Урок 43. Движение в живой природе
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 43. «Движение в живой природе»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Какой механизм лежит в основе движения живых организмов?
Как действуют биологические моторы?
Как работают мышцы?
Каков механизм движения отдельных клеток и одноклеточных организмов?

Глоссарий по теме:

Биологические моторы, моторные белки или молекулярные моторы (англ. biological motors или motor proteins, molecular motors) — белковые комплексы, генерирующие механическое усилие для осуществления движения клеток, внутриклеточного транспорта и других биологических процессов.

Миозин – ( от греч. mys, род. падеж myos-мышца), белок сократит. волокон мышц. Его содержание в мышцах ок. 40% от массы всех белков (в др. тканях и клетках 1-2%). Обладает каталитической активностью: расщепляет аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ) с освобождением энергии, которая используется при мышечном сокращении.

Актин - белок мышечных волокон, участвующий в сократительных процессах в клетке. Способен образовывать длинные нити – микрофиламенты. На каждой молекуле актина присутствуют участки, комплементарные определенным участкам на головках молекул миозина, способные взаимодействовать с ними, с образованием актомиозина – основного сократительного белка мышц. Содержится преимущественно в клетках мускульных тканей

Миофибриллы - (др.-греч. μυς, род.п. μύος «мышца» + лат. fibrilla «волоконце, ниточка») это сократительные элементы мышечного волокна. Образованы комплексом актиновых и миозиновых белков.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 189 – 192.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Одним из проявлений жизнедеятельности организмов является движение. Оно позволяет живым существам не только активно взаимодействовать с окружающей средой, добывать пищу, осваивать новые территории, защищаться. Так же перемещения разного рода встречаются внутри клетки. Они обеспечивают функционирование ее как целостной системы: расхождение хромосом при делении, движение вакуолей и др. В основе такого многообразия форм движения лежит механическое движение.

Описывая любое механическое движение можно выявить силы, вызвавшие его. В частности, движение автомобиля вызывает сила давления газов на поршень в моторе, яблоко падает под действием силы притяжения Земли. Причиной механического движения живых организмов являются специфические химические реакции. Главную роль в которых играют специализированные белки – молекулярные моторы.

Отличительной особенностью белков-молекулярных моторов является возможность изменять свою форму, используя энергию АТФ. К числу таких биологических моторов относится белок миозин. Внешне вид молекулы миозина можно представить как нить с головкой на одном из концов, которая способна к перемещению относительно нити. Молекулы миозина имеют рецепторы к нитям другого белка – актина. Вместе они образуют актин-миозиновый комплекс. Молекулы миозина могут перемещаться вдоль нитей актина. При чем это перемещение может быть значительным, благодаря цикличности в их взаимодействии, поэтому их называют актин-миозиновым мотором. КПД такого микромоторов значительно превышает КПД макромоторов, создаваемых человеком. Регуляцию работы этого моторы осуществляют ионы Ca 2+.

Основу работы мышцы составляет работа множества элементарных актин-миозиновых моторов. Мышечные волокна представлены пучками сократительных белков – миофибриллами. При сокращении мышцы миозина стягивают длинные нити актина, в результате чего сокращение мышц может достигать 50%.

Подобные механизмы биологических моторов позволяют осуществлять многообразие форм движения на клеточном уровне. В том числе изменение формы клетки (амеба, лейкоциты), перемещение макромолекул и органелл внутри клеток. Альтернативными формами движения обладают клетки, перемещающиеся с помощью жгутиков и ресничек. В этом случае биологические моторы перемещаются по микротрубочкам, приводя их в движение. Некоторые моторы осуществляют работу с ДНК (ДНК-полимеразы, РНК-полимеразы), перемещают рибосому вдоль м-РНК.

Несмотря на огромное разнообразие форм движения живых существ, все они оказываются достаточно сходными и основанными на одних и тех же молекулярных механизмах.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Выберите один ответ.

В основе работы мышц лежит:

Работа актин-миозиного мотора;
Движение микротрубочек;
Движение веществ по градиенту концентраций;
Изменение тургорного давления мышечных клеток.

Ответ: работа актин-миозиного мотора;

Пояснение: мышечные волокна представлены пучками актин-миозиновых белков – миофибрилл. Движение миозиновых волокон относительно актиновых волокон приводит к сокращению мышц.

2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.

«Механическая работа при действии биологического мотора осуществляется за счет энергии химических связей углеводов и АТФ, а также световой энергии у растений.»

Ответ: «Механическая работа при действии биологического мотора осуществляется за счет энергии химических связей углеводов и АТФ, а также световой энергии у растений.»

Пояснение: Универсальным источником энергии для биохимических процессов в клетке являются молекулы АТФ.