Методическая разработка на тему: Свойства полупроницаемой мембраны.

«Свойства полупроницаемой мембраны».

Цель: расширить знания учащихся о строении и работе клетки и показать единство законов физики и биологии.

Задачи:

образовательные: рассмотреть процессы плазмолиза и деплазмолиза в растительных клетках, явления диффузии и осмоса, ответить на практические вопросы, опираясь на знания биологии и физики;

развивающие: развить интерес к изучению естественных наук;

воспитательные: воспитать бережное отношение к окружающему миру.

Ход урока:

Организационный момент.

Учитель биологии.

Здравствуйте. Ребята, мы закончили изучение строения клетки. И теперь у вас достаточно знаний, чтобы ответить на многие практические вопросы, некоторые из них жизненно важные. И помогут нам в этом законы физики. Так что у нас сегодня не традиционный урок, а интегрированный биология-физика.

Как вы думаете, какая цель этого урока?

Ответ ученика: расширить знания о строении и работе клетки и найти ответы на практические вопросы, опираясь на знания законов физики и биологии.(цель записана на доске)

Учитель биологии.

Молодец. Правильно.

Основная часть.

Учитель биологии.

Работать вы будете в трёх группах. И начнём мы с вами с проведения лабораторной работы: «Плазмолиз и деплазмолиз в клетках растений».

Проведя эту работу, можно убедиться в избирательной проводимости наружной клеточной мембраны, так как эта мембрана является полупроницаемой.

Вопрос: А как вы думаете, что такое избирательная проводимость, и почему она возможна? Что значит полупроницаемая мембрана?

Ответ ученика:

Избирательная проводимость – это свойство наружной клеточной мембраны пропускать одни вещества и не пропускать другие, то есть мембрана является полупроницаемой. Это свойство основано на строении мембраны, так как в основе её находится билипидный слой, в который встроены молекулы белков.

Учитель биологии.

Молодец. Правильно.

Рассматривая явление плазмолиза, мы увидим, что из клетки удаляется вода, а при деплазмолизе – возвращается.

Каждая из групп будет выполнять свою часть работы, а затем сообщит нам результаты. На выполнение работы вам отводится 10 минут.

Учащиеся выполняют работу, опираясь на инструкционные карточки.

Инструкционные карточки.

1-я группа.

Приготовление микропрепарата кожицы лука.

Цель: приготовить микропрепарат и рассмотреть его под микроскопом.

Оборудование: 1. Световой микроскоп;

2.предметные стёкла;

3. покровные стёкла;

4.стаканчик с водой;

5. чешуя лука;

6. препаровальная игла;

7.йод;

8. пипетка;

Ход работы:

1. Приготовьте микропрепарат кожицы лука.

2. Рассмотрите его под микроскопом.

3. Зарисуйте увиденное.

Вывод: Сделайте вывод по результатам работы.

2 группа.

Явление плазмолиза.

Цель: приготовить микропрепарат и рассмотреть явление плазмолиза под микроскопом.

Оборудование: 1. Световой микроскоп;

2.предметные стёкла;

3. покровные стёкла;

4.стаканчик с раствором поваренной соли;

5. чешуя лука;

6. препаровальная игла;

7.йод;

8. пипетка;

Ход работы:

1. Приготовьте микропрепарат кожицы лука, используя раствор соли.

2. Рассмотрите его под микроскопом.

3. Зарисуйте увиденное.

Вывод: Сделайте вывод по результатам работы.

3 группа.

Явление деплазмолиза.

Цель: приготовить микропрепарат и рассмотреть явление деплазмолиза под микроскопом.

Оборудование: 1. Световой микроскоп;

2.предметные стёкла;

3. покровные стёкла;

4.стаканчик с раствором поваренной соли;

5. стаканчик с водой;

6. чешуя лука;

7. препаровальная игла;

8.йод;

9. пипетка;

Ход работы:

1. Приготовьте микропрепарат кожицы лука, используя раствор соли.

2. Рассмотрите его под микроскопом.

3. С помощью фильтровальной бумаги удалите раствор соли из микропрепарата и добавьте воды.

4. Рассмотрите микропрепарат под микроскопом.

5. Зарисуйте увиденное.

Вывод: Сделайте вывод по результатам работы.

