Transcript of B ud o w a i fun kcj e mi to ch o n d r i ó w
Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawd si Dla
nauczyciela
Maa, mobilna elektrownia, która kieruje si tam, gdzie jest
najbardziej potrzebna. Niemoliwe? A jednak. Jest
w komórce „elektrownia”, która nosi nazw mitochondrium.
Przemieszcza si do miejsc komórki o najwikszym zapotrzebowaniu
na „paliwo komórkowe” w postaci zwizku, jakim jest ATP.
Potrafi te co wicej – przy duym zapotrzebowaniu na energi moe si
namnaa.
Twoje cele
Omówisz budow mitochondrium. Wyjanisz wpyw aktywnoci metabolicznej
komórki na rozmieszczenie i liczebno mitochondriów. Wskaesz
przystosowania w budowie mitochondriów do roli, jak peni
w komórce.
Mitochondria nazywane s „elektrowniami” komórki. Bez tych organelli
nasz organizm nie przeyby nawet piciu minut. Uwalniaj one energi ze
zwizków organicznych i magazynuj j w postaci ATP — czsteczki, bez
której aden organizm nie moe funkcjonowa. ródo: NICHD, Flickr,
licencja: CC BY 2.0.
Budowa i funkcje mitochondriów
Pochodzenie mitochondriów wyjania teoria endosymbiozy. Zakada ona,
e przed miliardem lat prokariotyczne komórki zdolne do oddychania
tlenowego zostay wchonite do innych komórek i stay si najpierw
ich endosymbiontami, a póniej organellami komórkowymi. Jest
wiele dowodów przemawiajcych za t teori, m.in.:
mitochondria s otoczone dwiema bonami, rónicymi si skadem od bony
komórki, w której si znajduj; organelle te maj wasn kolist
czsteczk DNA, odmienn od DNA jdrowego; rybosomy 70S mitochondriów
przypominaj rybosomy bakteryjne; nowe mitochondria powstaj na
drodze podziau mitochondriów ju istniejcych.
Ksztat, liczebno i rozmieszczenie mitochondriów
Ksztat, liczebno i rozmieszczenie mitochondriów s róne
w zalenoci od rodzaju komórki i jej aktywnoci
metabolicznej.
Najczciej organelle te maj ksztat poduny, owalny, jak np.
w komórkach wtroby czy trzustki. W kanalikach nerkowych
i wóknach miniowych wystpuj mitochondria rozgazione.
Liczba mitochondriów jest wprost proporcjonalna do aktywnoci
metabolicznej komórki. Mitochondria mog stanowi od 12 do 25%
objtoci komórki (czasem nawet wicej). Du liczb mitochondriów
zawieraj komórki wtroby – hepatocyty (od 1000 do 2500), wókna
szkieletowe (do 1600), a take komórki endokrynowe kory
nadnerczy (do 1000). Maa liczba tych organelli wystpuje
w komórkach naskórka, komórkach niezrónicowanych
i starzejcych si oraz trombocytach (od 2 do 6).
Mitochondria mog by rozmieszczone równomiernie w caej komórce
lub na jej obwodzie, ale najczciej gromadz si w bliskim
ssiedztwie jdra komórkowego.
Liczebno, rozmieszczenie, a nawet ksztat mitochondriów
zmieniaj si w zalenoci od takich czynników, jak dostpno
substratów wykorzystywanych w reakcjach zachodzcych wewntrz
mitochondriów czy zapotrzebowanie energetyczne i aktywno
metaboliczna komórki.
