Урок 39. Одномембранні органели: Ендоплазматична сітка – гладка та шорстка
Матеріал
Урок 39. Одномембранні органели: Ендоплазматична сітка – гладка та шорстка
Місце уроку в темі: Цитоплазма містить численні органели, і саме одномембранні відповідають за більшість біохімічних процесів. Ендоплазматична сітка/ретикулум (ЕПС/ЕПР) – це «фабрики клітини», де виробляються та транспортуються ключові молекули.
Проблема уроку: Як одна органела може поєднувати настільки різні функції – синтез білків і синтез ліпідів?
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- ендоплазматична сітка
- гладка ЕПС
- шорстка ЕПС
- рибосоми
- синтез білків
- синтез ліпідів
- детоксикація
- транспорт
- везикули
План уроку
- Мотивація (5 хв)
- Тобі може знадобитися (10 хв)
- Життєва ситуація (15 хв)
- Попрактикуймо самостійно (10 хв)
- Рефлексія (5 хв)
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
🛠 Як провести:
- Почніть із запитання: «Чому саме печінка страждає від токсичних речовин?»
- Покажіть Рис 1 та Рис. 2 і 3: β-клітини підшлункової залози та гепатоциту, запропонуйте учням знайти відмінності на фотографіях.
- Зробіть акцент на ключовій ідеї, що вигляд структури визначає її функцію.
Питання для обговорення:
- Чим відрізняється поверхня гладкої та шорсткої ЕПС?
- Чому в клітинах одного органу може переважати гладка ЕПС, а іншого – шорстка ЕПС?
- Як би ви назвали ЕПС: «фабрикою», чи «транспортною мережею»?
✅ Головна ідея: ЕПС – це універсальна фабрика клітини, яка отримує власну спеціалізацію в кожній тканині залежно від потреб організму.
Пацієнт/ка приймає нові ліки від серцево-судинного захворювання. Через кілька тижнів у нього/неї з’являються серйозні побічні ефекти – ураження печінки. Чому саме печінка першою реагує на токсичність препаратів?
🔬 Під мікроскопом клітини печінки мають величезні ділянки гладкої ендоплазматичної сітки (гладка ЕПС). Саме тут відбувається детоксикація – нейтралізація лікарських сполук та токсинів. Якщо вона перевантажена або працює неправильно, клітина втрачає здатність знешкоджувати отруйні речовини.
Але це лише одна з безлічі можливих ролей ЕПС. У клітинах підшлункової залози (тут конкретно про β-клітини) навпаки розвинена шорстка ЕПС – саме там виробляється гормон інсулін.
Отже, вже як мінімум дві різні функції – синтез гормону і детоксикація – залежать від однієї органели.
Важливо наголосити – ЕПС належить до мембранних органел. Мембранні органели є лише в клітинах організмів, що належать до домену Еукаріоти.
Поміркуйте:
- Як одна структура може виконувати настільки різні завдання?
- Чому ендоплазматична сітка в клітинах різних органів виглядає по-різному?
- Що може статись з клітинами та всім організмом, якщо ЕПС перестане працювати?
Сьогодні на уроці ми:
- розрізнимо будову та функції гладкої і шорсткої ЕПС,
- дізнаємось, як ця органела пов’язана з виробництвом гормонів та детоксикацією,
- навчимось аналізувати мікрофотографії клітин різних органів.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
🛠 Як провести:
- Використайте аналогію: шорстка ЕПС – «конвеєр білків», гладка – «хімічна лабораторія».
- Наголосіть, що функціональна різниця ЕПС залежить від органу і потреб організму.
Питання для обговорення:
- Як ви думаєте, чи можуть обидва типи ЕПС існувати в одній клітині?
- Що буде з клітиною, якщо не працюватиме гладка ЕПС? А якщо шорстка?
Що таке ендоплазматична сітка (ЕПС)?
ЕПС – це система мембранних трубочок і цистерн у цитоплазмі, що з’єднана з ядерною оболонкою і розташована навколо неї. Її можна уявити як розгалужену транспортну мережу клітини.
Види ЕПС:
- шорстка ЕПС (англ. RER) – отримала таку назву, бо вкрита рибосомами.
- гладка ЕПС (англ. SER) – без рибосом на поверхні.
Шорстка ЕПС:
- Місце синтезу білків, які виводяться з клітини (наприклад, інсулін) або вбудовуються в її мембрану. Важливо зазначтити, що цитоплазматичні вільні, не закриті у везикули молекули білків синтезуються на вільних рибосомах цитоплазми.