Учащиеся выполняют лабораторную работу.

Учитель биологии.

Итак, вы все выполнили свои задания, а теперь слушаем ваши отчёты: что делали, что наблюдали.

Отчёт 1-й группы:

Мы приготовили микропрепарат кожицы лука. С помощью микроскопа мы увидели клетки с хорошо различимым ядром, клеточными стенками, цитоплазмой, вакуолями. (слайд № 2)

Отчёт 2-й группы:

Мы приготовили микропрепарат кожицы лука, поместив кожицу в раствор соли. Через небольшой промежуток времени мы увидели, что внутреннее содержимое клеток «отошло» от клеточных стенок, объём цитоплазмы уменьшился. (слайд №3)

Отчёт 3-й группы:

Мы приготовили микропрепарат сначала в растворе соли, а затем при помощи фильтровальной бумаги «вытянули» этот раствор и добавили воду.

При этом клетки вернулись в прежнее состояние, объём цитоплазмы восстановился. (слайд №4)

Учитель биологии.

Ну а теперь давайте попробуем всё это объяснить.

Учащиеся выдвигают свои предположения.

Учитель биологии.

Ребята, давайте обратимся за помощью к учителю физики.

Но перед этим выполним упражнения для глаз, так как вы работали с микроскопами и ваши глаза сильно напрягались.

Гимнастика для глаз.

Упражнение 1. Сомкните веки обоих глаз на 3-5 секунд, затем откройте их на 3-5 секунд. Повторите 6-8 раз.

Упражнение 2. Медленно переведите взгляд с пола на потолок и обратно, не меняя положения головы. Повторите 8-10 раз.

Упражнение 3. Медленно переведите взгляд вправо, влево и обратно. Повторите 8-10 раз.

Упражнение 4. Смотрите обоими глазами вперёд в течение 2-3 секунд, затем переводите взгляд на палец правой руки, поставив его перед лицом до уровня носа на расстоянии 25-30 см, и через 3-5 секунд руку опустите. Повторите 10-12 раз.

Упражнение 5. Обоими глазами смотрите 3-5 секунд на указательный палец левой руки, вытянутой перед лицом, затем, сгибая руку, приближайте палец к носу до тех пор, пока палец не начнёт двоиться. Повторите 6-8 раз.

Учитель физики.

Причиной этих явлений является осмос.

Осмос - это движение (односторонняя диффузия) воды через биологическую мембрану, которая пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества.

Такая мембрана называется полупроницаемой. В отсутствие других сил осмотическое движение воды происходит из области с более низкой концентрацией растворенного вещества в область более высокой его концентрации в растворе.

Слово “осмос” (греч.) – давление, толчок.

Именно способность клеток поглощать и переносить вещества избирательно заинтересовала ученых.

Созданы полупроницаемые материалы, которые пропускают одни вещества и не пропускают другие. Такие материалы (пленки) называются мембранами.

С помощью таких мембран очищают газы, используют при опреснении воды, при очистке нефтепродуктов, при производстве лекарств.

Если между пресной и солёной водой установить полупроницаемую мембрану, то молекулы воды будут ударяться в неё чаще со стороны пресной воды, поскольку там их больше, ведь молекул солей там нет, и всё место занимают молекулы пресной воды. Давление со стороны пресной воды возрастёт, и молекулы воды начнут переходить из пресной воды в солёную. Получается осмос.

Осмос - (от греч. “толчок”, “давление”), односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану), обусловленная стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентрации растворов по обе стороны мембраны.(слайд № 5)

Можно сформулировать несколько иначе:

Если два раствора разной концентрации разделить перегородкой, пропускающей молекулы воды, но задерживающей молекулы растворенного в ней вещества, то молекулы воды будут переходить в более концентрированный раствор, все больше и больше разбавляя его.

Познакомимся с явлением осмоса на практике.

Возьмите нарезанный лимон и посыпьте его солью. Что вы наблюдаете? Почему?

Ответы учеников

На поверхности лимона появляется сок. Концентрация соли во внешней среде больше, и жидкость из клеток выходит на поверхность.

Учитель физики

Рассмотрите, что происходит с кусочками картофеля одинаковыми по форме и объему после того, как их поместили в обычную воду, слегка подсоленную, и сильносоленый раствор.

