изучаем биологию и английский вместе. строение клетки

ИЗУЧАЕМ БИОЛОГИЮ И АНГЛИЙСКИЙ ВМЕСТЕ.
СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ & РАБОТА С ИНТЕРАКТИВНЫМИ
АНИМАЦИЯМИ
Смелова В.Г., научный сотрудник ИСМО РАО,
канд. пед. наук;
В сети Интернет выложено большое количество интерактивных анимаций, на английском языке, помогающих изучить строение клетки и, одновременно, расширить лексический запас английских слов по теме «Цитология».
Рассмотрим два примера.
Eucaryotic Cell Interactive Animation
(Интерактивная анимация эукариотической клетки)
Интерактивная анимация находится на сайте Cells Alive!1 Работа с
анимацией позволяет легко запомнить названия структур животной и растительной клетки на английском языке. Прямая ссылка на ресурс:
http://cellsalive.com/cells/cell_model.htm .
Работа с ресурсом.
Для работы необходимо выбрать животную (Animal Cell) или растительную клетку(Plant Cell). Если вы выбрали животную клетку, откроется
интерфейс ресурса (рис. 1).
Рис. 1. Строение животной клетки
1
См. предыдущую статью.
1
Работать с ресурсом можно следующими способами:
1)
2)
3)
4)
наводя курсор на изображение органоида,
наводя курсор на названия органоидов;
нажимая на изображение органоида;
нажимая на названия органоидов.
В первом случае, при наведении курсора на какой-либо клеточный органоид, всплывает его название. Во втором – также всплывает название органоида (рис. 2)
а. Курсор наведен на изображение
б. Курсор наведен на название
Рис. 2.
В третьем и четвертом случае при нажатии либо на изображение, либо
на название открывается краткое описание строения и функций органоида
(рис. 3).
Рис. 3. Информация об объекте
2
При этом активная строка в правом нижнем углу экрана
помогает вернуться к изображению клетки после прочтения текста.
Важной особенностью ресурса является то, что он помогает запомнить,
что не все органоиды одинаково присутствуют в растительной и животной
клетке. Так, например, если нажать на название Cell Wall (Клеточная стенка) в открытом окне животной клетки, на экране появится надпись «Animal
cells do not have Cell Wall» («Животная клетка не имеет клеточную стенку»).
Аналогичная надпись появится, если нажать на название Chloroplast (Хлоропласт). То же самое произойдет, если при работе с диаграммой растительной клетки нажать на название Centriole (Центриоль),
Независимо от формы работы с ресурсом можно выделить следующую
цель:
- изучить строение животной (растительной) клетки;
- научиться пользоваться он-лайн переводчиком Google;
- увеличить объем лексических единиц английского языка в области цитологии.
Формы работы с ресурсом зависят от уровня обучения биологии и уровня подготовки учащихся по английскому языку.
Вариант 1
Уровень обучения биологии: базовый.
Уровень подготовки по английскому языку: минимальный.
В основе терминологического ряда по цитологии лежат латинский и
греческий языки, которые также составляют основу многих слов английского
языка. Поэтому здесь необходимо максимально расширить самостоятельную
поисковую деятельность учащихся. Для проведения работы необходима иллюстрация строения животной клетки из учебника. В зависимости от количества ПК, ученик может работать индивидуально или в паре.
Инструкция для учащихся
1. Откройте интерактивную анимацию «Строение эукариотической клетки», перейдя по ссылке http://cellsalive.com/cells/cell_model.htm
2. В открывшемся окне выберите животную клетку
3. Внимательно рассмотрите изображение клетки. Какие органоиды вам
уже известны? Наведите курсор на их изображения, чтобы узнать их
названия на английском языке.
4. С помощью иллюстрации в учебнике, найдите изображения тех органоидов, названия которых вы не знаете (не помните). Прочитайте, как
они называются, и постарайтесь запомнить их названия.
5. Запишите названия органоидов на английском языке в табл.1. Будьте
внимательны – не все органоиды, перечисленные в списке, присутствуют в животной клетке.
