щоб зрозуміти, як саме виглядає молекула РНК.

           

Мал. 8 Молекула РНК                                                                

                                            
Мал. 9 Молекули РНК в різних вимірах

Головна відмінність від ДНК полягає в тому, що молекула РНК є одним ланцюгом. Проте її нуклеотиди здатні утворювати водневі зв'язки між собою, але в цьому випадку йдеться про внутриланцюгове з'єднання нуклеотидів комплементу. Ланцюжки РНК значно коротше за ДНК.

Молекула тРНК складається в середньому з 80 нуклеотидів. Зміст тРНК в клітині - близько 15% усієї РНК. Функція тРНК - перенесення амінокислот до місця синтезу білку. Число різних типів тРНК в клітині невелике (20-60). Усі вони мають схожу просторову організацію.

У клітині існує декілька видів РНК, які розрізняються за величиною молекул, структурою, розташуванню в клітині і функціям. Діти, подивіться на малюнок 10, щоб легше зрозуміти, які функції має РНК як одна з  нуклеїнових кислот.

Мал. 10 Нуклеїнові кислоти (будова і функції)

1. Інформаційна РНК є копією  певної ділянки молекули ДНК. Вона переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу молекули білка, а також бере участь у її збиранні. Цей вид найбільш різнорідний по розмірах і структурі. ІРНК є незамкнутим полінуклеотидним ланцюгом. Вона синтезується в ядрі за участю ферменту РНК-полімерази, комплементарна ділянці ДНК, на якій відбувається її синтез. Незважаючи на відносно низький вміст (3-5% РНК клітини), вона виконує найважливішу функцію в клітині: служить в якості матриці для синтезу білків, передаючи інформацію про їх структуру з молекул ДНК. Кожний білок клітини кодується специфічною іРНК, тому число їх типів в клітині відповідає числу видів білків.

2.Рибосомна РНК входить до складу  особливих органел  клітин-рибосом. Взаємодіючи з білком, рРНК виконує структурну функцію і бере участь у синтезі білків. Це одноланцюгові нуклеїнові кислоти, що утворюють в комплексі з білками рибосоми - органелли, на яких відбувається синтез білку. Рибосомні РНК синтезуються в ядрі. Інформація про їх структуру закодована в ділянках ДНК, які розташовані в області вторинної перетяжки хромосом. Рибосомні РНК складають 80% усієї РНК клітини, оскільки в клітині є величезна кількість рибосом. Рибосомні РНК мають складну вторинну і третинну структуру, утворюючи петлі на ділянках комплементу, що призводить до самоорганізації цих молекул в складне за формою тіло. До складу рибосом входить три типи рРНК у прокаріот і чотири типи рРНК у еукаріот.

3. Транспортна РНК приєднує до себе амінокислоти і переносить  їх до місця  синтезу  білкової молекули. Кожну амінокислоту транспортує специфічна тРНК. Транспортна РНК має постійну вторинну структуру, яка за формою нагадує листок конюшини. Така просторова структура зумовлена водневими зв'язками між комплементарними нуклеотидами. Біля верхівки такого листка розташовані три нуклеотиди, що визначають яку саме амінокислоту слід транспортувати. Діти, давайте подивимося наступне відео про таку важливу функцію РНК, як інтерференція, тобто захист клітин від паразитуючих генів.

Відео 4 «РНК інтерференція» 

Контролюючий блок№1

1)    Що таке нуклеотиди?
2)    Які основні нуклеїнові кислоти ви знаєте?
3)    Стисло розкажіть про основні функціі ДНК.
4)    Коротко опишіть значення та функції РНК.

Тема

• Єдність хімічного складу організмів.

Мета уроку

• проаналізувати теорію єдності всього живого на основі єдності хімічного складу клітини.

Задачі уроку:

• Вивчити, в чому складається суть єдності хімічного складу організмів.
• Зрозуміти, важливе значення єдності хімічного складу.

Хід уроку

Клітина та її складові

Близько 20 мільярдів років назад в Галактиці стався надпотужний вибух, і увесь простір заповнився розжареними субатомними частками з дуже високою енергією. Так виник Всесвіт. Діти, подивіться на малюнок 1. Що там зображено? 

Поступово, у міру охолодження Всесвіту, з цих елементарних часток сформувалися позитивно заряджені ядра, до яких стали притягуватися негативно заряджені електрони. Таким шляхом, утворилося близько сотні або трохи більше хімічних елементів, у тому числі й атоми, що входять до складу живих організмів. 

Давайте, друзі, розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти, що таке Всесвіт. 

Відео 1 «Будова Всесвіту»

   

Мал. 1 Всесвіт

Прості органічні сполуки, з яких побудовані усі організми, властиві лише живій природі і в сучасних земних умовах є продуктами тільки біологічній активності. 

Ці з'єднання, звані біомолекулами, грають роль будівельних блоків при утворенні біологічних структур. Вони були відібрані в ході біологічної еволюції завдяки їх придатності до виконання строго певних функцій в живих клітинах. У усіх організмах ці з'єднання однакові. Давайте, учні, подивимося на малюнок 2, щоб зрозуміти, яку будову має біомолекула.

Мал. 2 Структура біомолекули

Біомолекули пов'язані між собою і взаємодіють відповідно до правил "молекулярної гри" - молекулярної логіки живого стану. Розміри, форма і хімічні властивості біомолекул дозволяють їм не лише служити будівельними блоками при створенні складної структури клітин, але і брати участь в безперервних процесах перетворення енергії і речовини. Об'єкти живої природи складаються з "неживих" молекул. Якщо ці молекуливиділити і кожен їх вид досліджувати окремо, то можна переконатися, що вони підкоряються усім законам фізики і хімії, що описують поведінку неживої матерії. 

Усі елементи за змістом їх в живих організмах розділяються на три групи. Елементи, кількість яких складає до 0,001% від маси тіла, називаються макроелементами, ті, на долю яких доводиться від 0,001 до 0,000001%, - мікроелементами, а елементи, зміст яких не перевищує 0,000001%, - ультрамікроелементами.

Давайте, діти, подивимося наступне відео.

Відео 2 «Мікро-макро»

Єдність хімічного складу живої матерії

По хімічному складу клітини різних організмів і навіть клітини, що виконують різні функції в одному багатоклітинному організмі, можуть істотно відрізнятися один від одного. В той же час різні клітини включають практично одні і ті ж хімічні елементи. 

Схожість елементарного хімічного складу клітин різних організмів доводить єдність живої природи. В той же час немає жодного хімічного елементу, що міститься в живих організмах, який не був би знайдений в тілах неживої природи. Це вказує на спільність живої і неживої природи.

З усіх відомих нині елементів таблиці Менделєєва більше 80 виявлено у складі клітини, тобто це практично усе елементи, присутні на нашій планеті в скільки-небудь значній кількості.

Давайте, друзі, подивимося відео про цей унікальний винахід людства. 

Відео 3 «Періодична система Менделєєва»  

В той же час розподіл цих елементів в клітинах украй нерівномірний. Так, приблизно 98% від маси будь-якої клітини доводиться на 4 елементи: кисень (75%), вуглець (15%), водень (8%) і азот (3%). Ці елементи складають основу органічних сполук, а кисень і водень, крім того, входять до складу води. Діти, подивіться на малюнок 3. Що входить до складу клітини?

Мал. 3 Будова животної (еукаріотичної) клітини

Близько 2% від маси клітини доводиться на наступні вісім елементів: калій, натрій, кальцій, хлор, магній, залізо, фосфор і сірка. Інші хімічні елементи містяться в клітині в украй малій кількості. Деякі живі організми здатні накопичувати певні хімічні елементи. Так, наприклад, деякі водорості накопичують йод, жовтці - літій, ряска - радій і т. д.

Хімічні речовини клітини

Найважливішим з неорганічних речовин, що входять до складу клітини, являється вода. У ній розчинені гази та інші з'єднання. Органічні речовини складаються в основному вуглець, кисень, водень; у складі білків до цих елементів додаються азот N і сірка S, а в нуклеїнових кислотах – азот N і фосфор Р. Співвідношення органічних і неорганічних речовин в клітинах різне.

Вуглець, маючи унікальні хімічні властивості  для клітини, складає її хімічно в зв'язок з багатьма атомами і їх групами, що становлять скелет різних по хімічній довжині і формі органічних молекул, хімічні сполуки, що відрізняються одна від одної. Головна причина різноманітності організмів - це відмінності складових їх атомів, зв'язки один з одним. 

