Урок 73. Вплив факторів навколишнього середовища на клітинний поділ
Матеріал
Урок 73. Вплив факторів навколишнього середовища на клітинний поділ
Місце уроку в темі: Другий урок у блоці, що пов’язує зовнішні фактори навколишнього середовища з внутрішніми порушеннями клітинного циклу. Учні виступають у ролі дослідників, які пояснюють повсякденні загрози на клітинному рівні.
Проблема уроку: Наскільки точно ми можемо використовувати просту клітину дріжджів (модель еукаріота), щоб зрозуміти і запобігти пошкодженню ДНК у складних клітинах людини? Які обмеження має ця модель?
Очікувані результати для вчителя:
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- фізичні фактори
- хімічні фактори
- УФ-випромінювання
- токсини
- мутагени
- канцерогени
- пошкодження ДНК
- денатурація білків
- клітинна мембрана
- некроз
- апоптоз
- мутації
- моделювання
- аналогія
- обмеження моделі
План уроку
- Вступ
- Мотивація
- Повторення
- Тобі може знадобитися
- Життєва ситуація
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
🛠 Як провести:
- Вчитель фіксує ідеї на дошці: “клітини руйнуються”, “ДНК пошкоджується”, “відмирають”, “викликає хвороби”. Це природним шляхом підводить до теми уроку
Поради для вчителя:
- Адаптуйте рівень обговорення залежно від рівня класу.
- Заохочуйте учнів дискутувати – щоб порівнювали етапи
- Стимулюйте учнів пояснювати етапи своїми словами
Проблема уроку: Минулого разу ми побачили загибель дріжджів від УФ, диму, спирту. Але ми вивчаємо людину! У чому цінність моделювання? Як пояснити, що побачений нами некроз у дріжджах, у наших клітинах може стати апоптозом або, гірше, раком?
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
- Учні мають знайти відповідні пари та з’єднати термін з його визначенням.
- Поради для вчителя: Адаптуйте рівень обговорення. Заохочуйте учнів пояснювати значення термінів своїми словами.
На дошці або у вигляді карток представлені терміни: клітинний цикл, чекпойнт, p53, апоптоз, некроз, неконтрольований поділ.
Стовпчик А (Терміни):
Пошкодження ДНК
Денатурація білків
Клітинна мембрана
Мутагени
Токсини
Стовпчик Б (Визначення/Ознаки):
- “Зміна структури білкової молекули, що призводить до втрати її функції”
- “Хімічні речовини, що викликають отруєння або загибель клітин”
- “Зовнішній шар клітини, що контролює вхід і вихід речовин”
- “Порушення генетичної інформації клітини”
- “Фактори, що викликають зміни у спадковому матеріалі”
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 5 хв.
🛠 Як провести:
- Перегляньте відео та стимулюйте їх створити свої визначення
Поради для вчителя:
- Адаптуйте рівень обговорення залежно від рівня класу.
- Заохочуйте учнів дискутувати – щоб порівнювали етапи
- Стимулюйте учнів пояснювати етапи своїими словами
Перегляньте відео
https://youtu.be/wZxk3bJ5J68
Моделювання:
Моделювання — це спрощення складної системи для її вивчення.
https://youtu.be/_3A6EJ6dG1g
Аналогія: Дріжджі (прості еукаріоти) дозволяють побачити пошкодження ДНК/мембран, але не складну реакцію (як-от запрограмована смерть p53).
https://youtu.be/6FvSXI2iBcA
Ознайомтесь із основними типами моделей.
Чотири типи:
- Конкретна (матеріальна) модель: Фізичний, часто зменшений або збільшений, об’єкт, що відтворює просторові характеристики оригіналу.
- Приклади: Глобус, модель молекули ДНК з кульок і паличок, макет сонячної системи, фантом для тренувань у медицині.
- Мета: Демонстрація форми, структури або просторових взаємозв’язків.
- Уявна (ментальна) модель: Внутрішнє психічне уявлення про явище або об’єкт, що формується в свідомості людини.
