Урок 71. Порушення клітинного циклу
Матеріал
Урок 71. Порушення клітинного циклу
Місце уроку в темі: Другий уроку в групі уроків про порушення клітинного циклу, їх причини та види
Проблема уроку: Чому клітини “бунтують”, і що саме “ламається” в їхніх внутрішніх контрольних системах?
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
План уроку
- Вступ
- Мотивація
- Повторення
- Тобі може знадобитися
- Життєва ситуація
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
🛠 Як провести:
- Коротке обговорення відповідей учнів, підведення до ідеї молекулярних механізмів.
Поради для вчителя:
- Адаптуйте рівень обговорення залежно від рівня класу.
- Заохочуйте учнів дискутувати – щоб порівнювали етапи
- Стимулюйте учнів пояснювати етапи своїми словами
Хто або що є причиною “бунтів” у клітині ? Що саме”ламається” у внутрішній системі контролю клітини? Які білки стають”зрадниками”, а які “рятувальниками”?
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
- Учнів об’єднуються в пари
- кожна пара отримує випадкові картки, та мають пояснити роль білків/структур у поділі
- Перевірити, що всі клітинки заповнені вірно
Розглянути представлені картки з назвами білків/структур: Цикліни, CDK, p53, p21, G1/S чекпойнт, G2/M чекпойнт, M-чекпойнт.
Пояснити роль кожного “патрульного” в нормальному клітинному циклі.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
🛠 Як провести:
- Учні мають знайти відповідні пари та з’єднати термін з його визначенням.
- Учитель або учні зачитують відповіді, обговорюючи правильність.адаптуватися.
Поради для вчителя:
- Адаптуйте рівень обговорення залежно від рівня класу.
- Заохочуйте учнів дискутувати – щоб порівнювали етапи
- Стимулюйте учнів пояснювати етапи своїими словами
Учні працюють з термінами та їхніми визначеннями, що дозволяє швидко повторити ключові поняття і їхнє значення.
- Матеріал: На картках або на дошці/екрані представлено два стовпчики:
- Стовпчик А (Терміни): Клітинний цикл, Чекпойнт, p53, Апоптоз, Некроз, Неконтрольований поділ, Циклін-залежні кінази (CDK).
- Стовпчик Б (Визначення/Ознаки):
- “Запрограмована клітинна смерть, що не викликає запалення”
- “Безперервний, хаотичний ріст клітин”
- “Послідовність подій від одного поділу клітини до наступного”
- “Контрольна точка, де перевіряється готовність клітини до наступної фази”
- “Білок, що зупиняє клітинний цикл при пошкодженні ДНК”
- “Неконтрольована загибель клітин через зовнішнє пошкодження, що викликає запалення”
- “Ферменти, які активуються циклінами та керують прогресією клітинного циклу”
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 30 хв.
🎯 Мета:
- Об’єднайте учнів у групи(3-4 учні)
- Дайте учням можливість пошуку інформації в інтернеті чи відповідних друкованих джерелах.
- Спостерігайте та відмічайте вклад кожного учасника команди в діяльність
- Робота має бути оцінена на кожному етапі
- Провести обговорення після презентації
Місце злочину: Клітинна поломка” :
Ваше завдання – розслідувати “злочини”’ проти нормального клітинного циклу. Кожна команда отримає “досьє” на одного “підозрюваного” – ключовий білок або ген, чия поломка може призвести до клітинного “бунту”. Ваше завдання – з’ясувати: хто це, що пішло не так, які наслідки це має для клітини та до якого типу порушень клітинного циклу це призводить.”
- Розслідування “Досьє на підозрюваного” :
- Поділ на “детективні групи” (команди): Кожній групі призначається один “підозрюваний” для детального розслідування:
- Група А: “Справа про Зламаний p53” (досліджують наслідки мутацій в гені p53).
- Група Б: “Справа про Активний Онкоген (наприклад, Ras)” (досліджують, як гіперактивність деяких білків стимулює поділ).
- Група В: “Справа про Дефектні Чекпойнти” (досліджують, що відбувається, коли G1/S або G2/M чекпойнти не працюють).
- Група Г: “Справа про Збої в системі Апоптозу” (досліджують, як порушення білків, що відповідають за апоптоз, може вплинути на клітинний цикл).