Для організмів важлива постійність змісту багатьох елементів. Часто недолік або надлишок якого-небудь елементу може викликати різні захворювання. Так, кобальт, що входить до складу вітаміну В12, стимулює кровотворення. В той же час його надлишок в організмі може викликати розвиток злоякісних пухлин. При недоліку йоду розвивається ендемічний зоб, а нестача цинку знижує плодючість і викликає затримки росту у людей і тварин.

Органічні молекули, що входять до складу живих організмів, мають свої характерні особливості і виконують певну функцію. До першої, основної групи органічних сполук в живих організмах відносяться нуклеїнові кислоти - ДНК, РНК.

Ці з'єднання передаються у спадок за допомогою явищ спадковості і мінливості і дозволяють зберігати безперервність життя живих організмів. До другої групи органічних сполук у складі живих організмів відносяться білки. Білки входять до складу деяких органоїдів клітини, а також виконують функцію біологічного каталізатора. До третьої групи органічних сполук відносяться вуглеводи і жири. Вони забезпечують організм необхідною енергією і беруть участь в утворенні структури біологічної мембрани і клітинною оболонкою.

Контролюючий блок№1

1)    В чому полягає суть теорії виникнення Всесвіту?
2)    Назвіть основні складові в клітині організму.
3)    Назвіть властивості живої матерії.

Єдиний рівень організації живих організмів

Структурну і функціональну єдність усіх живих організмів складає клітина. Клітини усіх організмів мають схожий хімічний склад. Клітинитварин, рослин, грибів, у тому числі і одноклітинних, мають схожу будову. Усі вони мають ядро і цитоплазму. У цитоплазмі під світловим мікроскопом добре видно деякі клітинні органоїди: вакуоли, хлоропласти, мітохондрії - і різного роду включення : дрібні краплі жиру, гранули крохмалю, деякі пігменти.

Давайте подивимося наступне відео.

Відео 4 «Рослинна клітина»

Мал.4 Єдина схема будови клітини організмів

Будова більшості клітинних органоїдів в усіх клітинах також дуже схожа. Діти, подивіться на малюнок 5. З яких основних елементів складається будь-яка клітина? В той же час форма і розмір клітин навіть в межах одного організму дуже різноманітні, що залежить від спеціалізації клітини і виконуваної нею функції. Вони можуть бути у вигляді многогранників, а також мати диско-видную, кулясту, кубічну форму.

Наприклад, клітини покривних тканин плоскі і щільно прилягають один до одного, нервові клітини витягнуті в довгі нитки і т. д.

Середні розміри клітин - декілька десятків мікрометрів, хоча бувають клітини менших і більших розмірів. Так, у людини є невеликі сферичної форми лімфоїдні клітини діаметром близько 10 мкм1 і нервові клітини, щонайтонші відростки яких досягають більше 1 м.

Спільність хімічного складу і будови клітини - основної структурної і функціональної одиниці живих організмів

- свідчить про єдність походження усього живого на Землі.

Давайте розглянемо наступне відео.

Відео 5 «Схожість структури клітин»

Для усіх клітин характерна здатність до росту, розмноження, дихання, виділення, використання і перетворення енергії, вони реагують на роздратування. Таким чином, клітини мають усю сукупність властивостей, необхідних для підтримки життя. Учні, подивіться на малюнок 6, щоб побачити різномаїття клітин. Які функції виконує кожна зображена клітина?

Мал. 6 Різні форми клітин залежно від функцій, які вони виконують. 1 – клітини епітелія кишковика; 2 - бактерії; 3 – діатомова  водоросль; 4 – м`язова клітина; 5 – нервова клітина; 6 – одноклітинна водоросль ацетабулярія; 7 - клітини печені; 8 - інфузорія; 9 - эритроцити людини; 10 - клітини епідерміса лука; 11 - жгутиконосець.

Окремі їх частини не можуть виконувати увесь комплекс життєвих функцій, тільки сукупність структур, що утворюють клітину, проявляє усі ознаки живого. Тому тільки клітина є основною структурною і функціональною одиницею живих організмів. У багатоклітинних організмів (рослин, тварин, грибів) окремі клітини тісно і злагоджено взаємодіють один з одним. Згадайте будову і функції органоїдів клітини.

Розмноження живих організмів

При розмноженні живі організми залишають потомство, тобто відтворюють собі подібних. Через молекули ДНК передаються характерні ознаки цього організму наступному поколінню. З однієї молекули ДНК при її подвоєнні утворюються дві молекули, що повністю повторюють початкову. Розмноження живих організмів тісно пов'язане з явищем спадковості.

Спадковість живих організмів

За допомогою спадковості живі організми передають свої ознаки, властивості і особливості з покоління в покоління. Ознаки живих організмів визначаються через особливості їх будови різних рівнів організації. Властивості організмів визначаються завдяки функціям кожного структурного з'єднання. Спадковість здійснюється на основі передачі генетичного коду, закладеного в спеціальних речовинах (генетичний апарат). Генетичний код пов'язаний з послідовністю розташування нуклеотидів амінокислот в молекулі ДНК.

Контролюючий блок№2

1)    Як ви можете пояснити єдність хімічного складу організмів?.
2)    Яку важливу роль дає живим організмам ця особливість?

Тема

• Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень.

Мета уроку

• познайомитися з історією вивичення клітини і методами цитологічних досліджень.

Задачі уроку

• Вивчити історію вивчення клітини.
• Проаналізувати методи цитологічних досліджень.

Хід уроку

Історія вивчення клітини

Люди дізналися про існування клітини лише в XVII ст. Незадовго до цього, в 1590 р., голландський шліфувальщик стекол Захар Янсен, з'єднавши разом дві лінзи, уперше винайшов примітивний мікроскоп. Саме завдяки цьому винаходу учені змогли розкрити таємницю клітинної будови.

Першим, хто оцінив значення збільшувального приладу і застосував його для дослідження зрізів рослинних і тваринних тканин, був англійський фізик і ботанік Роберт Гук. У 1665 р., вивчаючи зріз пробки, він виявив структури, схожі по будові на бджолині стільники, і назвав їх осередками, або клітинами. Відтоді цей термін міцно затвердився в біології. Правда, потрібно відмітити, що Р. Гук вважав, що клітини порожні, а жива речовина - це клітинні стінки. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти, як виглядала ця видатна людина.

Мал. 1 Роберт Гук

Приблизно в цей же час, в другій половині XVII ст., відомий голландський дослідник Антоні ван Левенгук удосконалив мікроскоп і зміг спостерігати живі клітини із збільшенням більш ніж в 200 разів. Саме він уперше в 1683 р. описав бактерії. Учні, подивіться на малюнок 2, щоб мати уявлення про вигляд бактерій.

Мал. 2 Бактерії

Ще до відкриття клітини, в середині XVII ст., відомий англійський лікар Уільям Гарвей припустив, що всі живі організми розвиваються з яйця. Це припущення блискуче довів російський вчений Карл Бер, який в 1827 р. виявив яйцеклітину ссавців. Це відкриття дозволило йому зробити висновок, що кожен організм розвивається з однієї клітини. У 1831-1833 рр. Роберт Броун виявив в рослинних клітинах сферичну структуру, яку назвав ядром.

Мал. 3 Клітина та клітинні органелли

Створення клітинної теорії

Для розуміння ролі клітини в живих організмах величезне значення мали праці ботаніка Матваса Шлейдена і зоолога Теодора Шванна. Шванн проаналізувавши усі існуючі на той момент знання про клітинну будову живої природи, сформулював першу версію клітинної теорії. Вона стверджувала, що всі організми складаються з простих частин - клітин. Причому кожна клітина в певному значенні - деяке індивідуальне самостійне ціле. Але в одному організмі всі клітини діють спільно, формуючи гармонійну єдність. Друзі, подивіться на малюнок 3, щоб зрозуміти будову клітини та її складові.

Правда, Шлейден і Шванн помилялися, вважаючи, що нові клітини можуть виникати з неклітинної речовини. Ця помилка була спростована німецьким вченим Рудольфом Вірховим, який показав, що всі клітини утворюються з інших клітин шляхом клітинного ділення. У 1858 р. Р. Вірхов написав: "Всяка клітина походить з іншої клітини. Там, де виникає клітина, їй повинна передувати клітина, подібно до того, як тварина походить тільки від тварини, рослина - тільки від рослини". 

