Урок 40. Одномембранні органели: Апарат Гольджі та ендосоми

Урок 40. Одномембранні органели: Апарат Гольджі та ендосоми

---

Місце уроку в темі: Це другий урок з трьох про одномембранні органели. Зосереджений на будові та функціях апарату Гольджі, модифікаціях речовин, ендоцитарних шляхах.

Проблема уроку: Як клітина вміє точно модифікувати й спрямовувати білки (секреторні та мембранні) – і що відбувається коли маршрутизація порушена (наприклад, муковісцидоз)?

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• апарат Гольджі
• цистерни
• глікозилювання
• везикулярний транспорт
• клатринові везикули
• ендоцитоз
• ендосома
• маршрутизація білків
• секреція
• муковісцидоз
• лізосомальна таргетизація

План уроку

1. Мотивація (5 хв)
2. Тобі може знадобитися (10 хв)
3. Життєва ситуація (15 хв)
4. Попрактикуймо самостійно (10 хв)
5. Рефлексія (5 хв)

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

🛠 Запитання на початок уроку:

• Що станеться у нашому місті, якщо пошта почне плутати адреси?
• Як клітина може уникати «помилок доставки»?
• Чи можна назвати апарат Гольджі «митницею клітини»?

Головна ідея:

• Апарат Гольджі – це «поштовий центр» клітини, який відповідає за правильне сортування, упаковку і доставку білків. Помилка в цій системі може мати драматичні наслідки для організму.

В містах України працюють величезні поштові центри. Щодня туди надходять тисячі посилок. Вони мають бути правильно відсортовані. Одні поїдуть за кордон, інші розвозить кур’єр по району, треті залишаються певний час на зберіганні і за ними прийдуть клієнти. Що станеться, якщо переплутати адреси доставки? 🤔

У клітині теж є власний «поштовий центр» – апарат (комплекс) Гольджі. Саме тут білки та ліпіди після виробництва на ендоплазматичній сітці (ЕПС, яку ми вивчали минулого уроку) отримують своє «маркування» і проходять процес сортування.

А тепер уявіть «помилку адреси». Один конкретний білок – CFTR (канал для транспортування іонів хлору) – у частини людей не доходить до місця призначення – клітинної мембрани. Через це у них розвивається важка спадкова хвороба – муковісцидоз. Легені пацієнта заповнюються густим слизом, що ускладнює дихання й сприяє інфекціям, та може призвести до смерті.

Поміркуйте:

• Чому правильне «маркування» та доставка білків у клітині – це питання життя і смерті?
• Як клітина розрізняє, куди відправити білок – у мембрану, назовні чи в ендосому?

Сьогодні на уроці ми:

• дізнаємось, як апарат Гольджі сортує і модифікує білки;
• розберемось, що таке ендосоми і як вони взаємодіють з іншими органелами;
• зможемо пояснити на реальному прикладі, чому від точності «клітинної пошти» залежить життя і здоров’я людини.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

🛠 Як провести:

Задайте питання:

• Чи можна сказати, що апарат Гольджі – «Нова Пошта» клітини?
• Як покривні білки допомагають організувати транспорт?
• Чому ендосоми можна порівняти з логістичними складами?

✅ Головна ідея: апарат Гольджі та ендосоми – система сортування і доставки клітини. Вона гарантує, що кожен білок і молекула потраплять саме туди, де потрібні.

• Апарат Гольджі – це система сплющених мішечків (цистерн), які розташовані шарами. Кожен шар має свою «спеціалізацію».
• Тут білки та ліпіди, створені на ендоплазматичній сітці, проходять модифікацію. Наприклад, до них приєднуються ділянки вуглеводів (глікозилювання) або навпаки – видаляються зайві ділянки.
• Додані ділянки слугують «адресою на конверті». Вони визначають, куди білку прямувати далі.

Що таке ендосоми?

• Ендосоми – це «проміжні станції» для речовин, які потрапили всередину клітини. Вони можуть або відправити вантаж у лізосоми на переробку, або повернути його назад на мембрану.
• Є ранні ендосоми (сортують вантаж одразу після потрапляння до них), пізні (наближені за функціями до лізосом), і рециркуляційні (повертають молекули назад на поверхню мембран).

Як це працює разом?