3
Таблица 1. Строение животной клетки
Название органоида
Английский язык
Строение
Русский язык
Функции
6. Не пользуясь словарем, запишите перевод названий тех органоидов,
которые вы знаете или можете записать без перевода, потому что их
написание на русском языке аналогично написанию на английском.
7. Чтобы узнать перевод остальных названий:
а. Откройте переводчик Google, перейдя по ссылке
http://translate.google.ru/ .
б. Выберите язык перевода
над окном ввода слов.
в. Выберите язык перевода
над окном перевода слов.
г. Введите название объекта на английском в окно ввода слов.
д. Прослушайте правильное произношение слов(а), нажав кнопку
Прослушать
внизу справа в окне ввода.
е. Запишите перевод в соответствующую колонку табл. 1.
8. Пользуясь учебником, заполните колонки «Строение» и «Функции»
табл.1.
Вариант 2
Уровень обучения биологии: углубленный.
Уровень подготовки по английскому языку: базовый.
Отличительной особенностью этого варианта работы является то, что
заполнение колонок «Строение» и «Функции» отчетной таблицы происходит
не на основе текста учебника (на русском языке), а на основе информации
ресурса (см. третий и четвертый способы работы с ресурсом).
Если эта работа проводится в классе, то, с целью экономии времени,
можно распределить класс на учебные группы, каждая из которых работает с
определенными текстами. Например:
Группа 1. Ядро, секреторные пузырьки, клеточная мембрана, цитоскелет.
Группа 2. Ядрышко, центросома, центриоль, митохондрия.
Группа 3. Комплекс Гольджи, вакуоль, шероховатый ЭПР, риобосмы.
Группа 4. Цитозоль, лизосома, пероксисома, гладкий ЭПР.2
Каждой группе предложено по четыре текста, но они неодинаковы по
объему. Так, например, группе 1 предложены для чтения и перевода тексты
2
Распределение органоидов проведено в соответствии с объемом текстового материала.
4
«Ядро»(Nucleus) – 112 слов, «Секреторные пузырьки» (Secretory Vesicle) –
30, «Клеточная мембрана» (Cell Membrane) – 118, «Цитоскелет»
(Cytoskeleton) – 65. Руководитель группы (консультант) распределяет работу
в соответствии с уровнем подготовки учащихся по английскому языку.
В этом варианте работы можно обратить внимание учащихся на то, что
ниже окна интерфейса анимации расположены все описания органоидов на
английском языке. По желанию учителя (чтобы облегчить работу учащихся
по переводу новых слов с помощью переводчика) можно воспользоваться
кнопкой перевода страницы на русский язык, которая расположена в правом
нижнем углу ресурса.
Cell Structure
(Строение клетки)
Этот ресурс расположен на сайте широко известного американского издательства John Wiley & Sons (Джон Уайли и сыновья), которое в 2007 году отметило свое 200-летие. В 1995 г. Wiley создала собственный сайт
http://www.wiley.com/, после чего начала активно развивать это направление,
предоставляя покупателям новые возможности и онлайновые услуги, представляя новые проекты. К одним из таких проектов относится проект Interactive Concept in Biochemistry, в разделе Interactive animations которого и
расположен
ресурс
Cell
Structure
(Строение
клетки)
//
http://www.wiley.com/college/boyer/0470003790/animations/cell_structure/cell_st
ructure.htm
От предыдущего интерактива ресурс выгодно отличает бόльшая гибкость и интерактивность; представлен не только теоретический материал, но
и предложены тестовые задания, а также возможность самостоятельно сконструировать модель выбранной клетки.
Для изучения представлены прокариотическая, растительная и животная
клетки (рис. 4).
5
Рис. 4. Интерфейс ресурса
В введении к интерактиву отмечено, что после освоения ресурса, учащиеся смогут:
1. Устанавливать отличия между прокариотической и эукариотической
клеткой.
2. Устанавливать отличия между животной и растительной клеткой.
3. Понимать функции органелл в этих различных клетках.