Клітинна теорія зробила величезний вплив на розвиток біології і на формування сучасної природничонаукової картини світу. За визначенням Ф. Енгельса, клітинна теорія, закон перетворення енергії і еволюційна теорія Ч. Дарвіна є трьома найбільшими відкриттями природознавства XIX ст.
На основі клітинної теорії в середині XIX ст. виникла цитологія (від греч. цитос - вмістище, клітина) - наука, що вивчає структуру і функції клітини. До кінця XIX ст., завдяки вдосконаленню мікроскопічної техніки, були відкриті основні структурні компоненти клітини і вивчений процес її ділення. Німецький дослідник природи Вейсман остаточно встановив, що зберігання і передача спадкових ознак в клітині здійснюється за допомогою ядра. Винайдений в 30-і рр. XX ст. електронний мікроскоп дав можливість досліджувати ультраструктуру клітини. Було виявлено дивну схожість в тонкій будові клітин різних організмів. Учні, подивіться на малюнок 4. Так виглядає сучасний мікроскоп.

Мал. 4 Сучасний вигляд мікроскопа

Кожна клітина покрита плазматичною мембраною і має внутрішній вміст - цитоплазму. Будь-яка клітина має генетичний матеріал, що містить спадкову інформацію про будову і функціонування самої клітини і усього організму в цілому. Залежно від розташування цього генетичного матеріалу усі клітини діляться на прокаріотичні (доядерні), спадковий матеріал яких знаходиться безпосередньо в цитоплазмі, і эукаріотичні (ядерні), чий генетичний матеріал відокремлений від цитоплазми ядерною оболонкою, тобто. знаходиться в ядрі. Діти, подивіться на малюнок 5. Які клітини ви бачите? Що ці клітини мають спільного?

Мал. 5 Порівняння будови животної та рослинної клітин

Любі друзі, давайте уважно переглянемо наступні відео, щоб зрозуміти, як виглядає та функціонує рослинна клітина 

Відео 1 «Рослинна клітина»

 

і животна клітина відео 2 «Животна клітина» 

 

Клітина функціонує як єдине ціле, відповідаючи на дії зовнішнього середовища, взаємодіючи з іншими клітинами, входячи до складу багатоклітинних організмів. Вона забезпечує зв'язок між поколіннями, будучи носієм спадкової інформації. Клітина може представляти цілий самостійний організм, як, наприклад, амеба, і в цьому випадку її діяльність набагато різноманітніша, ніж робота спеціалізованої клітини багатоклітинного організма.

Незважаючи на принципову схожість у внутрішній будові, клітини можуть істотно відрізнятися за розміром і формою. Наприклад, людський організм складається з сотні видів клітин. Найбільшою серед них є яйцеклітина (до 200 мкм), а одними з найдрібніших - деякі клітини в нервовій тканині (близько 5 мкм). Еритроцити людини мають форму двоввігнутого диска, клітини гладкої м'язової тканини схожі на довге вузьке веретено, клітини епітелію можуть бути кубічними, плоскими, циліндричними, а лейкоцити взагалі не мають постійної форми. Великі остеоцити з численними відростками входять до складу кісткової тканини, а різноманітні нервові клітини зірчастої, веретеновидної, пірамідальної і іншої форми мають складні відростки, довжина яких може досягати 1 м і більше.

При всій цій різноманітності клітинам властиві загальні ознаки. Всі клітини є відкритими системами, які обмінюються речовиною і енергією з довкіллям. Ріст і розвиток, розмноження і подразливість - ці властивості, необхідні для підтримки життя, характерні для усіх клітин.

Основні положення клітинної теорії

Клітина - елементарна одиниця живого. Клітина є найменшою структурно-функціональною одиницею живого і представляє собою відкриту, саморегульовану систему, яка здатна самовідтворюватися. Поза клітиною життя немає.

Контролюючий блок№1

1)    Кого називають засновниками клітинної теорії?
2)    Яка наука виникла на основі клітинної теорії?
3)    Які основні положення клітинної теорії ви знаєте?

Цитологічні методи дослідження

Сучасна цитологія має в своєму розпорядженні численні і різноманітні методи дослідження, без яких було б неможливе накопичення і вдосконалення знань про будову і функції клітин.

Світлова мікроскопія

Сучасний світловий мікроскоп є дуже сучасним приладом, який досі має первинне значення у вивченні клітин і їх органоїдів. За допомогою світлового мікроскопа досягається збільшення в 2000-2500 разів. Нині створено багато різноманітних моделей світлових мікроскопів. Вони забезпечують можливість багатостороннього дослідження клітинних структур і їх функцій. Діти, давайте подивимося наступне відео про мікроскопи.

 

Відео 3 «Історичний ряд мікроскопів»

Електронна мікроскопія

З винаходом електронного мікроскопа в 1933 р. почалася нова епоха у вивченні будови клітини. За допомогою сучасного електронного мікроскопа вдалося розглянути багато нових важливих органоїдів клітини, які при вивченні у світловому мікроскопі здавалися просто безструктурними ділянками. Основна відмінність електронного мікроскопа від світлового в тому, що в йому замість світла використовується швидкий потік електронів, а скляні лінзи замінені електромагнітними полями. Джерелом електронів, тобто катодом, служить вольфрамовий волосок, що нагрівається електричним струмом до розжареного стану. Пучок електронів, що вилітають з розжареного вольфрамового волоска, спрямовується до анода. 

Мал. 6 Цитологічне дослідження живого матеріалу

Методи дослідження живих клітин

Мікроскопічне дослідження живих клітин широко застосовується в цитології для самих різних цілей, наприклад, для вивчення змін, що відбуваються в клітинах при різноманітних зовнішніх діях, для з'ясування закономірностей обміну речовин в клітинах, для вивчення клітинних структур, струмів цитоплазми, клітинної проникності і т. д. Учні, подивіться на малюнок 6. Що ви можете сказати про зображене?

Спостереження над живими клітинами вимагають, приготування спеціальних препаратів. Дрібні організми, такі, як одноклітинні водорості, прості, бактерії та інші переносяться разом з краплею середовища, в якій вони культивуються, на предметне скло. Препарат накривається покривним склом, і його можна досліджувати під мікроскопом. Друзі, давайте уважно подивимося відео про клітини під мікроскопом. 

 

Відео 4 «Живі клітини в листі під мікроскопом»

Методи прижиттєвого забарвлення

Прижиттєві барвники - це органічні сполуки ароматичного ряду, що мають відносно невелику токсичність для живих клітин. 

Розрізняються основні і кислі барвники. Проникаючи в клітину, вони з'єднуються головним чином з білками, і спочатку уся цитоплазмапридбаває дифузну забарвлення, після чого деякі барвники відкладаються в цитоплазмі у виді гранул.Забарвлення живих клітин дає можливість виявляти зміни, що відбуваються у клітинах і тканинах при різних зовнішніх діях. Діти, подивіться на малюнок 7. Так зображений метод забарвлення.

Мал. 7 Цитологічні метод забарвлення

Методи мікрургії (мікрохірургія)

Експериментальні методи, і різноманітні операції на клітинах (мікрооперації), стали застосовуватися цитологами вже в другій половині минулого століття. Перші мікрооперації проводилися на порівняно великих об'єктах, наприклад, на клітинах різних тварин, без використання яких-небудь спеціальних пристосувань і при невеликих збільшеннях лупи або препаровального мікроскопа. Мікрооперації на великих клітинах і досі проводяться вручну без яких-небудь складних приладів. Діти, подивіться на малюнок 8. Що ви можете сказати про зображене?

Мал.8 Цитологічний метод мікрохірургії

Мікрооперації на окремих клітинах дрібних розмірів стали проводити тільки на початку XX ст., коли був сконструйований прилад мікроманіпулятор. Мікроманіпулятори дозволяють проводити дуже тонкі
операції над клітиною та її органоїдами. Для цих операцій потрібно велике збільшення мікроскопа і спеціальні мікроінструменти, які найчастіше виготовляються самим експериментатором з тонких скляних ниток або паличок.

Методи мікрохімічного і ультрамікрохімічного вивчання клітини

До мікрохімічних відносяться ті методи, за допомогою яких робиться визначення від 10 до 0,01 міліграма речовини. Ці методи широко використовуються в цитології для визначення змісту в клітинах білків, фосфору, амінокислот, нуклеїнових кислот, цукрів і т. д. Але для цілого ряду цитологічних досліджень абсолютно необхідно визначення дуже малих кількостей речовин в окремих клітинах або в окремих частинах клітини. 

Метод рентгеносруктурного аналізу

Метод рентгеносруктурного аналізу заснований на явищі дифракції рентгенівських променів. Він застосовується для вивчення будови молекул білків, нуклеїнових кислот і інших речовин, що входять до складу цитоплазми і ядра клітин. Метод дає можливість визначити просторове розташування молекул, точно виміряти відстань між ними і вивчити внутрішньомолекулярну структуру.

