Методична розробка уроку за темою: Ядро, його структурна організація та функції

Про матеріал

Методична розробка уроку входить в тему "Структура клітини", яка допоможе зрозуміти учням взаємозв'язок між будовою і функціями ядра.

Перегляд файлу

Урок № 13
Тема: Ядро, його структурна організація та функції.

Мета уроку: сформувати знання про організацію спадкового матеріалу в прокаріотів та еукаріотів (нуклеоїд і ядро), їхню будову та функції; розвивати вміння аналізувати, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки; удосконалювати вміння застосовувати теоретичні знання на практиці; виховувати спостережливість, наполегливість.

Ключові компетентності: спілкування державною мовою, формування компетентностей ініціативності й підприємливості, інформаційно-цифрова компетентність, уміння вчитися впродовж життя.

Очікувані результати: учні називають функції ядра; розпізнають структури ядра клітини на схемах, електронних мікрофотографіях; характеризують будову і функції складових ядра (ядерна оболонка, каріоплазма, хроматин, ядерце), нуклеоїд прокаріотів; пояснюють зв’язок хімічного складу і структури хроматину, роль ядерної оболонки в ядерно-цитоплазматичному обміні, керівну роль спадкової програми в життєдіяльності клітини.

Обладнання: таблиці «Будова ядра», «Будова рослинної клітини», «Будова тваринної клітини», «Будова бактеріальної клітини», комп'ютер, мультимедійний проєктор.

Базові поняття й терміни: клітина, ядро, нуклеоїд, каріоплазма, ядерний матрикс, хроматин, ядерце.

Тип уроку: комбінований.

1. Організаційний етап

Привітання учнів, перевірка їхньої готовності до уроку. Психологічне налаштування на співпрацю.

2. Перевірка домашнього завдання й актуалізація опорних знань учнів

2.1. Індивідуальна робота з картками

2.2. Виконання тестових завдань.

Вибрати одну правильну відповідь.

1. Поверхневий апарат клітини виконує функції:

А бар’єрну, транспортну В транспортну, рецепторну

Б транспортну, рецепторну, бар’єрну Г захисну, структурну, каталітичну

2. До якого класу органічних сполук належать целюлоза та глікоген?

А полісахариди Б полінуклеотиди В моносахариди Г дисахариди

3. Який полісахарид входить до складу клітинної стінки грибів?

А крохмаль Б целюлоза В глікоген Г хітин

4. Надмембранний комплекс тваринної клітини:

А клітинна стінка Б глікокалікс В плазматична мембрана Г мікротрубочки

5. Яка органічна речовина, заповнюючи проміжки між волокнами целюлози, призводить до здерев’яніння клітинних стінок?

А лігнін Б хітин В крохмаль Г глікоген

6. Який процес називають плазмолізом?

А відокремлення цитоплазми від клітинної стінки в результаті того, що вміст солей поза межами клітини високий, вода виходить з клітини

Б надходження до клітини води в результаті того, що вміст солей поза її межами низький

В надходження води до клітини в результаті того, що вміст солей поза її межами високий

Г відокремлення цитоплазми від клітинної стінки в результаті того, що вміст солей поза межами клітини низький, вода виходить з клітини

7. Який процес називають деплазмолізом?

А відокремлення цитоплазми від клітинної стінки в результаті того, що концентрація солей поза межами клітини висока, вода виходить з неї

Б надходження води до клітини в результаті того, що концентрація солей поза межами клітини низька

В надходження води до клітини в результаті того, що концентрація солей поза межами клітини висока

Г відокремлення цитоплазми від клітинної стінки в результаті того, що концентрація солей поза межами клітини низька, вода виходить з неї

8. Укажіть надмембранну структуру рослинної клітини.

А цитоплазматична мембрана Б клітинна стінка В глікокалікс Г ядерна мембрана

9. Визначте функцію глікокаліксу.

А синтез білків Б опорна В формування мітотичного веретена Г сприйняття подразнень

10. Що утворюють у клітині мікротрубочки?

А клітинну мембрану Б клітинний центр В клітинні включення Г клітинну оболонку

2.3. «Термінологічне лото».

На дошці прикріплені різнокольорові аркуші, на яких зі зворотного боку написані терміни. Учні підходять до дошки, знімають аркуші та дають визначення термінам.

