авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

««Наномир» в содержании интегрированных и бинарных уроков естественнонаучной направленности Из опыта работы учителей лицея 179 Санкт-Петербурга ...»

-- [ Страница 4 ] --

неожиданные приложения нанотехнологий, в частности в энергетике, С начала 60-х годов прошлого века учёные считают, что атомы, рас транспорте, ракетно-космической технике, прикладной химии и т. п.

положенные на поверхности кристаллов, находятся в особых условиях.

В частности, в энергетике появилась возможность создания новых Силы, заставляющие их находиться в узлах кристаллической решётки, функциональных наноматериалов с удивительными свойствами — ме действуют на них только снизу. Поэтому поверхностным атомам (или ханическими, тепловыми (управляемой теплопроводностью, например).

молекулам) ничего не стоит «уклониться от советов и объятий» молекул, Более того, оказалось, что применение наносистем позволяет в некото находящихся в решётке, и если это происходит, то к такому же решению рых случаях радикально решить новые энергетические проблемы — ис приходят сразу несколько поверхностных слоёв атомов. В результате пользование нанотермоэлектрических генераторов и рефрижераторов, Взято из лекции E. Roduner (Stuttgart, 2004). Из книги: Богданова К. Ю. О физике яйца …и не только. — М, 2008.

126 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ создание поверхностей с коэффициентом излучения, существенно пре вышающим излучение абсолютно чёрного тела, удивительными супер- ПРИЛОЖЕНИЕ 5.

гидрофобными и супергидрофильными свойствами. Наконец, появились и активно исследуются такие объекты как наножидкости и нанокомпози ты, которые способны использоваться как новые материалы и как новые Относительный коэффициент теплопроводности – рабочие жидкости в энергетических установках. Термогидродинамика отношение коэффициента теплопроводности данного течений в мезомасштабных и наномасштабных каналах показала, что вещества к коэффициенту теплопроводности воздуха классические законы (например, закон Ньютона трения на стенки и за кон «прилипания» жидкости на стенки) должны иметь иной вид, чем в ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТ классической теплофизике. Даже классическая проблема теплофизики БИОЛОГИЧЕСКАЯ ТКАНЬ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ — физика кипения и теплообмен при кипении — получила новое нео жиданное развитие: повышение коэффициентов теплоотдачи и значи Кости 4, тельное увеличение критического теплового потока при использовании наножидкостей или наноструктурированной поверхности, что позволяет Мышцы 2, надеяться не только на новые физические закономерности, ранее не ис следованные, но и на существенное изменение некоторых классических Сухожилия 1, подходов в тепловой и атомной энергетике и в транспортных системах.

Жировая клетчатка 1, ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПРИЛОЖЕНИЕ 6.

ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ ГДЕ ОНО ПРОИСХОДИТ ВОПРОС: ВЫВОД:

Есть ли смысловая разница Химическая — электрическая Нервные клетки, головной мозг в формулировках законов ТД в физике и биологии?

Звуковая — электрическая Внутреннее ухо Закон сохранения энергии Световая — химическая Хлоропласты (растения) справедлив для всех явлений природы?

Световая — электрическая Сетчатка глаза Можно ли провести аналогию между Химическая — механическая Мышечные клетки, процессами в тепловых двигателях реснитчатый эпителий и в организме человека?

Химическая — световая Органы свечения (светляки и др.) Особенности протекания тепловых Химическая — электрическая Органы вкуса и обоняния процессов в человеческом организме.

128 СЦЕНАРИИ УРОКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ 7.

КПД = Допустим, что мышца работает, как тепловая машина.

При температуре +25оС при КПД 30% Н. И. Комарова, А. А. Ульянова Т2 = 298 К и КПД = 1/ Получаем:

Поверхностный о = Т1 = 447 К или 174 С аппарат клетки УРОК ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ В 10-М КЛАССЕ ? (УГЛУБЛЁННЫЙ УРОВЕНЬ В ПРОФИЛЬНОМ МЕДИЦИНСКОМ КЛАССЕ) Цель урока: Развитие знаний учащихся о поверхностном аппарате клетки. Дока зательство использования нанотехнологий в осуществлении транспорта веществ через мембрану.

Тип урока: обобщающий урок.

Список литературы Образовательная технология: проектная с элементами интерактивного обучения.

1. Блис Том. Лекарство для планеты. – АНО «Центр содействия социально- Планируемые результаты обучения:

экологическим инициативам атомной отрасли», 2009. Личностные Учащиеся осознают роль наночастиц в сохранении здоровья человека.

2. Чувелева Е. В., Козлова А. В. Нанотехнологии в учебном процессе. – М.: Центр «Пе Предметные дагогический поиск», 2011.

Учащиеся понимают смысл принципа детерминированности строения и функции на 3. Павлов Г. В., Желанкин Р. В. Введение в нанотехнологию и нанобиологию. – М., Ис примере изучения поверхностного аппарата клетки и наночастиц.

следовательский центр проблем качества подготовки специалистов. – 2011.

Метапредметные 4. Безденежных Е. А., Брикман И. С. Физика в живой природе и медицине. – К., Радян Учащиеся убеждаются в существовании системных взаимосвязей на уровне наномира.

ска школа. — 1976.

5. Кац Ц. Б. Биофизика на уроках физики. – М., Просвещение, 1988.

Универсальные учебные действия:

6. Нанотехнологии. Азбука для всех. / Под ред. Ю. Д. Третьякова. — М.: Физматлит, Познавательные 2010.

Учащиеся умеют отбирать содержание учебного материала для доказательства по ложений по вопросам строения и функционирования клеточных структур.

Регулятивные Учащиеся умеют самоорганизовываться для работы в группе по обсуждению вопро сов, связанных с заполнением листов опорных конспектов и определению элементов слайдов коллективной презентации «Поверхностный аппарат клетки».

130 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ Коммуникативные Учащиеся умеют взаимодействовать при определении отвечающего в группе и при РАБОТА В ГРУППАХ ПО ИНСТРУКТИВНЫМ КАРТОЧКАМ создании модели поверхностного аппарата клетки.

Шаг 1. Вспомните основные характеристики клетки как системы и запи Содержательные линии урока:

шите их в опорный конспект, заканчивая фразу «Знание строения и основ • Характеристики клетки как системы.

ных процессов жизнедеятельности клетки позволяет определить её как си • Формы реализации единого принципа организации клетки.

• Компоненты поверхностного аппарата клетки. стему (какую?) 1. ………….., 2. …………, 3. …….. и 4. ……….».

• Значение изучения строения цитоплазматической мембраны. Поясните смысл каждой характеристики.

• Функции плазмолеммы в связи с её положением в клетке.

Внесите свой ответ в элемент презентации на ИАД.

• Виды мембранного транспорта.

• Роль наночастиц в мембранном транспорте.

Предполагаемый ответ • Моделирование поверхностного аппарата клетки.

Знание строения и основных процессов жизнедеятельности клетки по Оборудование зволяет определить её как систему:

Дидактический материал к уроку: опорные конспекты, листы с текстами, оценоч 1. Открытую.

ные литы.

2. Динамическую.

Для моделирования: полиэтиленовые пакеты, надувные шарики, картонная коробоч 3. Саморегулирующуюся.

ка, лоскут шёлка, сосуд с раствором крутого крахмала, сосуд с жидким яичным белком, простоквашницы, химические стаканы с водой, трубочки от систем капельниц. 4. Самовоспроизводящуюся.

Открытая, так как существует за счёт притока энергии извне и осущест вляется обмен вещества и информации с окружающей средой.

Динамическая, так как все процессы осуществляются на основе движе Примерный ход урока ния энергии, вещества и информации.

Слайд презентации В ходе урока предполагается работа учащихся по заданиям опорного Клетка — система конспекта и создание итоговой коллективной презентации по теме урока при помощи возможностей интерактивной доски (ИАД).

Учащиеся класса делятся на 4 группы. Каждый ученик получает опорный конспект урока — инструктивную карточку, где предлагается сделать 8 ша гов для повторения и обобщения учебного материала по теме урока. Вы полнение задания каждого шага предполагает 4 ответа. По мере готовности ответов ученики группы определяют, кто из них будет отвечать устно, и кто пойдёт работать на интерактивной доске. Группа внимательно слушает от веты учащихся других групп, и предлагает свой вариант, не повторяя уже озвученные. В опорном конспекте рекомендуется делать дополнительные записи по выступлениям учащихся других групп. Параллельно устному от- Ученики добавляют: открытая, динамическая, саморегулирующаяся и са вету на ИАД выполняются действия по визуализации слайда коллективной мовоспроизводящаяся.

презентации.

