матеріал 15

Урок 34. Мембранний транспорт – пасивний, активний, везикулярний

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 34. Мембранний транспорт – пасивний, активний, везикулярний

Очікувані результати навчання

добирає самостійно або у співпраці з іншими методи дослідження, зважаючи на умови його проведення – [12 ПРО 1.3.1-1 П]
дотримується правил безпеки життєдіяльності під час дослідження – [12 ПРО 1.4.2-2]
фіксує результати дослідження в самостійно визначений спосіб – [12 ПРО 1.4.2-3 П]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх – [12 ПРО 1.5.2]
оцінює самостійно або у співпраці з іншими можливість використання результатів дослідження для розв’язання навчальної/життєвої проблеми – [12 ПРО 1.5.2-3 П]
аналізує, систематизує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими опрацьовану інформацію – [12 ПРО 2.1.1-5 П]
добирає та інтегрує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різних формах – [12 ПРО 2.2.1-2 П]
пояснює самостійно або у співпраці з іншими явища і процеси, використовуючи наукову термінологію, враховує під час планування структури повідомлення/доповіді потреби і запити аудиторії – [12 ПРО 2.2.1-1 П]
установлює самостійно або у співпраці з іншими причиново-наслідкові зв’язки між певними явищами і процесами та їх наслідками – [12 ПРО 3.3.1-1 П]
розв’язує самостійно або у співпраці з іншими навчальні/життєві проблеми, використовуючи здобуті наукові знання і набутий досвід – [12 ПРО 4.3.2-1 П]

Місце уроку в темі: Це перший із двох поглиблених уроків про мембранний транспорт, який у свою чергу є продовженням тематики будови та функцій клітинної мембрани.

Проблема уроку: як клітина вибирає «маршрут» перенесення речовин так, щоб одночасно робити це швидко, вибірково й енергоефективно?

Очікувані результати для вчителя:

Учнівство обґрунтовано прогнозує осмотичні зміни у різних середовищах і коректно використовує терміни «гіпо-/гіпер-/ізотонічний», «осмос».
Учнівство впевнено розрізняє види мембранних білків, розуміє у яких випадках для транспорту речовин клітина потребує енергії АТФ.
Учнівство пояснює роль везикулярного транспорту у секреції та поглинанні макромолекул.

Очікувані результати для учнівства:

Я прогнозую напрямок і наслідки руху води для клітини в гіпо-, гіпер- та ізотонічних середовищах і пояснюю, чому ефект відрізняється в тваринних та рослинних тканинах.
Я розрізняю просту дифузію, полегшену дифузію та активний транспорт і розумію які фактори впливають на швидкість мембранного транспорту.
Я порівнюю види мембранного транспорту і розумію який з механізмів найбільш доцільний для конкретного сценарію транспорту речовин у клітинах.

Ключові слова:

дифузія
осмос
тонічність (гіпо-, гіпер-, ізотонічні середовища)
полегшена дифузія
активний транспорт
везикулярний транспорт (ендо-/екзоцитоз)

План уроку

Мотивація (5 хв)
Тобі може знадобитися (10 хв)
Життєва ситуація (15 хв)
Попрактикуймо самостійно (10 хв)
Рефлексія (5 хв)

1. Мотивація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

🛠 Як провести:

Почніть урок із запитання:

«Чому внутрішньовенно ніколи не вводять дистильовану воду?»

Дайте учням висловити гіпотези – багато хто може здивуватись і зацікавитись.

Запитання для дискусії:

Як ви думаєте, чому рослинна клітина витримує гіпотонічні розчини краще за клітини тварин?

Уявіть, до лікарні потрапляє пацієнт/ка з сильною кровотечею і лікарям потрібно швидко відновити об’єм втраченої рідини у кровотоці до того як пізніше буде знайдена донорська кров.

Зазвичай для цього використовують стерильний фізіологічний розчин – 0,9% розчин кужонної солі (NaCl). Що станеться, якщо замість фізіологічного розчину ввести стерильну найчистішу дистильовану воду?

Рис 1. Флакон зі стерильним фізіологічним розчином. Джерело: Аптека911

Еритроцити крові можуть «луснути». Цей процес має назву гемоліз. Чому так стається, адже це лише чиста вода?

Рис 2. Еритроцити крові у гіпер-, ізо-, та гіпотонічних розчинах. Джерело: ThoughtCo

Вода почне швидко заповнювати клітини, адже концентрація розчинених речовин у плазмі крові вища, ніж у чистій воді. Це є явище осмосу в дії.