- Приклади: Уявлення учня про те, як працює електричний струм; модель атома Резерфорда-Бора в уяві вченого; уявлення про процес фотосинтезу.
- Мета: Осмислення, пояснення та прогнозування явищ на основі наявних знань.
- Графічна (образна) модель: Схеме, діаграми, графіки, карти, креслення, які візуально представляють інформацію про об’єкт.
- Приклади: Блок-схема технологічного процесу, графік зміни температури, структурна формула бензолу, карта розподілу опадів.
- Мета: Візуалізація зв’язків, процесів, структур та кількісних залежностей.
- Математична (символьна) модель: Формальний опис об’єкта або явища за допомогою математичних символів, формул, рівнянь та функцій.
- Приклади: Рівняння Менделєєва-Клапейрона (PV = nRT); закон всесвітнього тяжіння Ньютона (F = G⋅m₁⋅m₂/r²); модель росту популяції.
- Мета: Точний кількісний аналіз, обчислення та прогнозування.
Halloun, I. A. (2004). “Modeling Theory in Science Education”. Springer.
Дружня порада для вчителя
Тривалість: 20 хв.
🎯 Мета:
- 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
- Оцінюйте здатність учнів критично аналізувати наукові джерела та використовувати їх для пояснення
- Провести обговорення після презентації
Ключові питання для обговорення:
- “Якби ми тестували Бензопірен на дріжджах, ми б побачили лише некроз. Але що робить цей фактор особливо небезпечним для клітин легені ?
- “Наскільки цінною була модель дріжджів, якщо вона не показала нам апоптоз?”
Молекулярне розслідування “Клітинний Вбивця” 🕵️♀️
Мета: Критично проаналізувати вплив конкретних зовнішніх факторів на клітину людини, ідентифікувати їхню молекулярну мішень та порівняти їхню дію з результатами, які ми бачили на простій моделі (дріжджах).
Завдання: Об’єднайтеся у групи. Кожна група отримує для розслідування один фактор (Канцероген/Мутаген) і готує “Слідчий звіт” про його вплив на клітину людини.
| № | Фактор (Клітинний Вбивця) | Джерело | Завдання групи |
|---|---|---|---|
| 1 | Бензопірен (хімічний фактор) | Сигаретний дим, вихлопні гази | Мішень: ДНК. Дослідити, як він утворює ДНК-адукти та інактивує p53. |
| 2 | Афлатоксин В1 (біологічний/хімічний фактор) | Цвіль у зіпсованих продуктах (горіхи, зерно) | Мішень: ДНК. Дослідити, як він викликає мутації, особливо в гені p53. |
| 3 | Рентгенівське/Гамма-випромінювання (фізичний фактор) | Медичні процедури, радіація | Мішень: ДНК. Дослідити, як воно викликає дволанцюгові розриви ДНК та який захисний механізм клітина запускає (Апоптоз). |
| 4 | Азбест (фізичний фактор) | Промислове пил, будівництво | Мішень: Механічна. Дослідити, як мікроскопічні голки азбесту викликають хронічне запалення та некроз, що провокує рак. |
Аналіз та Рефлексія
1. Створення Звіту ): Учні створюють короткий звіт (можна у вигляді інфографіки або плаката), що включає:
- Назву фактора та його джерело.
- Молекулярна мішень: На яку частину клітини він діє найзгубніше (ДНК, p53, мембрана, білок).
- Клітинний наслідок: Що відбувається з клітиною — Некроз (як у дріжджів), Апоптоз (як захист) чи Мутація/Неконтрольований поділ (ризик раку).