Каждая группа получает регистрационный оценочный лист. В него за- Шаг 2. Закончите фразу: «В природе, в ходе эволюции, единый принцип носится список учащихся группы и отмечается вопрос, на который отвечал организации клетки реализуется в следующих формах:

ученик. Задача каждого ученика обязательно ответить на один из вопросов А)………;

и поработать на интерактивной доске (ИАД). Б)………;

132 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ В)……….;

Г)…………..». Компоненты ПАК Бактерий Растений Животных Грибов Надмембранный Слизистая капсула Предполагаемый ответ комплекс Клеточная стенка В природе, в ходе эволюции, единый принцип организации клетки реа- (оболочка) лизуется в следующих формах: Гликокаликс а) клетка как самостоятельный организм прокариот (представители Плазмолемма царства Бактерий);

Субмембранные б) клетка как самостоятельный организм эукариот (представители структуры Простейших);

в) клетка как компонент (подсистема) многоклеточного организма Вывод: …………………………….

без дополнительной специализации (представители царств Грибы и Растения (Отдел Водоросли);

Предполагаемый ответ. Слайд презентации г) клетка как компонент (подсистема) многоклеточного организма с дополнительной специализацией (представители царств Растения Компоненты ПАК Бактерий Растений Животных Грибов (все отделы высших растений) и Животные).

Надмембранный Слизистая + + – – – комплекс капсула Слайд презентации. В природе единый принцип организации клетки Клеточная + + + реализуется в следующих формах:

стенка – из из из (оболочка) муреина целлюлозы хитина Гликокаликс – – + – Плазмолемма + + + + образует мезосомы Субмембранные – + + + структуры Вывод: Анализ данных таблицы показал, что у всех перечисленных групп живых организмов присутствует такой компонент ПАК как плазмолемма или Учащиеся подписывают названия объектов, изображённых на слайде в наружная цитоплазматическая мембрана.

соответствии со своим устным ответом. Зафиксированный при анализе факт служит доказательством единства органического мира.

Шаг 3. Вспомните, какие компоненты образуют поверхностный аппарат Снаружи любой клетки формируется поверхностный аппарат, включаю клетки (ПАК). Заполните графу таблицы: 1-ая группа — бактерии, 2-ая гр. — щий цитоплазматическую мембрану, надмембранный комплекс и субмем растения, 3-я гр. — животные, 4-ая гр. — грибы. бранные структуры.

Свои ответы занесите в таблицу опорного конспекта и на слайд презен тации. Надмембранный комплекс. Наружная клеточная мембрана животных кле Проанализируйте данные таблицы и дайте ответ на вопрос: «Какая ток покрыта слоем олигосахаридных цепей. Это углеводное покрытие мем структура ПАК присутствует у всех перечисленных групп живых организмов? браны называют гликокаликсом. Он выполняет рецепторную функцию.

Доказательством какой характеристики органического мира служит данный У растительных клеток поверх наружной клеточной мембраны распо зафиксированный факт?». лагается плотный целлюлозный слой с порами, через которые осуществля Ответ запишите в опорном конспекте на строчке «Вывод».

134 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ ется связь между соседними клетками посредством цитоплазматических Слайд презентации мостиков. Значение изучения строения плазмолеммы.

У клеток грибов поверх плазмалеммы — плотный слой хитина. 1.

У бактерий — муреина. 2.

Надмембранный комплекс животной клетки (гликокаликс) создаёт не- 3.

обходимое для клетки микроокружение, является местом, где находятся вне- 4.

клеточные ферменты, выполняет рецепторную функцию и т. д. Однако клетки растений, грибов и прокариот отличаются от животных клеток тем, что их Шаг 5. Приведите доказательства тезиса: «Пограничное положение на клеточная оболочка выполняет каркасную, защитную и важнейшую функ- ружной плазматической мембраны (плазмалеммы) определяет её функции и цию осморегуляции. требует соответствующего с этими функциями строения».

Кроме того, у многих бактерий и некоторых растительных клеток снару- Модели строения плазмолеммы. Какая из моделей лучше объясняет ме жи клеточной стенки формируется слизистая капсула, которая надёжно за- ханизмы функционирования мембраны? На слайде презентации отметить щищает клетку от чрезмерной потери влаги, резкого перепада температур и соответствующую модель мембраны.

других неблагоприятных факторов окружающей среды1.

К субмембранным компонентам поверхностного аппарата следует отне- Предполагаемый ответ сти периферическую мембранную часть цитоскелета с белками, обеспечи- Пограничное положение наружной плазматической мембраны (плазма вающими связь с мембраной. леммы) определяет следующие её функции:

1. Барьерная функция (отграничительная, изолирующая). Она обеспечи Шаг 4. Приведите доказательства следующего тезиса: «Изучение строе вается наружным и внутренним липидными слоями, поскольку толь ния цитоплазматической мембраны объясняет многие механизмы функцио ко гидрофобные вещества (липиды) могут изолировать водную среду нирования клетки в целом и отдельных её компонентов».

клетки или органоида от водной среды окружающего пространства 1.

(фосфолипиды обеспечивают стабильность мембраны).

2.

2. Функция рецепции. К этой функции мембраны относятся многообраз 3.

ные контакты с внешними агентами. Осуществляется за счёт наличия 4.

белков в структуре мембраны.

3. Инициация и проведение нервного импульса. Эта функция обеспечи Предполагаемый ответ вает интеграцию клеточных компонентов многоклеточного организма.

Доказательства тезиса: «Изучение строения цитоплазматической мем Осуществляется за счёт одного из видов плазматического транспорта.

браны объясняет многие механизмы функционирования клетки в целом и 4. Транспортная функция. Осуществляется разными структурами мембра отдельных её компонентов»:

ны в зависимости от способа.

1. Отражает два принципа организации биологических систем — единство и дискретность, поскольку компонентами клетки являются мембран Первая модель — бутербродная, её строение подтверждается при помо ные комплексы, образующие органоиды и цитоплазма, находящиеся в щи электронного микроскопа. Модель существовала как рабочая с 1935 по общем пространстве, ограниченном наружной мембраной.

1972 г.г. вопреки тому факту, что термодинамические свойства такой мем 2. С ней связаны все биокаталитические процессы клетки.

браны отражают её нестабильность и неустойчивость. Она существовала так 3. Отграничивает клетку и органоиды от окружающей среды, но при этом долго благодаря исследованиям мембраны при помощи электронного ми обеспечивает их открытость как систем. кроскопа. На больших увеличениях мембрана выявляется как трёхслойная.

4. Пограничное положение «заставляет» её быть избирательной в процес- Считалось, что тёмные периферические слои соответствуют гидрофильным се проницаемости, что обеспечивает поддержание гомеостаза клетки. белкам и гидрофильным глицериновым головкам жира;

светлый внутренний слой соответствует гидрофобным жирным кислотам.

Современная жидкостно-мозаичная модель, отвечающая физико см. http://murzim.ru/nauka/biologiya/citologija/24479-poverhnostnyy-apparat-kletki.html 136 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ химическим требованиям к стабильности и устойчивости мембраны, вклю- 4. Способ транспортировки: через поры мембраны, при помощи бел чает три функциональных вида белков: поверхностные, интегральные и по- ков переносчиков, транспорт в мембранной упаковке — пиноцитоз, луинтегральные. Жидкостно-мозаичная модель С. Зингера и Г. Николсона. фагоцитоз и экзоцитоз.

Согласно последней, в состав мембраны входят белки двух разновидностей:

Укажите на слайде, о каком виде транспорта идёт речь.

периферические и интегральные. Периферические белки связаны электро статическими взаимодействиями с полярными головками липидных моле Предполагаемый ответ кул, но никогда не образуют сплошного слоя. Основную роль в организации мембраны играют глобулярные белки, которые погружены в мембрану ча- Природа подарила клетке несколько способов мембранной транспорти стично (полуинтегральные белки). Эти белки перемещаются в жидкой ли- ровки веществ в зависимости от их строения.

пидной фазе, обеспечивая динамичность и лабильность всей системы мем браны. К настоящему времени модель Зингера-Николсона получила много численные обоснования и стала наиболее распространённой2. Слайд презентации. Схема переноса веществ через мембрану Мембранные белки выполняют важнейшие функции в клетке:

• являются рецепторами — с их помощью клетка воспринимает раз личные воздействия на свою поверхность;

• образуют каналы, по которым осуществляется транспорт различных ионов в клетку и из неё;

• являются ферментами, обеспечивающими процессы жизнедеятель ности.

Слайд презентации. Модели строения плазмолеммы Интеграль- Поверхност- Полуинтеграль ный белок ный белок ный белок Шаг 6. Предложите тезис, доказательством которого будут служить сле дующие факты:

Транспорт веществ через мембрану различается по:

1. Направлению: эндоцитоз и экзоцитоз.

2. Отношению к энергии: активный транспорт происходит с затратой энергии АТФ (против градиента концентрации).

3. Пассивный транспорт происходит без затраты энергии (по гради енту концентрации).