• Везикули (маленькі бульбашки оточені мембраною) переносять вантаж між ЕПС, апаратом Гольджі, ендосомами й лізосомами.
• Важливу роль тут відіграють «покривні білки» – ті що входять у склад мембрани везикул:
  • клатрин – формує везикули при ендоцитозі;
  • COPI та COPII – відповідають за транспорт між ЕПС і апаратом Гольджі.
• Без цих білків везикули не могли б відокремитись і рухатися у правильному напрямку.

Крутий факт: саме порушення у маркуванні чи сортуванні білків у апараті Гольджі може призвести до тяжких хвороб, як-от муковісцидоз чи деякі форми нейродегенеративних розладів.

Поміркуйте:

• Чому клітині потрібні одразу кілька типів ендосом?
• Як додаткові ділянки білкових мол допомагають уникати хаосу?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 15 хв.

Як провести:

• Розділіть учнів на групи для виконання завдань. Зокрема розфарбування і підпис складових клітини можна робити спільно.
• Нагадайте різницю між нормальним і мутованим білком CFTR, згадавши про мембранний транспорт.
• Заохочуйте учнів до висування гіпотез щодо порушення механізмів які призводять до муковісцидозу.

Питання для обговорення:

• Чому для клітини важливо мати чітко налагоджену систему транспорту білків?
• Що буде, якщо «збій» у транспорті відбуватиметься в багатьох білках одночасно?
• Які ще хвороби можуть бути пов’язані з дефектами внутрішньоклітинного транспорту?

✅ Головна ідея:

Маршрут білків – це «логістична система» клітини. Збої на будь-якому етапі можуть мати катастрофічні наслідки для здоров’я. Вивчення таких процесів допомагає зрозуміти механізми хвороб і шляхи їх лікування.

Відчуємо себе справжньою командою дослідників клітин. Ми вже багато знаємо про них, тож настав час перевірити ці знання 😉

✅ Завдання:

• Розфарбуйте клітину на Рис.8 та підпишіть складові частини клітини.

1. _____________________________________________________
2. _____________________________________________________
3. _____________________________________________________
4. _____________________________________________________
5. _____________________________________________________
6. _____________________________________________________
7. _____________________________________________________
8. _____________________________________________________
9. _____________________________________________________
10. _____________________________________________________
11. _____________________________________________________
12. _____________________________________________________
13. _____________________________________________________
14. _____________________________________________________

• Розфарбуйте і підпишіть складові частини апарату Гольджі на Рис. 9

• CFTR і муковісцидоз. На Рис. 10 зображений білок-канал, мутація якого призводить до тяжкої хвороби – муковісцидозу.
  З лівої частини зображена нормальна форма цього білка, З правої – мутантна. Використовуючи свої знання з попередніх уроків про мембрану, механізми транспорту, та матеріали сьогоднішнього уроку, спробуйте пояснити, яка саме зміна у функції клітин відбувається у випадку мутації відповідно до зображення, та реалізація якого механізму стає неможливою?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Завдання 1:

На Рис. 11 зображено гусеницю та рідину всередині рослини Непентес, знайденої на острові Мадагаскар. Рідина містить позаклітинні ферменти, які перетравлюють гусеницю.

Опишіть роль апарату Гольджі в утворенні цих позаклітинних ферментів.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Бактеріальні клітини також були знайдені в рідині Непентесів. Які три структури містяться як у рослинних, так і в бактеріальних клітинах?

A клітинна мембрана, целюлозна клітинна стінка та ДНК
Б клітинна мембрана, ДНК та пілі
В клітинна стінка, ДНК та капсула
Г клітинна стінка, ДНК та рибосома.

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 1

• Роль апарату Гольджі в утворенні позаклітинних ферментів:

Апарат Гольджі модифікує білки, синтезовані на шорсткій ЕПС, пакує їх у везикули й транспортує до клітинної мембрани для секреції назовні. Саме так утворюються позаклітинні ферменти, що виділяються у рідину Непентеса.

• Які три структури містяться як у рослинних, так і в бактеріальних клітинах?

Правильна відповідь: Г – клітинна стінка, ДНК та рибосома.

Завдання 2:

Гриби мають нитчасті структури, які називаються гіфами, що виділяють ферменти, які використовуються для позаклітинного (сапротрофного) перетравлення їжі. На Рис. 12 нижче показано зростаючий кінчик однієї грибної гіфи, що містить везикули, позначені літерою Z. Ці везикули містять травні ферменти.

Назвіть органелу, позначеною літерою X на Рис 12.

___________________________________________________________________________

Оберіть назву органели, позначену літерою Y на Рис. 12.

A Апарат Гольджі
Б Мітохондрія
В Шорстка ендоплазматична сітка
Г Гладка ендоплазматична сітка

Органели, позначені X, Y та Z на Рис. 12, беруть участь у синтезі та секреції травних ферментів. Опишіть ролі цих органел у синтезі та секреції травних ферментів.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 2

• Назвіть органелу, позначену літерою X:
  Шорстка ендоплазматична сітка.
• Оберіть назву органели, позначеної літерою Y: 
  A – Апарат Гольджі.
• Опишіть ролі цих органел у синтезі та секреції травних ферментів:
  • Шорстка ЕПС (X): на рибосомах синтезуються білки – травні ферменти, які потрапляють у просвіт ЕПС.
  • Апарат Гольджі (Y): модифікує ці ферменти (наприклад, додає вуглеводні залишки), сортує та пакує у везикули.
  • Везикули/лізосоми (Z): транспортують і виділяють ферменти через клітинну мембрану або беруть участь у внутрішньоклітинному травленні.

Завдання 3:

У клітині ссавця міститься один апарат Гольджі з діаметром цистерни 1,1 мкм. У клітині кукурудзи може міститись понад 600 апаратів Гольджі. Найбільший діаметр цистерни апарату Гольджі в клітині кукурудзи становив 0,5 мкм.

Обчисліть відсоткову різницю цих діаметрів.

Відповідь: __________ %

Скільки з перелічених функцій виконує апарат Гольджі?

• утворення позаклітинних ферментів
• модифікація білків
• утворення пептидних зв’язків шляхом реакції поліконденсації

A жодної
Б одна
В дві
Г три

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 3

• Обчисліть відсоткову різницю діаметрів.
  Діаметр у ссавця = 1,1 мкм
  Діаметр у кукурудзи = 0,5 мкм
  Різниця = 1,1 – 0,5 = 0,6 мкм
  Відсоткова різниця = (0,6 ÷ 1,1) × 100 ≈ 54,5 %
  Відповідь: ≈ 55 %
• Скільки з перелічених функцій виконує апарат Гольджі?
  Утворення позаклітинних ферментів – ✅
  Модифікація білків – ✅
  Утворення пептидних зв’язків шляхом реакції поліконденсації – ❌ (це функція рибосом, не апарату Гольджі)
  Правильна відповідь: В – дві

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Формати рефлексії:

• «Ланцюжок»: один учень починає, інші додають свої думки.
• «Швидкі нотатки»: короткі рефлексії на стікерах які учнівство поміщає на дошку.
• Обговорення в групах: обмін думками, головні висновки учнівство презентує перед класом.

Питання для стимулювання дискусії:

• Якби ви могли «вдосконалити» апарат Гольджі, що б ще він міг робити, або робити краще?
• Чи можна порівняти транспорт у клітині з роботою сучасного аеропорту? Чому?

Закінчіть речення:

• Найбільшим відкриттям для мене сьогодні стало:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Тепер я розумію, що апарат Гольджі:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Питання, яке я хочу ще дослідити:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Все зрозуміло, можу пояснити однокласнику/ці.
🤔 – Багато зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Було складно, хочу розібратись глибше.

💬 Обговорення:

• Чому ж апарат Гольджі часто порівнюють із поштовим відділенням клітини?
• Як ви думаєте, що відбудеться з клітиною, якщо апарат Гольджі зовсім перестане працювати?
• Чому ендосоми можна назвати «пересадочними станціями» для молекул?

---

Відео для допитливих:

• Короткий гайд по органелах на каналі AmoebaSisters:
  https://www.youtube.com/watch?v=6mgkoqcm6Sg
• Апарат Гольджі – анімація:
  https://www.youtube.com/watch?v=iA8hFSHS6Ho
• Апарат Гольджі – «сортувальник». Відео з поясненнями функцій апарату Гольджі:
  https://www.youtube.com/watch?v=hQEUFmOPdAs
  
• Для тих хто любить «швидкі» знання. Анімація ЕПС на YouTubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/S5CAATNXVcI

Урок 40. Одномембранні органели: Апарат Гольджі та ендосоми

---

Місце уроку в темі: Це другий урок з трьох про одномембранні органели. Зосереджений на будові та функціях апарату Гольджі, модифікаціях речовин, ендоцитарних шляхах.

Проблема уроку: Як клітина вміє точно модифікувати й спрямовувати білки (секреторні та мембранні) – і що відбувається коли маршрутизація порушена (наприклад, муковісцидоз)?

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• апарат Гольджі
• цистерни
• глікозилювання
• везикулярний транспорт
• клатринові везикули
• ендоцитоз
• ендосома
• маршрутизація білків
• секреція
• муковісцидоз
• лізосомальна таргетизація

План уроку

1. Мотивація (5 хв)
2. Тобі може знадобитися (10 хв)
3. Життєва ситуація (15 хв)
4. Попрактикуймо самостійно (10 хв)
5. Рефлексія (5 хв)

---

В містах України працюють величезні поштові центри. Щодня туди надходять тисячі посилок. Вони мають бути правильно відсортовані. Одні поїдуть за кордон, інші розвозить кур’єр по району, треті залишаються певний час на зберіганні і за ними прийдуть клієнти. Що станеться, якщо переплутати адреси доставки? 🤔

У клітині теж є власний «поштовий центр» – апарат (комплекс) Гольджі. Саме тут білки та ліпіди після виробництва на ендоплазматичній сітці (ЕПС, яку ми вивчали минулого уроку) отримують своє «маркування» і проходять процес сортування.

А тепер уявіть «помилку адреси». Один конкретний білок – CFTR (канал для транспортування іонів хлору) – у частини людей не доходить до місця призначення – клітинної мембрани. Через це у них розвивається важка спадкова хвороба – муковісцидоз. Легені пацієнта заповнюються густим слизом, що ускладнює дихання й сприяє інфекціям, та може призвести до смерті.

Поміркуйте:

• Чому правильне «маркування» та доставка білків у клітині – це питання життя і смерті?
• Як клітина розрізняє, куди відправити білок – у мембрану, назовні чи в ендосому?

Сьогодні на уроці ми:

• дізнаємось, як апарат Гольджі сортує і модифікує білки;
• розберемось, що таке ендосоми і як вони взаємодіють з іншими органелами;
• зможемо пояснити на реальному прикладі, чому від точності «клітинної пошти» залежить життя і здоров’я людини.

---

• Апарат Гольджі – це система сплющених мішечків (цистерн), які розташовані шарами. Кожен шар має свою «спеціалізацію».
• Тут білки та ліпіди, створені на ендоплазматичній сітці, проходять модифікацію. Наприклад, до них приєднуються ділянки вуглеводів (глікозилювання) або навпаки – видаляються зайві ділянки.
• Додані ділянки слугують «адресою на конверті». Вони визначають, куди білку прямувати далі.

Що таке ендосоми?

• Ендосоми – це «проміжні станції» для речовин, які потрапили всередину клітини. Вони можуть або відправити вантаж у лізосоми на переробку, або повернути його назад на мембрану.
• Є ранні ендосоми (сортують вантаж одразу після потрапляння до них), пізні (наближені за функціями до лізосом), і рециркуляційні (повертають молекули назад на поверхню мембран).

Як це працює разом?

• Везикули (маленькі бульбашки оточені мембраною) переносять вантаж між ЕПС, апаратом Гольджі, ендосомами й лізосомами.
• Важливу роль тут відіграють «покривні білки» – ті що входять у склад мембрани везикул:
  • клатрин – формує везикули при ендоцитозі;
  • COPI та COPII – відповідають за транспорт між ЕПС і апаратом Гольджі.
• Без цих білків везикули не могли б відокремитись і рухатися у правильному напрямку.

Крутий факт: саме порушення у маркуванні чи сортуванні білків у апараті Гольджі може призвести до тяжких хвороб, як-от муковісцидоз чи деякі форми нейродегенеративних розладів.

Поміркуйте:

• Чому клітині потрібні одразу кілька типів ендосом?
• Як додаткові ділянки білкових мол допомагають уникати хаосу?

---

Відчуємо себе справжньою командою дослідників клітин. Ми вже багато знаємо про них, тож настав час перевірити ці знання 😉

✅ Завдання:

• Розфарбуйте клітину на Рис.8 та підпишіть складові частини клітини.