Метод мічених атомів (авторадіографія)

Мічені атоми широко застосовуються в цитології для вивчення різноманітних хімічних процесів, що протікають в клітині, наприклад для вивчення синтезу білків і нуклеїнових кислот, проникності клітинної оболонки, локалізації речовин в клітині і т. д. Для цих цілей застосовуються з'єднання, в які введені радіоактивна мітка.

Цитологічні методи дослідження застосовуються:

1) в онкології для розпізнавання злоякісних і доброякісних пухлин; при масових профілактичних оглядах з метою виявлення ранніх стадій пухлинного процесу і передракових захворювань; при спостереженні за ходом протипухлинного лікування;

2) в гематології для діагностики захворювань і оцінки ефективності їх лікування;

3) в гінекології - як з метою діагностики онкологічних захворювань, так і для визначення вагітності, гормональних порушень і так далі;

4) для розпізнавання багатьох захворювань органів дихання, травлення, сечовиділення, нервової системи і так далі і оцінки результатів їх лікування.

Контролюючий блок№2

1)    Які сучасні цитологічні методи ви можете назвати?
2)    Де і для чого застосовуються цитологічні дослідження? 

Тема

• Будова клітин прокаріотів.

Мета уроку

• познайомитися із структурою прокаріотичної клітини.

Задачі уроку

• вивчити будову клітин прокаріотів.

Хід уроку

Будова прокаріотичної клітини

Клітини всіх прокаріотичних організмів не мають чітко оформленого ядра, що є першою ознакою тих, що відрізняють їх від еукаріотичних організмів. Прокаріоти мають іншу назву бактерії. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб мати уяву про вигляд бактерій.

             

Мал. 1 Бактерія 

                               

Мал. 2 Будова клітини прокаріота

Назва прокаріоти пішла від двох слів латинського "про" - перед і грецького "каріон" - ядро. Спадковий апарат прокаріот представлений однією кільцевою молекулою ДНК, що не утворює зв'язків з білками і містить по одній копії кожного гена, бактерії гаплоїдні організми. Крім того, бактерії можуть містити ДНК у формі крихітних плазмид. Друзі, подивіться на малюнок 2, щоб зрозуміти структуру клітини прокаріота. 

Клітинна стінка бактерій є поверхневим шаром бактерійної клітини, завтовшки 0.01-0.04 мкм, розташований зовні від цитоплазматичної мембрани. 

Однією з особливостей в клітинній стінці бактерій є наявність в ній даімінопімелинової кислоти (амінокислота зустрічається тільки у бактерій і синьо-зелених водоростей) і муреїну (пептидогликана). На відміну від вірусів, бактерії, завдяки наявності клітинної стінки, здатні, витримувати екстремальні умови середовища. 

Окрім захисної функції, клітинна стінка у бактерій визначає їх форму, підтримує осмотичний тиск усередині клітини. 

Давайте, учні, розглянемо таблицю 1, щоб зрозуміти основні розрізняльні риси в будові прокаріотів від еукаріотів.

Табл. 1 Порівняльна характеристика прокаріотів і еукаріотів. 

Ознаки	Покаріоти	Еукаріоти
Ядерна оболонка	Нема	Є
ДНК	Замкнута в кільце	Ядерна ДНК має лінійну структуру
Хромосоми	Нема	Є
Мітоз	Нема	Є
Мейоз	Нема	Є
Гамети	Нема	Є
Мітохондрії	Нема	Є
Пластиди у автотрофів	Нема	Є
Спосіб поглинання їжі	Адсорбція через клітинну мембрану	Фагоцитоз і піноцитоз
Травні вакуолі	Нема	Є
Жгутики	Є	Є

У 1884 р. Крістіан Грамм запропонував особливий спосіб забарвлення бактерійної клітини, за допомогою якого бактерії можуть бути розділені на дві групи: грампозитивні і грамнегативні. Хімічний склад клітинних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій різниться. 

У грампозитивних бактерій муреїн складає до 90 % маси клітинної стінки і утворює багатошаровий (до 10 шарів) каркас, при цьому муреїн ковалентний пов'язаний з тейхоєвими кислотами. Такі бактерії при забарвленні по методу Грама міцно утримують комплекс генціанового фіолетового і йоду; вони забарвлюються в синьо-фіолетовий колір.

У грамнегативних бактерій поверх двух-трьох шарів муреїну розташовується шар ліпополісахаридів. Ці бактерії при забарвленні по методу Грама не здатні міцно утримувати комплекс генціанового фіолетового і йоду і, відповідно, знебарвлюються спиртом, фарбуючись додатковим барвником - фуксином в рожево-червоний колір. 

Плазматична мембрана бактерій має товщину 5-7 нм, і може бути описана загальноприйнятою моделлю будови мембран, запропонованою в 1972 році С. Синджером і Дж. Ніколсоном. Давайте, діти, розглянемо наступне відео про типи бактерій залежно від хімічного складу.

 

Відео 1 «Грам позитивні та грам негативні бактерії»

Рідко-мозаїчна модель будови мембрани

У мембран розрізняють зовнішню і внутрішню сторони. Структурною одиницею мембрани є фосфоліпіди. Фосфоліпіди - амфипатичні молекули, тобто в одній молекулі є як гідрофільні, так і гідрофобні ділянки. Фосфоліпіди розташовані в два шари. Фосфоліпідниі біслой утворюється за рахунок гідрофільних полярних голівок, які звернені до води, а ланцюги залишків жирних кислот формують внутрішнє гідрофобне середовище із залишками жирних кислот другого (внутрішнього) шару фосфоліпідів.

Учні, подивіться на малюнок 3. Так виглядає мембрана зовні.

Мал. 3 Мембрана бактерії

Ліпідний біслой з обох боків покритий білками. Білки можуть бути інтегральними, міцно вбудованими в мембрану або асоційованими. Останні неміцно або оборотно пов'язані з мембраною і здатні відчіплюватися навіть при м'яких діях. Інтегральні білки можуть бути ковалентний пов'язані кінцевою карбоксильною групою білку з фосфоліпідами мембрани.

Цитоплазма у молодої бактерії гомогенна. У старих клітин вона сильно гранульована і має розкидані по усієї клітини бульбашки. Частина з них є аеросомами (що містять повітря), функція яких, підтримка клітини на плаву. Окрім бульбашок, в цитоплазмі прокаріотичної клітини є численні випинання плазмалеми всередину клітини. Це енергетичні структури клітини, які беруть участь в процесах живлення.

Мал. 4 Різномаїття видів бактерій

За формою і особливостям об'єднання клітин : розрізняють декілька морфологічних груп бактерій : кулясті (коки), прямі паличкоподібні (бацили), зігнуті (вібріони), спірально зігнуті (спірили) та ін. Коки, зчеплені попарно, дістали назву диплококи, сполучені у вигляді ланцюжка, - стрептококи, у вигляді грон - стафілококки та ін. Діти, подивіться на малюнок 4. Які види бактерій на малюнку зображені? 

Учні, давайте розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти, які існують види бактерій.

Відео 2 «Види бактерій»

Типи живлення у бактерій

Ну ось ми з вами і підійшли до другої властивості живих організмів : живлення. На відміну від вірусів, бактерії самостійно добувають енергію і пластичні речовини за рахунок живлення. Діти, давайте подивимося відео про бактерії та віруси.

Відео 3

За типом живлення всі організми (включаючи і бактерії) ділять на два типи: автотрофні і гетеротрофні організми. До автотрофних відносять організми здатні отримувати енергію і синтезувати речовини з неорганічних речовин (процеси фотосинтезу і хемосинтезу). До гетеротрофних організмів відносять організми окислюючі органічні речовини в процесі бродіння і дихання.

Бродіння

Метаболічний процес, при якому регенерується ATP, а продукти розщеплювання органічного субстрату можуть служити одночасно, і донорами, і акцепторами водню. При зброджуванні глюкози і інших вуглеводів утворюються такі продукти, як етанол, лактат, пропионат, форміат, бутират, сукцинат, капронат, ацетат, н-бутанол і так далі. Залежно від того, які продукти переважають, розрізняють спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, мурашинокисле, маслянокислое і оцтове бродіння. 

Друзі, подивіться на малюнок 5, щоб мати уяву про бактерії бродіння та бактерії фотосинтезу.

Мал.5 Бактерії бродіння та фотосинтезу.

Фотосинтез

У прокаріотичних клітинах, здатних до фотосинтезу (синьо-зелені водорості, зелені і пурпурні бактерії) є по-різному структуровані великі випинання мембрани, - хроматофори або тилакоїди, в яких накопичуються фотосинтетичні пігменти. На підставі наявності пігментів у прокаріот в 1931р. Ван-Ніль висловив припущення про існування бактерійного фотосинтезу, що підтвердилося експериментальними даними отриманих при вивченні основних груп фотосинтетичних бактерій.