См. http://flex4launch.ru/biology/903-poverhnostnii-apparat-kletki.html 138 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ контрастные агенты могут либо помещаться в липидное ядро мицеллы, Снаружи Мембрана Внутри либо ковалентно связываться с её поверхностью. Мицеллы имеют не So Sin сколько меньшие размеры (около 50 нм), чем липосомы. Для обеспе чения продолжительной циркуляции мицелл в кровотоке были пред ложены различные модификации их оболочки, делающие их термо динамически стабильными и биосовместимыми (Gaucher et al., 2005).

Мицеллы могут использоваться для парентерального введения таких Sin = So препаратов, как амфотерицин В, пропофол и паклитаксел (Kwon, 2003).

Подобно липосомам, мицеллы могут применяться для направленной до ставки лекарственных препаратов к клеткам-мишеням. Это достигается присоединением к поверхности мицелл чувствительных к рН элементов.

Описаны бифункциональные полимерные мицеллы для одновременной So Sin доставки лекарственных препаратов и визуализации повреждённых тканей (Fahmy et al., 2007).

Нанотехнологии в биологии и медицине:

СХЕМА ДВУХ ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ ТРАНСЛОКАЦИИ СУБСТРАТОВ: современное состояние вопроса.»

«ПОДВИЖНОГО» ПЕРЕНОСЧИКА (А) И ТРАНСМЕМБРАННОГО «КАНАЛА» (Б) МОДЕЛЬ Текст для третьей и четвёртой групп:

Шаг 7. Прочитайте текст и ответьте на вопрос: «Почему мицеллы и липо- «Липосомы представляют собой наночастицы шаровидной формы, сомы способны выполнять функцию частиц мембранного транспорта?» ограниченные билипидной мембраной, в полости которой находится На рисунке опорного конспекта и слайде обозначьте схему мицеллы, ли- водная среда. Активное вещество может располагаться в ядре липо посомы и схему встраивания в мембрану этих частиц. сомы (водорастворимые вещества), либо в её липидной оболочке (жи рорастворимые вещества). Несмотря на то, что размеры липосом могут быть очень вариабельными, большинство липосом имеют диаметр ме Текст для первой и второй групп:

нее 400 нм. Обычно липосомы классифицируют на три группы: одно «Мицелла (англ. micelle) — отдельная частица высокодисперсной кол слойные малые, однослойные большие и многослойные. Кроме того, в лоидной системы с жидкой дисперсионной средой, состоящая из ядра зависимости от состава и пути попадания в клетку липосомы могут быть и поверхностной стабилизирующей оболочки. Средний размер мицелл разделены на пять классов:

составляет от 1 до 100 нм. К мицеллам относят частицы в лиофильных 1) стандартные липосомы, коллоидах (растворах поверхностноактивных веществ). В лиофильных 2) липосомы, чувствительные к рН, золях мицелла представляет собой ассоциат молекул (агрегаты, состоя 3) катионные липосомы, щие из десятка и сотен амфильных молекул). В каждой молекуле длин 4) липосомы с иммунными свойствами, ный гидрофобный радикал связан с полярной (гидрофильной) группой.

5) длительно циркулирующие липосомы.

При образовании мицеллы несколько десятков или сотен молекул объ Хотя липосомы были описаны более 40 лет назад, способы транс единяются так, что гидрофобные радикалы образуют ядро (внутреннюю портировки и доставки лекарственных препаратов на основе липосом область), а гидрофильные группы — поверхностный слой мицеллы. Если не получили широкого распространения на фармацевтическом рынке.

дисперсионной средой является органическая жидкость, ориентация Основными проблемами, сдерживающими более широкое применение молекул в мицелле может быть обратной: ядро содержит полярные липосом, являются их относительная нестабильность, невозможность группы, а гидрофобные радикалы обращены во внешнюю фазу (обрат обеспечить стандартное действие в различных партиях препаратов, ная мицелла).

трудности стерилизации и недостаточная загрузка препаратом (Fenske (Авторы: Гусев Александр Иванович, Хохлов Алексей Ремович, Гово et al., 2008). Тем не менее, существуют примеры успешного применения рун Елена Николаевна.) основанных на липосомах препаратов в клинической практике. К ним Полимерные мицеллы представляют интерес в первую очередь как относится препарат доксил, содержащий доксорубицин в липосомах, мо переносчики лекарственных препаратов. Лекарственные препараты и 140 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ дифицированных полиэтиленгликолем. Данный препарат особенно эф фективен для лечения саркомы Капоши у пациентов, инфицированных Слайд презентации ВИЧ (http://prostonauka.com/nano/nanotehnologii-v-biologii-i-medicine/ nanomaterialy/nanochasticy/liposomy).

Важную роль играет также характер взаимодействия липосом с клетками. Оно может принимать разные формы: самая простая — липо сомы адсорбируются (прикрепляются) на клеточной поверхности. Дело гидрофильная группа может на этом закончиться, а может пойти дальше: липосому поглотит клетка (этот процесс «заглатывания» называется эндоцитоз), и вместе гидрофобная группа с ней внутрь клетки попадут те вещества, которые она доставила. На конец, липосомы могут слиться с мембранами клеток и стать их частью.

При этом могут изменяться свойства клеточных мембран: например, их эндоцитоз вязкость и проницаемость, величина электрического заряда. Может так же увеличиться или уменьшиться количество каналов, проходящих че рез мембраны. Таким образом, благодаря липосомам появляется новый слияние облегчённая способ направленного воздействия на клетку, который можно назвать диффузия «мембранной инженерией». Формы взаимодействия липосом с мем неадсорбировавшихся браной клетки: липосома может увеличить проницаемость мембраны лизосом — вызвать образование дополнительных каналов (I);

может прикрепить ся к мембране — адсорбироваться (II);

важная форма взаимодействия — поглощение липосомы клеткой, в этом случае вещество, принесённое лизосома липосомой, попадает непосредственно в клетку (III);

иногда клеточная мембрана и липосома обмениваются липидами (IV), а в других случаях мембраны липосомы и клетки сливаются (V) (http://www.bestreferat.ru/ referat-219221.html). Открываются широкие возможности для таких ме тодов как клеточная и генная инженерия. При помощи наносом можно проводить транспорт генов через мембранный барьер внутрь клетки.

Кроме того (и это также важно), мицеллы и липосомы можно исполь зовать в косметологии. Так как клетки эпителия изолируют организм от Шаг 8. Из предметов, предложенных для моделирования, предложите внешних воздействий, то и косметологические средства, как и другие модель поверхностного аппарата:

вещества, не могут проникнуть в глубокие слои кожи. С возрастом кожа 1-ая группа — бактерии, нуждается в дополнительном притоке витамина С, гиалуроновой кисло 2-ая группа — растительной клетки, ты и коллагена. Такой транспорт могут обеспечить наноструктуры — ли 3-я группа — животной клетки, посомы и мицеллы».

4-ая группа — клетки грибов.

Предполагаемый ответ Объясните, почему вы выбрали именно эти предметы для модели.

Модель сфотографируйте и занесите на слайд презентации.

Взаимодействие мицелл и липосом с мембраной клетки объясняется сходством в строении.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП УРОКА • Просмотр коллективной презентации;

• Работа с оценочными листами.

142 10 КЛАСС СЦЕНАРИИ УРОКОВ 1.

2.

Приложение 3.

4.

1. ОЦЕНОЧНЫЙ ЛИСТ Шаг 5. Приведите доказательства тезиса: «Пограничное положение наружной плазмати ческой мембраны (плазмалеммы) определяет её функции и требует соответствующего с этими Фамилия, имя На какой вопрос отвечал Какой слайд делал функциями строения».

Модели строения плазмолеммы. Какая из моделей лучше объясняет механизмы функцио ученика 1234567 8 123456 7 нирования мембраны? На слайде презентации отметить соответствующую модель мембраны.

Шаг 6. Предложите тезис, доказательством которого будут служить следующие факты:

Транспорт веществ через мембрану различается по:

2. ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА — ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ 1. Направлению: эндоцитоз и экзоцитоз.

2. Отношению к энергии: активный транспорт происходит с затратой энергии АТФ (против градиента концентрации).

Шаг 1. Вспомните основные характеристики клетки как системы и запишите их в опорный 3. Пассивный транспорт происходит без затраты энергии (по градиенту концентра конспект, заканчивая фразу «Знание строения и основных процессов жизнедеятельности клет ции).

ки позволяет определить её как систему (какую?) 1. ………….., 2. …………, 3. …….. и 4. ……….».

4. Способ транспортировки: через поры мембраны, при помощи белков переносчиков, Поясните смысл каждой характеристики. Внесите свой ответ в элемент презентации на транспорт в мембранной упаковке — пиноцитоз, фагоцитоз и экзоцитоз.

ИАД.

Укажите на слайде, о каком виде транспорта идёт речь.

Шаг 2. Закончите фразу: «В природе, в ходе эволюции, единый принцип организации клет ки реализуется в следующих формах: Шаг 7. Прочитайте текст и ответьте на вопрос: почему мицеллы и липосомы способны вы А)………;

полнять функцию частиц мембранного транспорта?