2. Критичне порівняння Модель vs Реальна Клітина): Після презентації звітів , рефлексію моделювання (виявлення взаємозв’язків):
| Фокус порівняння | Дріжджі (Модель) | Клітина Людини (Реальність) |
|---|---|---|
| Реакція на Токсини/Спирт | ||
| Захисна Система | ||
| Наслідки Мутації |
| Фокус порівняння | Дріжджі (Модель) | Клітина Людини (Реальність) |
|---|---|---|
| Реакція на Токсини/Спирт | Некроз (Неконтрольоване руйнування). | Може запустити Апоптоз (завдяки p53). |
| Захисна Система | Дуже проста. | Складна: p53 (страж геному), CDK (контроль циклу). |
| Наслідки Мутації | Загибель або нежиттєздатна клітина. | Ракова трансформація (якщо мутація ігнорує чекпойнти). |
Частина 1: Тест (Вибір однієї правильної відповіді)
- Який із досліджених факторів (Бензопірен, Афлатоксин В1, УФ-випромінювання) найімовірніше викличе утворення піримідинових димерів у клітинах шкіри, що є прямим пошкодженням ДНК?
- а) Бензопірен
- б) Афлатоксин
- В1 в) УФ-випромінювання
- г) Азбест
- Який із цих процесів є запрограмованою (контрольованою) клітинною смертю, що запускається у відповідь на значне пошкодження ДНК, спричинене, наприклад, радіацією?
- а) Мутація
- б) Некроз
- в) Апоптоз
- г) Неконтрольований поділ
- Яка молекулярна мішень є спільною для Бензопірену (з диму) та Афлатоксину В1 (з цвілі), що робить їх потужними канцерогенами?
- а) Клітинна мембрана
- б) Мітохондрії
- в) ДНК
- г) Рибосоми
- Яку функцію виконує білок p53 (страж геному) у клітині людини у відповідь на пошкодження ДНК, спричинене зовнішніми факторами?
- а) Активує подвоєння ДНК (S-фаза).
- б) Ініціює зупинку клітинного циклу або запуск апоптозу.
- в) Ігнорує пошкодження і продовжує поділ.
- г) Спричиняє неконтрольований некроз.
Частина 2: Завдання на відповідність (З’єднайте фактори, мішені та наслідки)
Завдання 1: З’єднайте фактор із його первинною молекулярною мішенню в клітині людини.
| Фактор | Мішень |
|---|---|
| 1. Бензопірен (хімічний фактор) | А. Дволанцюгові розриви ДНК. |
| 2. Рентгенівське випромінювання | Б. Утворення ДНК-адуктів (хімічна модифікація) |
| 3. Азбест (фізичний фактор) | В. Клітинна мембрана та хронічне запалення (механічний вплив). |
Частина 3: Завдання з розгорнутою відповіддю (Критичне мислення)
- Критична оцінка обмежень: Яке обмеження моделі дріжджів є найважливішим при дослідженні раку, спричиненого хімічними канцерогенами (наприклад, Бензопіреном)? Аргументуйте, чому дріжджі не можуть адекватно моделювати процес ракової трансформації? (Підказка: Подумайте про складність регуляторної системи та спеціалізовані білки-супресори.)
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
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.
Перегляньте фільм.
За рахунок яких факторів можливе таке довголіття? Які є в ньому ризики?
https://youtu.be/HAX2RuZm-Fk
Урок 73. Вплив факторів навколишнього середовища на клітинний поділ
Місце уроку в темі: Другий урок у блоці, що пов’язує зовнішні фактори навколишнього середовища з внутрішніми порушеннями клітинного циклу. Учні виступають у ролі дослідників, які пояснюють повсякденні загрози на клітинному рівні.
Проблема уроку: Наскільки точно ми можемо використовувати просту клітину дріжджів (модель еукаріота), щоб зрозуміти і запобігти пошкодженню ДНК у складних клітинах людини? Які обмеження має ця модель?
Очікувані результати для учнівства:
Ключові слова:
- фізичні фактори
- хімічні фактори
- УФ-випромінювання
- токсини
- мутагени
- канцерогени
- пошкодження ДНК
- денатурація білків
- клітинна мембрана
- некроз
- апоптоз
- мутації
- моделювання
- аналогія
- обмеження моделі
План уроку
- Вступ
- Мотивація
- Повторення
- Тобі може знадобитися
- Життєва ситуація
- Попрактикуй самостійно
- Рефлексія
Проблема уроку: Минулого разу ми побачили загибель дріжджів від УФ, диму, спирту. Але ми вивчаємо людину! У чому цінність моделювання? Як пояснити, що побачений нами некроз у дріжджах, у наших клітинах може стати апоптозом або, гірше, раком?