- Завдання для кожної групи: Використовуючи надані джерела (або самостійний пошук), знайти інформацію про свого “підозрюваного”:
- Хто це? (Нормальна функція цього білка/гена в клітині).
- Що пішло не так? (Які мутації/зміни можуть відбутися? До чого призводить порушення його функції?).
- Які наслідки? (До якого типу порушень клітинного циклу це призведе найімовірніше? Чому? Які “докази” на клітинному рівні?).
- Оформлення “звіту про розслідування”: Короткий звіт на плакаті або у вигляді схеми/діаграми, що візуалізує “злочин” і його наслідки.
- Поділ на “детективні групи” (команди): Кожній групі призначається один “підозрюваний” для детального розслідування:
- Презентація “Вирок: Клітинні Злочини” ):
- Кожна група презентує своє “розслідування” класу (2-3 хв на групу).
- Учні мають: чітко пояснити роль “підозрюваного”, характер його “поломки” та наслідки для клітини (до якого типу порушення клітинного циклу це призводить).
- Учитель може ставити уточнюючі питання, заохочуючи критичне мислення.
Варіант 1: Дослідження впливу хімічного стресу на життєздатність клітин
- Проблема дослідження: Як різні концентрації сольового розчину впливають на життєздатність клітин?
- Мета: Візуально оцінити кількість живих і загиблих клітин після впливу хімічного стресу.
- Зв’язок з темою: Пряма демонстрація того, як зовнішній фактор (хімічний) може спричинити пошкодження клітини, що є основною причиною некрозу (швидке пошкодження) або може запустити апоптоз (якщо клітина відчуває стрес).
- Обладнання:
- Лушпиння цибулі або культура дріжджів (легкодоступно).
- Мікроскоп, предметні та покривні скельця.
- Розчини солі різної концентрації (0.5%, 5%, 10%).
- Дистильована вода (контроль).
- Вітальний барвник, наприклад, нейтральний червоний (фарбує живі клітини) або метиленовий синій (фарбує мертві клітини).
- Хід експерименту:
- Підготувати контрольний зразок клітин у дистильованій воді.
- Підготувати експериментальні зразки, обробляючи клітини розчинами солі різної концентрації.
- Додати вітальний барвник і залишити на кілька хвилин.
- Підрахувати під мікроскопом кількість забарвлених і незабарвлених клітин у кожному зразку.
- Обговорити, як висока концентрація солі викликала зневоднення та пошкодження клітин, що візуально схоже на ознаки некрозу.
Варіант 2: Дослідження впливу УФ-випромінювання на життєздатність клітин
Проблема дослідження: Як ультрафіолетове випромінювання впливає на здатність клітин до поділу?
- Мета: Візуально оцінити наслідки пошкодження ДНК УФ-світлом, вимірявши кількість живих колоній мікроорганізмів.
- Зв’язок з темою: Пряма ілюстрація того, як зовнішній фактор (УФ-випромінювання) спричиняє пошкодження ДНК. Це пошкодження є сигналом для p53 зупинити клітинний цикл або ініціювати апоптоз, що візуально проявляється як відсутність росту колоній.
- Обладнання:
- Культура дріжджів (Saccharomyces cerevisiae).
- Чашки Петрі з поживним агаром.
- УФ-лампа (наприклад, з манікюрного салону або інший безпечний джерело).
- Алюмінієва фольга, маркери.
- Хід експерименту:
- Засіяти чашки Петрі культурою дріжджів.
- На одній чашці закрити частину поверхні алюмінієвою фольгою.
- Піддати чашки впливу УФ-світла протягом різного часу (наприклад, 1, 5 та 10 хвилин).
- Інкубувати чашки в темному місці.
- Обговорити результати: на ділянках, що піддалися УФ-опроміненню, колоній буде менше або вони будуть відсутні. Це свідчить про те, що УФ-випромінювання пошкодило ДНК клітин, і вони не змогли успішно ділитися.
Частина 1
- Яка фаза клітинного циклу відповідає за подвоєння ДНК?
а) G1-фаза б) S-фаза в) G2-фаза г) M-фаза
- Де в клітинному циклі розташовані основні “чекпойнти” (контрольні пункти)?
а) Тільки після S-фази
б) Перед S-фазою, перед M-фазою та під час M-фази
в) Тільки під час поділу клітини
г) Перед G1-фазою та після G2-фази
- Який білок часто називають “стражем геному” через його роль у зупинці клітинного циклу при пошкодженні ДНК?