Приклади термінів: клітинна стінка, глікокалікс, плазмоліз, деплазмоліз, муреїн, хітин, мікрониточки, мікротрубочки, тубулін тощо.

2.4. «Тести для друга».

Учні пропонують сусіду по парті для розв’язування тестові завдання, які склали вдома.

1. Які функції виконує поверхневий апарат клітин?

2. Які характерні особливості має поверхневий апарат прокаріотичних клітин?

3. Які характерні особливості має поверхневий апарат клітин тварин?

4. Як пов’язана будова поверхневого апарата клітин із функціями, які він виконує?

2.5. «Творча лабораторія».

— Чому в рослин, грибів і тварин поверхневий апарат побудований з різних речовин?

— Стверджують, що тварини, такі якими ми їх знаємо, не могли б існувати, якби їхні клітини мали стінки із целюлози. Як це можна пояснити?

3. Мотивація навчальної діяльності

Епіграф уроку:

ЯДРО — це «мозковий центр» клітини.

(Дитяча енциклопедія)

Слово вчителя

У 1831 р. англійський природознавець Роберт Броун вивчав різні види рослин, зразки яких зібрав під час подорожі до Австралії. Броун був дуже уважним до всіх деталей, а клітини рослин особливо цікавили його. Розглядаючи їх під мікроскопом, він побачив дещо цікаве: кожна клітина містила круглий і непрозорий елемент. Він назвав його ядром.

Дізнавшись про спостереження Броуна, німецький фізіолог Теодор Шванн почав шукати подібні елементи в клітинах пуголовків. І він побачив, що кожна клітинка цієї тварини теж містить ядро. Це був революційний прорив — свідчення того, що всі види життя пов’язані між собою. В одній із книг Шванн описав різні типи клітин, взяті від різноманітних організмів, і визначив їх за фактом наявності ядра.

Усвідомлення того, що існує елемент, спільний для всіх організмів, не тільки для рослин, а й для тварин, поєднало рослинне і тваринне царства у щось спільне, щось, що мало однакові риси…

З винайденням електронного мікроскопа вчені розгадали багато таємниць ядра. З деякими з них ви ознайомитеся на сьогоднішньому уроці.

Проблемне питання

Чому саме ядро вважається центром керування клітиною?

Повідомлення теми уроку. Визначення разом з учнями мети і завдань уроку

4. Засвоєння нового матеріалу

План пояснення нового матеріалу

1. Будова і функції ядра клітин еукаріотів. (Повідомлення учня, розповідь учителя, бесіда, складання опорної схеми, заповнення таблиці.)

2. Значення нуклеоїду клітин прокаріотів. (Самостійна робота учнів з підручником — «метод позначки».)

1. Будова і функції ядра клітин еукаріотів

Пояснення вчителя

Зараз усім відомо: ядро є неодмінною частиною будь-якої еукаріотичної клітини. Лише деякі з них втрачають ядро під час свого розвитку (еритроцити ссавців, ситоподібні трубки рослин). У більшості клітин є тільки одне ядро, але є клітини, що мають кілька або багато ядер.

Завдання для учнів:

— Пригадайте, які тканини чи організми мають декілька ядер. (Посмуговані м’язові волокна, інфузорії, форамініфери, деякі водорості та гриби тощо.)

Частіше за все в клітинах еукаріотів розташоване одне ядро, проте трапляються і двоядерні (наприклад, у багатьох грибів та інфузорій) і багатоядерні (у ряду грибів і деяких найпростіших) клітини.

Кожному типові клітин властиве постійне співвідношення між об’ємами ядра та цитоплазми (ядерно-цитоплазматичне співвідношення), тобто ядро певного розміру може забезпечувати спадковою інформацією відповідний об’єм цитоплазми, завдяки чому здійснюється біосинтез білків.

Ядра бувають різні за формою та розмірами. Найчастіше ядро має кулясту або еліпсоподібну форму, рідше — неправильну (наявність відростків, лопатей тощо, наприклад у деяких видів лейкоцитів).

Проектування зображення на екран

Розміри ядра можуть варіювати в значних межах: від 1 мкм (деякі найпростіші) до 1 мм (яйцеклітини деяких риб і земноводних). У таких найпростіших, як інфузорії та форамініфери, є ядра двох типів: генеративні та вегетативні.

— Пригадайте, які функції вони виконують? (Генеративні забезпечують зберігання та передачу спадкової інформації, вегетативні — регулюють синтез білків.)

Ядро складається з ядерної оболонки та внутрішнього середовища. Ядерна оболонка просторово та функціонально зв’язана з мембранами ендоплазматичної сітки. Вона складається з двох мембран — зовнішньої та внутрішньої, тому ядро належить до двомембранних органел.

Проектування зображення на екран

Будова ядра еукаріотичної клітині:

1 — ядерна мембрана: 1a — зовнішня мембрана; 1б — внутрішня мембрана; 2 — ядерце; 3 — каріоплазма; 4 — хроматин: 4a — гетеро хроматин; 4б — еухроматин; 5 — рибосоми; 6 — ядерна пора.

Між цими мембранами є простір (щілина) завширшки від 20 до 60 нм, але в певних місцях зовнішня ядерна мембрана з’єднується з внутрішньою навколо отворів — ядерних пор, прикритих особливими тільцями. У більшості клітин під час поділу ядерна оболонка зникає (за винятком деяких одноклітинних тварин, водоростей і грибів), а в період між поділами утворюється знову.

Внутрішнє середовище ядра складається з ядерного соку (каріоплазми), ядерець і ниток хроматину.

Складання опорної схеми

Самостійна робота учнів за варіантами

Завдання для учнів:

— Дати відповіді на запитання:

І варіант — Що таке каріоплазма? Який її хімічний склад та функції?

ІІ варіант — Що таке ядерця? Яку вони мають будову та які функції виконують?

ІІІ варіант — Що таке хроматин? Яка його будова та функції?

Очікувані відповіді учнів:

Каріоплазма (від грец. karyon — ядро горіху та plasma — виліплене) — внутрішній вміст ядра, у який занурені ядерця, хроматин і різноманітні гранули. За будовою та властивостями каріоплазма нагадує цитоплазму. У ній є білкові фібрили завтовшки 2–3 нм, які формують внутрішній скелет ядра, що сполучає ядерця, нитки хроматину, ядерні пори тощо.

Ядерця — добре помітні у світловий мікроскоп овальні або округлі тільця, що містяться всередині ядра. Їхня кількість може бути різною — від одного до багатьох. Ядерця — щільні структури, які складаються з рибонуклеопротеїдних фібрил (комплексів РНК з білками), внутрішньоядерцевого хроматину та гранул — попередників субодиниць рибосом. Ядерця формуються на певних ділянках окремих хромосом (вторинних перетяжках). Під час клітинного поділу ядерця зникають, а наприкінці цього процесу синтезуються знову.

Хроматин — це щільна речовина ядра, що зазвичай має вигляд переплутаних тонких ниток, які можна побачити навіть у світловий мікроскоп. Під час поділу клітини, коли відбувається руйнування ядерної оболонки, нитки хроматину ущільнюються, коротшають, і у світловий мікроскоп можна побачити компактні щільні структури — хромосоми. Є два види хроматину: еухроматин і гетерохроматин. Еухроматин — менш компактна форма ДНК, ділянки ДНК, що перебувають у формі еухроматину, містять гени, які часто зчитуються клітиною. У гетерохроматині ДНК більш компактно упакована. Ділянки ДНК, що перебувають у формі гетерохроматину, містять гени, які не зчитуються клітиною на даній стадії розвитку. Хроматин містить спадкову інформацію про розвиток організму, забезпечуючи її збереження й реалізацію, відіграє керівну роль у життєдіяльності клітини.

Заповнення таблиці

Будова та функції частин ядра

Частина ядра	Будова	Функції
Ядерна оболонка	Складається з двох мембран. Зовнішня ядерна мембрана з’єднується з внутрішньою навколо отворів — ядерних пор, прикритих особливими тільцями	1. Відмежовує ядро від цитоплазми. 2. Здійснює обмін речовинами між ядром і цитоплазмою
Каріоплазма	За складом та властивостями нагадує цитоплазму	Внутрішнє середовище
Ядерця	Щільні структури, які складаються з рибонуклеопротеїдних фібрил	Беруть участь у формуванні рибосом
Хроматин	Основу становить дволанцюгова молекула ДНК, яка зв’язана з ядерними білками й утворює нуклеопротеїди	Зберігають спадкову інформацію, яка передається від покоління до покоління

2. Значення нуклеоїду клітин прокаріотів

Нуклеоїд прокаріотичних клітин розташований усередині клітини й містить кільцеву молекулу ДНК. Він не відокремлений мембраною від умісту клітини, а ДНК нуклеоїда утворює комплекс із позитивно зарядженими молекулами та йонами. Разом ДНК і приєднані до неї молекули утворюють так звану «прокаріотичну хромосому», яка суттєво відрізняється від хромосом ядер еукаріотів. Бактеріальна хромосома завжди зв’язана із зовнішньою мембраною. Головна функція нуклеоїда — відтворення ДНК під час розмноження клітини й забезпечення процесів транскрипції в ході синтезу білка.

Самостійна робота учнів з підручником — «метод позначки»

Учні роблять позначки олівцем на полях під час самостійного опрацювання теоретичного матеріалу:

«» — інформація підтверджує попередні знання учнів;

«+» — нова інформація для учнів;

«–» — інформація суперечить знанням учнів;

«?» — інформація, незрозуміла під час читання, яка потребує додаткового пояснення.

(Обговорення результатів самостійної роботи учнів.)

Це цікаво!

• У цитоплазмі багатьох клітин бактерій, окрім нуклеоїду, є кільцеві молекули ДНК — плазміди. Вони дістали назву позахромосомних факторів спадковості. Від набору плазмід залежить здатність прокаріотів пристосовуватися до змін навколишнього середовища. Наприклад, від наявності чи відсутності певних генів у складі плазмід залежить стійкість до певних антибіотиків. Плазміди знайдені також у клітинах еукаріотів. Це кільцеві молекули ДНК у двомембранних органелах — мітохондріях і пластидах.

Формулювання висновку

Функції ядра еукаріотів та нуклеоїду прокаріотів:

1. Зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу від материнської клітини до дочірніх.

2. Керування процесами життєдіяльності клітини, зокрема регулює процеси біосинтезу білків.

3. Регулює біохімічні, фізіологічні і морфологічні процеси в клітині.

5. Узагальнення і закріплення знань

Презентація творчих груп

Творчі групи отримали випереджальні завдання – підготувати повідомлення:

Група 1 – «Будова ядра»;

Група 2 – «Ядро – багатофункціональна органела»;

Група 3 – «Ядро – носій спадкової інформації»;

Група 4 – «Життя без ядра».

Презентації

Група 1

Будова ядра

Ядро складається із поверхневого апарату та внутрішнього середовища. Поверхневий апарат, або ядерна оболонка, має дві мембрани: зовнішню і внутрішню. Через пори мембран відбувається обмін різних речовин між ядром і цитоплазмою. Внутрішнє середовище ядра – ядерний матрикс – складається з ядерного соку (каріоплазми), ядерець і хроматину. Каріоплазма – внутрішній вміст ядра, що складається із білково-ліпідної системи. За будовою і властивостями каріоплазма нагадує цитоплазму. Ядерце – структура всередині ядра що складається з комплексу РНК з білками. Під час поділу клітини ядерця зникають, а потім синтезуються знову. Хроматин розташований у каріоплазмі у вигляді сітки. Він утримує всю ДНК ядра. З хроматину будуються хромосоми – структурні одиниці ядра. Хроматин складається із ДНК та особливих білків, зв’язаних із ДНК.

Група 2

Ядро – багатофункціональна органела

Ядро виконує в клітині низку дуже важливих функцій – саме тому його вважають центром керування клітиною. Воно виконує важливі функції в обмінних реакціях клітини, у рості та розмноженні клітин. Важливою є роль ядра в утворенні клітинної оболонки, воно сприяє розмноженню пластид, має значення в перетворенні продуктів фотосинтезу, бере участь у регуляції відкривання й закривання продихів. У ядрі синтезуються нуклеїнові кислоти – ДНК і РНК, відбувається формування рибосом (за участю ядерець), які надходять до цитоплазми й беруть участь у біосинтезі білків. Отже, ядро регулює біохімічні, фізіологічні та морфологічні процеси в клітині.

Група 3

Ядро – носій спадкової інформації

Основною функцією ядра є зберігання спадкової інформації та передача її під час поділу дочірнім клітинам. На молекулах ДНК в процесі транскрипції синтезуються молекули іРНК, які переносять інформацію про структуру білків із ядра до місць їх синтезу. При цьому спадкова інформація міститься в ядрі і є ніби матрицею, з якої РНК знімає копії для побудови в рибосомі з амінокислот аналогічних білків, що належать до складу материнської клітини. Спадкова інформація в ядрі може змінюватися внаслідок мутацій. Це зумовлює спадкову мінливість. Провідну роль ядра в передачі спадкової інформації можна проілюструвати на експериментах із видалення ядра. Так, з яйцеклітини жаби видаляли ядро й замість нього поміщали ядро заплідненої яйцеклітини тритона. При цьому з яйцеклітини жаби розвивався тритон.

Група 4

Життя без ядра

На сучасному етапі розвитку в живій природі є дві групи організмів: прокаріоти, або без'ядерні організми, та еукаріоти – організми з добре оформленим ядром. До прокаріотів належать різні групи бактерій і синьо-зелених водоростей. Клітини прокаріотів прості за будовою: вони не мають ядра, пластид, мітохондрій, комплексу Гольджі, ендоплазматичної сітки, клітинного центру, лізосом, вакуолей. У прокаріотів немає типових хромосом, а є лише ділянки зі спадковим матеріалом. Більшість прокаріотів – одноклітинні організми, у клітині яких відбуваються всі функції організму, але неможлива диференціація клітин і виникнення великої кількості різних форм. З одного боку, у прокаріотів відбуваються відразу всі функції організму, а з іншого – це сприяє економнішій витраті енергії. У клітин прокаріотів цитоплазма не поділена на відділи системою мембран, що ставить їх у нижче, порівняно з еукаріотами, становище щодо ступеня упорядкованості та організації.

6. Підбиття підсумків уроку

6.1. Фронтальна бесіда

1. Які складові входять до складу ядра?

2. Які функції виконує ядро клітини?

3. Для чого потрібні ядерні пори?

4. Які функції виконує ядерце?

5. Чи відбувається в ядрі синтез РНК?

6. Чи відбувається в ядрі синтез білка?

7. Яка структура виконує функцію ядра у прокаріотичних організмів?

8. Згадайте матеріали курсу зоології та поясніть, які функції в інфузорій виконує мале ядро (мікронуклеус), а які — велике ядро (макронуклеус).

6.2. Розгадування кросворда

Запитання

Структура всередині ядра, у якій відбувається синтез рРНК.
Внутрішнє середовище ядра.
Елементарна, структурна й функціональна одиниця організму.
Структурна одиниця ядра, у якій розташовані гени.
Ядерний сік.
Організми, що мають ядро.
Ділянка молекули ДНК, яка визначає спадкові ознаки організму.
Без'ядерні організми.
Органела – центр керування клітиною.

^Ц

^И

^Т

⁴

^О

⁵

^Л

⁶

^О

⁷^г

⁸

^І

⁹^я

6.3. Гра «Знайди подібну органелу»

Із переліку органел учні групують їх за кількістю мембран: немембранні, одномембранні, двомембранні.

Учні самостійно підводять підсумки уроку, формулюючи висновки.

7. Домашнє завдання

7.1. Завдання для всього класу.

Підручник _____________________________________________

Зошит _________________________________________________

7.2. Індивідуальні та творчі завдання.

1. Скласти сенкан на тему «ядро».

2. Підготувати повідомлення на тему «Біологічна роль гіалоплазми (цитозолю)».

Картка № 1

Заповніть таблицю

Будова та функції органел

Органела	Будова та функції
Клітинний центр
Комплекс Гольджі
Вакуолі
Рибосоми
Лізосоми

Картка № 2

Поясніть суть досліду Прістлі

Джозеф Пристли: свобода, равенство, флогистон!

Картка № 1

Заповніть таблицю

Будова та функції органел

Органела	Будова та функції
Клітинний центр
Комплекс Гольджі
Вакуолі
Рибосоми
Лізосоми