1. _____________________________________________________
2. _____________________________________________________
3. _____________________________________________________
4. _____________________________________________________
5. _____________________________________________________
6. _____________________________________________________
7. _____________________________________________________
8. _____________________________________________________
9. _____________________________________________________
10. _____________________________________________________
11. _____________________________________________________
12. _____________________________________________________
13. _____________________________________________________
14. _____________________________________________________

• Розфарбуйте і підпишіть складові частини апарату Гольджі на Рис. 9

• CFTR і муковісцидоз. На Рис. 10 зображений білок-канал, мутація якого призводить до тяжкої хвороби – муковісцидозу.
  З лівої частини зображена нормальна форма цього білка, З правої – мутантна. Використовуючи свої знання з попередніх уроків про мембрану, механізми транспорту, та матеріали сьогоднішнього уроку, спробуйте пояснити, яка саме зміна у функції клітин відбувається у випадку мутації відповідно до зображення, та реалізація якого механізму стає неможливою?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Завдання 1:

На Рис. 11 зображено гусеницю та рідину всередині рослини Непентес, знайденої на острові Мадагаскар. Рідина містить позаклітинні ферменти, які перетравлюють гусеницю.

Опишіть роль апарату Гольджі в утворенні цих позаклітинних ферментів.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Бактеріальні клітини також були знайдені в рідині Непентесів. Які три структури містяться як у рослинних, так і в бактеріальних клітинах?

A клітинна мембрана, целюлозна клітинна стінка та ДНК
Б клітинна мембрана, ДНК та пілі
В клітинна стінка, ДНК та капсула
Г клітинна стінка, ДНК та рибосома.

Завдання 2:

Гриби мають нитчасті структури, які називаються гіфами, що виділяють ферменти, які використовуються для позаклітинного (сапротрофного) перетравлення їжі. На Рис. 12 нижче показано зростаючий кінчик однієї грибної гіфи, що містить везикули, позначені літерою Z. Ці везикули містять травні ферменти.

Назвіть органелу, позначеною літерою X на Рис 12.

___________________________________________________________________________

Оберіть назву органели, позначену літерою Y на Рис. 12.

A Апарат Гольджі
Б Мітохондрія
В Шорстка ендоплазматична сітка
Г Гладка ендоплазматична сітка

Органели, позначені X, Y та Z на Рис. 12, беруть участь у синтезі та секреції травних ферментів. Опишіть ролі цих органел у синтезі та секреції травних ферментів.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 3:

У клітині ссавця міститься один апарат Гольджі з діаметром цистерни 1,1 мкм. У клітині кукурудзи може міститись понад 600 апаратів Гольджі. Найбільший діаметр цистерни апарату Гольджі в клітині кукурудзи становив 0,5 мкм.

Обчисліть відсоткову різницю цих діаметрів.

Відповідь: __________ %

Скільки з перелічених функцій виконує апарат Гольджі?

• утворення позаклітинних ферментів
• модифікація білків
• утворення пептидних зв’язків шляхом реакції поліконденсації

A жодної
Б одна
В дві
Г три

---

Закінчіть речення:

• Найбільшим відкриттям для мене сьогодні стало:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Тепер я розумію, що апарат Гольджі:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Питання, яке я хочу ще дослідити:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Все зрозуміло, можу пояснити однокласнику/ці.
🤔 – Багато зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Було складно, хочу розібратись глибше.

💬 Обговорення:

• Чому ж апарат Гольджі часто порівнюють із поштовим відділенням клітини?
• Як ви думаєте, що відбудеться з клітиною, якщо апарат Гольджі зовсім перестане працювати?
• Чому ендосоми можна назвати «пересадочними станціями» для молекул?

---

Відео для допитливих:

• Короткий гайд по органелах на каналі AmoebaSisters:
  https://www.youtube.com/watch?v=6mgkoqcm6Sg
• Апарат Гольджі – анімація:
  https://www.youtube.com/watch?v=iA8hFSHS6Ho
• Апарат Гольджі – «сортувальник». Відео з поясненнями функцій апарату Гольджі:
  https://www.youtube.com/watch?v=hQEUFmOPdAs
  
• Для тих хто любить «швидкі» знання. Анімація ЕПС на YouTubeShorts: https://www.youtube.com/shorts/S5CAATNXVcI