ТЕМА УРОКУ: РЕПРОДУКЦІЯ КЛІТИН ЕУКАРІОТІВ

Мета: Навчальна: актуалізувати знання учнів про способи розмноження клітин, клітинний цикл та особливості перебігу процесів мітозу і мейозу; навчити учнів розрізняти фази мітозу та мейозу у рослинних і тваринних клітинах; продовжити формування світогляду про неперервність життя.

Розвиваюча: розвивати вміння застосовувати опорні знання при вивченні нового матеріалу, працювати з різними видами інформації та способами її подачі, аналізувати, систематизувати матеріал, робити висновки, узагальнювати, порівнювати; розвивати  критичне і логічне мислення, увагу, пам'ять.

Виховна: виховати інтерес до предмета, бережливе ставлення до власного здоров'я та здоров'я оточуючих.

Тип уроку: засвоєння нових знань, використання набутих знань та навичок

Міжпредметні зв’язки: хімія, фізика, історія

Методи та методичні прийоми: словесні (інтелектуальна розминка, розповідь з елементами бесіди, пояснення, фронтальне опитування),  практичні (самостійна робота), наочно-графічні (демонстрація схем клітинного циклу та схем, що дозволяють ілюструвати значення мітозу та мейозу).

Базові поняття і терміни: еукаріоти, прокаріоти, клітина, цитоплазма, ядро, хромосоми, гени, клітинний цикл, мітоз, амітоз, інтерфаза, метафаза, анафаза, телофаза, мейоз, цитокінез.

Засоби навчання: мультимедійна презентація, ноутбук, інтерактивна дошка, мікроскоп, мікропрепарати,  інстуктивні картки, підручник, зошит

Компетентності: Знаннєвий: оперує термінами та поняттями: мітоз, амітоз, мейоз, інтерфаза, репродукція; називає: етапи мітозу; наводить приклади: типів репродукції клітин; пояснює: біологічне значення мітозу та амітозу; мейоз,  характеризує: періоди клітинного циклу

Діяльнісний: складає порівняльну характеристику етапів клітинного циклу; демонструє навички роботи з підручником, додатковими джерелами інформації; використовує здобуті знання на практиці піл час виконання вправ

Ціннісний: оцінює: вплив чинників на здійснення процесу мейозу, мітозу, амітозу; важливість профілактики онкологічних захворювань; обґрунтовує судження про: вплив способу життя на формування людського організму; виявляє власне ставлення до значення наукових відкриттів; правил біологічної етики

Хід уроку

І. Організаційний етап (створення робочої атмосфери, організація уваги учнів, перевірка підготовки учнів до уроку).

ІІ. Актуалізація опорних знань.

(Робота з інтерактивною дошкою)

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Поміркуйте! Організм людини, за оцінками науковців, складається зі 100 000 (1014) млрд клітин. І більшість із цієї кількості клітин тіла замінюються новими кожні 7–10 років. Процес оновлення клітин відбувається по-різному в різних частинах тіла, але повне омолодження «з ніг до голови» триває близько 10 років. Завдяки чому відбувається «омолодження» організму людини?

Учні підводяться до думки, що клітини розмножуються, діляться, тобто відбувається їх репродукція. Що таке репродукція? А чи всі клітини здатні відновлюватись? Що відбувається з клітинами, що втратили здатність до репродукції? Про це нам сьогодні доведеться дізнатись на уроці.

ІV. Вивчення нового матеріалу

Репродукція – це процес відтворення на різних рівнях. Різні клітини мають різну здатність до відтворення (приклади на слайдах)

Існує два шляхи поновлення клітин – за допомогою нестатевого розмноження шляхом поділу навпіл з утворенням дочірніх клітин Дочірні клітини мають однакову спадкову інформацію між собою та з батьківською вихідною клітиною

Інший шлях, це перетворення стовбурових клітин у клітини певних тканин і органів. Стовбурові клітини - неспеціалізовані клітини, здатні до необмеженого поділу, що дають початок новим клітинам при формуванні тканин і в процесі їхнього відновлення

На різних рівнях організації є своя, типова, репродукція.

