Урок 35. Мембранний транспорт – плазмоліз і деплазмоліз
Матеріал
Урок 35. Мембранний транспорт – плазмоліз і деплазмоліз
Місце уроку в темі: Після ознайомлення з типами транспорту в попередньому уроці, фокус зосереджується на поведінці клітин (в першу чергу рослинних) у зміненому тонічному середовищі та на механізмах, що пояснюють плазмоліз/деплазмоліз.
Проблема уроку: Як фізична будова рослинної клітини (наявність клітинної стінки, вакуолі) змінює наслідки осмотичних процесів і які біологічні наслідки це має для організму й практичних застосувань (зберігання, маринування, сільовий стрес)?
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- плазмоліз
- деплазмоліз
- вакуоля
- протопласт
- клітинна стінка
- тонічність (гіпо/гіпер/ізо)
- осмос
- тургор
- гіпертоничний стрес
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:
- Запитання для початку дискусії:
- Чому овочі довго зберігаються у розсолі?
- Що стається з клітинами рослин, коли ґрунти надто засолені?
- Як буде відрізнятись поведінка рослинних і тваринних клітин у солоній воді?
Головна ідея:
- Той самий біологічний процес може бути інструментом для збереження продуктів і водночас серйозною проблемою для сільського господарства. Розуміння механізмів плазмолізу і деплазмолізу – ключ до розуміння клітинної фізіології і прикладного використання біології.
🥒 Уявіть собі банку домаших огірків чи помідорів. Чому вони зберігаються місяцями без холодильника, тоді як свіжий огірок псується за кілька днів?
Відповідь прихована у тому, що відбувається з клітинами овочів у концентрованому сольовому розчині.
Коли огірки чи капуста потрапляють у розсіл, вода з клітин починає виходити назовні. Усередині клітини мембрана відділяється від клітинної стінки, а сама клітина втрачає тургор.
Цей процес має навіть назву плазмоліз. Якщо ж після цього овоч потрапить у чисту воду, відбудеться зворотний процес – деплазмоліз.
🍅 Саме завдяки таким явищам соління також стають безпечними для вживання людьми. Більшість бактерій у гіпертонічному середовищі не виживають, тому продукти не псуються. Але для вирощування сільськогосподарських культур надлишок солі у ґрунті чи полив солоною водою означає загибель клітин через втрату тургору і призведе до зниження чи взагалі втрати врожайності.
Поміркуйте:
- Чому один і той самий процес – вихід води з клітин – може бути «корисним» у харчовій промисловості і «шкідливим» для рослин у полі?
- Чи можна підібрати концентрацію солі, за якої процес плазмолізу ще може регулюватись рослинними клітинами?
- Як знання про осмос може допомагти агрономам і біотехнологам?
Сьогодні на уроці ми:
- розберемось, як саме відбувається плазмоліз і деплазмоліз у клітинах рослин;
- проведемо власний експеримент із клітинами цибулі;
- навчимось пояснювати наслідки осмотичних процесів у реальному житті.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 10 хв.
🛠 Як провести:
- Використайте порівняльну схему (Рис. 3): рослинна і тваринна клітина у різних розчинах.
- Покажіть мікрофотографії цибулевих клітин у гіпо- та гіпертонічному середовищах (Рис. 4).
- Використайте приклади з життя, розкажіть про вплив на рослини солі у ґрунті, маринування, пересихання листків.
Запитання для обговорення:
- Чому для тваринних клітин наслідки осмосу можуть бути летальними, а для рослинних – Є більш контрольованими?
- Як клітинна стінка робить можливим повний тургор рослинних клітин?
- Що означає «зворотність» процесу деплазмолізу?
✅ Головна ідея:
Клітинна стінка визначає, як рослинна клітина виживає в мінливому середовищі. Осмос у тварин і рослин – однаковий процес, але наслідки для клітин принципово різні.
Що таке осмос і тонічність?
- Осмос – рух молекул води через напівпроникну мембрану з області меншої концентрації розчинених речовин у бік більшої.
- Тонічність – порівняння середовища довкола клітини із внутрішнім вмістом:
- гіпотонічне: менше розчинених речовин отже вода входить у клітину;
- гіпертонічне: більше розчинених речовин (солей) – вода виходить з клітини;
- ізотонічне: баланс, вода рухається в обидва боки з однаковою швидкістю.
Чому рослинні клітини поводяться інакше, ніж тваринні?
- У тваринних клітин мембрана – єдиний бар’єр. У гіпотонічному середовищі вони можуть луснути (гемоліз еритроцитів).