- Рибосоми прикріплюються ззовні й виділябть синтезований білок прямо в порожнину ЕПС.
- Тут білки набувають початкової просторової форми (3D-структури).
Приклад: у β-клітинах підшлункової залози шорстка ЕПС розвинена особливо сильно – саме тому вони виробляють багато інсуліну – що є пептидним (білковим) гормоном (складається з амінокислот).
Гладка ЕПС:
- Синтезує ліпіди, зокрема стероїдні гормони.
- Виконує детоксикацію (печінка: розщеплення молекул ліків, алкоголю, токсинів).
- Запасає іони Кальцію (особливо важливо для скорочення скелетних м’язів).
Приклад: у клітинах печінки гладка ЕПС відповідає за знешкодження алкоголю, а в клітинах коркового шару надниркових залоз – за виробництво стероїдних гормонів.
Зв’язок із іншими органелами:
- Білки з шорсткої ЕПС далі потрапляють до апарату Гольджі, де модифікуються й сортуються.
- Ліпіди з гладкої ЕПС використовуються для побудови мембран та синтезу гормонів.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 15 хв.
Як провести:
- Розбийте клас на малі групи (3–4 учні).
- Дайте кожній групі мікрофотографії для аналізу. Для відповіді на питання заохочуйте до пошуку інформації в Інтернеті та застосування критичного мислення при формуванні відповідей.
- Додатково – використайте набір карток (напишіть на звичайних листках ключові слова та назви органел) для симуляції процесів.
- Запропонуйте після аналізу фото скласти ланцюжки й пояснити їх.
Запитання для дискусії:
- Чому клітини різних органів мають різну «спеціалізацію» ЕПС?
- Чи можна уявити еукаріотичну клітину без ЕПС? Які це клітини – наведіть приклади.
Ситуація 1. Виробництво інсуліну
Ви працюєте в біотехнологічній компанії, яка виробляє інсулін за допомогою культур клітин. Ваше завдання – з’ясувати, чому саме β-клітини підшлункової залози ефективно виробляють цей гормон.
✅ Завдання:
- Позначте на мікрофотографії (Рис. 6) ділянки з шорсткою ЕПС.
- Поясніть, чому на шорсткій ЕПС розташовано багато рибосом.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Опишіть, які етапи виробництва інсуліну відбуваються на рибосомах шорсткою ЕПС.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Ситуація 2. Детоксикація в печінці
В лікарню потрапив пацієнт із симптомами отруєння після прийому надмірної дози парацетамолу. Уражені клітини печінки
✅ Завдання:
- Знайдіть і позначте ділянки з гладкою ЕПС на мікрофотографії.
- Спробуйте пояснити, чому саме печінка відповідає за детоксикацію.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Обговоріть: що відбувається з клітиною, якщо гладка ЕПС буде перевантажена токсинами?
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Симуляційне завдання (групове)
- У вас є два набори карток:
- Перший: «Рибосома», «Поліпептид (білок)», «Везикула», «шорстка ЕПС», «Апарат Гольджі», «Плазматична мембрана».
- Другий: «Токсин», «гладенька ЕПС», «Ферменти гладенької ЕПС», «Нейтралізована молекула».
✅ Завдання:
- Складіть ланцюжок подій у групі:
- Для виробництва інсуліну.
- Для детоксикації токсину.
- Представте свій «ланцюжок» класу і вчителю/ці (можна у форматі міні-рольової гри: хто «рибосома», хто «токсин» – додатково ви можете озвучити «свої» ролі у клітині).
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Завдання 1:
Апарат Гольджі, шорстка ендоплазматична сітка (ЕПС) та гладка ендоплазматична сітка є частиною внутрішньої мембранної системи клітини. Мембрани мають рідинно-мозаїчну структуру. Рис. 8 – ТЕМ-мікрофотографія ділянки клітини печінки, на якому видно ділянку з шорсткою ЕПС та ділянку з гладкою ЕПС. На зображенні також видно мітохондрії.
- Позначте на Рис. 8 ділянки з шорсткою та ділянки з гладенькою ЕПС.
- Опишіть відмінності у структурі та функціях між шорсткою та гладенькою ЕПС.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Фосфоліпіди є одним з основних компонентів мембран. Опишіть структуру молекули фосфоліпідів.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 1:
- учні позначають ділянки з шорсткою і гладенькою ЕПС на Рис. 8
- Відмінності у структурі та функціях видів ЕПС:
- шорстка ЕПС – вкрита рибосомами, функція – синтез і транспорт білків – наприклад пептидних гормонів
- гладенька ЕПС – не вкрита рибосомами, функція – синтез і транспорт ліпідів, наприклад стероїдних гормонів
- Опишіть структуру молекули фосфоліпідів:
- Гідрофільна голівка – утворена фосфатною групою і залишком гліцеролу.