Хемосинтез

Бактерії, які використовують як джерело вуглецю СО2, а в якості донорів водню використовують неорганічні з'єднання називаються хемоавтотрофами. Енергія може виділятися при окисленні водню, сірководня, сірки, заліза (III), аміаку і інших неорганічних з'єднань.

Види прокаріотів

Пурпурні серобактерії

Клітини мають темно-червоний колір із-за низького вмісту бактеріофлорофілла а і високого вмісту червоних і коричневих пігментів. У клітинах деяких пурпурних серобактерій знайдений бактеріохлорофіл b, спектр поглинання світла, завдяки наявності цього пігменту зміщений в область інфрачервоного випромінювання - 1100 нм. Це анаеробна група організмів, тобто для росту і розвитку не мають потреби у присутності кисню.

Зелені серобактерії

Зелені бактерії містять бактеріохлорофіл з і d, і в невеликій кількості бактеріохлорофіл а. Наявність цих пігментів дозволяє бактеріям абсорбувати світло приблизно до 850 нм. Як і пурпурні серобактерії, зелені серобактерії використовують сірководень як донора водню і електронів. Проте на відміну від останніх, ця група бактерій в процесі фотосинтезу виділяє сірку в середу.

Пурпурні несірчані бактерії

За допомогою методів генетичного аналізу було показано, що ця група організмів пішла від пурпурних серобактерій, які в процесі еволюції перейшли на використання неорганічних і органічних з'єднань в процесі фотосинтезу.

Ціанобактерії

Мал. 6 Ціанобактерії Ціанобактерії - фототрофні прокаріоти, що використовують для своєї життєдіяльності енергію світла, причому вони здійснюють оксигенний фотосинтез, тобто синтезують органічну речовину з вуглекислого газу і води, при цьому звільняється молекулярний кисень. Це єдині прокаріоти, здатні до оксигенного фотосинтезу. Учні, подивіться на малюнок 6. Так виглядають ціанобактерії.

Дихання

Більшість бактерій використовують як джерело вуглецю органічні речовини, отримання енергії відбувається за рахунок окислення органічних речовин в процесі дихання. Дихання в безбарвних клітинах бактерій відбувається на невеликих утвореннях, які сталися шляхом впячивания мембрани (процес аналогічний освіті хроматофор).

Розмноження

Більшість бактерій розмножуються шляхом ділення надвоє, рідше брунькуванням, а деякі (наприклад, актиноміцети) - за допомогою екзоспор або обривків міцелія. Відомий спосіб множинного ділення. Багатоклітинні прокаріоти можуть розмножуватися відділенням від трихом однієї або декількох клітин. Відмітною особливістю бактерій є здатність до швидкого розмноження. Друзі, давайте розглянемо відео про розмноженнябактерій.

Відео 4 «Розмноження бактерій»

Різноманітність типів живлення у бактерій привела до їх масового поширення. На земній кулі не так вже багато місць, де немає бактерій.

Давайте, друзі, подивимося наступне відео.

Відео 5 «Бактерії навколо нас»

Бактерії були знайдені в грунті на глибині до 11 км, в прісній і солоній воді, в льодовиках, в атмосфері на висоті 16 км. Саме бактерії визначають межі біосфери на нашій планеті. Проте, не дивлячись на відкриття великої кількості мікроорганізмів учені досі не можуть достовірно визначити прародителя усіх прокаріот.

Контролюючий блок№1

1)    Звідки пішла назва «прокаріотична клітина»?
2)    Чим саме відрізняються прокаріоти від еукаріотів?
3)    Назвіть основні властивості клітини прокаріотів.
4)    Які види бактерій ви знаєте?

Тема

• Будова клітини еукаріотів.

Мета уроку

• познайомитися із структурою еукаріотичної клітини.

Задачі уроку

• вивчити будову клітин еукаріотів.

Хід уроку

Будова клітини еукаріотів

Друга основна категорія живих істот - це еукаріоти, тобто організми, клітини яких містять істинне ядро. Клітини еукаріот більші і складніші за будовою, ніж клітини прокаріот. Які ще відмінності еукаріотів від прокаріотів ви знаєте? 

Давайте уважно розглянемо малюнок 1.

Мал. 1 Порівняннвя еукаріотів з прокаріотами

У ядрі, оточеному мембраною, ув'язнена велика частина ДНК, яка таким чином відокремлена від цитоплазми. У цитоплазмі містяться різні органели, кожна з яких має характерну структуру, - мітохондрії, лізосоми, центріолі. Клітини еукаріот такі різноманітні по розмірах і формі і настільки спеціалізовані, що описати "типову" клітину практично неможливо. Діти, подивіться на малюнки 2 і 3, щоб зрозуміти, якої форми бувають еукаріоти.

Багато клітин мають далеко не сферичну форму. Наприклад, еритроцити людини є дисками розміром 8•8•(1-2) мкм і об'ємом 80 мкм3. Клітинирослинних волокон не досягають скількох мм в довжину. Нервові клітини тварин мають довгі відростки, аксони, у людини їх довжина досягає 1м. Давайте розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти з чого складається клітина.

Відео 1 «Будова клітини» 

   

Мал. 2 Еритроцити людини 

Мал. 3 Нервові клітини

Ядро

Діаметр ядра клітини тварини дорівнює ~5 мкм, а об'єм ~ 65 мкм3. За винятком того періоду, коли клітина ділиться, ядро щільно і майже рівномірно заповнено ДНК. Навіть за допомогою електронного мікроскопа не вдається розрізнити в ядрі якої-небудь певної структури. Внаслідок своїх кислотних властивостей ДНК забарвлюється основними барвниками. Задовго до виникнення сучасної біохімії ядерна речовина, що забарвлюється цими барвниками, дістала назву хроматин. 

Учні, подивіться на малюнок 4. З чого складається ядро еукаріот?

Мал. 4 Ядро

Клітинне ядро містить одне або декілька щільних ядерць - областей, надзвичайно збагачених РНК (тут є присутнім 10-20% сумарної кількості РНК клітини). Ядерця - це місця синтезу і тимчасового накопичення рибосомної РНК, яка у великих кількостях йде на зборку рибосом. 

Ядерна оболонка складається з двох мембран, розділених шаром в декілька десятків нанометрів; оболонка оточує ядро і відділяє перинуклеарний (навколоядерне) простір. У мембранах є пори діаметром 40-100 ним, так що по структурі вона нагадує сито. Пори є трубчастими канальця діаметром ~4,5 нм, по яких з ядра в цитоплазму проходять РНК і інші речовини.

Плазматична мембрана

Мал. 5 Плазматична мембрана

Тонка зовнішня клітинна мембрана - плазмалема - регулює потік речовин в клітину і з клітини, проводить імпульси в нервових і м'язових волокнах, бере участь в хімічних взаємодіях з іншими клітинами. Учні, давайте подивимося відео про переміщення води через мембрану.

Відео 2 «Вода і мембрана» 

Складки зовнішньої мембрани нерідко вдаються глибоко всередину клітини, в цитоплазму. Складки плазматичної мембрани можуть з'єднуватися з ядерною оболонкою, створюючи прямі канали між позаклітинним середовищем і перинуклеарним простором. Діти, подивіться на малюнок 5, щоб мати уяву про будову плазматичної мембрани.

Утворені плазматичною мембраною бульбашки в деяких випадках отшнурговуються в цитоплазму і зливаються з лізосомами. Таким шляхом клітина може заковтувати щільні частки (фагоцитоз) або крапельки (піноцитоз) з довкілля.

Цитоплазматичні мембрани

Хоча цитоплазма є рідиною, все ж за допомогою електронного мікроскопа виявилося, що рідка субстанція - цитозоль - пронизана безліччю мембран, що утворюють так званий ендоплазматичний ретикулум (ЕР), який складається із складної мережі трубочок, бульбашок і сплощених мішечків (цистерн). Давайте подивимося наступне відео.

Відео 3 «Рух цитоплазми»

Внутрішня порожнина цистерн ЕР з'єднується, мабуть, з перінуклеарним простором і з рядом сплощених, злегка зігнутих дископодібних мембран, званих апаратом Гольджи. Ця структура була уперше описана Камілло Гольджи в 1898 р., але її існування довгий час ставилося під сумнів. 