Детальніше розглянемо репродукцію на прикладі клітинного рівня організації. Виділяють

•      Високоспеціалізовані клітини, що не діляться (нейрони, клітини скелетних м’язів, кардіоміоцити)
•      Поновлювані клітини (ентнроцити, камбіальні клітини)
•      Стовбурові клітини – клітини, що зберігають здатність до поділу протягом всього життя організму, замінюють клітини, які гинуть
•      Клітини, які зазвичай не розмножуються, але за певних умов можуть диференціюватися та вступати у мітоз (гепатоцити)

(Робота з інтерактивною дошкою)

Для закріплення знань виконаємо інтерактивне завдання  в додатку learningapps. за допомогою ваших мобільних телефонів. Розподіліть властивості різних клітин в залежності від їх здатності до репродукції https://learningapps.org/display?v=p4bi3xjkc18

Пригадаємо основні способи поділу клітин мітоз та мейоз. Всі еукаріотичні клітини утворюються внаслідок подвоєння, а потім поділу генетичного матеріалу ядра (мітоз, мейоз) та поділу тіла клітини (цитокінез), за винятком тих клітин, які утворюються за рахунок злиття. Клітини, які один раз сформувались, живуть і функціонують до тих пір, доки не поділяться знову загинуть. Деякі клітини, наприклад, еритроцити, нейрони та м’язові клітини серця, не здатні до поділу. У значної більшості клітин існує певний життєвий цикл.

Клітинний цикл – це період існування клітини від початку першого поділу та наступного або від початку останнього до її загибелі; це період життя клітини від її появи до закінчення поділу або загибелі.

Клітинний цикл складається з тривалого періоду інтерфази, а також коротких періодів мітозу та цитокінезу. Наприклад, у лейкоцитів мітоз і цитокінез тривають 10 хвилин, а стадія інтерфази – понад 24 години. Клітинний цикл, який закінчується поділом, властивий для більшості різновидів клітин багатоклітинного організму та для всіх одноклітинних

Перший період інтерфази – предсинтетичний, або G₁. Протягом цього періоду генетична інформація, закодована в ДНК, знаходиться у стані максимального функціонування – ДНК керує синтезом РНК і білків. У цей період, який є най тривалішим, клітини ростуть, диференціюються та виконують свої функції. В ядрах таких клітин міститься диплоїдний набір хромосом, кожна з яких складається з однієї молекули ДНК. Генетична формула клітини в цей період – 2n2c, де n – гаплоїдний набір хромосом, c – кількість копій ДНК.

Під час наступного, синтетичного, поділу (S) синтезується і подвоюється ДНК. Внаслідок цього кожна хромосома вже складається з двох хроматид, з двох дочірніх молекул ДНК, з’єднаних між собою у ділянці центромери. Кількість генів збільшується удвічі. Подвоюється і кількість білків хроматину. Генетична формула в цей період - 2n4c. Реплікація ЛНК є дуже важливим моментом під час підготовки клітини до поділу. Тільки реплікація лежить в основі як нестатевого, так і статевого розмноження, а отже, й неперервності життя. Початок синтезу ДНК є початком S-періоду. Після початку подвоєння ДНК клітина вже не може повернутися до G₁ – періоду і обов’язково має поділитися. Момент початку фази S називається точкою рестрикції. Синтез ДНК запускається з появою спеціальних сигнальних молекул білків-активаторів S-фази. В кінці S-фази, після повної реплікації ДНК, білок-активатор руйнується, і клітина може переходити до наступного періоду. Клітини, які не мають «дозволу» на поділ, не здатні пройти точку рестрикції. Такі клітини на певний період часу зупиняються в стані «спокою» - G₀-фазі, підтримуючи метаболізм і виконуючи свої функції. Це, наприклад, нейрони або м’язові клітини, які можуть функціонувати протягом усього життя організму.

У постсинтетичному періоді G₂ клітина «готується» до мітозу. Відбувається поступове руйнування цитоскелета, починається конденсація та спіралізація хроматину. Посилюється синтез АТФ, білків, РНК, ліпідів і вуглеводів. Формуються нові органели клітини. Розміри клітини значно збільшуються. Синтезуються спеціаліні білки регулятори, які сприяють переходу клітини із фази G₂ до поділу. Період G₂ переходить у профазу мітозу. Це той момент клітинного циклу, коли вперше у світловий мікроскоп можна побачити хромосоми, які сформувалися з хроматину.

