Учебное занятие "Плазмолиз и деплазмолиз растительной клетки" (Подготовка к ЕГЭ)

Тема: Плазмолиз и деплазмолиз в растительных клетках

Тип урока. Совершенствование и применение теоретических знаний и умений на практике.

Вид урока. Лабораторная работа (Занятие по подготовке к ОГЭ).

Дидактическая цель: Создание условий для осознания и осмысления блока новой учебной информации средствами ИКТ. Формирование понятий нулевая гипотеза, независимая и зависимая переменная, отрицательный контроль, полупроницаемость мембраны, одного из важных свойств мембраны клетки.

Задачи.

Образовательные. Продолжить формирование естественно-научного представления о единстве окружающего мира. Развивать умение проводить наблюдения в живых объектах. Закреплять навыки выполнения лабораторного эксперимента. Расширять кругозор с целью развития логического мышления в предварительно созданной ситуации поиска

Развивающие. Формировать умения работать с информацией, способствовать развитию общеучебных и общебиологических навыков: наблюдения, сравнения, обобщения и формулирования доказательств и выводов. Развивать умения находить ошибки, объяснять их.

Воспитательные. Развивать коммуникативные способности. Подготовка личности «информационного общества»

Основные этапы урока: мотивация, восприятие, осмысление, запоминание, применение, обобщение, контроль, рефлексия. Информация о домашнем задании.

Средства обучения. Микроскопы, предметные и покровные стекла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук, проектор, компьютеры, интерактивная доска, цифровой микроскоп MicroLife ML-12-1.3

Ход урока.

1. Организационный момент

Пояснение цели урока, его место в изучаемой теме, особенности проведения.

Тема нашего занятия Плазмолиз и деплазмолиз в растительной клетке

Цель урока: Познакомиться с основным свойством мембраны клетки – её полупроницаемостью, рассмотреть понятия нулевая гипотеза, независимая и зависимая переменная, отрицательный контроль, которые используются в 23 и 24 линейке заданий ЕГЭ

2.Этап подготовки к усвоения нового материала. Мотивация

Учитель: Наш урок мы начнем с решения одного из заданий ЕГЭ. Оно звучит так:

Задача №1 «Введение в вену больших доз лекарственных препаратов сопровождаются их разбавлением физиологическим раствором (0,9 % раствора NaCl). Для чего это делается? Ответ поясните».

Ученики:

Клетки крови реагируют на изменение концентрации веществ в ее составе. Если ввести раствор высокой концентрации, то это приведет к изменению осмотического давления внутри клетки и гибели клеток.

Учитель: Почему 0,9 % раствор NaCl называют физиологическим?

Ученики: Физиологические растворы — водные растворы, изотоничные (одинаковые по концентрации солей) плазме крови. Простейшим раствором такого типа является 0,9% водный раствор хлорида натрия (NaCl) Название это очень условное, так как «физраствор» не содержит многих веществ (в частности, солей калия), необходимых для физиологической деятельности тканей организма. Еще эти растворы называют изотоническими.

Задача №2 Некоторые лекарственные препараты разводят водой для инъекций. Особые указания из инструкции: «Вода для инъекций не может быть прямо инъецирована или введена в виде инфузии из-за отсутствия веществ с низким осмотическим давлением (риск гемолиза). Почему нельзя использовать для инъекций и диффузии одну воду для инъекций. Ответ поясните.

Ученики: Концентрация дистиллированной воды ниже концентрации плазмы крови. Это гипотонический раствор. Помещая эритроциты в дистиллированную воду, можно наблюдать перемещение воды внутрь клеток, что ведет к их набуханию, а затем к разрыву оболочек и вода окрасится гемоглобином в красный цвет. Подобное разрушение клеток называют гемолизом.

Учитель: А сейчас я предлагаю сопоставить имеющиеся на ваших столах лекарственные препараты и с рисунками реакции эритроцитов крови на разные концентрации растворов. Объясните ваш выбор.

Учитель: Скажите пожалуйста, в чем отличия гипотонического, изотонического и гипертонического растворов?

3.Этап усвоения новых знаний. Осмысление

Лабораторная работа. «Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука»

Учитель: В живой клетке цитоплазма эластична и полупроницаема. При потере воды объем цитоплазмы уменьшается (плазмолиз), а при поступлении воды увеличивается до первоначального (деплазмолиз). Это свойство позволяет клеткам переносить временное обезвоживание и поддерживать постоянство своего состава.

Учитель: Я прошу Вас ответить на вопросы: —

1. Что представляет собой наружная цитоплазматическая мембрана, какими свойствами она обладает?

Ученики: Кле́точная мембра́на — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов. Отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность. Свойство: полупроницаемость.

Учитель: 2. Какой характер носит транспорт веществ?

(ответы учеников)

Учитель: О каких клетках идет речь? Растительных или животных?

Ученики: О любых.

Учитель: Значит, избирательная проницаемость клетки, явление плазмолиза и деплазмолиза мы можем наблюдать на любой клетке?

Ученики: Да.

Учитель: Тогда я предлагаю провести исследование плазмолиза и деплазмолиза, используя такие знакомые клетки кожицы лука, и выполнить эксперимент одной из задач ЕГЭ

ЗАДАЧА ЕГЭ (линия 23, 24)

Экспериментатор решил установить зависимость объема живой части растительной клетки (протопласта) от концентрации соли в окружающей среде. Для эксперимента он использовал клетки эпидермиса чешуи лука. Клетки помещались в 10%-ный раствор поваренной соли. Экспериментатор зарисовывал строение клетки в разное время с момента начала эксперимента (0 минут, 1 минута, 2 минуты, 5 минут).

Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой (изменяющейся), а какая - независимой (задаваемой)?

Какую нулевую гипотезу* смог сформулировать исследователь перед постановкой эксперимента?

*Нулевая гипотеза - принимаемое по умолчанию предположение о том, что не существует связи между двумя наблюдаемыми событиями, феноменами.

Объясните, как в данном эксперименте можно поставить отрицательный контроль*? Как будут выглядеть клетки через 5 минут в отрицательном контроле?

*Отрицательный контроль – это экспериментальный контроль, при котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию.

Каким термином описывают изучаемое явление? Почему в ходе эксперимента изменяется объём живой части клетки? Что произойдет, если на стадии двух минут заменить раствор соли на дистиллированную воду.

А теперь установим независимую переменную, зависимую переменную, нулевую гипотезу и отрицательный контроль. (Учитель даёт определение каждого понятия, демонстрирую их на слайдах, а ученики формулируют ответы).

Ученики:

Независимая переменная: концентрация соли в окружающей среде;

Зависимая переменная: объем живой части растительной клетки (протопласта).

Отрицательный контроль: клетка кожицы чешуи лука в изотоническом растворе. Другие параметры (время выдержки, температура окружающей среды и т.д.) остаются без изменений.

Нулевая гипотеза: Концентрация соли в окружающей среде не влияет на объем живой части растительной клетки (протопласта.)

Учитель: Приступаем к проведению эксперимента.

Предложите план вашего эксперимента (план эксперимента заносят в таблицу, после этого можно выдать ученикам подробный алгоритм проведения эксперимента)

Ученики:

Учитель: Получили ли вы тот результат, который предвидели?

Ученики: Не совсем. Мы не сразу разобрались в том, как меняются растительные клетки.

Комментарий Ученики могут не учесть тот факт, что перед ними клетки растений с целлюлозными оболочками. В растительных клетках меняется объем содержимого, а не размеры клеток. Учитель должен сам решить, обсуждать этот вопрос со школьниками заранее, напоминать им о наличии клеточных стенок или нет. Но лучше, чтобы школьники сами это обнаружили.

Учитель: К какому выводу вы пришли в ходе урока?

Ученики: Благодаря особенной структуре, цитоплазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью. Проведение веществ обеспечивает нормальную деятельность клеток. Клетка может (благодаря плазмолизу и деплазмолизу) регулировать состав веществ в цитоплазме.

Выводы:

Клеточная мембрана полупроницаема, пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества *

Цитоплазма эластична, вследствие этого она способна в гипертоническом растворе отставать от оболочки клетки, а в
гипотоническом вновь восстанавливать первоначальное положение

Плазмолиз и деплазмолиз можно наблюдать только в живых клетках

4.Этап закрепления новых знаний.

Вопросы

1. Что такое плазмолиз, деплазмолиз?

2. Может ли происходить плазмолиз в мертвой клетке?

3. Как можно вызвать плазмолиз в клетках чешуи лука?

4. Объясните, как ведут себя эритроциты в различных растворах?

5. Можно ли использовать крепкий раствор поваренной соли для борьбы с сорняками?

5. Этап обобщения и систематизации новых знаний Решение задач по карточкам

6. Этап Рефлексия

• Что произвело на вас наибольшее впечатление?

• Что вам помогало в процессе занятия для выполнения задания, а что мешало?

• Есть ли что-либо, что удивило вас в процессе занятия?

• Чем вы руководствовались в процессе принятия решения?

• Учитывалось ли при совершении собственных действий мнение участников группы (работа в группах).

• Как вы оцениваете свои действия и действия группы?

7. Этап информации о домашнем задании Решить задачи линии 23, 24

Информационный лист

Осмотическое давление (обозначается π) — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (осмос). Это давление стремится уравнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя. Мера градиента осмотического давления, то есть различия водного потенциала двух растворов, разделённых полупроницаемой мембраной, называется тоничностью.

Растворы, осмотическое давление которых равно πПЛАЗМЫ ≈ 7,7 атм. (0,9 % NaCl — физиологический раствор, 5 % раствор глюкозы), называются изотоническими или физиологическими. Физиологические растворы — водные растворы, изотоничные (одинаковые по концентрации солей) плазме крови. Простейшим раствором такого типа является 0,9% водный раствор хлорида натрия (NaCl) Название это очень условное, так как «физраствор» не содержит многих веществ (в частности, солей калия), необходимых для физиологической деятельности тканей организма.

Гипертонические растворы, это растворы, у которых π больше, чем πПЛАЗМЫ, 10 % CaCl2, 20 % глюкоза.

Гипотонические растворы, это растворы, у которых π меньше, чем πПЛАЗМЫ, 0,6 % NaCl2.

Плазмолиз – явление отставания цитоплазмы от оболочки клетки.

Деплазмолиз – постепенное возвращение цитоплазмы к оболочке клетки.

Гипертоническом раствор - Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы оболочки – происходит плазмолиз.

Гипотонический раствор- Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет диффундировать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение - произойдет деплазмолиз.

Изотонический раствор – концентрация раствора равна концентрации клеточного сока

Задача для эксперимента

Экспериментатор решил установить зависимость объема живой части растительной клетки (протопласта) от концентрации соли в окружающей среде. Для эксперимента он использовал клетки эпидермиса чешуи лука. Клетки помещались в 10%-ный раствор поваренной соли. Экспериментатор зарисовывал строение клетки в разное время с момента начала эксперимента (0 минут, 1 минута, 2 минуты, 5 минут). Результаты эксперимента приведены на рисунке.

Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой (изменяющейся), а какая - независимой (задаваемой)? Объясните, как в данном эксперименте можно поставить отрицательный контроль*? Как будут выглядеть клетки (какой из рисунков повториться) через 5 минут в отрицательном контроле?

*Отрицательный контроль – это экспериментальный контроль, при котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию.

Какую нулевую гипотезу* смог сформулировать исследователь перед постановкой эксперимента?

*Нулевая гипотеза - принимаемое по умолчанию предположение о том, что не существует связи между двумя наблюдаемыми событиями, феноменами

Каким термином описывают изучаемое явление? Почему в ходе эксперимента изменяется объём живой части клетки? Что произойдет, если на стадии двух минут заменить раствор соли на дистиллированную воду.

 КАК ПОСТАВИТЬ ПРАВИЛЬНО «ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ КОНРОЛЬ»
1) Определить независимую переменную (экспериментальное воздействие) и свести его к нулю.
2) Необходимо создать условия, при которых изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию.
3) Обязательно дописывайте отдельным пунктом: «Остальные параметры (освещение, температура и др. актуальные для вашего задания) необходимо оставить без изменений»;

 КАК ПРАВИЛЬНО СФОРМУЛИРОВАТЬ НУЛЕВУЮ ГИПОТЕЗУ
1) Определить независимую и зависимую переменные.
2) Сформулировать нулевую гипотезу, в которой утверждаете, что нет связи между наблюдаемыми событиями в данном эксперименте (т.е. нет связи между независимой и зависимой переменой).

Независимая переменная___________________________________________________________

Зависимая переменная_____________________________________________________________

Нулевая гипотеза_________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Отрицательный контроль__________________________________________________________

Вывод___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

РЕШИТЕ ЗАДАЧИ

Задача 1. Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой (изменяющейся), а какая  — независимой (задаваемой)? Объясните, как в данном эксперименте можно поставить отрицательный контроль*. С какой целью необходимо такой контроль ставить?

*Отрицательный контроль  — это экспериментальный контроль, при котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию).

Ученый провел эксперимент с клетками эпидермиса листа тюльпана. Клетки помещались в 3%, 7% и 10% раствор поваренной соли (хлорида натрия). Ученый зарисовал строение клеток через две минуты от начала эксперимента. Результаты изображены на рисунках.

Задача 2. Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой (изменяющейся), а какая  — независимой (задаваемой)? Объясните, как в данном эксперименте можно поставить отрицательный контроль*. С какой целью необходимо такой контроль ставить?

*Отрицательный контроль  — это экспериментальный контроль, при котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию).

Экспериментатор решил исследовать изменения, происходящие с эритроцитами, помещёнными в растворы с различной концентрацией хлорида натрия (NaCl). В рамках эксперимента он распределил кровь по двум пробиркам, в каждую из которых добавил растворы NaCl с различной концентрацией в соотношении 1 : 1 (на 1 мл крови  — 1 мл раствора NaCl). По результатам наблюдений экспериментатор сделал рисунки эритроцитов А и Б.

Домашнее задание: Прочитайте описание эксперимента и выполните задания 23 и 24.

Экспериментатор исследовал изменения, происходящие с расположением цитоплазмы относительно клеточной стенки, в разных условиях. Для этого он приготовил в воде препарат кожицы лука, рассмотрел его под микроскопом, обратив внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной стенки, зарисовал увиденное (рис. А). Затем он нанёс на предметное стекло каплю раствора поваренной соли, наблюдал за изменением положения цитоплазмы, зарисовал увиденное (рис. Б).

23. Какую нулевую гипотезу* смог сформулировать исследователь перед постановкой эксперимента? Объясните, почему результаты эксперимента могут быть недостоверными, если на начальной стадии эксперимента при приготовлении микропрепарата была использована морская вода.

*Нулевая гипотеза - принимаемое по умолчанию предположение о том, что не существует связи между двумя наблюдаемыми событиями, феноменами.

24. Какие изменения произошли с расположением цитоплазмы на препарате Б? Объясните данное явление. Как данное явление называется?

Прочитайте описание эксперимента и выполните задания 23 и 24.

Экспериментатор исследовал изменения, происходящие с расположением цитоплазмы относительно клеточной стенки, в разных условиях. Для этого он приготовил препарат кожицы лука, рассмотрел его под микроскопом, обратив внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной стенки, затем он нанёс на предметное стекло каплю раствора поваренной соли, наблюдал за изменением положения цитоплазмы, зарисовал увиденное (рис. А). В дальнейшем экспериментатор фильтровальной бумагой удалил раствор поваренной соли и нанёс на предметное стекло несколько капель воды, наблюдал за изменением положения цитоплазмы, зарисовал увиденное (рис. Б).

23. Какая переменная в этом эксперименте будет зависимой (изменяющейся), а какая - независимой (задаваемой)? Объясните, как в данном эксперименте можно поставить отрицательный контроль*? С какой целью необходимо такой контроль ставить?

*Отрицательный контроль – это экспериментальный контроль, при котором изучаемый объект не подвергается экспериментальному воздействию.

24. Какие изменения произошли с расположением цитоплазмы на препарате Б? Объясните данное явление. Как данное явление называется?