Работа с ресурсом.
С ресурсом можно работать двумя способами:
1) по алгоритму, предложенному разработчиками; для этого надо нажать
кнопку «Continue» (Продолжить);
2) самостоятельно выбрав раздел изучения из перечня, предложенного
справа (прокариотическая клетка, животная клетка, растительная клетка, конструктор клеток).
Алгоритм изучения каждого типа клеток одинаков и состоит из трех
этапов.
1. Изучение строения клетки.
2. Закрепление изученного материала.
3. Конструкция (сборка) клетки.
1. Изучение строения проходит так же, как и в предыдущем интерактиве.
При наведении на определенную часть (органоид) клетки всплывает его
краткая характеристика (рис. 5).
6
Рис. 5. Строение прокариотической клетки
Для более детального изучения можно воспользоваться инструментом
Лупа (Zoom in)
, при нажатии на которую открывается окно с дополнительной информацией (рис. 6).
Рис. 6. Прокариотческая клетка. а) цитоплазма, b) клеточная стенка, с) область нуклеоида.
Увеличение х106.
7
2. Для закрепления предлагаются тестовые задания (рис. 7).
Рис. 7. Пример тестового задания.
Методический прием
Выполнение этих заданий помогает развить навыки перевода на основе
приема «ключевое слово». При этом учащийся должен научиться выбрать
правильный ответ, даже не зная всех слов в вопросе. Например:
Вопрос: Which is a depiction of the cell component that helps with movement?
Нужно выбрать ответ из изображений: Ribosomes, Cell Wall, Pili, Nucleoid Region, Flagellla, Mesosome (все названия понятны без перевода).
Исходя из того, что ключевое слово в вопросе «movement» (движение),
правильным ответом будет органоид, который приводит в движение прокариотическую клетку: Flagellla (флагелла или жгутик).
Или: Which of the following drawings depicts the organelle used for storage of genetic information, the site of DNA replication?
Ключевые слова в данном вопросе – «генетическая информация» и
«репликация ДНК», поэтому ответ – Nucleoid Region (нуклеоид).
3. Конструктор клеток.
Очень интересное интерактивное задание, для выполнения которого
учащийся должен только знать называния органоидов прокариотической,
животной и растительной клетки на английском языке. А также и отличия
этих клеток по составу органоидов.
Интерфейс задания представлен на рис. 8
8
Рис. 8. Конструктор животной клетки.
Для выполнения задания необходимо последовательно щелкнуть на изображение каждого органоида, если он присутствует в данной клетке. После
этого надо нажать кнопку «Done» (Готово). Если клетка сконструирована
правильно, интерактив предложит перейти к следующей клетке. Если нет –
можно вернуться и исправить ошибки.
Приложение
Перевод описаний органиодов к интерактиву
Eucaryotic Cell Interactive Animation
Ядро. Ядро – это наиболее заметный органоид в любой эукариотической клетке. Оно окружено двойной мембраной и общается с окружающим цитозолем через многочисленные
ядерные поры. Внутри ядра находится ДНК, ответственная за обеспечение клетки ее уникальными характеристиками. ДНК одинакова в каждой клетке тела, но в зависимости от
конкретного типа клеток, некоторые гены могут быть включены или выключены – вот почему клетки печени отличаются от мышечных клеток и мышечные клетки отличаются от
жировых клеток . Когда клетка делится, ядерный хроматин (ДНК и окружающие белки)
конденсируется в хромосомы, которые легко видеть с помощью микроскопа.
Ядрышко. Видимая структура в ядре – это ядрышко. Ядрышко производит рибосомы, которые перемещаются из ядра и занимают позиции на шероховатой эндоплазматической
сети, где они имеют решающее значение в синтезе белка.
Цитозоль. Цитозоль – это «суп», в котором живут все другие органеллы клетки и где
происходит большая часть клеточного метаболизма. Хотя цитозоль состоит в основном из
воды, в нем много белков, которые контролируют клеточный метаболизм, в том числе пути передачи сигналов, гликолиз, внутриклеточные рецепторы, и факторы транскрипции.