(Робота з інтерактивною дошкою)

Вправа «Клітинний цикл» https://bit.ly/3a83Nn0

Мітоз – це непрямий, або мітотичний поділ є переважаючим типом поділу еукаріотичних соматичних клітин і притаманний всім багатоклітинним організмам. При цьому відбувається точний рівномірний розподіл спадкового матеріалу. Внаслідок мітозу кожна дочірня клітина отримує повний набір хромосом із строгою кількістю ДНК і за їх укладом ідентична материнській клітині.

В інтерфазі ядра клітини округлі, в них помітні ядерце і грудки хромосом. У профазі зникає ядерце і ядерна оболонка, хромосоми нагадують короткі нитки і розташовані у центрі цитоплазми. У метафазі завершується утворення веретена поділу, хромосоми розташовані вздовж екватора клітини.              В анафазі хромосоми розташовані центром ерами до полюсів клітини, а їхні кінці направлені до її центра. У телофазі відбувається де спіралізація ДНК, знову утворюється ядерна оболонка, зникають нитки веретена поділу, формується клітинна перегородка, що розділяє цитоплазму на дві дочірні клітини. Виведення зображення мікрпрепарата на екран з мікроскопа

(Робота з інтерактивною дошкою)

Для закріплення знань виконаємо інтерактивне завдання  в додатку learningapps. за допомогою ваших мобільних телефонів. https://learningapps.org/2171085

Яке біологічне значення мітозу?

Мітотичний поділ забезпечує точну передачу спадкової інформації впродовж низки послідовних клітинних циклів. Кожна з дочірніх клітин одержує по одній хроматині від кожної хромосоми. Завдяки цьому зберігається і постійна кількість хромосом в усіх дочірніх клітинах. Отже, процес мітозу забезпечує стабільність каріотипу організмів певного виду.

Репродукція клітин в організмі може відбуватися шляхом мітозу (непрямий поділ) і амітозу (прямий поділ).

Амітоз – це переважає у деяких одноклітинних організмів. Це також спосіб поділу соматичних клітин, але на відміну від мітозу, прямий поділ інтерфазного ядра клітини відбувається шляхом перетяжки простою перетинкою. При амітозі розподіл спадкового матеріалу між дочірніми клітинами може бути рівномірним або нерівномірним. Внаслідок цього утворюються або однакові, або неоднакові за розміром клітини. Тому такі клітини спадково неповноцінні.

З яким явищем можна пов'язати амітоз? ( з репаративною регенерацією) Отже, мітоз є основним способом репродукції еукаріотичних клітин тіла, що визначає ріст, фізіологічну регенерацію та нестатеве розмноження еукаріотів; амітоз – трапляється рідше й забезпечує репаративну регенерацію.

Мейоз - це особливий спосіб поділу клітин, у результаті якого відбувається редукція (зменшення) кількості хромосом удвічі й перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а в рослинних клітинах може бути взагалі відсутня. Виведення зображення мікрпрепарата на екран з мікроскопа

Кожний з цих поділів, як і мітоз, має чотири послідовні фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу.

Під час профази першого мейотичного поділу (профази І) хромосоми ущільнюються, набуваються вигляду паличкоподібних структур. Гомологічні хромосоми зближуються і кон’югують. Під час кон’югації може відбуватися і кросинговер, за якого хромосоми обмінюються певними ділянками. В результаті кросинговеру утворюються нові комбінації спадкового матеріалу. Таким чином, кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної і стає помітним, що кожна з них складається із двох хроматид. Утворюються комплекси із чотирьох хроматид, сполучених між собою у певних місцях. Триває вкорочення і ущільнення хромосом. Наприкінці профази І гомологічні хромосоми розходяться, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка і починає формуватись веретено поділу.

У метафазі першого поділу мейозу (метафаза І) нитки веретена поділу приєднуються до центромер хромосом, центромери яких розташовані одна навпроти одної, а не на одній лінії, як під час мітозу.

У анафазі першого поділу мейозу (анафаза І) гомологічні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини (при цьому кожна з них складається з двох хроматид). Наприкінці анафази І у кожного з полюсів клітини опиняється половинний набір хромосом. Розходження окремих гомологічних хромосом є випадковою подією, тобто невідомо, яка з них до якого з полюсів клітини відійде. Отже, це також є одним із джерел спадкової мінливості.