Ultrastruktura i funkcje mitochondriów
Bona wewntrzna zawiera wicej biaek ni bona zewntrzna, na które
skadaj si biaka przenonikowe, biaka acucha oddechowego oraz syntaza
ATP – biako enzymatyczne uczestniczce w syntezie ATP. Jest
nieprzepuszczalna dla wikszoci jonów. Ich transport odbywa si za
porednictwem specjalnych przenonikowych biaek bonowych. Bona
wewntrzna jest silnie pofadowana i tworzy grzebienie
mitochondrialne, które znacznie zwikszaj jej powierzchni zarówno
w stosunku do bony zewntrznej, jak i bony
komórkowej. Na przykad w komórkach wtroby czna powierzchnia
bon wewntrznych wszystkich mitochondriów piciokrotnie przekracza
powierzchni ich bony zewntrznej i ok. 17krotnie powierzchni
bony komórkowej.
Liczba grzebieni mitochondrialnych, ich ksztat i stopie upakowania
zale od miejsca wystpowania mitochondrium, a tym samym roli, jak
maj do spenienia. Na silnie rozbudowanych grzebieniach
mitochondrialnych w miniach poprzecznie prkowanych wystpuje duo
biaek enzymatycznych uczestniczcych w reakcjach utleniania
komórkowego i syntezy ATP. ródo: Dr David Furness, Wellcome
Collecon, licencja: CC BY-ND 4.0.
Midzy bon zewntrzn a wewntrzn znajduje si przestrze
midzybonowa. Bona wewntrzna wyznacza przestrze mitochondrialn zwan
macierz lub matriks. Ma ona konsystencj elu, w którym s
zawieszone:
jedna lub kilka (w komórkach ludzkich od 4 do 10) kolistych
czsteczek DNA mitochondrialnego (mtDNA); RNA mitochondrialny
(mtRNA); podjednostki mitochondrialnych rybosomów 70S (u
ssaków 55S); liczne enzymy, których zestaw zaley od jej rodzaju
komórki.
Mitochondria okrelane s jako centra energetyczne komórki. Zachodzi
w nich proces utleniania komórkowego, w którym substraty
energetyczne (cukry, kwasy tuszczowe) zostaj rozoone do dwutlenku
wgla i wody. Uwalniana w tym procesie energia
wykorzystywana jest przez komórk do wytworzenia ATP.
W mitochondriach odbywaj si równie przemiany tuszczów,
a w komórkach wtroby (hepatocytach) w organellach
tych zachodzi cykl przeksztacania toksycznego amoniaku do mniej
szkodliwego mocznika.
W mitochondriach zachodzi proces tlenowego oddychania komórkowego,
który polega na utlenianiu zwizków organicznych do wody i dwutlenku
wgla. U organizmów samoywnych utleniane zwizki pochodz z
fotosyntezy, a u organizmów cudzoywnych s one pozyskiwane z
pokarmu. Proces oddychania przebiega przy udziale tlenu i prowadzi
do wyzwolenia energii zmagazynowanej w wysokoenergetycznych
wizaniach ATP. Energia przechowywana w ATP jest nastpnie
wykorzystywana w rónych procesach yciowych, a bez niej ycie
organizmu byoby niemoliwe. ródo: Englishsquare Sp. z o.o.,
licencja: CC BY-SA 3.0.
Sownik
ATP
zwizek organiczny zoony z zasady azotowej – adeniny, cukru
rybozy i trzech grup fosforanowych; gromadzi energi
w dwóch wysokoenergetycznych wizaniach, która jest
wykorzystywana w procesie oddychania komórkowego; uwalnianie
energii zgromadzonej w wysokoenergetycznych wiza nastpuje
w wyniku odczenia od ATP reszt kwasu fosforowego; energia ta
wykorzystywana jest m.in. do aktywnego transportu czy skurczu
mini
DNA mitochondrialny (mtDNA)
endosymbiont
organizm, który yje na zasadzie symbiozy w komórkach innego
organizmu
mitochondrium
oddychanie tlenowe komórkowe
rybosomy 70S
ziarniste struktury w obrbie matriks mitochondrium zbudowane
z rRNA i biaek; zachodzi w nich synteza biaek
mitochondrialnych; rybysomy mitochondrialne maj sta sedymentacji
(S) nisz ni te wystpujce w cytoplazmie i na siateczce
wewntrzplazmatycznej; staa sedymentacji rybosomów
w mitochondriach ssaków, w tym czowieka, wynosi tylko
55S
Grafika interaktywna
Polecenie 1 Wyjanij, dlaczego czowiek dziedziczy cechy kodowane w
DNA mitochondrialnym (mtDNA) od matki (w tym mutacje mtDNA),
natomiast cechy warunkowane przez mtDNA mitochondrialny ojca nie s
dziedziczone.
Polecenie 2 Wyka zwizek midzy stopniem pofadowania bony wewntrznej
mitochondrium i liczb grzebieni mitochondrialnych a aktywnoci
metaboliczn komórki.
Budowa mitochondrium. ródo: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja:
CC BY-SA 3.0.
Sprawd si
grzebienie bony wewntrznej
Prawda Fasz
jest determinowana jej aktywnoci
biaka.
zawiera wicej biaek, przepuszczalna dla jonów
H<sup>+</sup>, grzebienie, gadka, gruba,
nieprzepuszczalna dla jonów H<sup>+</sup>
Bona zewntrzna
Bona wewntrzna
wiczenie 5
HydrofilowyHydrofobowy charakter bon mitochondrialnych warunkuje
ich ograniczonzwikszon przepuszczalno. Wiksza ilo biaektuszczów w
bonie zewntrznejwewntrznej jest zwizana m.in. z transportem jonów.
Bona wewntrzna jest silniejsabiej rozwinita w komórkach o wikszym
zapotrzebowaniu na energi.
W komórkach jednej z tkanek budujcych ciaa ssaków jest
bardzo duo drobnych mitochondriów majcych gsto upakowane grzebienie
mitochondrialne. Stwierdzono te, e wystpuje tam niewielka ilo
syntazy ATP – enzymu katalizujcego wytwarzanie ATP, a dua
termogeniny, czyli biaka rozprzgajcego, które ogranicza syntez ATP,
a wzmaga produkcj energii cieplnej.
wiczenie 7
wiczenie 6
komórek wtroby i komórek tkanki tuszczowej brunatnej
komórek wtroby i wókna minia szkieletowego
komórek trzustki i komórek naskórka
komórek naskórka i starzejcych si komórek nabonka
Komórki zawierajce opisane w tekcie mitochondria buduj tkank:
nabonka jelita cienkiego
tuszczow brunatn noworodków
W komórkach nabonka kanalika nerkowego mitochondria ukadaj si w
szeregi prostopade do bony podstawnej komórki.
Wyjanij, czym jest uwarunkowane takie rozmieszczenie mitochondriów
w komórkach nabonka kanalika nerkowego.
Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – ksztacenie
w zakresie podstawowym i rozszerzonym
Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treci nauczania – wymagania
szczegóowe II. Komórka. Ucze: 8) opisuje budow i funkcje
mitochondriów. Zakres rozszerzony Treci nauczania – wymagania
szczegóowe II. Komórka. Ucze: 8) opisuje budow mitochondriów i
plastydów ze szczególnym uwzgldnieniem chloroplastów; dokonuje
obserwacji mikroskopowych plastydów w materiale biologicznym;
Ksztatowane kompetencje kluczowe:
Cele operacyjne:
Strategie nauczania:
Formy pracy:
rodki dydaktyczne:
komputery z dostpem do Internetu; zasoby multimedialne zawarte
w emateriale; 4 arkusze papieru A3; 4 arkusze papieru A1;
flamastry.
Przed lekcja
„Bona zewntrzna”; „Bona wewntrzna i grzebienie
mitochondrialne”; „Macierz mitochondrialna”; „DNA mitochondrialny”;
„Rybosomy”.
Przebieg zaj
Faza wstpna:
1. Nauczyciel prosi, aby uczniowie opisali budow komórki
eukariotycznej, zawracajc uwag na mitochondria.
2. Nauczyciel zadaje pytanie: „Jak funkcj peni mitochondria
w komórce?”. 3. Nauczyciel informuje uczniów, e liczba
mitochondriów we wóknach mini
szkieletowych trenujcego lekkoatlety i osoby niewykonujcej
wikszego wysiku fizycznego jest róna. Nauczyciel przeprowadza
pogadank zadajc pytanie: „Z czego wynika ta rónica?”.
4. Nauczyciel podaje cele lekcji i formuuje jej temat.
Faza realizacyjna:
1. Nauczyciel dzieli klas na cztery grupy. Kada grupa otrzymuje
flamastry i arkusz papieru A3. Zadaniem grup jest wykonanie
mapy myli dotyczcej ksztatu, liczebnoci i rozmieszczenia
mitochondriów. Uczniowie wpisuj hasa, opisy, wykonuj rysunki.
2. Nauczyciel nadzoruje prac grup, w razie potrzeby wyjania
wtpliwoci. 3. Uczniowie prezentuj swoje mapy myli. 4. Nauczyciel
zapisuje na tablicy haso „Budowa i funkcje mitochondrium”
i rysuje duy
schemat budowy mitochondrium. Nastpnie przedstawiciel kadej
z grup losuje haso, które bdzie opracowywane przez grup (wane,
by liczba grup odpowiadaa liczbie zaplanowanych do opracowania
hase):
„Bona zewntrzna”; „Bona wewntrzna i grzebienie
mitochondrialne”; „Macierz mitochondrialna”; „DNA mitochondrialny”;
„Rybosomy”.
Uczniowie na podstawie informacji zawartych w emateriale,
szczególnie w grafice interaktywnej, zapisuj na kartkach
najwaniejsze informacje dotyczce wylosowanej struktury. Nastpnie
przedstawiciele grup s proszeni o przymocowanie za pomoc masy
plastycznej lub tamy lepicej swoich opisów w odpowiednim
miejscu na rysunku mitochondrium sporzdzonym przez nauczyciela na
tablicy. Uczniowie podchodz do tablicy i czytaj opisy.
Nauczyciel czuwa nad poprawnoci wykonanego wiczenia. Uczniowie mog
take wykona w zeszytach wasne rysunki schematyczne
mitochondrium i je opisa.
5. Uczniowie wieszaj i prezentuj graffiti. Nauczyciel
w razie potrzeby uzupenia informacje.
6. Nauczyciel prosi o zapoznanie si grafik interaktywna zawart
w emateriale. 7. Uczniowie wykonuj wiczenia interaktywne nr 1,
3 i 4.
Faza podsumowujca:
1. Nauczyciel wybiera ucznia, który dokoczy czytane przez
nauczyciela zdanie (materiay pomocnicze). W przypadku
udzielenia dobrej odpowiedzi ucze wskazuje osob, która dokoczy
kolejne zdanie czytane przez nauczyciela. W przypadku
udzielenia zej odpowiedzi zdanie koczy osoba zgaszajca si
i wskazuje nastpn osob.
Praca domowa:
Wykonaj wiczenia interaktywne nr 2 oraz od 5 do 8 zawarte
w emateriale.
Materiay pomocnicze:
Niedokoczone zdania:
1. Liczebno mitochondriów w komórce zaley od… 2. Mitochondria
najczciej maj ksztat… 3. Przykadem komórek zawierajcych du liczb
mitochondriów s… 4. Najczciej w komórce mitochondria wystpuj…
5. Mitochondria s otoczone… 6. Wicej biaek wystpuje w bonie…
7. Bona wewntrzna jest silnie pofadowana i tworzy… 8.
Substancj wypeniajc wntrze mitochondrium jest… 9. Midzy bon
zewntrzn a wewntrzn znajduje si…
10. Mitochondria peni funkcj…
Grafika interaktywna powinna zosta wykorzystana w fazie
realizacyjnej lekcji. Mona j take wykorzysta podczas przygotowania
ucznia do lekcji.