КЛІТИНА ЯК ОСНОВНА СТРУКТУРНО - ФУНКЦЮНАЛЬНА ОДИНИЦЯ ЖИВОЇ ПРИРОДИ. Методика проведення заняття з дисципліни "Біологія і екологія".

ТЕМА: КЛІТИНА ЯК ОСНОВНА СТРУКТУРНО - ФУНКЦЮНАЛЬНА ОДИНИЦЯ ЖИВОЇ ПРИРОДИ

 

Навчальна (дидактична) мета: ознайомити студентів із історією вивчення клітин,     методами цитологічних досліджень; сформулювати основні положення клітинної теорії; дати загальне уявлення про будову клітин еукаріотів та прокаріотів. 

 

Виховна мета: розвивати вміння порівнювати клітини за особливостями їх будови, виявляти риси подібності та відмінності, оформляти  таблиці; продовжувати формувати вміння працювати з різними джерелами інформації; розкрити суть клітинної організації живої матерії; виховати студентів на прикладі самовідданої праці вчених. 

 

Обладнання: таблиці: «Будова тваринної клітини », «Будова рослин­ної клітини», «Різноманітність рослинних клітин», «Тваринні тканини», «Одноклітинні організ­ми»; мікроскоп, дидактичний матеріал, слайд – презентація.

 

Вид заняття: комбіноване (лекція з елементами бесіди).

Хід заняття

І. Організаційна частина.

 

 Привітання. Перевірка готовності аудиторії та студентів до заняття. Облік відвідування заняття.

 

ІІ. Підготовка студентів до вивчення нового матеріалу.

2.1 Перевірка домашнього завдання

 

Бесіда

1. Дати загальну характеристику вуглеводам.

     2.  Які функції виконують вуглеводи у клітині?

3. Що Ви знаєте про ліпіди та які функції вони виконують?
4. Вчені ХІХ ст. висунули теорію про те що, «життя – це спосіб існування білкових тіл». Доведіть це?
5. Що таке нуклеїнові кислоти та які функції вони виконують у клітинах живих організмів?

                                                Тестування

(виберіть вірні твердження).

1)   Солі та вуглеводи - гідрофобні речовини.

2)   Протеїни – складні білки.

3)   РНК міститься в ядрі та цитоплазмі.

4)   До складу ДНК входять 5 різних нуклеотидів.

5)   Азотисті основи РНК- це аденін, гуанін, цитозин, тимін.

6)  Відрізок ДНК, який містить інформацію про структуру білка, називають геном.

7)   Інформація, яка міститься в даному гені, переписується з РНК на ДНК.

8)  Амінокислоти – це полісахариди.

9)   До складу молекул глікогену, крохмалю, целюлози входить галактоза.

10) Сахароза - це дисахарид.

11) Денатурація - це порушення тільки первинної структури білка.

12) Денатурація завжди необоротна.

13) Білки виконують генетичну функцію.

14) Рибоза – це вуглевод.

15) При утворенні білкового полімера виділяється вода.

16) Всі ферменти - білки.

17) Всі білки - ферменти.

18) Вода   є  лише  середовищем  для   здійснення  хімічних реакцій в клітині.

19) Глікоген – це протеїд.

20) Вода, яка утворюється при окисленні жиру, називається метаболічною.

21) Жири - це гідрофільні речовини.

22) Вуглеводи - основне джерело енергії в клітині.

23) Полімер складається з мономерів.

24) Урацил входить до складу РНК.

25) Аденін завжди комплементарний тиміну.

 

2.2 Повідомлення теми, мети, завдань заняття

Розповідь

План заняття

1. Клітина – це структурна одиниця живих організмів.
2. Історія вивчення клітин.
3. Методи цитологічних досліджень.
4. Будова клітин еукаріот.
5. Будова клітин прокаріот.

2.3  Мотивація навчальної діяльності студентів

Розповідь

Протягом багатьох століть вчені намагалися з'ясувати, з чого «складаються» людина, тварини, рослини. В чому суть тієї загадкової матерії, яка «живе»? Алхіміки та хіміки, серед яких зустрічалися далекі від науки люди, піддавали живу матерію хімічному аналізу. Історія появи перших кварцових лінзочок і зовсім припала порохом віків: ще короткозорий Нерон втішався гладіаторськими боями крізь відшліфований смарагд. Та й пращуром сучасного мікроскопа теж свого часу не дуже займалися: це вже тепер історики ламають списи, сперечаючись, хто його винайшов. Дехто вважає, що це були батько й син Янсени (кінець XVI ст.); чимало хто приписує винахід приладу, який розпочав у науці принципово нову епоху, Г. Галілею.

Ідея збільшення мікросвіту до розмірів звичайного ну просто висіла в повітрі. Це знайшло відображення в гофманівській повісті «Повелитель бліх»: «Ми відбили її образ за допомогою чудового Куффова сонячного мікроскопа й вправно відділили це відображення від білої стінки без будь-якої для нього шкоди».   Так героям повісті вдалося «доростити» прекрасну Гамахею, котра в летаргічному сні пежала на денці квітки тюльпана, до природного розміру.

«Подивитися в мікроскоп здатен кожний,  однак тільки деякі можуть судити про побачене», - цілком справедливо висловився італієць Ф. Фонтен.

Отак і буде надалі: два величезних відкриття вестимуть одне    одного.    Мікроскоп   даватиме   людині   можливість зазирнути у святая святих життя, його ж вабливі таємниці спонукатимуть вдосконалювати мікроскоп.

На тих, хто вибрав в науці шлях, відкритий винахідниками мікроскопа, чекали на цьому шляху величезні відкриття.

Пройдемо і ми цей шлях, відкриємо для себе світ цитологічних досліджень. Спробуємо узагальнити основні знання про клітину як одиницю життя, що нагромадило людство.

 

III. Вивчення нового матеріалу

 

1. Клітина – це структурна одиниця живих організмів.

Розповідь з елементами бесіди, із використанням таблиць та слайдів.

а) Клітини існують як самостійні організми.

б) Клітини у складі багатоклітинних організмів.

в) Різноманітність клітин за розмірами, формою та функціями.

г) Функції клітин ( живлення, рух, дихання, ріст, розвиток, розмноження, подразливість, обмін енергії).

 

Гра « Мікрофон»

Студенти передають одне одному уявний мікрофон, і кожен із них повинен пригадати, що він пам’ятає про особливості будови й функцій клітини з вивченого в попередніх курсах біології.

 

2. Історія вивчення клітин клітини.

Розповідь викладача, повідомлення студентів, перегляд слайдів.

Світ клітин невидимий неозброєним оком. Він залишався пов­ністю невідомим до середини XVII століття, поки люди з допитли­вим розумом і майстерними руками не навчилися шліфувати лін­зи і використовувати їх для розширення можливостей зору.

Одним із перших творців мікроскопа був англієць Роберт Гук - фізик, метеоролог, біолог, інженер, архітектор, один із най­визначніших представників свого часу. У 1665 році він опубліку­вав прекрасний альбом малюнків під назвою «Мікрографія», що зображують його спостереження під мікроскопом. Серед них був і тонкий зріз пробкової тканини дерева, структура якого нагаду­вала стільники, чітке і правильне розташування «мікроскопічних ігор» або «клітин». Гук використав слово «клітини» в його справж­ньому значенні, маючи на увазі маленькі камери на зразок при­міщень, у яких перебувають в'язні, або чернечих келій.

Одним із найбільш, обдарованих сучасників Гука був голлан­дець Антоні ван Левенгук, що створив понад двісті мікроскопів особливої конструкції. Вони складалися з невеликої скляної куль­ки,  вставленої в мідну пластинку.  Тримаючи такий пристрій

близько до ока і розглядаючи через кульку різні предмети, укріп­лені на кінчику голки, Левенгук домігся збільшення у 270 разів і зробив надзвичайні відкриття. Гідний здивування той факт, що Левенгукові вдалося побачити навіть бактерії, які він замалював
з такою точністю, що фахівці й зараз можуть їх розпізнати.

У 1827 році італійському фізику Джованні Батисті Амічі вдалося виправити основні оптичні аберації лінз. Роберт Броун у 1833 році відкрив у клітині ядро. Після 1825 року Ян Пуркиньє розро­бив ефективні методики приготування і забарвлення препаратів; для мікроскопічної техніки. Збільшення чіткості зображення мало
такі важливі наслідки, що вже через декілька років можна було сформулювати загальну теорію, згідно з якою всі рослини і тварини складаються з одного або більше елементів — клітин. Ця теорія була запропонована для рослин у 1837 році німецьким ботаніком Маттіасом Шлейденом і поширена на тваринний світ його другом, фізіологом Теодором Шванном. Трохи пізніше її доповнив патолог Рудольф Вірхов, який у 1885 році проголосив: «Кожна клітина походить від клітини».

У середині XIX століття клітинна теорія стала загальновизнаною і послужила основою для науки про клітину — цитології. До кінця XIX століття було відкрито багато компонентів клітини. їх описали і і дали їм назви. Однак згодом дослідники зіткнулися з перешкодою, здавалося б, непереборною, оскільки вона зумовлена самими закона­ми фізики. Навіть за допомогою досить довершених інструментів .не можна було побачити ті деталі, розміри яких були менші ніж по­ловина довжини хвилі світла (тобто меншими за 0,25 мкм). У світі клітин такі розміри зустрічаються часто. Уявіть собі, що в навколишньому світі не можна розрізнити жоден предмет, який менший за 25 см! Як багато зникне, ставши раптом невидимим!

У 1945 році цитологи вперше заглянули в клітину за допомо­гою електронного мікроскопа і побачили багато невідомих раніше; структур. Вирішальна роль у розвитку цитології належить новим відкриттям в інших науках, зокрема у фізиці. Прогрес у цитології був неможливий до появи електронного мікроскопа.

Порівняння положень клітинної теорії Т. Шванна та М. Шлейдена з положеннями сучасної клітинної теорії.

Запис положень сучасної клітинної теорії в зошитах:

- клітина — елементарна одиниця будови й розвитку всіх організмів;

- клітини всіх одно- й багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності;

- кожна нова клітина утворюється внаслідок поділу материнської;

- у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї кліти­ни — зиготи, спори, різні типи клітин формуються завдяки їх­ній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини та утворюють тканини;

- з тканин складаються органи, тісно пов'язані між собою.

 

3. Методи цитологічних досліджень.

Самостійна робота з підручником, обговорення прочитаного, перегляд слайдів, ознайомлення із будовою мікроскопа.

« Багато мікроскоп нам таємниць відкрив –

Невидимих частинок, жил у тілі, інших див».

( М. Ломоносов)

Чи можна вивчати клітини неозброєним оком?

Світлова мікроскопія — вивчає загальний план будови клітини та її органел, розміри яких не менше ніж 200 нм. Сучасні мікроскопи мають кратність збільшення у 2—3 тис. разів.

Електронна мікроскопія — винайдена в першій половині XX ст., збільшує об'єкти в сотні тисяч разів (до 500 000 і більше), з її допомогою були вивчені рибосоми, мембрани.

Метод мічених атомів — використовують ізотопи С, Р та ін. Спосте­рігають за їхньою міграцією в клітині.

Метод прижиттєвого вивчення клітин — під світловим мікроскопом , вивчають структуру живої клітини, процеси ЇЇ життєдіяльності (рух, пе­реміщення цитоплазми, поділ).

Цитохімічний аналіз — знайдено барвники, які вибірково забарвлю­ють окремі органели або компоненти.

Метод мікрохірургії — операції на живій клітині.

(Оскільки попереду ще багато уроків, присвячених структурно-функціональній організації клітини, то цей має стати своєрідним вступом до проблеми. Можна намалювати найзагальнішу картину будови клітини, поки ще не конкретизуючи її, а тільки визначаю­чи загальний контур.)

 

4. Будова клітин еукаріот.

Розповідь, перегляд слайдів, оформлення таблиці.

Відомо, що клітини дуже різноманітні. їхня різноманітність настільки велика, що спочатку, розглядаючи клітини в мікроскоп, вчені не помічали в них схожих рис і властивостей. Але пізніше було виявлено, що за всім різноманіттям клітин прихована їх при­нципова єдність, загальні, характерні для них прояви життя.

Чим саме клітини однакові?

Вміст будь-якої клітини відокремлений від зовнішнього сере­довища особливою структурою — плазматичною мембраною (плазмалемою). Ця відокремленість дозволяє створювати всередині клі­тини абсолютно особливе середовище, не схоже на те, яке її оточує. Тому в клітині можуть проходити ті процеси, які не відбуваються більше ніде. Їх називають процесами життєдіяльності.

Увесь вміст клітини, за винятком ядра, має назву цитоплазми. Оскільки клітина повинна здійснювати безліч функцій, то в цито­плазмі є різноманітні структури, що забезпечують виконання цих функцій. Такі структури називаються органелами (або органоїда­ми — це синоніми, але органели — більш сучасний термін).

Які ж основні органели клітини?

Часто до органел зараховують клітинне ядро. Однак, сьогодні можна зустріти підручники, в яких ядро подане як частина кліти­ни, але не як органела. Майте це наувазі.

У ядрі зберігається спадкова інформація. Це — центр управ­ління обміну речовин у клітині, він контролює діяльність усіх ін­ших органел.

У ядрі є ядерце — це місце, де утворюються інші важливі ор­ганели, що беруть участь у синтезі білка. їх називають рибосома­ми. Але рибосоми тільки формуються в ядрі, а працюють вони (тобто синтезують білок) у цитоплазмі. Частина з них перебуває в цитоплазмі вільно, а частина прикріплюється до мембран, які утворюють сітку, що отримала назву ендоплазматичної. Ендоплаз­матична сітка — це сітка канальців, обмежених мембранами. Іс­нує два типи ендоплазматичної сітки: гладка і шорстка. На мемб­ранах шорсткої ендоплазматичної сітки розташовані рибосоми, тому в ній іде синтез і транспорт білків.

А гладка ендоплазматична сітка — це місце синтезу і транс­порту вуглеводів та ліпідів.

Для синтезу білків, вуглеводів і жирів необхідна енергія, яку ви­робляють енергетичні станції клітини — мітохондрії. Мітохондрії —двомеморанні органели, в

яких здійснюється процес клітинного дихання. На мембранах мітохондрій окиснюються харчові продукти і накопичується хімічна енергія у вигляді особливих енергетичних молекул.

У клітині є також місце, де органічні сполуки можуть накопи­чуватися і звідки вони можуть транспортуватися. Це апарат Гольджі — система плоских мембранних мішечків. Він бере участь у транспорті білків, ліпідів, вуглеводів, оновленні плазматичної мембрани. В апараті Гольджі утворюються також органели внут­рішньоклітинного травлення — лізосоми.

Лізосоми — одномембранні органели, характерні для тварин­них клітин, що містять ферменти, які можуть руйнувати білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, ліпіди.

Усі органели клітини працюють спільно, беручи участь у про­цесах обміну речовин і енергії.

У клітині можуть бути органели, що не мають мембранної бу­дови.

Цитоскелет — це опорно-рухова система клітини, яка включає в себе мікрофіламенти, війки, джгутики, клітинний центр, продукуючий мікротрубочки і центріолі.

Є органели, характерні тільки для рослинних клітин — плас­тиди.

Пластиди бувають трьох типів: хлоропласти, хромопласти і лей­копласти. У хлоропластах, як ви вже знаєте, відбувається процес фотосинтезу. У рослин є також вакуолі — це продукти життєдіяль­ності клітини, які є резервуарами води і розчинених у ній сполук.

Підсумки вивчення еукаріотичної клітини можна об'єднати в таблицю.

Органели еукаріотичної клітини

Назва органели	Особливості будови	Біологічні функції
Ядро	Найбільша двомембранна органела клітини	Є інформаційним центром клітини, відповідає за процеси зберігання, змі­ни, передачі та реалізації спадкової інформації
Рибосоми	Немембранні органели, сферичні структури діа­метром 20 нм. Це найдрібніші клітинні органели	На рибосомах відбу­вається синтез білка в клітині
Шорстка ендоплазматична сітка	Система мембран, що створює канальці та порожнини. На мембранах розташовані рибосоми	Система синтезу і транспорту білків
Гладка ендоплаз­матична сітка	Система мембран, що створює канальці та порожнини. Рибосом на цих мембранах немає	Система синтезу і транспорту вуглеводів та ліпідів
Апарат Гольджі	Складається з оточених мембранами порожнин, укладених у купку	Місце накопичення, сортування,упаковки і подальшого транспорту речовин по клітині
Лізосоми (харак­терні для тварин­них клітин)	Одномембранні органе­ли, дрібні пухирці, що містять ферменти	Здатні розщеплювати білки, жири, вуглеводи й нуклеїнові кислоти
Вакуолі (хара­ктерні для рос­линних клітин)	Порожнини, оточені мембраною	Резервуари води і розчине­них у ній сполук, підтри­мують тургорний тиск
Мітохондрії	Двомембранні органели	Забезпечують процеси дихання в клітині
Пластиди: хромопласти, лейкопласти, хлоропласти	Двомембранні органели: лейкопласти — безбарв­ні, хлоропласти — зеле­ні, хромопласти — кольо­рові (не зелені)	У хлоропластах відбу­вається процес фото­синтезу, хромоплаети забезпечують різне забарвлення частин рос­лин, а лейкопласти віді­грають запасливу роль
Цитоскелет	Містить у собі немемб-ранні органели: мікро-філаменти, війки і джгу­тики, клітинний центр, що продукує мікротрубочки і центріоли	Забезпечує рух клітини, зміну форми клітини, зміну взєморозташування органел всерелині клітини

 5. Особливості будови клітин прокаріотів.

Розповідь учителя, робота з таблицею.

Прокаріоти — одноклітинні організми, в клітинах яких немає оформленого ядра і багатьох інших органел. Але оскільки це живі організми, то вони повинні виконувати всі функції живого. Як? За допомогою чого? Якщо у них немає тих органел, які характерні для еукаріотів, то як вони без них обходяться?

Відмінності в характеристиках прокаріотів і еукаріотів наве­дені в таблиці.

Основні відмінності між прокаріотами і еукаріотами

Характеристика	Еукаріоти	Прокаріоти.
Розміри клітин	Діаметр у середньому складає 0,5-5 мкм	Діаметр звичайно до 40 мкм, об'єм клітини у 1000-10 000 разів біль­ший, ніж у прокаріотів
Форма	Одноклітинні	Одноклітинні і багатоклі­тинні
Наявність ядра	Є оформлене ядро	Оформленого ядра немає, є ядерна зона, в якій розташована кільцева молекула ДНК, що вико­нує роль інформаційного центру
Наявність рибосом	Рибосоми є і в цитоплаз­мі, і на шорсткій ендо­плазматичній сітці	Рибосоми є в цитоплазмі, але вони менші за роз­мірами, ніж рибосоми еукаріотів
Де відбувається синтез і транс­порт білка	Синтез і транспорт білка відбувається в цитоплаз­мі і на мембранах ендо­плазматичної сітки	Синтез білка відбуваєть­ся тільки в цитоплазмі
Як проходять. процеси дихання	Процес аеробного дихан­ня відбувається в міто-хондріях	Якщо є аеробне дихання, то цей процес відбувається на дихальних мембранах, а спеціальної органели для цього процесу немає

 

IV. Узагальнення та систематизація знань

1. Хто і коли вперше  запропонував термін «клітина»?
2. Який вклад внесли М. Шлейден і Т. Шванн у розвиток цитології?
3. Яка суть сучасної клітинної теорії?
4. За допомогою яких методів вивчають клітину?
5. Перерахуйте основні складові компоненти клітини.
6. Чи є відмінності в будові клітин рослинних і тваринних організмів?

V. Закріплення знань.

Розгадування кросворду «Клітина».

 

 

1. Порожнини в цитоплазмі клітини заповнені клітинним соком.

2. Органели клітини, що виконують функцію внутрішньоклітинного

    травлення.

3. Силові станції клітини.

4. Внутрішнє середовище клітини, що являє собою колоїдний розчин

   органічних  і мінеральних речовин.

5. Найдрібніші органели, які беруть участь у синтезі білку.

6. Основна  структурно – функціональна одиниця живого.

7. Внутрішній вміст ядра.

 

VІ. Підсумки заняття.

 Аналіз виконаних завдань на занятті. Оцінка роботи студентів на занятті.

 

VІІ. Домашнє завдання.

 Опрацювати § 8, 9 дати відповіді на запитання в кінці параграфів.