У телофазі першого мейотичного поділу (телофаза І) у дочірніх клітинах формується ядерна оболонка. У клітинах тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини.

Отже, внаслідок першого мейотичного поділу утворюються клітини або лише ядра з половинним порівняно з материнською клітиною набором хромосом.

Інтерфаза між першим і другим мейотичними поділами вкорочена: молекули ДНК у цей період не подвоюються, тому клітини майже відразу переходять до другого поділу.

Під час профази другого поділу мейозу (профаза ІІ) хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, хромосоми починають пересуватись до центральної частини клітини, знову формується веретено поділу.

У метафазі другого мейотичного поділу (метафаза ІІ) завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу. Як і під час мітотичного поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в центральній частині клітини і до них прикріплюються нитки веретена поділу.

В анафазі другого мейотичного поділу (анафаза ІІ) поділяються центромери і хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини.

Під час телофази другого мейотичного поділу (телофаза ІІ) хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка. Завершується телофаза ІІ поділом цитоплазми. У результаті другого мейотичного поділу кількість хромосом залишається такою ж, як і після першого, але кількість хроматид кожної з хромосом зменшується вдвічі.

Отже, після двох послідовних мейотичних поділів диплоїдної материнської клітини утворюється чотири гаплоїдні дочірні. При цьому дочірні клітини можуть відрізнятись за набором спадкової інформації.

 (Робота з інтерактивною дошкою)

Для закріплення знань виконаємо інтерактивне завдання за допомогою ваших мобільних телефонів.  Вправа «Етапи мітозу» https://bit.ly/2VqYKIT або вправа «Характеристика етапів мітозу» https://bit.ly/2VpRugC за варіантами.

Яке ж біологічне значення мейозу? Мейоз насамперед забезпечує підтримання сталості числа хромосом в усіх поколіннях організмів, які розмножуються статевим шляхом. Якби не було мейозу, то гамети містили б диплоїдний набір хромосом, а в зиготі кожного наступного покоління число хромосом збільшувалося б удвічі. Друга важлива функція мейозу полягає в тому, що під час його послідовних поділів відбувається перекомбінування генетичного матеріалу між утворюваними гаметами. У результаті виникає велика різноманітність комбінацій спадкових ознак у наступному поколінні організмів.

V. Узагальнення та закріплення нового матеріалу

Сьогодні на уроці ми ознайомилися з поняттям клітинного циклу, мітозу, мейозу та особливостями їх перебігу. З’ясували значення мітозу та мейозу для всіх живих організмів.

СЛАЙД Гра «Що я за птиця?»

3-5 балів Горобець (збирає знання по крихтах)

7-6 балів Соловей (розкажи свої знання іншим)

8-9 балів Орел (відкриває таємниці буття).

VI. Інструктаж з домашнього завдання

Пояснення особливостей виконання домашнього завдання, враховуючи обсяг, можливості його засвоєння окремими групами учнів.

Опрацюйте 45 параграф підручника та знайдіть відповіді на питання стор.171 (усно)

Складіть сенкан до «Мітоз», «Мейоз»

У зошитах для домашніх робіт заповніть табличку:

Використані джерела

1.                Біологія: довідник школяра та абітурієнта / І.Барна./Тернопіль: Підручники і посібники, 2016.-768 с.: іл.
2.                https://naurok.com.ua/reprodukciya-rist-i-rozvitok-klitin-166896.html
3.                Резніченко В.П. Біологія у порівняльних таблицях. – Кам’янець – Подільський: Аксіома, 2007. – 172 с.
4.                Остапченко Л.І.  Біологія та екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / Л.І. Остапченко. – Київ : Генеза, 2019. – 192 с.: іл.
5.                Посібник «Репродукція і розвиток», конспекти уроків, лабораторні роботи, завдання для узагальнення знань та тематичного оцінювання. Посібник складено відповідно до підручника, рекомендованого Міністерством освіти і науки України (лист Міністерства освіти і науки України від 02.08.2018 №1/11-8195): Біологія і екологія (рівень стандарту): підруч. для 10 кл. закл. заг. серед. освіти / В. І. Соболь. – Кам’янець-Подільський : Абетка, 2018. – 272 с.  Для вчителів загальноосвітніх навчальних закладів, викладачів, студентів природничих факультетів педагогічних факультетів.