Рассмотрено на заседании шмо




Скачать 130.34 Kb.
Дата11.06.2016
Размер130.34 Kb.
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Омарская средняя общеобразовательная школа»

Мамадышского муниципального района Республики Татарстан



Рассмотрено

на заседании ШМО

Руководитель ШМО __________________

Е.В. Шандренкова

Протокол № 1 от

« 24» августа 2015 г.


Согласовано

Заместитель директора

школы по УР

_________________

Н.С. Кирина

.


Утверждаю

Директор МБОУ

«Омарская СОШ»

__________________

А.Н. Мусин

Приказ №87 от

«01»сентября 2015г.



Рабочая программа

Элективного курса по биологии

«Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах»

для 11 класса

учителя биологии

первой квалификационной категории

Филиппова Андрея Александровича

Рассмотрено и принято

на заседании

педагогического совета

протокол №1 от

« 26 » августа 2015 г.


2015 г.
Пояснительная записка


В предлагаемую программу курса включены разделы, знакомящие учащихся с особенностями строения и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем, их ролью в обеспечении жизнедеятельности организмов разных систематических групп, некоторыми нарушениями в их работе и возникающими вследствие этого заболеваниями человека, а также способами лечения таких заболеваний.

В имеющихся в настоящее время учебниках по физиологии и общей биологии для средней школы биологическим мембранам практически не уделяется внимания, хотя именно мембраны и мембранные ферменты обеспечивают поддержание постоянства внутренней среды как в одноклеточных, так и в многоклеточных организмах. В курсе предполагается познакомить школьников с общими представлениями об организации биологических мембран, с основными принципами переноса веществ через мембраны, с мембранными белками — каналами, переносчиками и насосами, которые транспортируют через мембраны разные классы веществ.

Особое внимание в курсе уделено рассмотрению конкретных примеров: возникновению мембранного потенциала на плазматической мембране живых клеток, электрическим явлениям на мембранах возбудимых клеток; роли трансмембранных потоков кальция в регуляции мышечного сокращения, секреции соляной кислоты в желудке; всасыванию Сахаров и аминокислот в кишечнике, обратному всасыванию веществ и воды в почках; обеспечению печенью барьерной функции; транспорту воды и органических соединений в растениях и др.

Планируется познакомить школьников с некоторыми заболеваниями, возникающими при нарушении работы мембранных транспортных систем, и способами их лечения. Это позволит учащимся получить общее представление о тех молекулярных механизмах, которые лежат в основе функционирования органов и тканей живых организмов и человека в частности.

Курс базируется на обязательных учебных предметах и затрагивает вопросы, находящиеся на стыке биологии, химии и физики, а также позволяет продемонстрировать связь фундаментальной биологии с медициной.




Цель курса

Формирование у учащихся научного понимания особенностей структурной организации и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем, которые обеспечивают поступление в клетки разных организмов необходимых для их жизнедеятельности веществ, удаление продуктов обмена и регуляцию функциональной активности клеток и тканей.



Задачи курса
Углубить и расширить знания учащихся о живых клетках и организмах как об открытых системах, постоянно обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, и о роли биологических мембран в жизнедеятельности клеток.

Познакомить учащихся с разными классами липидов и особенностями строения биологических мембран.

Дать учащимся базовые представления о транспорте веществ через биологические мембраны и тех мембранных ферментах и переносчиках, которые этот транспорт обеспечивают.

На конкретных примерах объяснить механизмы возникновения некоторых заболеваний, связанных с нарушением работы мембранных транспортных систем, и способы их лечения.



Основные требования к знаниям и умениям Учащиеся должны знать:

• особенности структурной организации биологических мембран;

• связь структуры мембран с выполнением ими барьерной функции;

• характеристики проницаемости биологических мембран для газов, воды и веществ гидрофильной и гидрофобной природы;

• физико-химические основы переноса веществ через мембраны по градиенту их концентрации (простая диффузия и облегченная диффузия);

• физико-химические основы переноса веществ через мембраны против градиента их концентрации (активный и вторично активный транспорт);

• основные типы мембранных транспортных систем (каналы, переносчики и насосы) и принципы их работы:

• роль мембранного транспорта в жизнедеятельности клеток и в выполнении клетками разных тканей их функций;

• последствия нарушения работы мембранных транспортных систем и способы их коррекции.