- Гідрофільні хвости – утворені залишками насичених та/або ненасичених жирних кислот.
Завдання 2:
Мембрани є важливими характеристиками багатьох еукаріотичних клітинних структур.
Скільки тверджень серед наведених є правильними?
- Клітинні структури, що мають подвійну мембрану це мітохондрії, ядро та хлоропласти.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це апарат Гольджі, центріолі та рибосоми.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це лізосоми, ядерце та шорстка і гладенька ЕПС.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це лізосоми, шорстка і гладенька ЕПС та цитоскелет.
A немає правильних
Б одне
В два
Г три правильних
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 2:
Правильна відповідь:
Б) – вірне одне твердження, а саме твердження 1: Клітинні структури, що мають подвійну мембрану це мітохондрії, ядро та хлоропласти.
Завдання 3 – повторення:
Визначте і напишіть назви компонентів клітини, що позначені літерами A, B, C на Рис. 9
А ___________________________________________________________________________________
В ___________________________________________________________________________________
С ___________________________________________________________________________________
Назвіть дві структури, що є в рослинних клітинах, проте яких немає в тваринних клітинах.
1. ___________________________________________________________________________________
2. ___________________________________________________________________________________
Назвіть одну структуру, яка присутня в бактеріальних клітинах та рослинних клітинах, але відсутня в тваринних клітинах.
_______________________________________________
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 3:
А) Цитоплазма.
В) Клітинна мембрана.
С) Ядро.
Назвіть дві структури, що є в рослинних клітинах, проте яких немає в тваринних клітинах.
1 – Клітинна стінка
2 – Хлоропласти
Назвіть одну структуру, яка присутня в бактеріальних клітинах та рослинних клітинах, але відсутня в тваринних клітинах.
Клітинна стінка
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Формати рефлексії:
- «Емодзі-опитування» – учні малюють у зошиті смайлик, який показує їхнє розуміння.
- «Стікер-рефлексія» – короткий запис думки та прикріплення на плакат, який можна назвати «Клітинна фабрика».
Питання для стимулювання дискусії:
- Чим відрізняється «продукція» шорсткої та гладенької ЕПС?
- Що важче: зрозуміти структуру органели чи пояснити її функції в обміні речовин?
- Якби ви були інженером на «клітинній фабриці», яку б роль обрали – білкову чи ліпідну «лінію виробництва»? Чому?
Закінчіть речення:
- Найбільше мене здивувало, що шорстка ЕПС може:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Тепер я розумію, що гладенька ЕПС:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке хочу дослідити далі:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння за емодзі-шкалою:
⚙️🎨 – Я можу пояснити різницю між шорсткою та гладенькою ЕПС (фабрика білків vs. фабрика ліпідів)!
🤷🔧 – Розумію, але ще плутаю деякі функції.
😵🕳 – Було складно, хочу ще раз розібратись у їх ролі.
💬 Обговорення:
- Чому шорстку ЕПС можуть називати «фабрикою білків»?
- Які речовини, що синтезуються гладенькою ЕПС мають найбільше значення для медицини чи фармацевтики?
- Як ви думаєте, що трапиться з клітиною, якщо ЕПС втратить зв’язок з апаратом Гольджі?
Відео для допитливих:
- Структура і функції ЕПС: https://www.youtube.com/watch?v=NRiJhzYE4Ko
- Ендоплазматичний ретикулум – анімація: https://www.youtube.com/watch?v=vZ6uuj9RRLs
- Для тих хто любить «швидкі» знання. Анімація ЕПС на YouTubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/iiaKLubAYUM
Інтерактивна сцена MozaWeb «Тваринна і рослинна клітини, органели»:
https://ua.mozaweb.com/uk/Extra-3D_sceni-Tvarinni_ta_roslinni_klitini_klitinni_organeli-12011
Урок 39. Одномембранні органели: Ендоплазматична сітка – гладка та шорстка
Місце уроку в темі: Цитоплазма містить численні органели, і саме одномембранні відповідають за більшість біохімічних процесів. Ендоплазматична сітка/ретикулум (ЕПС/ЕПР) – це «фабрики клітини», де виробляються та транспортуються ключові молекули.
Проблема уроку: Як одна органела може поєднувати настільки різні функції – синтез білків і синтез ліпідів?
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- ендоплазматична сітка
- гладка ЕПС
- шорстка ЕПС
- рибосоми
- синтез білків
- синтез ліпідів
- детоксикація
- транспорт
- везикули
План уроку
- Мотивація (5 хв)
- Тобі може знадобитися (10 хв)
- Життєва ситуація (15 хв)
- Попрактикуймо самостійно (10 хв)
- Рефлексія (5 хв)
Пацієнт/ка приймає нові ліки від серцево-судинного захворювання. Через кілька тижнів у нього/неї з’являються серйозні побічні ефекти – ураження печінки. Чому саме печінка першою реагує на токсичність препаратів?
🔬 Під мікроскопом клітини печінки мають величезні ділянки гладкої ендоплазматичної сітки (гладка ЕПС). Саме тут відбувається детоксикація – нейтралізація лікарських сполук та токсинів. Якщо вона перевантажена або працює неправильно, клітина втрачає здатність знешкоджувати отруйні речовини.
Але це лише одна з безлічі можливих ролей ЕПС. У клітинах підшлункової залози (тут конкретно про β-клітини) навпаки розвинена шорстка ЕПС – саме там виробляється гормон інсулін.
Отже, вже як мінімум дві різні функції – синтез гормону і детоксикація – залежать від однієї органели.
Важливо наголосити – ЕПС належить до мембранних органел. Мембранні органели є лише в клітинах організмів, що належать до домену Еукаріоти.
Поміркуйте:
- Як одна структура може виконувати настільки різні завдання?
- Чому ендоплазматична сітка в клітинах різних органів виглядає по-різному?
- Що може статись з клітинами та всім організмом, якщо ЕПС перестане працювати?
Сьогодні на уроці ми:
- розрізнимо будову та функції гладкої і шорсткої ЕПС,
- дізнаємось, як ця органела пов’язана з виробництвом гормонів та детоксикацією,
- навчимось аналізувати мікрофотографії клітин різних органів.
Що таке ендоплазматична сітка (ЕПС)?
ЕПС – це система мембранних трубочок і цистерн у цитоплазмі, що з’єднана з ядерною оболонкою і розташована навколо неї. Її можна уявити як розгалужену транспортну мережу клітини.
Види ЕПС:
- шорстка ЕПС (англ. RER) – отримала таку назву, бо вкрита рибосомами.
- гладка ЕПС (англ. SER) – без рибосом на поверхні.
Шорстка ЕПС:
- Місце синтезу білків, які виводяться з клітини (наприклад, інсулін) або вбудовуються в її мембрану. Важливо зазначтити, що цитоплазматичні вільні, не закриті у везикули молекули білків синтезуються на вільних рибосомах цитоплазми.
- Рибосоми прикріплюються ззовні й виділябть синтезований білок прямо в порожнину ЕПС.
- Тут білки набувають початкової просторової форми (3D-структури).
Приклад: у β-клітинах підшлункової залози шорстка ЕПС розвинена особливо сильно – саме тому вони виробляють багато інсуліну – що є пептидним (білковим) гормоном (складається з амінокислот).
Гладка ЕПС:
- Синтезує ліпіди, зокрема стероїдні гормони.
- Виконує детоксикацію (печінка: розщеплення молекул ліків, алкоголю, токсинів).
- Запасає іони Кальцію (особливо важливо для скорочення скелетних м’язів).
Приклад: у клітинах печінки гладка ЕПС відповідає за знешкодження алкоголю, а в клітинах коркового шару надниркових залоз – за виробництво стероїдних гормонів.
Зв’язок із іншими органелами:
- Білки з шорсткої ЕПС далі потрапляють до апарату Гольджі, де модифікуються й сортуються.
- Ліпіди з гладкої ЕПС використовуються для побудови мембран та синтезу гормонів.
Ситуація 1. Виробництво інсуліну
Ви працюєте в біотехнологічній компанії, яка виробляє інсулін за допомогою культур клітин. Ваше завдання – з’ясувати, чому саме β-клітини підшлункової залози ефективно виробляють цей гормон.
✅ Завдання:
- Позначте на мікрофотографії (Рис. 6) ділянки з шорсткою ЕПС.
- Поясніть, чому на шорсткій ЕПС розташовано багато рибосом.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Опишіть, які етапи виробництва інсуліну відбуваються на рибосомах шорсткою ЕПС.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Ситуація 2. Детоксикація в печінці
В лікарню потрапив пацієнт із симптомами отруєння після прийому надмірної дози парацетамолу. Уражені клітини печінки
✅ Завдання:
- Знайдіть і позначте ділянки з гладкою ЕПС на мікрофотографії.
- Спробуйте пояснити, чому саме печінка відповідає за детоксикацію.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Обговоріть: що відбувається з клітиною, якщо гладка ЕПС буде перевантажена токсинами?
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Симуляційне завдання (групове)
- У вас є два набори карток:
- Перший: «Рибосома», «Поліпептид (білок)», «Везикула», «шорстка ЕПС», «Апарат Гольджі», «Плазматична мембрана».
- Другий: «Токсин», «гладенька ЕПС», «Ферменти гладенької ЕПС», «Нейтралізована молекула».
✅ Завдання:
- Складіть ланцюжок подій у групі:
- Для виробництва інсуліну.
- Для детоксикації токсину.
- Представте свій «ланцюжок» класу і вчителю/ці (можна у форматі міні-рольової гри: хто «рибосома», хто «токсин» – додатково ви можете озвучити «свої» ролі у клітині).
Завдання 1:
Апарат Гольджі, шорстка ендоплазматична сітка (ЕПС) та гладка ендоплазматична сітка є частиною внутрішньої мембранної системи клітини. Мембрани мають рідинно-мозаїчну структуру. Рис. 8 – ТЕМ-мікрофотографія ділянки клітини печінки, на якому видно ділянку з шорсткою ЕПС та ділянку з гладкою ЕПС. На зображенні також видно мітохондрії.
- Позначте на Рис. 8 ділянки з шорсткою та ділянки з гладенькою ЕПС.
- Опишіть відмінності у структурі та функціях між шорсткою та гладенькою ЕПС.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Фосфоліпіди є одним з основних компонентів мембран. Опишіть структуру молекули фосфоліпідів.
| ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Завдання 2:
Мембрани є важливими характеристиками багатьох еукаріотичних клітинних структур.
Скільки тверджень серед наведених є правильними?
- Клітинні структури, що мають подвійну мембрану це мітохондрії, ядро та хлоропласти.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це апарат Гольджі, центріолі та рибосоми.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це лізосоми, ядерце та шорстка і гладенька ЕПС.
- Клітинні структури, що мають одну мембрану, це лізосоми, шорстка і гладенька ЕПС та цитоскелет.
A немає правильних
Б одне
В два
Г три правильних
Завдання 3 – повторення:
Визначте і напишіть назви компонентів клітини, що позначені літерами A, B, C на Рис. 9
А ___________________________________________________________________________________
В ___________________________________________________________________________________
С ___________________________________________________________________________________
Назвіть дві структури, що є в рослинних клітинах, проте яких немає в тваринних клітинах.
1. ___________________________________________________________________________________
2. ___________________________________________________________________________________
Назвіть одну структуру, яка присутня в бактеріальних клітинах та рослинних клітинах, але відсутня в тваринних клітинах.
_______________________________________________
Закінчіть речення:
- Найбільше мене здивувало, що шорстка ЕПС може:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Тепер я розумію, що гладенька ЕПС:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке хочу дослідити далі:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння за емодзі-шкалою:
⚙️🎨 – Я можу пояснити різницю між шорсткою та гладенькою ЕПС (фабрика білків vs. фабрика ліпідів)!
🤷🔧 – Розумію, але ще плутаю деякі функції.
😵🕳 – Було складно, хочу ще раз розібратись у їх ролі.
💬 Обговорення:
- Чому шорстку ЕПС можуть називати «фабрикою білків»?
- Які речовини, що синтезуються гладенькою ЕПС мають найбільше значення для медицини чи фармацевтики?
- Як ви думаєте, що трапиться з клітиною, якщо ЕПС втратить зв’язок з апаратом Гольджі?
Відео для допитливих:
- Структура і функції ЕПС: https://www.youtube.com/watch?v=NRiJhzYE4Ko
- Ендоплазматичний ретикулум – анімація: https://www.youtube.com/watch?v=vZ6uuj9RRLs
- Для тих хто любить «швидкі» знання. Анімація ЕПС на YouTubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/iiaKLubAYUM
Інтерактивна сцена MozaWeb «Тваринна і рослинна клітини, органели»:
https://ua.mozaweb.com/uk/Extra-3D_sceni-Tvarinni_ta_roslinni_klitini_klitinni_organeli-12011
Ділись та обговорюй важливе