9
Цитоплазма. Это собирательный термин для цитозоля и органелл, взвешенных в цитозоле.
Центросома. Центросомы, или ОРГАНИЗУЮЩИЙ ЦЕНТР МИКРОТРУБОЧЕК (OЦМ,
клеточный центр) – это часть клетки, где производятся микротрубочки. Центросомы растений и животных клеток играют аналогичную роль в делении клеток, и оба включают
наборы микротрубочек, но центросомы клетки растения проще и не имеют центриолей.
Во время деления животной клетки, центриоли удваиваются (создают новые копии)
и центросома разделяется. В результате образуются две центросомы, каждая со своей собственной парой центриолей. Две центросомы переходят на противоположные концы ядра,
и от каждой центросомы микротрубочки образуют веретено деления, которое отвечает за
расхождение удвоенных хромосом в две дочерние клетки.
Центриоли (только в животной клетке). Каждая центриоль представляет собой кольцо из
девяти групп спаянных микротрубочек. Каждая группа состоит из трех микротрубочек.
Микротрубочки (и центриоли) являются частью цитоскелета. В комплекте центросомы
клетки животного две центриоли расположены перпендикулярно друг к другу.
Гольджи. Аппарат Гольджи – это одномембранная структура. На самом деле это стопка
мембраносвязанных пузырьков, которые играют важную роль в упаковке макромолекул
для транспорта в другие части клетки. Стопка больших пузырьков находится в окружении
многочисленных мелких пузырьков, содержащих эти упакованные макромолекулы. Ферментативное или гормональное содержимое лизосом, пероксисом и секреторных пузырьков упакованы в мембраносвязанные пузырьки на периферии аппарата Гольджи.
Лизосома. Лизосомы содержат гидролитические ферменты, необходимые для внутриклеточного пищеварения. Они часто встречаются в клетках животных, но редко встречаются
в растительных клетках. Гидролитические ферменты клеток растений чаще встречаются в
вакуоли.
Пероксисома. Пероксисомы – это мембраносвязанные пакеты окислительных ферментов.
В клетках растений пероксисомы играют различные роли, включая преобразования жирных кислот, сахара и оказания помощи хлоропластам в фотодыхании. В клетках животных
пероксисомы защищают клетки от собственного производства токсичной перекиси водорода. Например, белые кровяные клетки производят перекись водорода, чтобы убить бактерии. Окислительные ферменты в пероксисомах расщепляют перекись водорода на воду
и кислород.
Секреторные пузырьки. Клеточные секреты, например, гормоны, нейромедиаторы, упаковываются в секреторные пузырьки в аппарате Гольджи. Секреторные пузырьки затем
транспортируются на поверхность клетки для удаления из нее.
Клеточная мембрана. Каждая клетка заключена в оболочку из двойного слоя фосфолипидов (липидный бислой). Незащищенные головки бислоя являются гидрофильными (любящими воду), что означает, что они растворимы в воде как в цитозоле, так и вне клетки.
Вместе с тем, скрытые хвосты фосфолипидов являются гидрофобными (боящимися воды),
так что клеточная мембрана действует как защитный барьер для неконтролируемого потока воды. Мембрана инкрустирована многочисленными белками, которые имеют решающее значение для жизнедеятельности клеток. Эти белки включают рецепторы запахов,
вкусов и гормонов, а также поры, ответственные за контролируемый вход и выход ионов,
таких как натрий (Na +), калий (K +), кальций (Ca ++) и хлор (Cl −).
Митохондрии. Митохондрии обеспечивают клетки энергией, необходимой для транспорта, деления, производства секреторных продуктов, короче говоря, они являются энергетическими центрами клеток. Они размером с бактерии, но могут иметь различные формы в
зависимости от типа клеток. Митохондрии являются мембраносвязанными органеллами,
10
и, как и ядро, имеют двойную мембрану. Внешняя мембрана довольно гладкая. Но внутренняя оболочка имеет большую складчатость, образуя складки (кристы), как показано на
поперечном разрезе выше. Кристы значительно увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны. Именно на этих кристах пища (сахар) соединяется с кислородом для
производства АТФ – основного источника энергии для клетки.
Вакуоль . Вакуоль – это мембранный мешок, который играет роль внутриклеточного пищеварения и накопления клеточных отходов. В клетках животных вакуоли, как правило,
небольшие. Вакуоли, как правило, большие в растительных клетках и выполняют несколько функций: сохранение питательных веществ и отходов, способствует увеличению
размеров клеток во время роста, и даже действуют так же, как лизосомах клеток животных. Вакуоль растительной клетки также регулирует тургорное давление в клетке. Вода
накапливается в клетке вакуолей, создавая внешнее давление по отношению к клеточной
стенке и способствуя повышению жесткости в растении. Без достаточного количества воды, тургорное давление падает, и растение слабеет.
Клеточная стенка (только в растительной клетке): Растительные клетки имеют жесткую
защитную клеточную стенку, которая состоит из полисахаридов. В клетках высших растений этот полисахарид, как правило, целлюлоза. Клеточная стенка обеспечивает и поддерживает форму этих клеток и служит в качестве защитного барьера. Жидкость накапливается в вакуолях клеток растений и давит на клеточную стенку. Это тургорное давление
отвечает за плотность свежих овощей.
Хлоропласт (только в растительной клетке): Хлоропласты – это специализированные органеллы, которые обнаружены во всех клетках высших растений. Эти органеллы содержат
хлорофилл растительной клетки, придают растению зеленый цвет и способны поглощать
энергию из солнечного света. Эта энергия используется для преобразования воды и атмосферной двуокиси углерода в обменной сахаров биохимический процесс фотосинтеза.
Хлоропласты имеют двойную наружную мембрану. В строме есть другие мембранные
структуры - тилакоиды. Тилакоиды собраны в стопки под названием "Грана" (особая =
Granum).
Гладкий эндоплазматический ретикулум (сеть). По всей эукариотической клетке, особенно в тех, которые ответственны за выработку гормонов и других секреторных продуктов, существует обширная сеть мембраносвязанных пузырьков и трубочек, которые называются эндоплазматическим ретикулумом, или кратко ЭР. ЭР является продолжением
внешней ядерной мембраны и его разнообразные функции наводят на мысль о сложности
эукариотической клетки.
Гладкий эндоплазматический ретикулум называется так, потому что кажется гладким при увеличении в электронный микроскоп. Гладкий ЭР выполняет различные функции в зависимости от конкретного типа клеток, включая синтез липидов и стероидных
гормонов, разрушение жирорастворимых токсинов в клетках печени, а также контроль
над высвобождением кальция при сокращении мышечных клеток.
Шероховатый эндоплазматический ретикулум. Шероховатый эндоплазматический ретикулум кажется покрытым мелкой галькой в электронный микроскоп в связи с наличием
многочисленных рибосом на его поверхности. Белки, синтезируемые на этих рибосомах,
направляются в эндоплазматическую сеть для транспорта по всей клетке.
Рибосомы. Рибосомы – это комплекс РНК и белка, которые играют важную роль как в
прокариотических так и эукариотических клетках. Они являются местом синтеза белка.
Каждая рибосома состоит из двух частей, большой субъединицы и малой субъединицы.
РНК из ядра клетки перемещается последовательно вдоль рибосомы, где транспортная
РНК добавляет отдельные молекулы аминокислот с удлинением цепи белка.
11
Цитоскелет: Как следует из названия, цитоскелет помогает поддерживать форму клетки.
Но первостепенное значение цитоскелета состоит в обеспечении подвижности клеток.
Внутреннее перемещение клеточных органелл, а также передвижение клеток и сокращению мышечных волокон не может происходить без цитоскелета. Цитоскелетом является
организованная сеть из трех основных нитей белка:
- микротрубочки;
- актин (микрофиламенты);
- промежуточные волокна.
12