а) Циклін б) CDK в) p53 г) p21
- Які дві групи білків працюють разом, щоб регулювати проходження клітини через фази циклу?
а) Актин і міозин
б) ДНК-полімераза і РНК-полімераза
в) Цикліни і циклін-залежні кінази (CDK)
г) Гістони і теломери
Частина 2
Завдання 1: З’єднайте фазу клітинного циклу з основною подією, що в ній відбувається.
Фази клітинного циклу:
- G1-фаза
- S-фаза
- G2-фаза
- M-фаза
Події:
А. Ріст клітини та підготовка до синтезу ДНК.
Б. Подвоєння (реплікація) ДНК.
В. Активний ріст, підготовка до поділу, синтез білків для поділу.
Г. Мітоз (поділ ядра) та цитокінез (поділ цитоплазми).
Завдання 2: З’єднайте тип порушення клітинного циклу з його характерною ознакою.
Типи порушень:
- Апоптоз
- Некроз
- Неконтрольований поділ
Характерні ознаки:
А. Контрольована загибель клітини, що не супроводжується запаленням.
Б. Хаотичний та безперервний ріст клітин, що ігнорують сигнали зупинки.
В. Неконтрольоване руйнування клітини внаслідок зовнішнього пошкодження, що викликає запалення.
Завдання 3: З’єднайте регуляторний білок/структуру з його функцією у клітинному циклі.
Білки/Структури:
- p53
- Цикліни
- CDK (Циклін-залежні кінази)
- Чекпойнти
Функції:
А. Контрольні пункти, де клітина перевіряє свою готовність до наступної фази.
Б. Ферменти, які активуються циклінами та фосфорилюють інші білки для просування по циклу.
В. Білки, концентрація яких змінюється протягом клітинного циклу, активуючи CDK.
Г. Білок, який часто називають “стражем геному” і який зупиняє цикл при пошкодженні ДНК.
Частина 3
- Поясніть, чому чекпойнти є настільки важливими для підтримання нормального клітинного циклу. Наведіть приклад, що може статися, якщо чекпойнт G1/S не спрацює належним чином.
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Опишіть головну відмінність між апоптозом і некрозом з точки зору їхнього впливу на організм. Наведіть по одному прикладу, коли кожен з цих процесів є корисним або шкідливим.
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Як провести:
- Швидке коло відповідей: Оберіть 2-3 учнів, які поділяться своїми відповідями.
Жестова рефлексія: Попросіть учнів показати пальцем рівень розуміння (👍 🤔 👎). Якщо багато учнів обрали 🤔 або 👎, варто за можливості зробити узагальнення складних моментів.
Закінчіть речення:
- Сьогодні я дізнався/дізналася, що…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Найцікавішим для мене було…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке у мене залишилося, це…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння (жестова рефлексія):
👍 – Все зрозуміло, можу пояснити іншому.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але є питання.
👎 – Мені було складно, потрібно ще пояснення.
📺 Відео для натхнення:
Урок 71. Порушення клітинного циклу
Місце уроку в темі: Другий уроку в групі уроків про порушення клітинного циклу, їх причини та види
Проблема уроку: Чому клітини “бунтують”, і що саме “ламається” в їхніх внутрішніх контрольних системах?
Очікувані результати для учнівства:
План уроку
- Вступ
- Мотивація
- Повторення
- Тобі може знадобитися
- Життєва ситуація
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Хто або що є причиною “бунтів” у клітині ? Що саме”ламається” у внутрішній системі контролю клітини? Які білки стають”зрадниками”, а які “рятувальниками”?
Розглянути представлені картки з назвами білків/структур: Цикліни, CDK, p53, p21, G1/S чекпойнт, G2/M чекпойнт, M-чекпойнт.
Пояснити роль кожного “патрульного” в нормальному клітинному циклі.
Учні працюють з термінами та їхніми визначеннями, що дозволяє швидко повторити ключові поняття і їхнє значення.
- Матеріал: На картках або на дошці/екрані представлено два стовпчики:
- Стовпчик А (Терміни): Клітинний цикл, Чекпойнт, p53, Апоптоз, Некроз, Неконтрольований поділ, Циклін-залежні кінази (CDK).
- Стовпчик Б (Визначення/Ознаки):
- “Запрограмована клітинна смерть, що не викликає запалення”
- “Безперервний, хаотичний ріст клітин”
- “Послідовність подій від одного поділу клітини до наступного”
- “Контрольна точка, де перевіряється готовність клітини до наступної фази”
- “Білок, що зупиняє клітинний цикл при пошкодженні ДНК”
- “Неконтрольована загибель клітин через зовнішнє пошкодження, що викликає запалення”
- “Ферменти, які активуються циклінами та керують прогресією клітинного циклу”
Місце злочину: Клітинна поломка” :
Ваше завдання – розслідувати “злочини”’ проти нормального клітинного циклу. Кожна команда отримає “досьє” на одного “підозрюваного” – ключовий білок або ген, чия поломка може призвести до клітинного “бунту”. Ваше завдання – з’ясувати: хто це, що пішло не так, які наслідки це має для клітини та до якого типу порушень клітинного циклу це призводить.”
- Розслідування “Досьє на підозрюваного” :
- Поділ на “детективні групи” (команди): Кожній групі призначається один “підозрюваний” для детального розслідування:
- Група А: “Справа про Зламаний p53” (досліджують наслідки мутацій в гені p53).
- Група Б: “Справа про Активний Онкоген (наприклад, Ras)” (досліджують, як гіперактивність деяких білків стимулює поділ).
- Група В: “Справа про Дефектні Чекпойнти” (досліджують, що відбувається, коли G1/S або G2/M чекпойнти не працюють).
- Група Г: “Справа про Збої в системі Апоптозу” (досліджують, як порушення білків, що відповідають за апоптоз, може вплинути на клітинний цикл).
- Завдання для кожної групи: Використовуючи надані джерела (або самостійний пошук), знайти інформацію про свого “підозрюваного”:
- Хто це? (Нормальна функція цього білка/гена в клітині).
- Що пішло не так? (Які мутації/зміни можуть відбутися? До чого призводить порушення його функції?).
- Які наслідки? (До якого типу порушень клітинного циклу це призведе найімовірніше? Чому? Які “докази” на клітинному рівні?).
- Оформлення “звіту про розслідування”: Короткий звіт на плакаті або у вигляді схеми/діаграми, що візуалізує “злочин” і його наслідки.
- Поділ на “детективні групи” (команди): Кожній групі призначається один “підозрюваний” для детального розслідування:
- Презентація “Вирок: Клітинні Злочини” ):
- Кожна група презентує своє “розслідування” класу (2-3 хв на групу).
- Учні мають: чітко пояснити роль “підозрюваного”, характер його “поломки” та наслідки для клітини (до якого типу порушення клітинного циклу це призводить).
- Учитель може ставити уточнюючі питання, заохочуючи критичне мислення.
Варіант 1: Дослідження впливу хімічного стресу на життєздатність клітин
- Проблема дослідження: Як різні концентрації сольового розчину впливають на життєздатність клітин?
- Мета: Візуально оцінити кількість живих і загиблих клітин після впливу хімічного стресу.
- Зв’язок з темою: Пряма демонстрація того, як зовнішній фактор (хімічний) може спричинити пошкодження клітини, що є основною причиною некрозу (швидке пошкодження) або може запустити апоптоз (якщо клітина відчуває стрес).
- Обладнання:
- Лушпиння цибулі або культура дріжджів (легкодоступно).
- Мікроскоп, предметні та покривні скельця.
- Розчини солі різної концентрації (0.5%, 5%, 10%).
- Дистильована вода (контроль).
- Вітальний барвник, наприклад, нейтральний червоний (фарбує живі клітини) або метиленовий синій (фарбує мертві клітини).
- Хід експерименту:
- Підготувати контрольний зразок клітин у дистильованій воді.
- Підготувати експериментальні зразки, обробляючи клітини розчинами солі різної концентрації.
- Додати вітальний барвник і залишити на кілька хвилин.
- Підрахувати під мікроскопом кількість забарвлених і незабарвлених клітин у кожному зразку.
- Обговорити, як висока концентрація солі викликала зневоднення та пошкодження клітин, що візуально схоже на ознаки некрозу.
Варіант 2: Дослідження впливу УФ-випромінювання на життєздатність клітин
Проблема дослідження: Як ультрафіолетове випромінювання впливає на здатність клітин до поділу?
- Мета: Візуально оцінити наслідки пошкодження ДНК УФ-світлом, вимірявши кількість живих колоній мікроорганізмів.