- У рослинних клітин є клітинна стінка. Вона не дає клітині розірватися, зате створює тургорний тиск – завдяки йому листки стоять пружними.
- Коли вода виходить із рослинної клітини (гіпертонічний розчин), мембрана відходить від стінки. Це називається плазмоліз.
- Якщо потім повернути клітину в гіпотонічне середовище, вода знову входить – і рослинна клітина відновлює тургор (деплазмоліз).
Круті факти:
- У солоному ґрунті рослини страждають, оскільки вода виходить з клітин, листки в’януть, ріст рослин зупиняється.
- Ці знання використовує харчова промисловість застосовуючи технології маринування, соління, сушіння. Бактерії теж втрачають воду у гіпертонічних розчинах, що зупиняє їх ріст.
- Селекція стійких до солоного середовища культур спрямовані на оптимізацію мембранних транспортерів і накопичення речовин-осмопротекторів у клітинах.
Поміркуйте:
- Чому огірок у банці зморщується, але не розчиняється?
- Чому рослини у засоленому ґрунті швидко в’януть навіть при наявності частих дощів?
- Якби тваринна клітина мала стінку, чи був би можливим осмотичний лізис? Але чи могли б клітини тварин виконувати свої функції?
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 15 хв.
Як провести:
- Використовуйте класичний препарат цибулевої епідерми: доступний і наочний.
- Надайте учням попередньо розчини NaCl різних концентрацій (5%, 10%, 15%) – це дає змогу порівняти силу плазмолізу.
- Попросіть учнів рахувати клітини в полях зору мікроскопа, щоб отримати прості кількісні дані.
Питання для дискусії:
- Чи всі клітини реагували однаково? Чому?
- Чому після певного рівня плазмоліз стає незворотним?
- Як цей процес пов’язаний із проблемами засолених ґрунтів?
✅ Головна ідея:
Плазмоліз і деплазмоліз видимий доказ того, як вода «керує» життям клітини. Через мікроскоп учні спостерігають процеси, що пояснюють процеси в галузях харчових технологій, агрономії та екології рослин.
Сьогодні ви побачите на власні очі, як рослинна клітина реагує на зміну середовища. Не у вигляді схеми з підручника, а на власні очі ви побачите, як клітинна мембрана відходить від стінки, а потім може повернутись на місце. Можна провести експеримент із цибулевою шкіркою (епідермою) або водною квітковою рослиною роду Elodea.
Завдання:
- Отримайте зразок клітин епідерми цибулі (тонкий прозорий шар).
- Приготуйте препарат у краплі дистильованої води – розгляньте під мікроскопом, замалюйте нормальну клітину з вакуолею.
- Додайте краплю гіпертонічного розчину (10% NaCl). Через 2–3 хв спостерігайте як цитоплазма «відходить» від клітинної стінки. Це і є плазмоліз.
- Акуратно промийте препарат дистильованою водою. Спостерігайте, як мембрана повертається на місце. Це явище деплазмолізу.
- Порахуйте, у скількох клітинах видно плазмоліз (з 20–30 у полях зору світлового мікроскопа). Запишіть результати у таблицю.
- Побудуйте просту діаграму: % клітин у стані плазмолізу залежно від середовища.
Таблиця результатів:
| Умови середовища | % клітин у стані плазмолізу | Стан клітин |
|---|---|---|
| Дистильована вода | _______ % | Тургор |
| 10% NaCl | _______ % | Плазмоліз |
| Після промивання водою | _______ % | Деплазмоліз |
Порівняйте розчини NaCl різних концентрацій (5%, 10%, 15%) – це дає змогу порівняти силу плазмолізу. Підрахуйте клітини в полях зору мікроскопа, щоб отримати прості кількісні дані для побудови графіка.
Обговорення:
- Що відбулося з вакуолями під час плазмолізу?
- Чому клітинна стінка зберегла форму, навіть коли мембрана відійшла?
- Чому процес деплазмолізу можливий не завжди (наприклад, при дуже високих концентраціях солі)?
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Завдання 1:
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 1:
Тут учнівство має показати своє розуміння процесу осмосу вивченого на цьому та минулому уроках
Завдання 2:
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 2:
Тут учнівство має показати своє розуміння того, що плазмоліз інтенсивніший при вищій концентрації солі у розчини, пояснивши результати дослідження у блоці «Життєва ситуація», та описати явище розривів (гемолізу) тваринних клітин і деплазмолізу в рослинних у гіпотонічних розчинах, та роль клітинної стінки у відмінності впливу розчинів на клітини.