Рис 3. Схема явища осмосу – руху води з зони низької концентрації солей у зону високої концентрації солей крізь мембрану. Джерело: Bioninja

Рис 4. Мікрофотографії реальних еритроцитів у гіпер-, ізо- та гіпотонічних розчинах. Джерело: Bioninja

Поміркуйте:

Чому лікарі завжди використовують сольові чи глюкозні розчини для розчинення лікарських засобів в ампулах задля ін’єкцій замість води?
Чи однаково реагуватимуть на зміну концентрації солей у розчині клітини рослин і тварин?

Сьогодні на уроці ми:

З’ясуємо, як різні типи середовищ впливають на клітини;
Розберетеся, у яких випадках клітині вистачає простої дифузії, а коли для ефективного транспорту потрібні спеціальні білки-канали або білки-насоси;
Проведемо експеримент і переконаємось у силі осмосу на власні очі.

2. Тобі може знадобитися

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

🛠 Як провести:

Почніть із простого прикладу: «Чому аромат парфумів поширюється по класу?» Це дозволить зробити перехід до пояснення дифузії.

Коротко поясніть чотири способи мембранного транспорту:

Проста дифузія газів.

Полегшена дифузія глюкози.

Активний транспорт Na⁺/K⁺.

Ендо-/екзоцитоз.

📢 Запитання для обговорення:

Чим відрізняється проста від полегшеної дифузії?

Чому іони Na⁺ не можуть потрапити в еритроцити шляхом простої дифузії?

Який транспорт найважливіший для роботи нервових клітин?

✅ Головна ідея:

Клітина має кілька механізмів для транспорту речовин, і який буде застосовано залежить від розміру часток, їх заряду, концентрації та потреби в енергії для переміщення. Це можна порівняти з транспортною системою міста: є піший рух, автобуси, метро й вантажівки.

Види мембранного транспорту:

Рис 5. Типи мембранного транспорту. Джерело: Bioninja

Проста дифузія – крізь мембрану без участі білків

Приклад з життя – це коли аромат кави чи парфумів поширюється по кімнаті сам собою.
У розчинах молекули рухаються від більшої концентрації до меншої, без витрат енергії.
Приклади для клітинної мембрани: кисень (O₂), вуглекислий газ (CO₂), жиророзчинні молекули.

Полегшена дифузія

Клітина наче «відчиняє двері» для специфічних молекул.
В цьому процесі беруть участь білки-носії чи білки канали, але енергію (у вигляді АТФ) клітина все одно не витрачає.
Приклади: транспорт глюкози (GLUT-транспортери), іонні канали для K⁺ або Na⁺.

Активний транспорт

Молекули йдуть проти градієнта концентрації. Це як підйом у гору.
Потребує енергії (АТФ).
Первинний активний транспорт потребує енергії безпосередньо з АТФ (приклад – Na⁺/K⁺-АТФ-аза, «іонний насос»).• Вторинний активний транспорт це коли клітина використовує вже створений градієнт (наприклад, ко-транспорт глюкози разом із іонами Na⁺).

Везикулярний транспорт – потребує значної кількості енергії

Застосовується тоді, коли потрібно перемістити крізь мембрану великі молекули або цілі частинки.
Ендоцитоз – захоплення часток всередину клітині (фагоцитоз «поїдання» твердих частинок, піноцитоз «пиття» рідких частинок).

Рис 8. Ендоцитоз – ТЕМ-мікроскопія. Джерело: Bioninja

Екзоцитоз – виведення речовин назовні (наприклад, нейрони виділяють везикули з нейромедіаторами у синапс).

Рис 9. Екзоцитоз – схема. Джерело: Bioninja

Поміркуйте:

Чому клітинам недостатньо лише простої дифузії?
Чому везикулярний транспорт потребує значних витрат енергії?

3. Життєва ситуація

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 15 хв.

Як провести:

Найкраще працює у форматі очного експерименту. Учні виконують дослід у парах або групах.

Питання для обговорення:

Чи можна сказати, що вода завжди рухається у бік більшої концентрації розчиненої речовини?

Як організм регулює баланс води в клітинах?

Які процеси транспорту працюють одночасно у нашому досліді?

✅ Головна ідея:

Навіть простий експеримент із картоплею допомагає побачити основний принцип життя клітин – вода йде туди, де її менше. Це і є основа осмотичного транспорту, від якого залежить робота всіх живих систем.

Сьогодні ви перевірите, як різні розчини впливають на клітинні тканини. Уявіть, що ви працюєте у лабораторії харчової індустрії й тестуєте, чому овочі по-різному змінюють консистенцію при зберіганні чи приготуванні.

Дослід:

Візьміть дві смужки (або диски) картоплі однакового розміру.
Занурте одну у звичайну воду, іншу – у розчин солі.
Зачекайте 10 хвилин.
Порівняйте жорсткість і масу обох зразків.

Рис 10. Екзоцитоз – схема. Джерело: SlideServe

Обговорення:

Чому одна смужка стає м’якшою, а інша твердішою?
Як рух молекул води через мембрану може пояснити цей ефект?
Як ці спостереження пов’язані з реальними процесами у клітинах людини чи рослин?

Поміркуйте:

Чому при маринуванні овочів або при засолюванні огірків відбувається подібний ефект?
Що буде з клітинами, якщо людина вип’є морську воду?

4. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Завдання 1:

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 1:

Тут учнівство має показати своє розуміння вивченого з блоку «Тобі може знадобитися»

Завдання 2:

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 2:

Тут учнівство має показати своє розуміння вивченого з блоку «Мотивація», та інформації яка описує валив розчинів на клітини, що відображено на Рис. 2 і Рис. 4

Завдання 3:

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 3:

Ендоцитоз – захоплення часток всередину клітині (фагоцитоз «поїдання» твердих частинок, піноцитоз «пиття» рідких частинок).
Екзоцитоз – виведення речовин назовні (наприклад, нейрони виділяють везикули з нейромедіаторами у синапс).

Рефлексія

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Формати рефлексії:

«Мікроесе»: записати одну-дві тези й обговорити.

Питання для стимулювання дискусії:

Чи можна сказати, що всі типи транспорту – це варіації одного принципу? Або ж ключові відмінності все таки є?

Що б відбувалося з організмом, якби клітини не могли регулювати свій транспорт, та користувались лише пасивним?

✍️ Мікроесе:

«Уявіть, що ви – клітина. Вам потрібно отримати поживну речовину, видалити відходи або «захопити» щось велике. Який транспорт ви оберете і чому?»

Приклади початку:

Я обрав(ла) просту дифузію, бо:
Я використав(ла) полегшену дифузію через білок-носій, адже:
Я задіяв(ла) активний транспорт, бо:
Я включив(ла) ендоцитоз, оскільки:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Я можу пояснити відмінності між усіма основними типами мембранного транспорту.
🤔 – Розумію частково, але хочу ще раз повторити приклади.
👎 – Мені складно, потребую додаткового пояснення.

💬 Обговорення:

Чому клітині в деяких процесах потрібно витрачати енергію для транспорту?
У яких випадках клітина «обирає» везикулярний транспорт?
Чи можна сказати, що клітина має «заощаджувати» свої ресурси?

У вільний від відпочинку час

Відео для допитливих:

Про види клітинного транспорту на каналі Amoeba Sisters: https://www.youtube.com/watch?v=Ptmlvtei8h
Про везикулярний транспорт на каналі Byte Size Med:
youtube.com/watch?v=CdspAh_JZg8

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 34. Мембранний транспорт – пасивний, активний, везикулярний

Очікувані результати навчання

Місце уроку в темі: Це перший із двох поглиблених уроків про мембранний транспорт, який у свою чергу є продовженням тематики будови та функцій клітинної мембрани.

Проблема уроку: як клітина вибирає «маршрут» перенесення речовин так, щоб одночасно робити це швидко, вибірково й енергоефективно?

Очікувані результати для учнівства:

Я прогнозую напрямок і наслідки руху води для клітини в гіпо-, гіпер- та ізотонічних середовищах і пояснюю, чому ефект відрізняється в тваринних та рослинних тканинах.
Я розрізняю просту дифузію, полегшену дифузію та активний транспорт і розумію які фактори впливають на швидкість мембранного транспорту.
Я порівнюю види мембранного транспорту і розумію який з механізмів найбільш доцільний для конкретного сценарію транспорту речовин у клітинах.

Ключові слова:

дифузія
осмос
тонічність (гіпо-, гіпер-, ізотонічні середовища)
полегшена дифузія
активний транспорт
везикулярний транспорт (ендо-/екзоцитоз)

План уроку

Мотивація (5 хв)
Тобі може знадобитися (10 хв)
Життєва ситуація (15 хв)
Попрактикуймо самостійно (10 хв)
Рефлексія (5 хв)

1. Мотивація

Уявіть, до лікарні потрапляє пацієнт/ка з сильною кровотечею і лікарям потрібно швидко відновити об’єм втраченої рідини у кровотоці до того як пізніше буде знайдена донорська кров.

Зазвичай для цього використовують стерильний фізіологічний розчин – 0,9% розчин кужонної солі (NaCl). Що станеться, якщо замість фізіологічного розчину ввести стерильну найчистішу дистильовану воду?

Еритроцити крові можуть «луснути». Цей процес має назву гемоліз. Чому так стається, адже це лише чиста вода?

Вода почне швидко заповнювати клітини, адже концентрація розчинених речовин у плазмі крові вища, ніж у чистій воді. Це є явище осмосу в дії.

Поміркуйте:

Чому лікарі завжди використовують сольові чи глюкозні розчини для розчинення лікарських засобів в ампулах задля ін’єкцій замість води?
Чи однаково реагуватимуть на зміну концентрації солей у розчині клітини рослин і тварин?

Сьогодні на уроці ми:

З’ясуємо, як різні типи середовищ впливають на клітини;
Розберетеся, у яких випадках клітині вистачає простої дифузії, а коли для ефективного транспорту потрібні спеціальні білки-канали або білки-насоси;
Проведемо експеримент і переконаємось у силі осмосу на власні очі.

2. Тобі може знадобитися

Види мембранного транспорту:

Проста дифузія – крізь мембрану без участі білків

Приклад з життя – це коли аромат кави чи парфумів поширюється по кімнаті сам собою.
У розчинах молекули рухаються від більшої концентрації до меншої, без витрат енергії.
Приклади для клітинної мембрани: кисень (O₂), вуглекислий газ (CO₂), жиророзчинні молекули.

Полегшена дифузія

Клітина наче «відчиняє двері» для специфічних молекул.
В цьому процесі беруть участь білки-носії чи білки канали, але енергію (у вигляді АТФ) клітина все одно не витрачає.
Приклади: транспорт глюкози (GLUT-транспортери), іонні канали для K⁺ або Na⁺.

Активний транспорт

Молекули йдуть проти градієнта концентрації. Це як підйом у гору.
Потребує енергії (АТФ).
Первинний активний транспорт потребує енергії безпосередньо з АТФ (приклад – Na⁺/K⁺-АТФ-аза, «іонний насос»).• Вторинний активний транспорт це коли клітина використовує вже створений градієнт (наприклад, ко-транспорт глюкози разом із іонами Na⁺).

Везикулярний транспорт – потребує значної кількості енергії

Застосовується тоді, коли потрібно перемістити крізь мембрану великі молекули або цілі частинки.
Ендоцитоз – захоплення часток всередину клітині (фагоцитоз «поїдання» твердих частинок, піноцитоз «пиття» рідких частинок).

Екзоцитоз – виведення речовин назовні (наприклад, нейрони виділяють везикули з нейромедіаторами у синапс).

Поміркуйте:

Чому клітинам недостатньо лише простої дифузії?
Чому везикулярний транспорт потребує значних витрат енергії?

3. Життєва ситуація

Сьогодні ви перевірите, як різні розчини впливають на клітинні тканини. Уявіть, що ви працюєте у лабораторії харчової індустрії й тестуєте, чому овочі по-різному змінюють консистенцію при зберіганні чи приготуванні.

Дослід:

Візьміть дві смужки (або диски) картоплі однакового розміру.
Занурте одну у звичайну воду, іншу – у розчин солі.
Зачекайте 10 хвилин.
Порівняйте жорсткість і масу обох зразків.

Обговорення:

Чому одна смужка стає м’якшою, а інша твердішою?
Як рух молекул води через мембрану може пояснити цей ефект?
Як ці спостереження пов’язані з реальними процесами у клітинах людини чи рослин?

Поміркуйте:

Чому при маринуванні овочів або при засолюванні огірків відбувається подібний ефект?
Що буде з клітинами, якщо людина вип’є морську воду?

4. Попрактикуймо самостійно

Завдання 1:

Завдання 2:

Завдання 3:

Рефлексія

✍️ Мікроесе:

«Уявіть, що ви – клітина. Вам потрібно отримати поживну речовину, видалити відходи або «захопити» щось велике. Який транспорт ви оберете і чому?»

Приклади початку:

Я обрав(ла) просту дифузію, бо:
Я використав(ла) полегшену дифузію через білок-носій, адже:
Я задіяв(ла) активний транспорт, бо:
Я включив(ла) ендоцитоз, оскільки:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Я можу пояснити відмінності між усіма основними типами мембранного транспорту.
🤔 – Розумію частково, але хочу ще раз повторити приклади.
👎 – Мені складно, потребую додаткового пояснення.

💬 Обговорення:

Чому клітині в деяких процесах потрібно витрачати енергію для транспорту?
У яких випадках клітина «обирає» везикулярний транспорт?
Чи можна сказати, що клітина має «заощаджувати» свої ресурси?

У вільний від відпочинку час

Відео для допитливих:

Про види клітинного транспорту на каналі Amoeba Sisters: https://www.youtube.com/watch?v=Ptmlvtei8h
Про везикулярний транспорт на каналі Byte Size Med:
youtube.com/watch?v=CdspAh_JZg8

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе