Урок 50. Клітинний центр та мікротрубочки
Матеріал
Урок 50. Клітинний центр та мікротрубочки
Місце уроку в темі: Цей урок про структуру і динаміка цитоскелету. Готує до вивчення організації клітинного поділу, внутрішньоклітинного транспорту і розуміння спеціалізації клітин.
Проблема уроку: Як організована мікротрубочки і центросоми дозволяють клітині організувати клітинний поділ, транспорт та формувати клітинні структури які забезпечують рух (джгутики, війки)?
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- центросома, центріоль
- перицентріолярний матеріал
- тубулін
- мітотичне веретено
- таксол
- тауопатії.
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:
- Покажіть учням схеми та знімки центросоми з підписами (центріолі, перицентріолярний матеріал). Запитайте: Що нагадує вам ця структура?
- На цьому етапі не давайте готових відповідей – головна мета мотиваційного блоку викликати інтелектуальний інтерес і підготувати ґрунт для подальшого розкриття теми.
Уявіть, що усередині клітин є мікроскопічні «транспортні рейки». В електронному мікроскопі можна побачити, що вони поєднані з центросомою – маленьким, але надзвичайно важливим центром організації мікротрубочок.
Ці структури керують поділом клітин, немов диригенти оркестру. Але у ракових клітинах диригент може «зійти з ритму», і клітина починає ділитися неконтрольовано. Частина препаратів, що використовують у протипухлинній терапії націлені саме на мікротрубочки – щоб повернути контроль над поділом.
А тепер уявімо, як мікротрубочки забезпечують роботу нейронів:
Наші думки, пам’ять і рухи залежать від того, чи працює транспорт у клітині. Мікротрубочки – це «траси», якими рухаються везикули з нейромедіаторами. Якщо вони будуть пошкоджені, можуть виникати нейродегенеративні хвороби, як-от хвороба Альцгеймера.
Поміркуйте:
- Чому саме мікротрубочки часто стають мішенню для лікування раку?
- Як порушення роботи мікротрубочок може вплинути на роботу мозку?
- Що об’єднує такі різні контексти – онкологію та неврологію?
Сьогодні на уроці ми розглянемо, як будова клітинного центру і мікротрубочок може впливати на життя і здоров’я людини.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
🛠 Як провести:
- Поясніть організацію перицентриолярного матеріалу як «хмару білків». Порівняйте його з залізничним вокзалом, де рейки починаються в одному місці, та розходяться на гілки.
- Продемонструйте приклади функцій, до прикладу коротке відео анімації мітотичного поділу, чи руху одноклітинних організмів за допомогою джгутиків чи війок.
Щоб зрозуміти, як клітина може ділитися, рухати органели чи формувати війки, нам потрібно познайомитися з її будовою мікротрубочок – та з головним «центром керування» транспорту – клітинним центром.
Будова клітинного центру (центросоми):
- Складається з двох центріолей, розташованих під прямим кутом одна до одної.
- Кожна центріоль має форму циліндра з 9 триплетів мікротрубочок (схема 9×3).
- Навколо центріолей знаходиться перицентріолярний матеріал це «хмара» з білків, у якій відбувається зародження (нуклеація) нових мікротрубочок.
Будова мікротрубочки:
- Основна одиниця – димер з двох білкових молекул: α- і β-тубуліну.
- Димери з’єднуються в довгі ланцюги – протофіламенти.
- 13 протофіламентів об’єднуються у більшу трубку – мікротрубочку.
- Мікротрубочка має полярність:
- «плюс»-кінець росте швидше (до нього додаються димери тубуліну);
- «мінус»-кінець закріплений у періцентріолярному матеріалі завдяки γ-тубуліновим кільцям.
Функції мікротрубочок:
- Формують веретено поділу під час мітозу.
- Забезпечують транспорт везикул та органел за допомогою моторних білків (кінезини та дієніни).
- Утворюють основу війок і джгутиків (структура 9×2).
- Підтримують архітектуру клітини.
Ключова ідея: клітинний центр і мікротрубочки – це система, що складається динамічних «рейок» і «станції управління», яка контролює поділ, транспорт і рух клітини.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 15 хв.
Як провести:
- Організуйте 4 групи. Підготуйте прості матеріали для моделювання пластилін.
- Крок 1: поясніть принцип складання мікротрубочки, дайте завдання побудувати модель.
- Крок 2: підготуйте 4 картки (листки А4 з написами) з умовами (таксол або вінбластин). Запропонуйте поєднати або розібрати свої моделі в залежності від витягнутої картки, та попросіть учнівство пояснити, чому в обох випадках поділ клітини буде порушений.
✅ Головна ідея: учнівство через моделювання з пластиліну розуміє, що мікротрубочки складаються з тубулінових димерів і є динамічними структурами. Ліки, які стабілізують або руйнують їх, порушують поділ клітин, що має важливе значення і в медицині, і в біотехнології..
Крок 1. Моделювання мікротрубочки
Кожна група отримує пластилін двох кольорів:
- синій шматочок: α-тубулін,
- червоний шматочок: β-тубулін.