Завдання 3 – повторення:
Очікувані відповіді учнівства:
Завдання 3:
Тут учнівство має згадати вивчене на минулому уроці про види транспорту.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
Формати рефлексії:
- «Швидкі нотатки»: учні пишуть одну тезу на стікері й кріплять на дошку, разом формується «карта ризиків і користі».
- Обговорення в групах: кожна група формулює один приклад користі та один приклад ризику плазмолізу.
Питання для стимулювання дискусії:
- Чи завжди плазмоліз є шкідливим для рослин?
- Чому плазмоліз можна вважати «сигналом небезпеки» для клітини?
- Якби ви були агрономом, що б вас більше хвилювало: плазмоліз у посівів чи деплазмоліз у зрошенні?
Закінчіть речення:
- Найцікавішим для мене було:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Я не очікував/очікувала, що плазмоліз пов’язаний з:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке мені ще хотілося б дослідити:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння:
👍 – Все зрозуміло, можу пояснити однокласнику/ці.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Мені було складно, хочу розібратись глибше.
💬 Обговорення:
- Чи є користь від явища плазмолізу для рослини?
- Які ризики для рослини він створює?
- Як знання про деплазмоліз можна використати у практичних сферах (сільське господарство, зберігання продуктів)?
Відео для допитливих:
- Плазмоліз у рослинних клітинах (червона цибуля):
https://www.youtube.com/watch?v=Iv7eGCPVaAk - Ефект гіпер- і гіпотонічного розіину на рослинні клітини (YouTube Shorts): https://www.youtube.com/shorts/heEaRwsfQr4
Явище дифузії – інтерактивна модель Phet:
https://phet.colorado.edu/uk/simulations/diffusion
Урок 35. Мембранний транспорт – плазмоліз і деплазмоліз
Місце уроку в темі: Після ознайомлення з типами транспорту в попередньому уроці, фокус зосереджується на поведінці клітин (в першу чергу рослинних) у зміненому тонічному середовищі та на механізмах, що пояснюють плазмоліз/деплазмоліз.
Проблема уроку: Як фізична будова рослинної клітини (наявність клітинної стінки, вакуолі) змінює наслідки осмотичних процесів і які біологічні наслідки це має для організму й практичних застосувань (зберігання, маринування, сільовий стрес)?
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- плазмоліз
- деплазмоліз
- вакуоля
- протопласт
- клітинна стінка
- тонічність (гіпо/гіпер/ізо)
- осмос
- тургор
- гіпертоничний стрес
План уроку
- Мотивація (5 хв)
- Тобі може знадобитися (10 хв)
- Життєва ситуація (15 хв)
- Попрактикуймо самостійно (10 хв)
- Рефлексія (5 хв)
🥒 Уявіть собі банку домаших огірків чи помідорів. Чому вони зберігаються місяцями без холодильника, тоді як свіжий огірок псується за кілька днів?
Відповідь прихована у тому, що відбувається з клітинами овочів у концентрованому сольовому розчині.
Коли огірки чи капуста потрапляють у розсіл, вода з клітин починає виходити назовні. Усередині клітини мембрана відділяється від клітинної стінки, а сама клітина втрачає тургор.
Цей процес має навіть назву плазмоліз. Якщо ж після цього овоч потрапить у чисту воду, відбудеться зворотний процес – деплазмоліз.
🍅 Саме завдяки таким явищам соління також стають безпечними для вживання людьми. Більшість бактерій у гіпертонічному середовищі не виживають, тому продукти не псуються. Але для вирощування сільськогосподарських культур надлишок солі у ґрунті чи полив солоною водою означає загибель клітин через втрату тургору і призведе до зниження чи взагалі втрати врожайності.
Поміркуйте:
- Чому один і той самий процес – вихід води з клітин – може бути «корисним» у харчовій промисловості і «шкідливим» для рослин у полі?
- Чи можна підібрати концентрацію солі, за якої процес плазмолізу ще може регулюватись рослинними клітинами?
- Як знання про осмос може допомагти агрономам і біотехнологам?
Сьогодні на уроці ми:
- розберемось, як саме відбувається плазмоліз і деплазмоліз у клітинах рослин;
- проведемо власний експеримент із клітинами цибулі;
- навчимось пояснювати наслідки осмотичних процесів у реальному житті.
Що таке осмос і тонічність?
- Осмос – рух молекул води через напівпроникну мембрану з області меншої концентрації розчинених речовин у бік більшої.
- Тонічність – порівняння середовища довкола клітини із внутрішнім вмістом:
- гіпотонічне: менше розчинених речовин отже вода входить у клітину;
- гіпертонічне: більше розчинених речовин (солей) – вода виходить з клітини;
- ізотонічне: баланс, вода рухається в обидва боки з однаковою швидкістю.
Чому рослинні клітини поводяться інакше, ніж тваринні?
- У тваринних клітин мембрана – єдиний бар’єр. У гіпотонічному середовищі вони можуть луснути (гемоліз еритроцитів).
- У рослинних клітин є клітинна стінка. Вона не дає клітині розірватися, зате створює тургорний тиск – завдяки йому листки стоять пружними.
- Коли вода виходить із рослинної клітини (гіпертонічний розчин), мембрана відходить від стінки. Це називається плазмоліз.
- Якщо потім повернути клітину в гіпотонічне середовище, вода знову входить – і рослинна клітина відновлює тургор (деплазмоліз).
Круті факти:
- У солоному ґрунті рослини страждають, оскільки вода виходить з клітин, листки в’януть, ріст рослин зупиняється.
- Ці знання використовує харчова промисловість застосовуючи технології маринування, соління, сушіння. Бактерії теж втрачають воду у гіпертонічних розчинах, що зупиняє їх ріст.
- Селекція стійких до солоного середовища культур спрямовані на оптимізацію мембранних транспортерів і накопичення речовин-осмопротекторів у клітинах.
Поміркуйте:
- Чому огірок у банці зморщується, але не розчиняється?
- Чому рослини у засоленому ґрунті швидко в’януть навіть при наявності частих дощів?
- Якби тваринна клітина мала стінку, чи був би можливим осмотичний лізис? Але чи могли б клітини тварин виконувати свої функції?
Сьогодні ви побачите на власні очі, як рослинна клітина реагує на зміну середовища. Не у вигляді схеми з підручника, а на власні очі ви побачите, як клітинна мембрана відходить від стінки, а потім може повернутись на місце. Можна провести експеримент із цибулевою шкіркою (епідермою) або водною квітковою рослиною роду Elodea.
Завдання:
- Отримайте зразок клітин епідерми цибулі (тонкий прозорий шар).
- Приготуйте препарат у краплі дистильованої води – розгляньте під мікроскопом, замалюйте нормальну клітину з вакуолею.
- Додайте краплю гіпертонічного розчину (10% NaCl). Через 2–3 хв спостерігайте як цитоплазма «відходить» від клітинної стінки. Це і є плазмоліз.
- Акуратно промийте препарат дистильованою водою. Спостерігайте, як мембрана повертається на місце. Це явище деплазмолізу.
- Порахуйте, у скількох клітинах видно плазмоліз (з 20–30 у полях зору світлового мікроскопа). Запишіть результати у таблицю.
- Побудуйте просту діаграму: % клітин у стані плазмолізу залежно від середовища.
Таблиця результатів:
| Умови середовища | % клітин у стані плазмолізу | Стан клітин |
|---|---|---|
| Дистильована вода | _______ % | Тургор |
| 10% NaCl | _______ % | Плазмоліз |
| Після промивання водою | _______ % | Деплазмоліз |
Порівняйте розчини NaCl різних концентрацій (5%, 10%, 15%) – це дає змогу порівняти силу плазмолізу. Підрахуйте клітини в полях зору мікроскопа, щоб отримати прості кількісні дані для побудови графіка.
Обговорення:
- Що відбулося з вакуолями під час плазмолізу?
- Чому клітинна стінка зберегла форму, навіть коли мембрана відійшла?
- Чому процес деплазмолізу можливий не завжди (наприклад, при дуже високих концентраціях солі)?
Завдання 1:
Завдання 2:
Завдання 3 – повторення:
Закінчіть речення:
- Найцікавішим для мене було:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Я не очікував/очікувала, що плазмоліз пов’язаний з:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
- Питання, яке мені ще хотілося б дослідити:
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
Оцініть свій рівень розуміння:
👍 – Все зрозуміло, можу пояснити однокласнику/ці.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Мені було складно, хочу розібратись глибше.
💬 Обговорення:
- Чи є користь від явища плазмолізу для рослини?
- Які ризики для рослини він створює?
- Як знання про деплазмоліз можна використати у практичних сферах (сільське господарство, зберігання продуктів)?
Відео для допитливих:
- Плазмоліз у рослинних клітинах (червона цибуля):
https://www.youtube.com/watch?v=Iv7eGCPVaAk - Ефект гіпер- і гіпотонічного розіину на рослинні клітини (YouTube Shorts): https://www.youtube.com/shorts/heEaRwsfQr4
Явище дифузії – інтерактивна модель Phet:
https://phet.colorado.edu/uk/simulations/diffusion
Ділись та обговорюй важливе