Учащиеся должны уметь:

• объяснять особенности структуры биологических мембран, связь структуры с выполняемыми мембранами функциями;

• объяснять принципы, лежащие в основе переноса через мембраны разных классов веществ;

• владеть терминологией и знать основные понятия в области биохимии и биофизики мембран;

• ориентироваться в научно-популярной информации в области мембранологии и трансмембранного переноса веществ.


Содержание курса

Общее количество часов — 34



Введение (1 ч)

Живые организмы как открытые системы. Поддержание постоянства внутренней среды и обмен веществом и энергией с окружающей средой — основа поддержания жизни одноклеточных и многоклеточных организмов. Взаимосвязи клеток в многоклеточных организмах.

Демонстрация фотографий и схем строения клеток представителей разных царств живых организмов.

Вода и ее свойства (2 ч)

Вода. Структура молекулы воды. Вода как диполь. Водородные связи. Теплопроводность воды. Теплота испарения. Участие воды в химических реакциях. Роль воды в возникновении и поддержании жизни на Земле.

Гидрофильные и гидрофобные вещества. Основные классы питательных веществ, необходимые человеку, и их характеристика с точки зрения растворимости в воде.

Гидратные оболочки полярных веществ и биологических макромолекул. Свободная и связанная вода. Законы диффузии. Понятие о «полупроницаемой мембране». Осмос. Тургор растительных клеток.

Демонстрация формул воды и основных классов органических веществ; схем, описывающих осмотические явления.

Структура биологических мембран (5 ч)

Представление о разных классах липидов. Нейтральные жиры. Стероиды. Холестерин и его роль в образовании стероидных гормонов и желчных кислот. Атеросклероз и механизм его возникновения. Жирорастворимые витамины.

Фосфолипиды и их роль в формировании биологических мембран. Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Влияние жирнокислотного состава фосфолипидов на физико-химические свойства мембран. Разные классы фосфолипидов.

Амфифильная природа фосфолипидов. Формирование мицелл, везикул и бислоев. Биологические мембраны. Мембранные белки и их свойства. Барьерная функция биологических мембран.

Строение клеток прокариот и эукариот. Связь липидного состава мембран с условиями обитания организмов. Мембранные органоиды, их структура и функции. Понятие о внутриклеточной компартментализации. Специализация клеток и тканей в многоклеточных организмах.

Демонстрация таблиц с формулами основных классов липидов; схем строения молекулы фосфолипида, мицелл, везикул, бислоев, биологических мембран; электронных микрофотографий клеток прокариот и эукариот, мембранных клеточных органоидов; таблиц с липидным составом плазматических и внутриклеточных мембран разных организмов.



Транспорт веществ через мембраны (8ч)

Транспорт низкомолекулярных веществ через мембраны. Растворимость газов в липидах. Газообмен одноклеточных и многоклеточных организмов с окружающей средой.

Проницаемость мембран для воды и низкомолекулярных соединений. Связь проницаемости мембран для разных классов веществ с коэффициентом распределения этих веществ в системе «вода — органический растворитель».

Транспорт веществ через мембраны по градиенту концентрации. Простая диффузия, облегченная диффузия.

Транспорт веществ через мембраны против градиента концентрации и его потребности в энергии. Роль АТФ. Активный и вторично активный транспорт.

Обзор мембранных транспортных белков: каналы, переносчики, ионные насосы (транспортные АТФазы). Ионные каналы, их классификация и свойства. Переносчики. Принципы работы каналов и переносчиков. Симпорт и антипорт. Примеры ионных каналов и переносчиков.

Мембранные АТФазы. Структура АТФаз разных классов, механизм их работы. Роль АТФаз в создании на биологических мембранах ионных градиентов. Использование ионных градиентов во вторично активном транспорте и регуляции клеточных функций.

Демонстрация таблиц и рисунков, описывающих принципы структурной организации и работы разных классов мембранных транспортных систем.