Зліпіть тубулінові димери (поєднуючи синій і червоний пластилін разом).
Далі складіть їх у кільце з 13 димерів, щоб вийшла порожниста трубка – модель мікротрубочки.
Позначте на моделі: один кінець «+» (швидкий ріст), інший «–» (повільний ріст).
Крок 2. Симуляція дії ліків
Кожна команда тягне картку:
- «Таксол» – стабілізує мікротрубочки (робить їх жорсткими, «замороженими»).
- «Вінбластин» – блокує полімеризацію, мікротрубочки «розсипаються».
Якщо випав «Таксол» – з’єднайте свої моделі між собою пластиліном, роблячи їх «нерухомими».
Якщо випав «Вінбластин» – акуратно розберіть кільце димерів і покажіть, як мікротрубочка «розпадається».
Обговоріть у групі: чому в обох випадках веретено поділу клітини не зможе нормально працювати?
Крок 3. Обговорення
- Якби ви були фармакологами, поясніть – чому такі ліки ефективно діють на пухлинні клітини?
- Чим небезпечні вони для здорових клітин організму?
- Чому мікротрубочки можна назвати «динамічними» структурами?
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Завдання 1:
Поясни, чим відрізняється будова:
а) центріолі у складі клітинного центру
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
б) мікротрубочки у складі цитоскелету
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 1:
- Центріолі: 9 триплетів мікротрубочок, виконують роль «якоря» у центросомі, беруть участь в організації веретена.
- Мікротрубочка: 13 протофіламентів у циліндрі, динамічна структура цитоскелету для транспорту та руху.
- Відмінність:
- центріоль – статична опорна структура;
- мікротрубочка – динамічний елемент для швидких перебудов.
Завдання 2:
В Україні проводяться дослідження нового препарату на основі похідних таксолу. Він стабілізує мікротрубочки.
а) Як це вплине на мітотичне веретено під час поділу клітини?
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
б) Чому такий препарат корисний у лікуванні пухлин, але може викликати побічні ефекти з боку нервової системи?
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 2:
- Веретено стає жорстким і хромосоми не можуть правильно розійтися.
- Ракові клітини зупиняються у мітозі, що гальмує пухлину.
Побічні ефекти: нейрони втрачають здатність до нормального транспорту нейромедіаторів.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Формати рефлексії:
- Запропонуйте учнівству відповісти на три питання письмово на картках («exit ticket»), або усно – у швидкому колі.
- Використайте емодзі-шкалу для самооцінювання.
Перед тим як завершити урок, дайте швидкі відповіді на три питання:
- Факт: Яку будову має центріоль?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Концепт: Чому мікротрубочки називають «динамічними рейками» клітини?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Застосування: Як знання про дію препаратів, що впливають на будову мікротрубочок можна використати в медицині чи дослідженнях?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння теми за шкалою емодзі «Світлофор»:
🔴 – все ще плутаюся, треба повторити
🟠 – є базове розуміння, але хочу більше практичних прикладів
🟡 – розумію основи, дещо зможу пояснити однокласнику/ц
і🟢 – упевнено володію темою, готовий/а застосувати в реальному житті
Відео для допитливих:
- Мікротрубочка – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=tO-W8mvBa78 - Структура мікротрубочок:
https://www.youtube.com/watch?v=ZpEKOH4LBAc - Участь цитоскелету у клітинному поділі – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=IvJrDsRuWxQ - Внутрішнє життя клітини, зокрема показаний везикулярний транспорт – рух кінезину з везикулами – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=wJyUtbn0O5Y
Урок 50. Клітинний центр та мікротрубочки
Місце уроку в темі: Цей урок про структуру і динаміка цитоскелету. Готує до вивчення організації клітинного поділу, внутрішньоклітинного транспорту і розуміння спеціалізації клітин.
Проблема уроку: Як організована мікротрубочки і центросоми дозволяють клітині організувати клітинний поділ, транспорт та формувати клітинні структури які забезпечують рух (джгутики, війки)?
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- центросома, центріоль
- перицентріолярний матеріал
- тубулін
- мітотичне веретено
- таксол
- тауопатії.
План уроку
- Мотивація (5 хв)
- Тобі може знадобитися (10 хв)
- Життєва ситуація (15 хв)
- Попрактикуймо самостійно (10 хв)
- Рефлексія (5 хв)
Уявіть, що усередині клітин є мікроскопічні «транспортні рейки». В електронному мікроскопі можна побачити, що вони поєднані з центросомою – маленьким, але надзвичайно важливим центром організації мікротрубочок.
Ці структури керують поділом клітин, немов диригенти оркестру. Але у ракових клітинах диригент може «зійти з ритму», і клітина починає ділитися неконтрольовано. Частина препаратів, що використовують у протипухлинній терапії націлені саме на мікротрубочки – щоб повернути контроль над поділом.
А тепер уявімо, як мікротрубочки забезпечують роботу нейронів:
Наші думки, пам’ять і рухи залежать від того, чи працює транспорт у клітині. Мікротрубочки – це «траси», якими рухаються везикули з нейромедіаторами. Якщо вони будуть пошкоджені, можуть виникати нейродегенеративні хвороби, як-от хвороба Альцгеймера.
Поміркуйте:
- Чому саме мікротрубочки часто стають мішенню для лікування раку?
- Як порушення роботи мікротрубочок може вплинути на роботу мозку?
- Що об’єднує такі різні контексти – онкологію та неврологію?
Сьогодні на уроці ми розглянемо, як будова клітинного центру і мікротрубочок може впливати на життя і здоров’я людини.
Щоб зрозуміти, як клітина може ділитися, рухати органели чи формувати війки, нам потрібно познайомитися з її будовою мікротрубочок – та з головним «центром керування» транспорту – клітинним центром.
Будова клітинного центру (центросоми):
- Складається з двох центріолей, розташованих під прямим кутом одна до одної.
- Кожна центріоль має форму циліндра з 9 триплетів мікротрубочок (схема 9×3).
- Навколо центріолей знаходиться перицентріолярний матеріал це «хмара» з білків, у якій відбувається зародження (нуклеація) нових мікротрубочок.
Будова мікротрубочки:
- Основна одиниця – димер з двох білкових молекул: α- і β-тубуліну.
- Димери з’єднуються в довгі ланцюги – протофіламенти.
- 13 протофіламентів об’єднуються у більшу трубку – мікротрубочку.
- Мікротрубочка має полярність:
- «плюс»-кінець росте швидше (до нього додаються димери тубуліну);
- «мінус»-кінець закріплений у періцентріолярному матеріалі завдяки γ-тубуліновим кільцям.
Функції мікротрубочок:
- Формують веретено поділу під час мітозу.
- Забезпечують транспорт везикул та органел за допомогою моторних білків (кінезини та дієніни).
- Утворюють основу війок і джгутиків (структура 9×2).
- Підтримують архітектуру клітини.
Ключова ідея: клітинний центр і мікротрубочки – це система, що складається динамічних «рейок» і «станції управління», яка контролює поділ, транспорт і рух клітини.
Крок 1. Моделювання мікротрубочки
Кожна група отримує пластилін двох кольорів:
- синій шматочок: α-тубулін,
- червоний шматочок: β-тубулін.
Зліпіть тубулінові димери (поєднуючи синій і червоний пластилін разом).
Далі складіть їх у кільце з 13 димерів, щоб вийшла порожниста трубка – модель мікротрубочки.
Позначте на моделі: один кінець «+» (швидкий ріст), інший «–» (повільний ріст).
Крок 2. Симуляція дії ліків
Кожна команда тягне картку:
- «Таксол» – стабілізує мікротрубочки (робить їх жорсткими, «замороженими»).
- «Вінбластин» – блокує полімеризацію, мікротрубочки «розсипаються».
Якщо випав «Таксол» – з’єднайте свої моделі між собою пластиліном, роблячи їх «нерухомими».
Якщо випав «Вінбластин» – акуратно розберіть кільце димерів і покажіть, як мікротрубочка «розпадається».
Обговоріть у групі: чому в обох випадках веретено поділу клітини не зможе нормально працювати?
Крок 3. Обговорення
- Якби ви були фармакологами, поясніть – чому такі ліки ефективно діють на пухлинні клітини?
- Чим небезпечні вони для здорових клітин організму?
- Чому мікротрубочки можна назвати «динамічними» структурами?
Завдання 1:
Поясни, чим відрізняється будова:
а) центріолі у складі клітинного центру
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
б) мікротрубочки у складі цитоскелету
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 2:
В Україні проводяться дослідження нового препарату на основі похідних таксолу. Він стабілізує мікротрубочки.
а) Як це вплине на мітотичне веретено під час поділу клітини?
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
б) Чому такий препарат корисний у лікуванні пухлин, але може викликати побічні ефекти з боку нервової системи?
| _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Перед тим як завершити урок, дайте швидкі відповіді на три питання:
- Факт: Яку будову має центріоль?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Концепт: Чому мікротрубочки називають «динамічними рейками» клітини?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Застосування: Як знання про дію препаратів, що впливають на будову мікротрубочок можна використати в медицині чи дослідженнях?
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння теми за шкалою емодзі «Світлофор»:
🔴 – все ще плутаюся, треба повторити
🟠 – є базове розуміння, але хочу більше практичних прикладів
🟡 – розумію основи, дещо зможу пояснити однокласнику/ц
і🟢 – упевнено володію темою, готовий/а застосувати в реальному житті
Відео для допитливих:
- Мікротрубочка – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=tO-W8mvBa78 - Структура мікротрубочок:
https://www.youtube.com/watch?v=ZpEKOH4LBAc - Участь цитоскелету у клітинному поділі – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=IvJrDsRuWxQ - Внутрішнє життя клітини, зокрема показаний везикулярний транспорт – рух кінезину з везикулами – анімація:
https://www.youtube.com/watch?v=wJyUtbn0O5Y
Ділись та обговорюй важливе