На дошці або у вигляді карток представлені терміни: клітинний цикл, чекпойнт, p53, апоптоз, некроз, неконтрольований поділ.
Стовпчик А (Терміни):
Пошкодження ДНК
Денатурація білків
Клітинна мембрана
Мутагени
Токсини
Стовпчик Б (Визначення/Ознаки):
- “Зміна структури білкової молекули, що призводить до втрати її функції”
- “Хімічні речовини, що викликають отруєння або загибель клітин”
- “Зовнішній шар клітини, що контролює вхід і вихід речовин”
- “Порушення генетичної інформації клітини”
- “Фактори, що викликають зміни у спадковому матеріалі”
Перегляньте відео
https://youtu.be/wZxk3bJ5J68
Моделювання:
Моделювання — це спрощення складної системи для її вивчення.
https://youtu.be/_3A6EJ6dG1g
Аналогія: Дріжджі (прості еукаріоти) дозволяють побачити пошкодження ДНК/мембран, але не складну реакцію (як-от запрограмована смерть p53).
https://youtu.be/6FvSXI2iBcA
Ознайомтесь із основними типами моделей.
Чотири типи:
- Конкретна (матеріальна) модель: Фізичний, часто зменшений або збільшений, об’єкт, що відтворює просторові характеристики оригіналу.
- Приклади: Глобус, модель молекули ДНК з кульок і паличок, макет сонячної системи, фантом для тренувань у медицині.
- Мета: Демонстрація форми, структури або просторових взаємозв’язків.
- Уявна (ментальна) модель: Внутрішнє психічне уявлення про явище або об’єкт, що формується в свідомості людини.
- Приклади: Уявлення учня про те, як працює електричний струм; модель атома Резерфорда-Бора в уяві вченого; уявлення про процес фотосинтезу.
- Мета: Осмислення, пояснення та прогнозування явищ на основі наявних знань.
- Графічна (образна) модель: Схеме, діаграми, графіки, карти, креслення, які візуально представляють інформацію про об’єкт.
- Приклади: Блок-схема технологічного процесу, графік зміни температури, структурна формула бензолу, карта розподілу опадів.
- Мета: Візуалізація зв’язків, процесів, структур та кількісних залежностей.
- Математична (символьна) модель: Формальний опис об’єкта або явища за допомогою математичних символів, формул, рівнянь та функцій.
- Приклади: Рівняння Менделєєва-Клапейрона (PV = nRT); закон всесвітнього тяжіння Ньютона (F = G⋅m₁⋅m₂/r²); модель росту популяції.
- Мета: Точний кількісний аналіз, обчислення та прогнозування.
Halloun, I. A. (2004). “Modeling Theory in Science Education”. Springer.
Молекулярне розслідування “Клітинний Вбивця” 🕵️♀️
Мета: Критично проаналізувати вплив конкретних зовнішніх факторів на клітину людини, ідентифікувати їхню молекулярну мішень та порівняти їхню дію з результатами, які ми бачили на простій моделі (дріжджах).
Завдання: Об’єднайтеся у групи. Кожна група отримує для розслідування один фактор (Канцероген/Мутаген) і готує “Слідчий звіт” про його вплив на клітину людини.
| № | Фактор (Клітинний Вбивця) | Джерело | Завдання групи |
|---|---|---|---|
| 1 | Бензопірен (хімічний фактор) | Сигаретний дим, вихлопні гази | Мішень: ДНК. Дослідити, як він утворює ДНК-адукти та інактивує p53. |
| 2 | Афлатоксин В1 (біологічний/хімічний фактор) | Цвіль у зіпсованих продуктах (горіхи, зерно) | Мішень: ДНК. Дослідити, як він викликає мутації, особливо в гені p53. |
| 3 | Рентгенівське/Гамма-випромінювання (фізичний фактор) | Медичні процедури, радіація | Мішень: ДНК. Дослідити, як воно викликає дволанцюгові розриви ДНК та який захисний механізм клітина запускає (Апоптоз). |
| 4 | Азбест (фізичний фактор) | Промислове пил, будівництво | Мішень: Механічна. Дослідити, як мікроскопічні голки азбесту викликають хронічне запалення та некроз, що провокує рак. |
Аналіз та Рефлексія
1. Створення Звіту ): Учні створюють короткий звіт (можна у вигляді інфографіки або плаката), що включає:
- Назву фактора та його джерело.
- Молекулярна мішень: На яку частину клітини він діє найзгубніше (ДНК, p53, мембрана, білок).
- Клітинний наслідок: Що відбувається з клітиною — Некроз (як у дріжджів), Апоптоз (як захист) чи Мутація/Неконтрольований поділ (ризик раку).
2. Критичне порівняння Модель vs Реальна Клітина): Після презентації звітів , рефлексію моделювання (виявлення взаємозв’язків):
| Фокус порівняння | Дріжджі (Модель) | Клітина Людини (Реальність) |
|---|---|---|
| Реакція на Токсини/Спирт | ||
| Захисна Система | ||
| Наслідки Мутації |
Частина 1: Тест (Вибір однієї правильної відповіді)
- Який із досліджених факторів (Бензопірен, Афлатоксин В1, УФ-випромінювання) найімовірніше викличе утворення піримідинових димерів у клітинах шкіри, що є прямим пошкодженням ДНК?
- а) Бензопірен
- б) Афлатоксин
- В1 в) УФ-випромінювання
- г) Азбест
- Який із цих процесів є запрограмованою (контрольованою) клітинною смертю, що запускається у відповідь на значне пошкодження ДНК, спричинене, наприклад, радіацією?
- а) Мутація
- б) Некроз
- в) Апоптоз
- г) Неконтрольований поділ
- Яка молекулярна мішень є спільною для Бензопірену (з диму) та Афлатоксину В1 (з цвілі), що робить їх потужними канцерогенами?
- а) Клітинна мембрана
- б) Мітохондрії
- в) ДНК
- г) Рибосоми
- Яку функцію виконує білок p53 (страж геному) у клітині людини у відповідь на пошкодження ДНК, спричинене зовнішніми факторами?
- а) Активує подвоєння ДНК (S-фаза).
- б) Ініціює зупинку клітинного циклу або запуск апоптозу.
- в) Ігнорує пошкодження і продовжує поділ.
- г) Спричиняє неконтрольований некроз.
Частина 2: Завдання на відповідність (З’єднайте фактори, мішені та наслідки)
Завдання 1: З’єднайте фактор із його первинною молекулярною мішенню в клітині людини.
| Фактор | Мішень |
|---|---|
| 1. Бензопірен (хімічний фактор) | А. Дволанцюгові розриви ДНК. |
| 2. Рентгенівське випромінювання | Б. Утворення ДНК-адуктів (хімічна модифікація) |
| 3. Азбест (фізичний фактор) | В. Клітинна мембрана та хронічне запалення (механічний вплив). |
Частина 3: Завдання з розгорнутою відповіддю (Критичне мислення)
- Критична оцінка обмежень: Яке обмеження моделі дріжджів є найважливішим при дослідженні раку, спричиненого хімічними канцерогенами (наприклад, Бензопіреном)? Аргументуйте, чому дріжджі не можуть адекватно моделювати процес ракової трансформації? (Підказка: Подумайте про складність регуляторної системи та спеціалізовані білки-супресори.)
| __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ |
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.
Перегляньте фільм.
За рахунок яких факторів можливе таке довголіття? Які є в ньому ризики?
https://youtu.be/HAX2RuZm-Fk
Ділись та обговорюй важливе