Ионный состав цитоплазмы клеток и мембранный электрический потенциал (2ч)

Сравнение ионного состава тканевой жидкости и цитоплазмы животных клеток. Ионные градиенты на плазматической мембране. Мембранный потенциал. Уравнение Нернста.

Роль ионных каналов и ионных насосов в создании и поддержании мембранного потенциала. Na-, К-АТФаза. Вакуолярные АТФазы растительных клеток. Проведение нервного импульса. Передача возбуждения в нервно-мышечном синапсе.

Демонстрация таблиц и схем, описывающих возникновение и поддержание мембранного потенциала.



Мышечное сокращение (Зч)

Особенности строения поперечно-полосатой, сердечной и гладкой мышцы. Белки сократительного аппарата. Саркоплазматический ретикулум. Роль кальция в мышечном сокращении.

Электромеханическое сопряжение в разных типах мышц. Кальциевые каналы и Са-АТФазы плазматической мембраны и эндоплазматического ретикулума и их роль в регуляции мышечного сокращения.

Молекулярные механизмы регуляции работы сердца. Механизм гормональной регуляции. Действие кофеина. Сердечные гликозиды (дигиталис) и механизм их действия.

Демонстрация электронно-микроскопических фотографий разных типов мышц; схем и рисунков, показывающих особенности строения мембранных структур, участвующих в электромеханическом сопряжении в разных типах мышц.

Секреция соляной кислоты в желудке (3 ч)

Строение желез желудка. Обкладочные клетки желудочных желез и особенности их строения. Роль Н-АТФа-зы, ионных каналов и переносчиков в секреции соляной кислоты.

Молекулярные механизмы нервной и гуморальной регуляции секреции желудочного сока. Блуждающий нерв. Гастрин и гистамин; механизм их действия. Роль разных классов рецепторов в регуляции секреции соляной кислоты.

Кислотозависимые заболевания желудочно-кишечного тракта, механизм их развития и способы лечения. Создание лекарств нового поколения (омепразол и его производные) на основе данных биохимии и молекулярной биологии.

Демонстрация рисунков и схем, иллюстрирующих работу обкладочных клеток желудочных желез, механизм образования соляной кислоты, пути регуляции этого процесса; формул лекарственных веществ и механизм их действия.

Транспорт через эпителий (3 ч)

Особенности строения эпителиальных клеток. Барьерная роль эпителия. Апикальная и базолатеральная мембраны эпителиальных клеток, различия в составе входящих в них мембранных транспортных систем и функциональная роль этих различий. Межклеточные контакты, их типы и роль. Заболевания человека, связанные с нарушением эпителиального транспорта.

Поглощение глюкозы и аминокислот в кишечнике. Работа мембранных переносчиков. Роль обезвоживания организма при кишечных инфекциях на примере холеры и способы борьбы с обезвоживанием. Роль инсулина в поглощении клетками глюкозы. Механизм развития диабета.

Работа почек. Механизм образования первичной и вторичной мочи. Состав мочи. Механизмы поглощения воды в почечных канальцах. Роль обратного всасывания воды у разных животных. Энергообеспечение работы почек. Регуляция работы почек. Выведение почками лекарств и продуктов их обмена.

Демонстрация рисунков и схем по обсуждаемым темам.

Работа печени (2ч)

Печень — депо гликогена в организме. Особенности поглощения глюкозы клетками печени. Гормональная регуляция синтеза и распада гликогена в печени. Понятие о вторичных посредниках.

Барьерная функция печени. Роль мембранных ферментов в обезвреживании ксенобиотиков. Механизм удаления вредных веществ с желчью. Множественная лекарственная устойчивость и мембранные АТФазы. Трудности, возникающие при лечении рака печени.

Демонстрация рисунков и схем по обсуждаемым темам.



Транспортные системы мембран растительных клеток (1ч)

Поглощение растениями воды и минеральных солей. Транспорт веществ в растении. Ксилема и флоэма, особенности их строения и функционирования. Фотосинтез и работа устьичного аппарата.

Демонстрация фотографий, рисунков и схем, иллюстрирующих особенности строения растительных клеток и тканей.

Заключение (2ч)

Итоговая конференция «Транспорт веществ через мембраны и его значение для жизнедеятельности клетки».