Б)………;

На рисунке опорного конспекта и слайде обозначьте схему мицеллы, липосомы и схему В)……….;

встраивания в мембрану этих частиц.

Г)…………..».

Шаг 8. Из предметов, предложенных для моделирования, предложите модель поверх Шаг 3. Вспомните, какие компоненты образуют поверхностный аппарат клетки. Заполните ностного аппарата:

графу таблицы: 1-ая группа — бактерии, 2-ая гр. — растения, 3-я гр. — животные, 4-ая гр. — грибы. 1-ая группа — бактерии, Свои ответы занесите в таблицу опорного конспекта и на слайд презентации. 2-ая группа — растительной клетки, 3-я группа — животной клетки, Компоненты ПАК Бактерий Растений Животных Грибов 4-ая группа — клетки грибов.

Надмембранный Слизистая капсула Объясните, почему вы выбрали именно эти предметы для модели.

комплекс Клеточная стенка Модель сфотографируйте и занесите на слайд презентации.

(оболочка) Гликокаликс Плазмолемма Субмембранные структуры Список литературы Вывод:…………………………….

Проанализируйте данные таблицы и дайте ответ на вопрос: «Какая структура ПАК присут- 1. Суздалев И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и на ствует у всех перечисленных групп живых организмов? Доказательством какой характеристики номатериалов. — М.: КомКнига, 2006.

органического мира служит данный зафиксированный факт?». Ответ запишите в опорном кон 2. Нанотехнологии в биологии и медицине / Коллективная монография под ред.

спекте на строчке «Вывод».

Е. В. Шляхто. – 2009.

3. Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологими терминов.

Шаг 4. Приведите доказательства следующего тезиса: «Изучение строения цитоплазмати 4. http://thesaurus.rusnano.com/wiki/article ческой мембраны объясняет многие механизмы функционирования клетки в целом и отдель 5. http://prostonauka.com/nano/nanotehnologii-v-biologii-i medicine/nanomaterialy/ ных её компонентов».

nanochasticy/polimernye-micelly ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Сценарии мероприятий в начальной школе Сценарии мероприятий в начальной школе Универсальные учебные действия:

Личностные:

— Оценивать жизненные ситуации (поступки людей) с точки зрения умения приме нять на практике современные знания.

— Объяснять с позиции общечеловеческих нравственных ценностей важность ис пользования достижений науки.

— Самостоятельно определять и высказывать своё мнение по отношению к высоким технологиям.

Л. В. Матвеева, М. М. Резванова Регулятивные:

— Самостоятельно формулировать цели урока и формулировать учебную проблему.

— Совместно с учителем обнаруживать и формулировать учебную проблему.

— Составлять план решения проблемы (задачи) совместно с учителем.

Внеклассное мероприятие Познавательные:

— Ориентироваться в своей системе знаний: самостоятельно предполагать, какая ин «Федорино горе — нам не горе!» формация нужна для решения учебной задачи.

— Добывать новые знания путем исследования под руководством учителя.

— Перерабатывать полученную информацию о новых высоких технологиях: сравни ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БЫТУ МОЮЩИХ СРЕДСТВ, вать и группировать факты и явления.

СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ — Определять причины явлений и событий.

Коммуникативные:

— Доносить свою позицию до других: оформлять свои мысли в устной речи с учётом своих жизненных речевых ситуаций.

Цели мероприятия:

— Высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы.

• Познакомить учащихся с новыми высокими технологиями;

— Уметь отделять новое от известного, выделять главное и составлять план.

• Стимулировать внешнюю и внутреннюю мотивацию познания.

— Выполнять различные роли в группе, сотрудничать в совместном решении про блемы.

Задачи мероприятия:

— Учиться уважительно относиться к позиции другого, пытаться договориться.

Умение объяснять мир:

Метапредметные результаты формируются в ходе формирования всех выше пере 1. Формировать у учащихся новые понятия о частицах, с которыми работают нано численных универсальных учебных действий.

технологии.

2. Развивать у учащихся понятия о мельчайших наночастицах, их взаимосвязи с окру жающим миром и их функции.

Отношение к миру:

1. Оценивать, что помогает делать человеческую жизнь разнообразнее, труд человека ХОД МЕРОПРИЯТИЯ легче, сохранять его здоровье, благотворно влиять на экологию.

2. Наглядно объяснить детям действие наночастиц.

1. Чтение стихотворения К. И. Чуковского «Федорино горе»

(чтение или инсценировка отрывка).

Используемые технологии:

— исследовательская с элементами игры, с здоровьесберегающими формами работы;

Я водою вас умою ключевой.

— технология проблемного диалога;

Я почищу вас песочком, — технология оценивания учебных успехов.

Окачу вас кипяточком, И вы будете опять, Содержательная линия:

Словно солнышко, сиять… — решение проблемных вопросов, связанных с современными достижениями науки;

— поиск ответов на проблемные вопросы через практическую игровую деятель Обсуждение проблемных вопросов.

ность;

Учитель. Чем мыла посуду Федора?

— доказательство значимости нанотехнологий в быту;

Дети. Песочком, кипятком.

— структурирование, анализ, обобщение полученных знаний;

Учитель. Легко ли было справиться Федоре с жиром, с накипью, сажей?

— рефлексия учащихся.

148 Сценарии мероприятий в начальной школе Приложение Дети. Очень трудно.

Учитель. Почему мы при мытье посуды не пользуемся песком? Подведение промежуточного итога:

Дети. Есть другие средства уборки.

— Атомы настолько малы, что их можно увидеть только в специальные Учитель. Чем мы моем посуду сейчас?

электронные микроскопы.

Дети. Специальными моющими средствами.

— Нанотехнологии не просто изучают мельчайшие частицы — атомы, Учитель. Почему современные средства — помощники человека?

но ещё и конструируют из них материалы с любыми свойствами, ко Дети. Легко удаляют и смывают грязь и жир.

торые облегчают человеку жизнь, укрепляют его здоровье, очищают окружающую среду.

Мозговой штурм:

— Сегодня мы поговорим об использовании нанотехнологий при из Учитель. Почему современные чистящие и моющие средства легко готовлении моющих средств и средств гигиены. Нанотехнологии, справляются с грязью? (Капелька моющего средства растворяет жир в целой поставленные на службу нашему комфорту, выполняют множество тарелке без особых усилий.) полезных задач: от очистки воздуха и утепления стен до антибак Дети. Легко удаляют и смывают грязь и жир.

териальной уборки.

Учитель. Почему старые методы борьбы с грязью и жиром забыты?

Ответы детей: добавляются химические элементы, наука развивается, неудобно хранить песок в квартире, песок царапает посуду и т. д.

3. Исследования Исследование № 1.

2. Поиск решения проблемы Учитель. Возьмите две тарелки с жиром. На одну насыпем песочек (как это делала Федора), а на другую капнем маленькую капельку современного Учитель. Наша наука постоянно развивается. На протяжении многих ты моющего средства. Что вы наблюдаете?

сячелетий человеческая мысль движется по двум направлениям. Одно ведёт в мир звёзд и галактик, где разлетающееся вещество достигает почти све Практическая работа. Наблюдения детей:

товых скоростей, другое — в микромир с исчезающе малыми масштабами — Тарелка, на которой насыпан песок, не изменилась, жир так и остался.

расстояний и длительностью существований. Как писал российский физик — Тарелка, на которую капнули современное моющее средство, стала теоретик Л. Д. Ландау (1908–1968), величайшим достижением человеческо чистой, так как прямо на глазах средство стало бороться с жиром, который го гения является то, что «человек может понять вещи, которые он уже не в быстро растворился в ней.

силах вообразить».

Сегодня мы поговорим с вами о таком направлении науки как нанотех Учитель (делает вывод). Наночастицы, входящие в состав моющей жид нологии. Эта область работает с очень маленькими объектами, называемыми кости, легко разъедают жир и грязь, оставляя посуду чистой, она долго со атомами. Все предметы состоят из них.

храняет антибактериальный эффект. Такая посуда никогда «не убежит» от своей хозяйки!

Формирование представления о размере атомов Учитель (здоровьесберегающий аспект). Чистота — залог здоровья. Чи (практическая работа) стая посуда — одно из важных сторон сохранения здоровья. Многие болез ни могут передаваться через посуду, которой пользуется несколько человек, — Разделите на обычной миллиметровой линейке 1 мм сначала попо или через плохо вымытую посуду.

лам, затем на 10 частей, а затем на 1 000 000 (миллион). Такое деление вам кажется нереальным. 1 мм, поделённый на миллион частей, как раз и есть Исследование № 2.

наночастица.

Учитель. Возьмите две салфетки — одна простая, бумажная. Другая сал — Слово «нанотехнология» состоит из двух частей — «нано» и «техноло фетка изготовлена из микрофибры. Аккуратно вытрите пыльную поверх гия». «Нано» переводится как «карлик», говорит о малости размеров.

ность стола. Что вы наблюдаете?

150 Сценарии мероприятий в начальной школе Приложение Практическая работа. Наблюдения детей: Учитель (здоровьесберегающий аспект). Использование современных — Первая бумажная салфетка справилась с работой, но оставила следы от моющих и дезинфицирующих средств предотвращает развитие или появле пыли. Поэтому одно и то же место на столе пришлось вытирать несколько раз. ние признаков аллергии у людей, которые не переносят пыль.

— Вторая салфетка из микрофибры за один раз справилась с работой и не оставила следов пыли. Исследование № 4.

Учитель. Налейте в один стакан воду из крана, в другой стакан — воду, Учитель (делает вывод). Хорошо выраженный эффект даёт сочетание пропущенную через специальный фильтр. На вкус и запах сравните каче нанотехнологий и микрофибры. Микрофибра — материал, состоящий из во- ство воды.

локон, толщина которых измеряется в сотых долях миллиметра. Нити волок на, переплетясь между собой, образуют мельчайшие поры, которые рабо- Практическая работа. Наблюдения детей.

тают как микропылесосы: они способны впитать количество влаги, которое — Вода, пропущенная через очистительный фильтр, — прозрачная, без в десятки раз превышает их собственную массу. Салфетка, изготовленная запаха, приятная на вкус.

из микрофибры, легко удаляет загрязнения даже без моющих средств и не оставляет на поверхности следов влаги или ворсы. Учитель (делает вывод). Бытовой очиститель воды с мембраной, поры Учитель (здоровьесберегающий аспект). После уборки размножение которой имеют размер меньше 1 нанометра. Это значит, что мембрана будет бактерий на поверхности прекращается, что очень важно для сохранения задерживать мельчайшие химические частички, которые загрязняют воду.

здоровья. До появления очистителей на основе нанотехнологий о таком высоком ка честве воды можно было только мечтать.

Исследование № 3. Учитель (здоровьесберегающий аспект). Вода, которую мы потребля Учитель. Вытрем пыль с половины парты салфеткой, смоченной в про- ем, обязательно должна быть чистой. Загрязнённая вода вызывает болезни стой водопроводной воде. Возьмём другую салфетку, смоченную в воде, у многих людей, особенно у детей.

куда добавим моющее средство, и вытрем вторую половину парты. Посмо трим, как будет выглядеть поверхность стола через 10 минут. 4. Подведение итогов мероприятия. Обмен мнениями по результатам Что вы наблюдаете? выполнения практической работы.

Практическая работа. Наблюдения детей: Учитель:

— Первая половина стола, которая была вытерта салфеткой, смоченной — Что нового вы узнали?

в простой воде, долго сохла, на ней остались разводы, и через несколько — Почему даже самая трудная, неприятная и грязная работа по дому минут после высыхания поверхность стала опять загрязняться, так как снова (уборка, стирка, мытье посуды и т. д.) может быть в радость каждому оседала пыль. из нас?

— Вторая половина стола, которая была вымыта салфеткой, смоченной — Что бы вы посоветовали Федоре из стихотворения К. И. Чуковского водным раствором с добавлением моющего средства, высохла быстро, не «Федорино горе»?

оставила разводов, поверхность стала блестящей.

Ответы детей.

Учитель (делает вывод). Вы устали от пыли, которая садится на мебель через пять минут после уборки? На помощь приходит нанопокрытие для Учитель. Интересно, что некоторые полезные технологии, которые помо мебели. На поверхность мебели наносится вещество, содержащее наноча- гают нам в быту, позаимствованы человеком у природы. Например, салфетки стицы. В течение двух часов эти частицы взаимодействуют с молекулами и губки для уборки из целлюлозы. Целлюлоза — это клетчатка, главный стро воздуха и в результате создают на обработанных поверхностях тончайшую, ительный материал в растительном мире. Естественным для неё является су невидимую плёнку. Благодаря защитному покрытию поверхность мебели хое и твёрдое состояние. Целлюлозные салфетки после уборки высыхают, и приобретает антистатические свойства, и о влажной уборке через каждые размножение бактерий в них прекращается. Это значит, что в следующий раз три часа можно забыть. вы будете делать уборку действительно чистой салфеткой.

152 Приложение Многие нанотехнологии, которые помогают нам в быту, позаимствованы человеком у природы. Например, целлюлоза, которая помогает не только чи сто убираться, но и не даёт размножаться микробам.

Высокие технологии, которые ещё несколько десятилетий назад каза лись фантастикой, приходят в наш быт, чтобы сделать его более комфортным.

Л. В. Матвеева, М. М. Резванова Пользоваться технологическими новшествами легко и приятно. Словно вы нажимаете на чудо-кнопку — и получаете результат, который превышает са Интегрированный урок мые смелые ожидания.

внеклассного чтения и технологии.

— Теперь для нас с вами «Федорино горе» уже давно не «горе»!

По произведению А. П. Гайдара «Голубая чашка»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В БЫТУ СОВРЕМЕННОГО КЛЕЯ, РАЗРАБОТАННОГО НА ОСНОВЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ Список литературы 1. Чуковский К. И. Федорино горе.

2. Алфимова М. Занимательные нанотехнологии. – М.: Бином, 2011.

Цели урока:

3. Образовательная система «Школа 2100».

• Развивать интерес к книгам писателя А. П. Гайдара, положительные черты характера 4. http://nano-portal.ru/upload/iblock/da8/DSC_0030-300x199.jpg.

на примерах жизни героев;

5. http://www.nanoware.ru/whatisnano/p2_articleid/304/p2_action/emailarticle.

• Познакомить учащихся с новыми высокими технологиями;

• Стимулировать внешнюю и внутреннюю мотивацию познания.

Задачи мероприятия.

Умение объяснять мир:

• Формировать у учащихся новые понятия о частицах, с которыми работают нанотех нологии.

• Развивать у учащихся понятия о мельчайших наночастицах, их взаимосвязи с окру жающим миром и их функции.

Отношение к миру:

• Оценивать, что помогает делать человеческую жизнь разнообразнее, труд человека легче, сохранять его здоровье, благотворно влиять на экологию.

• Наглядно объяснять малышам действие наночастиц.

Используемые технологии:

— исследовательская с элементами игры, со здоровьесберегающими формами работы;

— практическая деятельность;

— технология проблемного диалога;

— технология оценивания учебных успехов.

Содержательная линия:

— актуализация знаний учащихся через произведение А. П. Гайдара «Голубая чашка»;

— решение проблемных вопросов, связанных с пониманием ценностей семьи, чув ства уважения, ответственности по отношению к своим близким;

— решение проблемных вопросов, связанных с современными достижениями науки;

— поиск ответов на проблемные вопросы через практическую игровую деятельность;

154 Сценарии мероприятий в начальной школе Приложение — доказательство значимости нанотехнологий в быту;

соногая сгорбленная старуха. Ребятишек турнула, старика обругала и, — структурирование, анализ, обобщение полученных знаний;

схватив тряпку, стала хлопать по конфорке самовара, чтобы он закипел — рефлексия учащихся. быстрее. Посмеялись мы и думаем: вот подует ветер, закружится, зажуж жит наша быстрая вертушка. Ото всех дворов сбегутся к нашему дому Универсальные учебные действия:

ребятишки. Будет и у нас тогда своя компания. А завтра что-нибудь ещё Личностные — Оценивать жизненные ситуации (поступки людей) с точки зрения умения приме- придумаем…»

нять на практике современные знания.

— Объяснять с позиции общечеловеческих нравственных ценностей важность ис Дети. А. П. Гайдар «Голубая чашка».

пользования достижений науки.

Учитель. Да, это произведение написал Аркадий Петрович Гайдар. Мы — Самостоятельно определять и высказывать своё мнение по отношению к высоким с интересом читаем его книги, знакомимся с героями. Он настолько ярко и технологиям.

убедительно пишет о своих героях, что они становятся нашими друзьями на Регулятивные — Самостоятельно формулировать цели урока и формулировать учебную проблему. всю жизнь.

— Совместно с учителем обнаруживать и формулировать учебную проблему. Учитель. А какие ощущения вы испытывали, когда читали произведение — Составлять план решения проблемы (задачи) совместно с учителем.

А. П. Гайдара «Голубая чашка»?

Познавательные Дети. Ощущение доброты, счастья и обиды, спокойствия и тревоги.

— Развивать кругозор, анализ, сравнение, рассуждение, речь, мышление, память.

Учитель. Кто является главными героями в рассказе «Голубая чашка»?

— Ориентироваться в своей системе знаний: самостоятельно предполагать, какая ин Дети. Взрослые и дети (Светлана, Пашка, Санька, Федор).

формация нужна для решения учебной задачи.

— Добывать новые знания путём исследования под руководством учителя. Учитель. У детей — героев произведений — сложный душевный мир. Они — Перерабатывать полученную информацию о новых высоких технологиях: сравни- дружат, играют, ссорятся, обижаются, переживают, но живут общей жизнью со вать и группировать факты и явления.


взрослыми, интересуются всем, что происходит вокруг. Жизнь так насыщена, — Перерабатывать полученную информацию: сравнивать и группировать факты и яв что за короткий срок они переживают такие потрясения, что в конце дети уже ления;

определять причины явлений и событий.

другие, повзрослевшие, поднявшиеся на новую нравственную ступеньку.

Коммуникативные — Доносить свою позицию до других: оформлять свои мысли в устной речи с учётом своих жизненных речевых ситуаций. Обсуждение проблемных вопросов — Высказывать свою точку зрения и пытаться её обосновать, приводя аргументы.

Учитель. Какое потрясение пережила Светлана?

— Уметь отделять новое от известного, выделять главное и составлять план.

Дети. Мама Маруся обвинила Светлану и её папу в том, что они разбили — Выполнять различные роли в группе, сотрудничать в совместном решении про чашку. Обидевшись на маму, девочка с папой решили уйти из дома.

блемы.

— Учиться уважительно относиться к позиции другого, пытаться договориться.

Отрывок:

Метапредметные результаты формируются в ходе формирования всех выше пере «…Лучше сознавайтесь, озорной народ, что в чулане мою голубую численных универсальных учебных действий.

чашку разбили! А я чашки не разбивал. И Светлана говорит, что не раз бивала тоже. Посмотрели мы с ней друг на друга и подумали оба, что уж это на нас Маруся говорит совсем напрасно. Но Маруся нам не повери ХОД УРОКА ла. — Чашки, — говорит она, — не живые: ног у них нет. На пол они пры гать не умеют. А кроме вас двоих, в чулан никто вчера не лазил. Разбили Актуализация знаний и не сознаётесь. Стыдно, товарищи!»

Учитель. — Из какого произведения я зачитаю отрывок?

Учитель. Мы говорили, что причина обиды — разбитая голубая чашка.

Как вы думаете, почему рассказ так и называется «Голубая чашка»?

«…Мы достали в чулане муку. Заварили её кипятком — получился Дети. Это предмет, из-за которого всё произошло.

клейстер. Оклеили гладкую вертушку цветной бумагой, хорошенько раз гладили её и через пыльный чердак полезли на крышу. Вот сидим мы Учитель. Так, голубая чашка — первопричина всего произошедшего.

верхом на крыше. И видно нам сверху, как в соседнем саду, у крыльца, Важно и то, что история с голубой чашкой заставила эту семью задуматься дымит трубой самовар. А на крыльце сидит хромой старик с балалайкою, над их отношением друг к другу. Ведь из-за глупых обид семейное счастье, и возле него толпятся ребятишки. Потом выскочила из черных сеней бо- как голубая чашка, могло разбиться.

156 Сценарии мероприятий в начальной школе Приложение Поиск решения проблемы. Практическая работа Учитель. Это современный клей с использованием современных науч Учитель. А что бы вы посоветовали сделать героям? ных разработок. Сегодня мы склеивали бумажные чашки, в жизни прихо Дети. Склеить чашку! дится склеивать предметы из разных материалов, то, что раньше казалось Учитель. Давайте поможем героям решить эту проблему и склеим чашки: нереальным, сегодня мы можем сделать без особого труда, в этом нам помо — Перед вами две баночки с клеем: баночка № 1 и баночка под гают нанотехнологии. Мы с вами уже говорили о нанотехнологии, и вы уже № 2. знаете, что наночастицы настолько активны, что быстро вступают во взаимо — Склейте одну чашку клеем из баночки № 1, а другую чашку — из действие с разными поверхностями и быстро выполняют свою работу. Им не баночки № 2. страшны ни высокие, ни низкие температуры, они умеют создавать защит Дети работают и наблюдают. ную плёнку и не пропускают воду.

Учитель (здоровьесберегающий аспект). Основа современных клеев Формирование представления о новых разработках клея позаимствована у природы, это может быть производное целлюлозы, либо крахмала. Главное свойство — вязкость и безопасность для здоровья и окру Учитель. Каким клеем вам было удобнее работать? жающей среды.

Дети. Клеем из баночки № 2. Учитель. Что нового вы узнали? С каким клеем вам было приятнее ра Учитель. Какой клей лучше справился с работой? Почему? ботать?

Ответы детей. Ответы детей.

Учитель. В баночке № 1 клейстер. Рассмотрите его. Что вы можете о нём Учитель. Предположите, случился бы конфликт между членами семьи, сказать? если бы они знали о таком клее?

Дети. Некрасивый, мутный, с комочками, издаёт запах. Ответы детей.

Учитель. Вспомните, чем склеивали вертушку Светлана и папа? Учитель. Если бы вы разбили дома чашку, как бы поступили?

Дети. С помощью клейстера. Ответы детей.

Учитель. А вы знаете, что такое клейстер? Помню я себя ребёнком. Ремонт:

мама стоит у плиты и ворочает поварёшкой в большой кастрюле бледно-серое Рубрика «Это интересно знать!»

Для создания нового клейкого состава учёные использовали знания клейкое варево. Это — клейстер. Затем мы мазали его на обои, вниматель и опыт из совершенно различных областей, включая биологию, физику, но выбирая комочки. Потом наклеивали склизкие бумажные полотнища на химию, нанотехнологии и машиностроение. Принцип, на основе кото стену, стараясь не запачкать лицевую сторону. Все переживали по поводу:

рого создан новый состав, позаимствован у природы, его основой яв приклеятся ли обои, не будет ли на них пятен? Кошмарное зрелище… ляется двигательный аппарат геккона (гекконы — ящерицы, живущие на Учитель (здоровьесберегающий аспект). Пар при варке клейстера, его земле уже более 50 миллионов лет), который за счёт микроскопических запах вредны для здоровья человека. Такой клейстер надо держать в хо волосков на поверхности конечностей может бегать по вертикальным лодном месте, так как в нём быстро начинают размножаться микробы и его поверхностям и даже по потолку из любого материала, включая стекло.

использовать уже нельзя. Особенно вреден такой клей для тех, кто страдает Наноструктуры и наночастицы на поверхности клейкого материала яв заболеванием дыхательных путей.

ляются аналогом волосков геккона. С помощью магнитного поля можно Учитель. К счастью, в век нанотехнологий и компьютеров изготовление регулировать силу «прилипания» материала к поверхности. (Например, клейстера безвозвратно ушло в прошлое. Современный клей не требует варки. в шинах автомобилей из нановолокон.) «Человек-паук» — это уже не Требования к нему очень высоки. Одно из главных: оптимальная клеящая спо- фантастика — созданы роботы, способные передвигаться по вертикаль собность, безвредность для здоровья, безопасность для окружающей среды. ным гладким стенам и даже стеклу. Так нанотехнологи используют спо Во второй баночке находится современный клей. Рассмотрите его. Что собности геккона для создания нового материала «гекель». Применение вы можете о нём сказать? нового материала используют в разных областях человеческой деятель Дети: ности для склеивания поверхностей.

— Это прозрачная жидкость, без запаха.

— Клей легко ложится на бумагу, не оставляет комочков, быстро склеива- Учитель. Вернёмся к произведению А. П. Гайдара «Голубая чашка».

ет части, быстро сохнет, не оставляет пятен. Как решали проблему герои?

158 Приложение Дети. Наши герои путешествуют и встречают на своем пути интересных людей, любуются природой, купаются в реке, преодолевают препятствия, играют.

Учитель. Через, казалось бы, случайно обронённые слова-детали (вы купались, играли), мы понимаем, что настроение героев постепенно улуч шается (вряд ли бы они стали играть и купаться, если бы были в дурном настроении). Вслед за папой и Светланкой мы находили в каждом «плохом»

событии что-то положительное, но в самом главном — обиде на маму, разве ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

есть что-то хорошее?

Учитель. Над чем А. П. Гайдар хочет, чтобы мы задумались?

Дети. Над тем, что люди важнее предметов: чашка разбилась — Маруся Примеры реферативных работ учащихся обиделась, а когда вернулись дочка и муж, поняла, что родные ей дороже.

профильных медицинских классов Учитель. Думаю, это подводит итог нашим размышлениям над мудрым рассказом Гайдара.

Рассказ Гайдара не просто описание путешествия обидевшихся папы и дочки, а мудрое повествование о ценности семейных взаимоотношений, умении быть оптимистом. Верой в лучшее наполнена каждая гайдаровская строка, отчего «Голубая чашка» читается легко и оставляет удивительно тё плые ощущения. «Голубая чашка» приносит нам ощущение радости.

Подведение итогов интегрированного урока. Обмен мнениями по результатам выполнения практической работы.

— Какое впечатление произвела на вас повесть «Голубая чашка»?

— Что бы вы посоветовали главным героям произведения «Голубая чашка»?

Ответы детей.

Учитель. В конце рассказа «Голубая чашка» написано: «А жизнь совсем хорошая».

Сегодня, когда к нам на помощь приходят нанотехнологии, нашу жизнь ещё легче сделать «совсем хорошей», так как мы можем не только продлить жизнь любимым вещам, но избежать многих конфликтов в семье.


Список литературы 1. Гайдар А. П. Голубая чашка.

2. Алфимова М. Занимательные нанотехнологии. — М.: Бином, 2011.

3. Образовательная система «Школа 2100».

4. http://nano-portal.ru/upload/iblock/da8/DSC_0030-300x199.jpg 5. http://www.nanoware.ru/whatisnano/p2_articleid/304/p2_action/emailarticle Реферативные работы учеников 9 класса Итак, слои мозга связаны между собой горизонтально и вертикально посред ством синапсов. Синапс — место контакта нейрона с другой клеткой. Крупные нейро ны мозга имеют от 4 до 20 тысяч синапсов.

Конечно, процесс синаптической передачи импульса относится к нанопроцес Матюшин Александр, 9 класс сам.

В нем участвуют медиаторы, которые, выделяясь из синаптического пузырька, НАНОПРОЦЕССЫ В РАБОТЕ ГОЛОВНОГО вступают в реакцию с рецепторами постсинаптической мембраны, что ведёт к крат ковременному изменению её ионной проницаемости и передаче импульса. Медиа торы — это ацетилхолин (возбуждающий и тормозящий), дофамин (участвующий во МОЗГА многих мозговых процессах и регуляции настроения), норпинефрин (также регулиру ющий настроение), эндорфины (защищающие организм от боли и переутомления).

Известно, что существует более 1000 рецепторов, воспринимающих каждый ме Самой интересной и загадочной задачей для человека испокон веков было по- диатор.

нять самого себя, принципы работы своей управляющей системы. «Познай себя и И медиаторы, и синаптические пузырьки, и рецепторы мембраны являются на познаешь мир!» ноструктурами, которые участвуют в передачи нервного импульса.

Насколько же мы приблизились к решению этой задачи… К нанотехнологии принято относить объекты с характерной длиной от 1 до Итак, управляющая система — головной мозг. Изменялся ли размер мозга в про- 100 нм.

цессе развития человека? Впервые в мировой науке специалисты с помощью ком- Способность синапса осуществлять такую передачу непостоянна. При отсутствии пьютерной технологии измерили объём мозга современного человека и его прямых активизации размеры синаптических пузырьков и количество медиатора уменьша предков. Как оказалось, размеры головного мозга Homo sapience уменьшились в ется, что ведёт к угасанию навыков, забыванию.

процессе эволюции. Современный человек имеет объём мозга 1350 см3, это мень- Значит, наше умственное развитие, творческие способности, умения и навыки ше, чем человек, живший ещё 20 тысяч лет назад. Мозг потерял 5% объёма. Зависит зависят не от того огромного количества нейронов, с которым человек рождается, ли развитие человека от размера мозга? У великих представителей человечества он а от количества нейронных связей между ними. Причем 7–9% связей в мозге обра имеет разные размеры. При внешнем осмотре внимание, прежде всего, привлекают зуются автоматически без нашего участия, и они отвечают за физиологические про два больших полушария, скрывающие под собой глубинные образования. Поверх- цессы (дыхание, пищеварение, кровообращение), а образование остальных зависит ность покрыта бороздами и извилинами, увеличивающими поверхность. Виден моз- от стимуляции.

жечок, ствол мозга и 12 пар черепно-мозговых нервов. Поверхность мозга с помо- Можно ли увеличить количество синапсов?

щью борозд делится на доли: лобную, теменную, затылочную и височную. По данным учёных Бостона, в развитии мозга существенную роль играет микро В головном мозге человека и млекопитающих учёные различают кору, подкор- РНК. В ходе эксперимента учёные выяснили, что при изменении концентрации ковые области и ядра — плотные скопления нейронов. Все эти участки мозга состоят микро-РНК-134 в головном мозге крыс изменяется длина и количество дендритов из нейронов и связаны между собой отростками. Каждый нейрон имеет один аксон и синапсов.

и множество дендритов. Специфические соединения между нейронами — синапсы. Значит, такая наноструктура, как микро-РНК-134 в сочетании с другими веще Нейроны окружены клетками нейроглии, которые их поддерживают и питают. Они ствами, играет центральную роль в формировании способностей в раннем детстве, и легко повреждаются, очень ранимы: через 5–10 минут после того, как перестает по- нарушение в их синтезе ведёт к тяжёлым задержкам развития или аутизму.

ступать кислород, они погибают. Безусловно, не только процессы передачи, но и сам нервный импульс, можно В мозге от 5 до 20 млрд нейронов. отнести к нанопроцессам.

Нейрон — клетка-центр по переработке информации, и чем больше у неё ден- Процесс возникновения и прохождение нервного импульса по мембране ней дритов, тем больше информации она получает, обрабатывает и передает. рона связан с перемещением через мембрану катионов калия и натрия и сменой Значит, объём мозговой деятельности зависит не столько от количества ней- зарядов на внешней и внутренней её стороне, протеканием кольцевых токов через ронов, сколько от количества связей между ними. И некоторые клетки имеют до мембрану.

150 000 контактов! В результате по нерву человека к мозгу, не затухая, со скоростью 120 м/сек, дви жется нервный импульс. Вызывает восхищённое удивление, что всё поведение, все Кора — самая сложная часть мозга. Её толщина 1,5–3 мм. В ней нейроны рас- творческие усилия головного мозга основаны, в конечном счёте, на этих чрезвычай положены в 6 слоев, в каждом из них клетки однотипной конфигурации: мелкие, но слабых токах и тончайших микроскопических химических реакциях — нанопро зернистые, звёздчатые, гигантские пирамидальные. Кроме этого, они образуют вер- цессах. Биологическое действие различных наноструктур исследует нанобиология.

тикальные колонки, которые могут функционировать самостоятельно или в комплек се друг с другом. В этом особенность человека.

Реферативные работы учеников 9 класса Гораздо удобнее решать проблему восстановления введением РНК в кровенос ные сосуды. В 1993 году с помощью электронной микроскопии удалось проследить, как клетки капилляров мозга благодаря поверхностно активным веществам как бы «заглатывают», а затем выбрасывают в мозг РНК. Таким образом, был разработан Баранов Никита, 9 класс метод регенерации нервной ткани, совершенно безопасный, безвредный и очень простой.

Эта работа имеет огромное значение для лечения больных шизофренией, стар УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ЛИ КОЛИЧЕСТВО НЕЙРОНОВ ческим слабоумием, маниакально-депрессивным психозом.

ПО МЕРЕ ВЗРОСЛЕНИЯ? Современные исследования в нанобиологии привели к использованию для сое динения повреждённых нейронов в головном мозге нанотрубок. Углеродные нано трубки — это большие молекулы, состоящие из атомов углерода, которые представля Природа закладывает в эмбриогенезе большой запас прочности: образует боль- ют собой замкнутые, пустые внутри оболочки. Это каркасные структуры, расстояние шой избыток нейронов. Почти 70% из них погибает до рождения ребёнка, и человек между слоями в которых 3,35 нм (как в графите). Это молекулярные квантовые про продолжает терять нейроны на протяжении всей жизни. вода, которые могут быть использованы в электронных устройствах.

Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если Углеродные нанотрубки могут использоваться в качестве «скелета» для создания нервные клетки погибают и не обновляются? нейросетей в повреждённых участках нервов и головного мозга. Они стимулируют Одно из возможных объяснений: в нервной системе одновременно «работают» активность нервных клеток, улучшают передачу межнейронных сигналов, при этом не все, а только 10% нейронов. Хотя нет объяснения, откуда взялась эта цифра… скорость распространения нервного импульса увеличивается в 6 раз.

Все дело в пластичности нервной системы. Функции погибших нейронов берут В экспериментах, проведённых на крысах, после имплантации в повреждённые на себя оставшиеся, которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, участки мозга специальных матриц нанотрубок, в растворе стволовых клеток проис компенсируя утраченные функции. Это иллюстрирует болезнь Паркинсона, при кото- ходила регенерация нервной ткани через 8 недель.

рой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока не погибнет Современные исследования дали возможность решить проблему восстановле 90% нервных клеток, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ния нервной ткани и мозга и использовать их при лечении ряда заболеваний.

неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит здоро вым. Значит, одна живая клетка может заменить девять погибших.

Гибель нервных клеток в результате болезни или травмы невосполнима — чело век теряет способность думать, чувствовать, говорить, двигаться — в зависимости от того, какие клетки мозга повреждены.

Список литературы Бытует выражение: «Нервные клетки не восстанавливаются».

1. Нервные клетки восстанавливаются. http//www.examen.ru/add/School-Subjects/ Но так ли это?

Human-Sciences/.

По данным литературы, многолетние исследования учёных показали, что они 2. Восстановление нейронов. http://www.sunhome.ru/журнал/126448.

восстанавливаются.

Источником восстановления могут быть предшественники нейронов — нейро бласты, расположенные в глубоких слоях мозга.

После повреждения мозга некоторые клетки светлеют, внутри них формируются два ядра, разделяется цитоплазма, происходит деление.

Решить проблему восстановления можно и трансплантацией (пересадкой эм бриональной нервной ткани). При этом из разрушенной ткани и трансплантата вы деляется вещество, которое стимулирует восстановление внешнего вида нейрона и проведение импульса.

И это вещество — информационная РНК. На её основе в клетке из аминокислот синтезируются специфические белки, способствующие восстановлению. Этот метод быстро распространился в разных странах мира для лечения некоторых неврологи ческих и психических заболеваний, при которых нарушается координация движений, память, способности.

Реферативные работы учеников 9 класса появляется новый червь. Так вот, регенерированные планарии продолжали сохра нять все привычки «учёных». Итак, опыты доказывают, что в сохранении рефлексов принимает участие РНК. Других регенерированных планарий выращивали в среде, содержащей рибонуклеазу. Это фермент, разрушающий РНК.

Соколова Ирина, 9 класс Нетрудно догадаться, что если обучение связано с РНК, то рибонуклеаза разру шит РНК, и планарии потеряют все приобретённые «привычки». Так и произошло.

СЕКРЕТ ПАМЯТИ И ЗАБЫВЧИВОСТИ В общих чертах участие РНК в сохранении памяти представляют так.

Под влиянием какого-то раздражения в протоплазме нейрона изменяется стро ение молекулы РНК. Такая специализированная РНК-матрица будет синтезировать специализированные белки, особо чувствительные к тому раздражителю, который первоначально «спровоцировал» его образование. И как только почувствует его, Как работает наш мозг?

сейчас же заставит нервную клетку «вспомнить» реакцию на этот раздражитель. Так Последние десятилетия микробиологи изучают этот вопрос.

образуются в мозгу условные рефлексы — стандартная реакция на специфические Особенно всех интересуют проблемы памяти и забывания.

сигналы.

Память — это запоминание, сохранение и воспроизведение человеком ранее А это первые шаги памяти. Такую гипотезу предложил американский учёный Хи пережитых чувств, мыслей и образов. Она черпает информацию из прошлого и обо ден. Он подтвердил и точку зрения профессора Эйди о роли нейроглии, как источни гащает настоящее, хранит факты и трансформирует их в идеи.

ка энергии и биохимических веществ для нейрона.

Память — это наша индивидуальность, связь с миром, интеллект.

Таким образом, мы можем утверждать, что в процессах памяти участвуют тела Что же происходит в мозге при осуществлении этого процесса? Какие структуры нейронов (в протоплазме РНК), синапсы и глиальные клетки, которые можно отнести и химические вещества мозга принимают в этом участие?

к наноструктурам.

Некоторые учёные считают, что причиной запоминания являются физико В отношении забывчивости считалось, что она является лишь следствием нару химические сдвиги, происходящие в телах нейронов. Другие (и их большинство) го шения этих механизмов.

ворят: всё дело в синапсах.

Однако в 2003 году группа французских исследователей, работающих в Цюри Синапс — место контакта нейрона с телами и дендритами других нейронов.

хе, открыла белковую молекулу, обладающую способностью «стирать» поступившую На теле нейрона и на его дендритах синапсов иногда бывает до тысячи!

в мозг информацию, то есть препятствовать формированию памяти. Биологическим В передаче информации синапсу помогают медиаторы — «молекулы памяти» — носителем забывчивости оказался знакомый учёным фермент — протеинфосфатаза это Y-аминомасляная кислота (ГАМК), дофамин, ацетилхолин. Они воспринимаются (РР1), присутствующий в большом количестве во всех клетках организма.

рецепторами постсинаптической мембраны дендрита, что, в свою очередь, активи РР1 — фермент, регулирующий такие жизненно важные процессы, как развитие, зирует ферменты — киназы. И всё происходит так же, как цифровая информация на деление клеток в печени, мышцах, коже, мозге. Белковые молекулы РР1 обладают носится на поверхность компакт-дисков.

свойством отнимать фосфатные группы у других белков — «мишеней». Потеря фос Если память хранят синапсы, то понятно, как мозгу удается записывать такую ко фатных групп у «мишеней» приводит к торможению или полному подавлению актив лоссальную информацию.

ности «мишеней».

Но даже самые элементарные расчёты убеждают, что одним нейронам это не Для обнаружения причин забывчивости на молекулярном уровне учёные соз под силу.

дали специальную породу мышей. В их геном они встроили ген, кодирующий синтез Профессор Эйди из Калифорнийского университета считает, что в процессах за белка, который «выключает» РР1.

поминания принимают участие и клетки нейроглии, которые заполняют все проме Трансгенных мышей обучали. Они лучше усваивали материал за 5 коротких се жутки между нейронами.

ансов по 5 минут с интервалом 15 минут, чем за один (25 минут) сеанс.

Глиальные клетки, «запоминая», изменяют, по-видимому, свои электрические Но если в пищу добавляли антибиотик доксициклин, т. е. «включали» РР1, 25-ти свойства, в частности, сопротивление.

минутный урок становился таким же эффективным!

А совсем недавно появились работы, которые доказывают, что в образовании и хранении следов памяти принимает участие РНК — рибонуклеиновая кислота. Процесс запоминания в гипокампе происходит в 3 стадии:

Можно ли это доказать?

1. освобождение «молекул памяти» из аксона пресинаптического нейрона;

Провели опыты: у плоских червей планарий вырабатывали несложные условные 2. связь молекул нейромедиатора с рецепторами постсинаптического ней рефлексы, то есть обучали их. После обучения в нервных клетках планарий стало рона;

больше РНК. Потом «учёных» червей скормили «червям-неучам». И вдруг у неучей 3. активизация специального фермента (CaMKii), участвующего в формиро появились привычки съеденных приятелей. А других «обученных» планарий разреза вании памяти.

ли на несколько частей. Для них это не страшно, кусочки регенерируют, и из каждого 166 Приложение «Молекулы памяти», медиаторы, рецепторы постсинаптической мембраны, бел ковые молекулы, ферменты — это нанообъекты.

РР1 блокирует работу этого специального фермента и процесс синтеза белка, т. е. РР1 «выключает» запоминание. Кроме этого, РР1 способствует забыванию. В до казательство этому был проведён следующий опыт:

Мышей положили в непрозрачную воду, поместив туда платформу и ориенти ры, указывающие на «сушу». Рано или поздно мыши её находили, причем с каждым разом всё быстрее. После 9 дней платформу убрали, но мыши продолжали её искать.

«Нормальные» мыши вскоре поняли, что платформы нет, а те, у которых ген РР1 был деактивирован, продолжали искать её и 6 недель спустя.

Итак, РР1 снижает активность белка, который даёт сигнал к синтезу новых бел ков, необходимых для формирования и сохранения памяти.

Но, по-видимому, это не единственный механизм, связанный с запоминанием, так как забывчивость бывает двух видов: стирание информации и маскировка. Не важная информация стирается, а нужная «откладывается на дальнюю полочку».

РР1 блокирует синтез белков, что приводит к стиранию информации, и восста новлению её из глубин памяти.

Механизм маскировки информации пока неизвестен.

Забывчивость — физиологический процесс. Как память, так и забывание на био химическом уровне — нанопроцессы. А открытие «молекул памяти» показывает, на сколько мало изучен механизм формирования сознания. Забывчивость жизненно необходима, т.к. она сохраняет нашу память от переизбытка информации и помогает отсортировать важную информацию.

И. Мансуй считает, что больных склерозом можно вылечить, но, не стимулируя память, а отключая забывание. «Молекула забывчивости» уже интересует многих фармацевтов.

Список литературы 1. Белоконева Н. Секрет забывчивости // Наука и жизнь. — 2004. — № 5.

2. Тронина М. А., Харчу М. А. Память. Механизм формирования памяти и забывчи вости. — Т. 1, 2. — 2009.

«Наномир» в содержании интегрированных и бинарных уроков естественнонаучной направленности Сборник из опыта работы учителей лицея № 179 Санкт-Петербурга Редактор-составитель А. С. Обуховская Технический редактор Е. С. Брискина Художественный редактор Д. Ю. Матиясевич Автономная некоммерческая просветительская организация в области естествознания и высоких технологий «ШКОЛЬНАЯ ЛИГА»

Санкт-Петербург, 9-я линия В.О., д. 8, каб. е-мэйл: books@fondedu.ru тел. 8(812)640-21- генеральный директор М. М. Эпштейн Подписано в печать 19.11. Тираж 150 экз. Заказ Отпечатано в ООО «Издательство «ЛЕМА»

Санкт-Петербург, Средней пр. ВО, Телефон/факс: (812) 401-01- е-мэйл: izd_lema@mail.ru

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.