- Зв’язок з темою: Пряма ілюстрація того, як зовнішній фактор (УФ-випромінювання) спричиняє пошкодження ДНК. Це пошкодження є сигналом для p53 зупинити клітинний цикл або ініціювати апоптоз, що візуально проявляється як відсутність росту колоній.
- Обладнання:
- Культура дріжджів (Saccharomyces cerevisiae).
- Чашки Петрі з поживним агаром.
- УФ-лампа (наприклад, з манікюрного салону або інший безпечний джерело).
- Алюмінієва фольга, маркери.
- Хід експерименту:
- Засіяти чашки Петрі культурою дріжджів.
- На одній чашці закрити частину поверхні алюмінієвою фольгою.
- Піддати чашки впливу УФ-світла протягом різного часу (наприклад, 1, 5 та 10 хвилин).
- Інкубувати чашки в темному місці.
- Обговорити результати: на ділянках, що піддалися УФ-опроміненню, колоній буде менше або вони будуть відсутні. Це свідчить про те, що УФ-випромінювання пошкодило ДНК клітин, і вони не змогли успішно ділитися.
Частина 1
- Яка фаза клітинного циклу відповідає за подвоєння ДНК?
а) G1-фаза б) S-фаза в) G2-фаза г) M-фаза
- Де в клітинному циклі розташовані основні “чекпойнти” (контрольні пункти)?
а) Тільки після S-фази
б) Перед S-фазою, перед M-фазою та під час M-фази
в) Тільки під час поділу клітини
г) Перед G1-фазою та після G2-фази
- Який білок часто називають “стражем геному” через його роль у зупинці клітинного циклу при пошкодженні ДНК?
а) Циклін б) CDK в) p53 г) p21
- Які дві групи білків працюють разом, щоб регулювати проходження клітини через фази циклу?
а) Актин і міозин
б) ДНК-полімераза і РНК-полімераза
в) Цикліни і циклін-залежні кінази (CDK)
г) Гістони і теломери
Частина 2
Завдання 1: З’єднайте фазу клітинного циклу з основною подією, що в ній відбувається.
Фази клітинного циклу:
- G1-фаза
- S-фаза
- G2-фаза
- M-фаза
Події:
А. Ріст клітини та підготовка до синтезу ДНК.
Б. Подвоєння (реплікація) ДНК.
В. Активний ріст, підготовка до поділу, синтез білків для поділу.
Г. Мітоз (поділ ядра) та цитокінез (поділ цитоплазми).
Завдання 2: З’єднайте тип порушення клітинного циклу з його характерною ознакою.
Типи порушень:
- Апоптоз
- Некроз
- Неконтрольований поділ
Характерні ознаки:
А. Контрольована загибель клітини, що не супроводжується запаленням.
Б. Хаотичний та безперервний ріст клітин, що ігнорують сигнали зупинки.
В. Неконтрольоване руйнування клітини внаслідок зовнішнього пошкодження, що викликає запалення.
Завдання 3: З’єднайте регуляторний білок/структуру з його функцією у клітинному циклі.
Білки/Структури:
- p53
- Цикліни
- CDK (Циклін-залежні кінази)
- Чекпойнти
Функції:
А. Контрольні пункти, де клітина перевіряє свою готовність до наступної фази.
Б. Ферменти, які активуються циклінами та фосфорилюють інші білки для просування по циклу.
В. Білки, концентрація яких змінюється протягом клітинного циклу, активуючи CDK.
Г. Білок, який часто називають “стражем геному” і який зупиняє цикл при пошкодженні ДНК.
Частина 3
- Поясніть, чому чекпойнти є настільки важливими для підтримання нормального клітинного циклу. Наведіть приклад, що може статися, якщо чекпойнт G1/S не спрацює належним чином.
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Опишіть головну відмінність між апоптозом і некрозом з точки зору їхнього впливу на організм. Наведіть по одному прикладу, коли кожен з цих процесів є корисним або шкідливим.
| ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Закінчіть речення:
- Сьогодні я дізнався/дізналася, що…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Найцікавішим для мене було…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке у мене залишилося, це…
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння (жестова рефлексія):
👍 – Все зрозуміло, можу пояснити іншому.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але є питання.
👎 – Мені було складно, потрібно ще пояснення.
📺 Відео для натхнення:
Ділись та обговорюй важливе