(У каждой группы на столах стоят по три сосуда, демонстрирующие данный эксперимент)

Вопрос: Почему в сильносоленой воде картофель стал намного меньше по размерам, а в пресной воде увеличился в объеме?

Ответы учеников

В сильносолёном растворе вода из клеток клубня картофеля «вышла» в окружающий раствор, размер кусочка уменьшился. А в обычной воде – «вошла» в клетки, и они увеличились в размерах.

Учитель физики

В кулинарных рецептах настоятельно советуют солить жареную картошку в конце жарки. Почему?

Ответы учеников

Если посолить картофель в начале жарки, выделится вода и картошка будет варёной.

Учитель физики

Что происходит, когда солят капусту, если ее перетереть с солью? Почему происходит резкое выделение капустного сока?

Ответы учеников

Происходит явление осмоса.

Учитель физики

Возьмём морковку. Отрежем хвостик и вставим стеклянную трубку. Если налить в трубку соленую воду, а морковку поставить в пресную воду, то через пару часов уровень воды в трубке повысится. Это тоже осмос.

Вода давит на морковку с силой, которая может уравновесить столб воды высотой 10 м. Это давление называется осмотическим.

(Учитель демонстрирует результаты эксперимента)

Учитель физики

Когда человек ныряет с открытыми глазами, почему в морской воде не возникает неприятных ощущений, а в пресной довольно быстро появляется резь в глазах.

Ответы учеников

Внутренняя среда организма слабосолёная, поэтому в морской воде разница концентрации соли между клетками и окружающей средой меньше, чем в пресной.

Учитель физики

Молодцы ребята, вы справились со всеми заданиями.

Учитель биологии.

Ребята, вы сейчас решали практические вопросы, с которыми сталкиваетесь в быту. А какой жизненно важный вопрос основан на этом же свойстве полупроницаемой мембраны?

Ученики выдвигают свои версии, пока не вспомнят про физиологический раствор.

Учитель биологии.

Молодцы. Вспоминаем, что такое физиологический раствор и где его применяют?

Ответ ученика.

Физиологический раствор – это раствор хлорида натрия (поваренной соли) в воде с концентрацией 0,9%. Этот раствор используют при потере человеком большого количества жидкости, вводя его в кровь внутривенно. Для спасения жизни человека.

Учитель биологии.

Молодцы. А почему раствор именно такой концентрации, ни больше, ни меньше?

Давайте ответим на этот вопрос, опираясь на задание из вариантов ОГЭ (слайд №6)

Ответ ученика.

На рисунке Б концентрация раствора 0,4%. Эта концентрация меньше, чем внутри эритроцита, и вода через мембрану поступает внутрь клетки. Из-за этого объём клетки увеличивается, она перестаёт правильно функционировать. И это может привести к гибели клетки и организма.

Учитель биологии.

Хорошо. А теперь объясните, что происходит с клеткой в сосуде В?

Ответ ученика.

В сосуде под буквой В объём клетки уменьшается, так как вода выходит из клетки в более концентрированный раствор. Это также нарушает правильную работу эритроцита, что может привести к гибели организма.

Учитель биологии.

Правильно. А что в сосуде А?

Ответ ученика.

В сосуде А, концентрация соли соответствует концентрации внутри клетки, поэтому клетка не меняет своей формы. А значит, только раствор с такой же концентрацией, как внутри клеток можно использовать.

Учитель биологии.

Молодцы.

Но сразу же напрашивается другой вопрос. Почему внутри клеток не нейтральная среда, а слабосолёная?

Ответ на этот вопрос вы обдумаете дома, и на следующий урок мы обсудим ваши гипотезы.

Ну а этот урок уже подходит к концу. Послушайте домашнее задание.

Биология: повторить §13-18, подготовиться к контрольной работе.

Физика: повторить явление диффузии и осмоса

Итог урока.

Учитель физики.

Ну и в конце урока, хотелось бы узнать достигли ли мы с вами поставленной цели?

Ответ ученика.

В начале урока мы ставили цель: расширить знания о строении и работе клетки и найти ответы на практические вопросы, опираясь на знания законов физики и биологии.

Мы ответили на многие вопросы, используя знания биологии и физики.

Учитель физики.

Урок окончен. Всем спасибо.