Апарат Гольджи є не просто місцем "упаковки" білків - в ньому протікають різні реакції синтезу. Учні, подивіться на малюнок 6. Так виглядає цей органоїд. Як і в гладкому ЕР, в мембранах Гольджи йде приєднання вуглеводів до білків і сульфатних груп до полісахаридів. У клітинах печінки апарат Гольджи бере участь в процесі виділення в кров ліпопротеїдів, а також жиророзчинних вітамінів. Таким чином, ЕР, мембрани Гольджи і секреторні гранули є організованою системою структур, що виконує біосинтетичні функції.

Мал. 6 Апарат Гольджи

Ця система бере участь не лише в синтезі ферментів, які сек-ретируются клітиною, але і в утворенні нових мембран. У рослинних клітинах зовнішні мембрани мітохондрій і мембрани, що оточують вакуоли, також утворюються безпосередньо з ЕР. Компоненти зовнішніх клітинних мембран, ймовірно, можуть використовуватися повторно, включаючись у відповідну структуру в ході ендоцитоза.

Мітохондрії і пластиди

Характерною особливістю клітин еукаріот є присутність мітохондрій - складних утворень з подвійною мембраною, близьких за величиною до бактерій. Внутрішня мембрана мітохондрій утворює численні глибокі складки, так звані крісти (гребеневидні вирости). Свого часу багато біохіміків були украй здивовані, виявивши в мітохондріях кільцеву ДНК з невеликою молекулярною вагою. Учні, ви можете розглянути будову мітохондрій на малюнку 7.

Мал. 7 Мітохондрії: зовнішній і внутрішній види

Мітохондрії є присутніми в усіх клітинах еукаріот, що використовують  кисень для дихання. Типова клітина печінки містить більше 1 000 мітохондрій. 

Мал. 8 Пластиди

Пластиди - це органели клітин рослин, що виконують різні функції. Найбільш важливу роль грають хлоропласти, содержащие-хлорофилл структури, в яких протікає фотосинтез. Як і в мітохондріях, в хлоропластах є складчаста внутрішня мембрана і деяка кількість ДНК невеликої молекулярної ваги. Друзі, ви можете розглянути будову мітохондрій на малюнку 8.

Лізосоми і мікро тільця

Лізосоми є бульбашками, оточеними поодинокою мембраною і що містять повний набір ферментів для розщеплювання, практично будь-якого компонента клітини. Лізосоми, мабуть, утворюються з мембран Гольджи. У клітинах, здатних захоплювати частинки їжі (наприклад, у амеб), лізосоми є джерелом ферментів для її розщеплювання. Лізосоми переварюють також "відпрацьовані" або зайві клітинні компоненти, у тому числі мітохондрії. Лізосоми - життєво необхідні клітинні органели; деякі серйозні хвороби людини обумовлені відсутністю саме специфічних лизосомных ферментів.

У багатьох клітинах зустрічаються мікротільця, в зеленому листі їх число досягає іноді 1/3 числа мітохондрій. Мікротільця за величиною близькі до мітохондрій, але оточені одношаровою мембраною і іноді мають кристалічну по виду "серцевину". У мікротельцях знаходиться велика кількість ферментів, що каталізують освіту і розкладання перекису водню. Описано два типи мікротілець: пероксисоми, присутні в клітинах печінки, бруньок і зеленого листя, і гліоксисоми, виявлені в проростаючому насінні олійних культур. Гліоксисоми грають особливу роль, а саме каталізують реакції гліоксилатного циклу.

Центріолі, вії, джгутики і мікротрубочки

У багатьох клітинах є присутніми центріолі; це маленькі циліндри діаметром близько 0,15 мкм і завдовжки 0,5 мкм, не пов'язані з мембранами. Кожна центріоль містить набір тонких мікротрубочок діаметром 20 нм. Практично в усіх тваринних клітинах поблизу ядра розташована пара центріолей, які відіграють важливу роль в клітинному діленні.

По структурі центріолі схожі з джгутиками або коротшими утвореннями - віями, зазвичай знаходяться на поверхні клітин еукаріот і є органами руху. Друзі, подивіться на малюнок 9. Так виглядають центріолі.
Нерухомі клітини тіла людини також нерідко мають вії. Модифіковані джгутики утворюють світлочутливі рецептори нашого ока і рецептори смаку на мові. Джгутики і вії дещо більше по діаметру, ніж центріолі, і мають характерну внутрішню структуру: вони складаються з 11 порожнистих мікротрубочок діаметром ~24 ним, організованих за схемою "9 2". Кожна мікротрубочка зовні схожа на джгутик бактерії, але істотно відрізняється від нього по хімічному складу. Базальне тільце, зване також кінетосомою, по структурі, розмірам і способу відтворення схоже з центриолью. Мікротрубочки виконують опорну функцію "цитоскелета". Давайте подивимося відео про центріолі.

Відео 3 «Центріолі» 

Клітинні оболонки, стінки і раковини

Подібно до бактерій, клітини вищих рослин і тварин часто покриті позаклітинним матеріалом. Так, рослинні клітини мають жорстку стінку, целюлозу, що міститься у великій кількості, й інші полімерні вуглеводи. Клітини, розташовані на зовнішніх поверхнях рослин, бувають покриті восковим шаром. Клітини тварин зовні зазвичай захищені глікопротеїдами - комплексами вуглеводів із специфічними білками клітинної поверхні. Простір між клітинами заповнений такими "цементуючими речовинами", як пектини у рослин і гіалуронова кислота у тварин.

Нерозчинні білки - колаген і еластин - секретуються клітинами сполучної тканини. Клітини, що лежать на поверхні (епітеліальні або ендотеліальні), нерідко граничать з іншого боку з тонкою базальною мембраною, що містить колаген. Часто в результаті спільної дії клітин різного типу відбувається відкладення неорганічних з'єднань - фосфату кальцію (у кістках), карбонату кальцію (шкаралупа яєць і спікули губок), окисли кремнію (раковини діатомових водоростей) і т. п. Таким чином, обмін речовин значною мірою протікає поза клітинами.

Контролюючий блок№1

1)    Звідки пішла назва «еукаріотична клітина»?
2)    Чим саме відрізняються еукаріоти від прокаріотів?
3)    Назвіть основні властивості клітини еукаріотів.
4)    З яких органоїдів складається клітина еукаріот?

Тема

• Клітинні мембрани, їх будова та функції

Мета уроку

• познайомитися із видами мембран, їх будовою і функціями.

Задачі уроку

• вивчити будову та функції клітинних мембран.

Хід уроку

Біологічні мембрани як основні структурні елементи клітини служать не просто фізичними межами, а є динамічними функціональними поверхнями. На мембранах органел здійснюються численні біохімічні процеси, такі як активне поглинання речовин, перетворення енергії, синтез АТФ і інше.

Будова біологічних мембран

Однією з основних особливостей усіх еукаріотичних клітин є різноманітність і складність будови внутрішніх мембран. Мембрани відмежовують цитоплазму від довкілля, а також формують оболонки ядер, мітохондрій і пластид. Вони утворюють лабіринт ендр-плазматичного ретикулума і сплощених бульбашок у вигляді стопки, що становлять комплекс Гольджи. 

Мембрани утворюють лізосоми, великі і дрібні вакуолі рослинних і грибних клітин, пульсуючі вакуолі простих. Усі ці структури складають з себе відсіки, призначені для тих або інших спеціалізованих процесів і циклів. Отже, без мембран існування клітини неможливе. 

Діти, подивіться на малюнок 1, щоб збагнути, де знаходиться мембрана.

 

Мал. 1 Клітинна мембрана 

Плазматична мембрана, або плазмалема, - найбільш постійна, основна, універсальна для усіх клітин мембрана. Вона є найтоншою (близько 10 нм) плівкою, що покриває усю клітину. Плазмалема складається з молекул білків і фосфоліпідів. Учні, подивіться уважно на малюнок 2. Так виглядає структура плазма леми.

Мал. 2 Структура плазматичної мембрани

Молекули фосфоліпідів розташовані в два ряди - гідрофобними кінцями всередину, гідрофільними голівками до внутрішнього і зовнішнього водного середовища. В окремих місцях біслой (подвійний шар) фосфоліпідів наскрізь пронизаний білковими молекулами (інтегральні білки). Усередині таких білкових молекул є канали - пори, через які проходять водорозчинні речовини. Друзі, подивімося на малюнок 3, щоб зрозуміти, як виглядають ліпіди.

Мал. 3 Мембранні ліпіди

Інші білкові молекули пронизують біслой ліпідів наполовину з однією або з іншого боку (напівінтегральні білки). На поверхні мембран еукаріотичних клітин є періферичні білки. 

Мал. 4 Мембранні білки

Молекули ліпідів і білків утримуються завдяки гідрофільно-гідрофобним взаємодіям. Діти, подивімося на малюнок 4, щоб зрозуміти, як виглядають білки.

До складу плазматичної мембрани еукаріотичних клітин входять також полісахариди. Їх короткі, сильно розгалужені молекули пов'язані з білками, утворюючи глікопротеїни, або з ліпідами (гліколіпіди). Зміст полісахаридів в мембранах складає 2-10% по масі. Полісахаридний шар завтовшки 10-20 нм, що покриває згори плазмалему тваринних клітин, дістав назву глікокаликс.

Давайте ми з вами подивимось наступне відео 1 «Клітинна мембрана»

Відео 1 «Клітинна мембрана»

Контролюючий блок№1

1)    Для чого необхідна мембрана в клітині?
2)    Яку найбільш універсальна мембрану ви знаєте?
3)  Коротко опишіть будову мембрани.

Властивості та функції мембран

Усі клітинні мембрани є рухливими текучими структурами, оскільки молекули ліпідів і білків не пов'язані між собою ковалентними зв'язками і здатні досить швидко переміщатися в площини мембрани. Завдяки цьому мембрани можуть змінювати свою конфігурацію, тобто мають плинність. Подивіться, діти, на малюнок 5. Що ви бачите?

 

Мал. 5 Клітинна мембрана 

Мембрани - структури дуже динамічні. Вони швидко відновлюються після ушкодження, а також розтягуються і стискуються при клітинних рухах. 

Мембрани різних типів клітин істотно розрізняються як по хімічному складу, так і за відносним змістом в них білків, глікопротеїнів, ліпідів, а отже, і по характеру наявних в них рецепторів. Кожен тип клітин тому характеризується індивідуальністю, яка визначається в основному глікопротеїнами. Розгалужені ланцюги глікопротеїнів, виступаючі з клітинної мембрани, беруть участь в розпізнанні чинників зовнішнього середовища, а також у взаємному пізнаванні споріднених клітин. 

 

Мал. 6 Проникнення речовин через мембрану.

З розпізнаванням пов'язана і регуляція транспорту молекул і іонів через мембрану, а також імунологічна відповідь, в якій глікопротеїни грають роль антигенів. У мембранах містяться також специфічні рецептори, переносники електронів, перетворювачі енергії, ферментні білки. Білки беруть участь в забезпеченні транспорту певних молекул всередину клітини або з неї, здійснюють структурний зв'язок цитоскелета з клітинними мембранами або ж служать в якості рецепторів для отримання і перетворення хімічних сигналів з оточуючої середи.

Найважливішою властивістю мембрани є також виборча проникність. Це означає, що молекули та іони проходять через неї з різною швидкістю, і чим більше розмір молекул, тим менше швидкість проходження їх через мембрану. Ця властивість визначає плазматичну мембрану як осмотичний бар'єр. Діти, подивіться на малюнок 6 та 7, щоб зрозуміти, процес проникнення (дифузії).

Мал. 7 Дифузія

Максимальну проникаючу здатність має вода і розчинені в ній гази; значно повільніше проходять крізь мембрану іони. Дифузія води через мембрану називається осмосом.  Давайте роздивимося цей процес на відео.

Відео 2 «Проникнення води через мембрану»

Існує декілька механізмів транспорту речовин через мембрану. 

Дифузія - проникнення речовин через мембрану по градієнту концентрації (з області, де їх концентрація вища, в область, де їх концентрація нижче). Дифузний транспорт речовин (води, іонів) здійснюється за участю білків мембрани, в яких є молекулярні пори, або за участю ліпідної фази (для жиророзчинних речовин).
При полегшеній дифузії спеціальні мембранні білки-переносники вибірково зв'язу

Активний транспорт зв'язаний з витратами енергії і служить для перенесення речовин проти їх градієнта концентрації. Він здійснюється спеціальними білками-переносниками, що утворюють так звані іонні насоси. Найбільш вивченим є Na-/ К- -насос в клітинах тварин, таких, що активно викачують іони Na назовні, поглинаючи при цьому іони К. Завдяки цьому в клітині підтримується велика концентрація К і менша Na в порівнянні з довкіллям. На цей процес витрачається енергія АТФ. Учні, давайте розглянемо малюнок 7. Який процес там зображений?

 

Мал. 8 Калій-натрієвий насос

В результаті активного транспорту за допомогою мембранного насоса в клітині відбувається також регуляція концентрації Mg2 -и Са2 . В процесі активного транспорту іонів в клітину через цитоплазматичну мембрану проникають різні цукри, нуклеотиди, амінокислоти.

Макромолекули білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів, ліпопротеїдні комплекси та ін. Діти, давайте подивимося наступне відео.

Відео 3 «Калій-натрієвий насос» Транспорт макромолекул, їх комплексів і часток всередину клітини відбувається абсолютно іншим шляхом - за допомогою ендоцитоза. При ендоцитозі певна ділянка плазмалеми захоплює і як би обволікає позаклітинний матеріал, укладаючи його в мембранну вакуоль, що виникла внаслідок вп`ячування мембрани. Надалі така вакуоль з'єднується з лізосомою, ферменти якої розщеплюють макромолекули до мономерів.

Процес, зворотний ендоцитозу, - екзоцитоз. Завдяки йому клітина виводить внутрішньоклітинні продукти або неперетравлені залишки, що знаходяться у вакуолі або бульбашки. Бульбашка підходить до цитоплазматичної мембрани, зливається з нею, а його вміст виділяється в довкілля. Так виводяться травні ферменти, гормони, гемицеллюлоза та ін.

Функції біологічних мембран наступні:

1. Відмежовують вміст клітини від зовнішнього середовища і вміст органел від цитоплазми.

2. Забезпечують транспорт речовин в клітину і з неї, з цитоплазми в органели і навпаки.

3. Виконують роль рецепторів (отримання і перетворення сигналів з довкілля, пізнавання речовин клітин і т. д.).

4. Є каталізаторами (забезпечення примембранних хімічних процесів).

5. Беруть участь в перетворенні енергії.

Давайте схематично розглянемо функції мембран на відео.

Відео 4  «Функції мембран»

Контролюючий блок№2

1)    Які основні властивості клітинних мембран ви знаєте?
2)    Що таке ендо- та екзоцитоз?
3)    Які функції мають мембрани в клітині?

Тема

• Поверхневий апарат клітин, його функції

Мета уроку

• познайомитися з функціями поверхневого апарату клітин.

Задачі уроку

• вивчити будову та функції поверхневого апарату.

Хід уроку

Будова поверхневого апарату клітин

Взаємодія клітини із зовнішнім середовищем і навколишніми клітинами здійснюється за допомогою поверхневого апарату. Основу поверхневого апарату клітин (ПАК) складає зовнішня клітинна мембрана, або плазмалема. Окрім плазмалеми в ПАК є надмембранний комплекс, а у еукаріот - і субмембранний комплекс. 

Діти, подивіться на малюнок 1. Саме так виглядає поверхневий апарат клітини.

Мал. 1 Поверхневий апарат клітини

Основними біохімічними компонентами плазмалеми є ліпіди і білки. Їх кількісне співвідношення у більшості еукаріот складає 1:1, а у прокаріот в плазмалемі переважають білки. У зовнішній клітинній мембрані виявляється невелика кількість вуглеводів і можуть зустрічатися жироподібні з'єднання (у ссавців - холестерол, жиророзчинні вітаміни). Друзі, розгляньмо наступне відео, щоб побачити іззовні на плазмо лему.

 

Відео 1 «Життя клітини» 

У 1925 р. Е. Гортер і Ф. Грендел (Голландія) припустили, що основу мембрани складає подвійний шар ліпідів - біліпідний шар. У 1935 р. Дж. Даніели і Г. Даусон запропонували першу просторову модель організації мембран, що дістала назву "сендвіч", або модель "бутерброда ". На їх думку, основою мембрани є біліпідний шар, а обидві поверхні шару покрито суцільними шарами білків. 

Учні, подивіться, будь ласка, на малюнок 2. З чого складається зовнішня поверхня плазматичної мембрани?

Мал.2 Зовнішня поверхня плазмалеми

Подальше вивчення клітинних мембран, включаючи плазмалему, показало, що майже в усіх випадках вони мають схожу будову. У 1972 р. С. Зінгер і Г. Ніколсон (США) сформулювали уявлення про рідинно-мозаїчну будову клітинних мембран. 

Згідно цієї моделі, основу мембран складає біліпідний шар, але білки в ньому розташовані окремими молекулами і комплексами, тобто мозаїчно. Зокрема, молекули інтегральних білків можуть перетинати біліпідний шар, півінтегральних - частково занурюватися в нього, а периферічних - розташовуватися на його поверхні. 

Діти, давайте розглянемо цю модель будови плазмалеми на малюнку 3. 

Мал.3  Рідинно-мозаїчна модель будови плазмалеми. 

Сучасна молекулярна біологія підтвердила справедливість рідинно-мозаїчної моделі, хоча були виявлені і інші варіанти клітинних мембран. Зокрема, у архебактерій основу мембрани складає моношар складного по будові ліпіду, а деякі бактерії містять в цитоплазмі мембранні бульбашки, стінки яких представлені білковим моношаром. Діти, давайте уважно розглянемо наступне відео, щоб краще зрозуміти рідинно-мозаїчну модель плазма леми.

 

Відео 2 «Мембрана»

Надмембранний комплекс поверхневого апарату клітин характеризується різноманіттям будови. У прокаріот надмембранний комплекс в більшості випадків представлений клітинною стінкою різної товщини, основу якої складає складний глікопротеїн муреїн (у архебактерій - псевдомуреїн). У цілого ряду еубактерій зовнішня частина надмембранного комплексу складається з ще однієї мембрани з великим змістом ліпополісахаридів. У еукаріот універсальним компонентом надмембранного комплексу є вуглеводи - компоненти гліколіпідів і глікопротеїнів плазмалеми. Завдяки цьому його початково називали глікокаликсом. 

Окрім вуглеводів, до складу глікокаликса відносять периферичні білки над біліпідним шаром. Складніші варіанти надмембранного комплексу зустрічаються у рослин (клітинна стінка з целюлози), грибів і членистоногих (зовнішній покрив з хітину). 

Друзі, давайте розглянемо глікокалікс на малюнку 4, на якому зображена детальна схема будови плазма леми.

Мал. 4 Схема будови плазмалеми: 1 – молекула ліпіда; 2 – ліпідний біслой; 3 – інтегральні білки; 4 – півінтегральні білки; 5 – периферичні білки; 6 – глікокаликс; 7 – субмембранний слой; 8 – актинові мікрофіламенти; 9 – мікротрубочки; 10 – проміжні філаменти; 11 – вуглеводні частини молекул глікопротеїнів і гліколіпідів

Субмембранний комплекс характерний тільки для еукаріотичних клітин. Він складається з різноманітних білкових ниткоподібних структур: тонкої волокнини (від латів. волокнина - волокно, нитка), мікрофібрил (від греч. микрос - малий), скелетної (від греч. скелетон - висушене) волокнини і мікротрубочок. Вони пов'язані один з одним білками і формують опорно-скорочувальний апарат клітини. Субмембранний комплекс взаємодіє з білками плазмалеми, які, у свою чергу, пов'язані з надмембранным комплексом. 

Учні, давайте уважно розглянемо малюнок 5, щоб зрозуміти описану взаємодію ниточного білкового субмемранного комплексу з білками плазматичної мембрани.

Мал. 5 Взаємодія субмембранного комплексу з білками плазма леми.

Функції поверхневого апарату клітин

В результаті ПАК є структурно цілісною системою. Це дозволяє йому виконувати важливі для клітини функції: ізолюючу, транспортну, каталітичну, рецепторно-сигнальну і контактну.

Його основні функції визначаються пограничним положенням і включають: 

1) бар'єрну (розмежувальну) функцію; 

2) функцію розпізнавання інших клітин і компонентів міжклітинної речовини; 

3)  рецепторну функцію, включаючи взаємодію з сигнальними молекулами (гормони, медіатори і тому подібне);

4)  транспортну функцію;

5) функцію руху клітини за допомогою утворення псевдо-, філо- і ламеллоподій). 

Учні, давайте розглянемо наступне відео, щоб засвоїти цю функцію ПАК.

Відео 3 «Активний транспорт»

        

Контролюючий блок

1) З чого складається поверхневий апарат клітини?
2) Що таке глікокаликс?
3) Які функції має поверхневий апарат клітини?

Тема

• Підсумкове заняття. Семестрове оцінювання.

Мета уроку

• перевірити засвоєний матеріал пройдених тем «Живе і неживе. Елементарний склад живих організмів», «Еукаріоти та прокаріоти».

Задачі уроку

• пройти семестрове оцінування по вже пройденому матеріалу шляхом тестування і виконання індивідуальних завдань.

Хід уроку

Контролюючий блок №1 до теми «Живе і неживе. Елементарний склад живих організмів»

На малюнку 1 дати короткий опис картинці і сказати, до якого виду організмів вона відноситься.

 
Мал. 1 Жива і нежива природа

Відповісти на наступні запитання (відповісти так або ні).

1.    Усі органічні речовини добре розчиняються у воді. 

2.    Жири є джерелом енергії і води.

3.    Хімічні елементи в клітині - зовсім інші, ніж в неживій природі.

4.    Залізо накопичується в яблуках, а йод - в морській  капусті. 

5.    Одні і ті ж елементи входять до складу живої і неживої природи, що свідчить про їх єдність.

6.    Найпоширеніша неорганічна речовина – вода.

7.    Чим активніше працює орган, тим в його клітинах менше води.

8.    Гемоглобін - це червоний білок нашої крові. 

9.    Щоб бути здоровим, людина повинна в добу отримувати з їжею 100 г білку. 

10.    Вуглеводи потрібні тільки рослинам. 

11.    Нуклеїнові кислоти здійснюють зберігання і передачу спадкових ознак. 

12.     До складу клітини входять органічні і неорганічні речовини.

На малюнку 2 дати короткий опис кожній складовій органічних речовин, назвати її функції і вказати їх процентне співвідношення в організмі. 

Мал. 2 Органічні речовини 

Проглянути наступне відео і відповісти на запитання. 

Відео 1 «Жива та нежива природа»

Відповісти на наступний тест.

1.Зміст якого хімічного елементу в клітині більше ніж інших. 

а) водню
б) вуглецю
в) кисню 

2.В нормі в клітинах підтримується... 

а) кисла реакція
б)слаболужна реакція
в) лужна реакція 

3.Вода здатна утворити гидрат-ионы тому, що... 

а) молекули води сполучені водневими зв'язками
б)молекули води полярні і вода легко диссоціює
в) немає відповіді 

4.Амінокислоти - це... 

а) кислоти
б) підстави
в) нуклеотиди 

5.Яке із з'єднань не побудоване з амінокислот?

а) гемоглобін
б) інсулін
в) глікоген 

6.Змінюваною частиною амінокислоти є...

а) карбоксильна група
б) аміногрупа
в) радикал 

7.Мономерами ДНК і РНК являються...

а) азотисті підстави
б) нуклеотиди
в) дезоксирибоза і рибоза 

8.Денатурувати можуть...

а) усі структури білку
б) тільки вторинна і первинна
в) тільки третинна і четвертина

9. Активність ферменту визначається...

а) наявністю в нім водневих зв'язків
б) будовою його активного центру
в) кількістю амінокислот в його складі 

10. Найбільша РНК.

а) рибосомальная
б) матрична
в) транспортна 

Контролюючий блок №2 до теми «Еукаріоти та прокаріоти»

Відповісти на наступний тест.

1.У прокаріот, порівняно з еукаріотами, відсутні.

а) мітохондрії
б) хромосоми
в) рибосоми

2.В мембранах еукаріот...

а) один шар ліпідів
б) два шари ліпідів
в) три шари ліпідів

3.Легко пройде через ліпідний шар мембрани...

а) вода
б) ефір
в) глюкоза

4. Проходження через мембрану іонів натрію і калію відбувається шляхом...

а) дифузії
б) осмосу
в) активного перенесення

5. Виведення речовин з клітини називається...

а) екзоцитозом
б) фагоцитозом
в) ендоцитозом

6. Рецепторна функція мембрани пов'язана з...

а) білками і ліпідами
б) ліпідами і вуглеводами
в) білками і вуглеводами

7. Ядро є структурою...

а) двумембранною
б) одномембранною
в) немембранною

8.Формування лізосом клітини відбувається в...

а) рибосомах
б) апараті Гольджи
в) мітохондріях

9. На рибосомах в процесі біосинтезу утворюються...

а) амінокислоти
б) білки первинної структури
в) Т-РНК

10. Де зосереджений хлорофіл хлоропластів?

а) в гранах
б) в матриксі (стромі)
в) в зовнішній мембрані

Проглянути наступне відео і відповісти на запитання.

Відео 2 «Тваринна клітина»

Заповнити таблицю по порівнянню прокаріотів з еукаріотами на малюнку 3.

 

Мал. 3 Порівняння прокаріотів з еукаріотами.

На малюнку розкажіть про будову еукаріотів та прокаріотів, порівняйте їх будову.

Мал. 4 Будова еукаріотів та прокаріот