Рекомендуемая литература

1. Антонов В. Ф. Мембранный транспорт //Соросовский образовательный журнал. 1997, № 6. С. 14—20.

2. Барсуков Л. И. Как собрать мамбрану (солюбилизация и реконструкция мембран) // Соросовский образовательный журнал. 2004. № 1. С. 10-16.

3. Болдырев А. А. Введение в биохимию мембран. М.: Высшая школа, 1986.

4. Болдырев А. А. Регуляция активности мембранных ферментов//Соросовский образовательный журнал. 1997. №6. С. 21-27.

5. Болдырев А. А. Na/K-АТФаза — свойства и биологическая роль//Соросовский образовательный журнал. 1998. №4. С. 2-9.

6. Владимиров Ю. А. Кальциевые насосы живой клетки // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 3. С. 20—27.

7. Левицкий Д. О. Кальций и биологические мембраны. М.: Высшая школа, 1990.

8. Марри Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993.

9. Опритов В. А. Электричество в жизни животных и растений //Соросовский образовательный журнал. 1996. №9. С. 40-46.

Интернет-сайт

http://journal.issep.rssi.ru — сайт Соросовского образовательного журнала (все статьи в свободном доступе)



Учебно-тематический план

п/п

Наименование курсов, разделов, тем

Количество часов

Дата проведения

Примечание

По плану

По факту

Введение (1 ч)

1

Живые организмы как открытые системы.













Вода и ее свойства (2 ч)

2

Вода. Структура молекулы воды. Вода как диполь. Водородные связи.













3

Гидратные оболочки полярных веществ и биологических макромолекул.













Структура биологических мембран (5 ч)

4

Представление о разных классах липидов. Нейтральные жиры. Стероиды.













5

Фосфолипиды и их роль в формировании биологических мембран.













6

Амфифильная природа фосфолипидов. Формирование мицелл, везикул и бислоев.













7

Биологические мембраны. Мембранные белки и их свойства.













8

Строение клеток прокариот и эукариот













Транспорт веществ через мембраны (8ч)

9

Транспорт низкомолекулярных веществ через мембраны.













10

Растворимость газов в липидах.













11

Проницаемость мембран для воды и низкомолекулярных соединений.













12

Транспорт веществ через мембраны против градиента концентрации и его потребности в энергии.













13

Роль АТФ. Активный и вторично активный транспорт.













14

Обзор мембранных транспортных белков: каналы, переносчики, ионные насосы (транспортные АТФазы).













15

Принципы работы каналов и переносчиков













16

Мембранные АТФазы. Структура АТФаз разных классов, механизм их работы.













Ионный состав цитоплазмы клеток и мембранный электрический потенциал (2ч)

17

Сравнение ионного состава тканевой жидкости и цитоплазмы животных клеток.













18

Роль ионных каналов и ионных насосов в создании и поддержании мембранного потенциала













Мышечное сокращение (Зч)

19

Особенности строения поперечно-полосатой, сердечной и гладкой мышцы.













20

Электромеханическое сопряжение в разных типах мышц.













21

Молекулярные механизмы регуляции работы сердца.













Секреция соляной кислоты в желудке (3 ч)

22

Строение желез желудка.













23

Молекулярные механизмы нервной и гуморальной регуляции секреции желудочного сока.













24

Кислотозависимые заболевания желудочно-кишечного тракта, механизм их развития и способы лечения.













Транспорт через эпителий (4 ч)

25

Особенности строения эпителиальных клеток.













26

Поглощение глюкозы и аминокислот в кишечнике













27

Работа почек.













28

Регуляция работы почек. Выведение почками лекарств и продуктов их обмена.













Работа печени (3ч)

29

Печень — депо гликогена в организме.













30

Барьерная функция печени.













31

Механизм удаления вредных веществ с желчью.













Транспортные системы мембран растительных клеток (1ч)

32

Поглощение растениями воды и минеральных солей.













Заключение (2ч)

33

Итоговая конференция «Транспорт веществ через мембраны и его значение для жизнедеятельности клетки».













34

Итоговая конференция «Транспорт веществ через мембраны и его значение для жизнедеятельности клетки».














База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница