Запишите в тетради тему занятия «Учение о клетке». Используя раздаточный материал, составьте план изучения.
Ответьте письменно (в рабочей тетради) на поставленные вопросы и выполните предложенные задания, используя теоретический материал по теме «Основы цитологии» и выполненную вами домашнюю работу (рисунок «Строение клетки»).
Новые термины занесите в словарь, поясняя их значение.
1. Что такое «клетка»?
2. Какие свойства живого проявляются на ее уровне?
3. Одинаковы ли по структуре клетки растений и животных? Почему?
4. Перерисуйте в тетради таблицу и заполните ее:
История развития цитологии
Дата
Ученый
Открытие
5. Какие основные положения включает современная клеточная теория?
6. Какие формы деятельности организма возможны, благодаря его клеточному строению?
7. Что обеспечивает механическую прочность, питание и дыхание клеток?
8. Одинаковы ли клетки по размерам, форме и функциям?
9. Рассмотрите на рисунке, выполненном вами в качестве домашнего задания, строение клетки. Кратко опишите ее составные части клетки (органоиды) и их функции. Используйте также материал, приведенный в подпункте «Строение и функции клеток». Задание можно выполнить в форме таблицы.
10. Какова химическая организация клетки? Ответ составьте в табличной форме.
11. Самостоятельно составьте вопросы (с ответами в скобках) по подпункту «Обмен веществ и энергии в клетке» (не менее 20).
12. Что такое «вирусы»? Каковы их особенности?
УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ
Мир живых существ, включая человека, представляет собой биологические системы разнообразной формы. Из школьного курса ботаники и зоологии известно, что все живые организмы состоят из клеток.
Клетка – элементарная единица живой системы. На уровне клетки проявляются свойства живого: способность к обмену веществ и энергии, авторегуляция, размножение, рост, способность к раздражению. Функции в клетке распределены между органоидами. Клетки растений и животных выполняют разные функции, поэтому различаются по структуре. Но все клетки обладают сходством в главных структурных особенностях.
В 1665 г. английский ученый Р. Гук впервые увидел "ячейки" на срезе пробки при помощи созданного им микроскопа. Эти ячейки были названы "клеткой".
В 1675 г. ботаник М. Мальпиги подтвердил клеточное строение растений.
В 1674 г. голландский ученый А. Левенгук открыл одноклеточные организмы и впервые увидел эритроциты — клетки крови.
В 1802 г. французский ученый Брисо-Мирбе установил, что все растительные организмы образованы тканями, состоящими из клеток.
В 1825 г. чешский ученый Я. Луркине открыл ядро в яйцеклетке птиц.
В 1838 г. немецкий ученый М. Шлейден доказал наличие ядра во всех растительных клетках, а другой ученый Т. Шванн – в клетках животных. Т. Шванн и М. Шлейден сформулировали основное положение клеточной теории: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению.
В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов дополнил клеточную теорию: клетка может возникнуть только из предшествующей клетки в результате ее деления.
Русский ученый К. Бэр открыл яйцеклетку млекопитающих и доказал, что все многоклеточные организмы начинают свое развитие из одной клетки.
Современная клеточная теория гласит:
1. Клетка как элементарная живая система, способная к самообновлению, саморегуляции, самовоспроизведению, лежит в основе строения и развития всех живых организмов.
2. Клетке присуще мембранное строение.
3. Размножение клеток происходит путем их деления.
4. У всех организмов клетки построены по единому принципу, сходны по химическому составу и характеру химических реакций, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
Благодаря клеточному строению организма возможны его рост, размножение, восстановление органов и тканей и другие формы деятельности.
Клетки находятся в межклеточном веществе, которое обеспечивает им механическую прочность, питание, дыхание. Клетки разнообразны по размерам, форме, функциям.
Каждая клетка состоит из цитоплазмы и ядра, снаружи покрыта мембраной.
Пространство между мембранами (ультрамикроскопическая пленка, состоящая из двух слоев молекул, внешняя сторона которых несет положительный заряд, а внутренняя – отрицательный) соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом. Главная функция мембраны – осуществление обмена веществ между клетками и межклеточным веществом.
Цитоплазма – вязкое полужидкое вещество, Цитоплазма содержит ряд мельчайших структур клетки – органоидов, которые выполняют различные функции: митохондрии, эндо-плазматическую сеть, рибосомы, клеточный центр, лизосомы, комплекс Гольджи, ядро.
Митохондрии – короткие утолщенные тельца с внутренними перегородками. В них образуется вещество, богатое энергией (АТФ), необходимой для процессов, происходящих в клетке. Чем активнее работает клетка, тем больше в ней митохондрий.
Эндоплазматическая сеть – система канальцев и полостей, пронизывающая всю цитоплазму. Основная функция – участие в синтезе, накоплении и передвижении основных органических веществ, вырабатываемых клеткой.
Рибосомы– плотные тельца, содержащие белок и рибонуклеиновую кислоту. Они являются местом синтеза белка.
Комплекс Гольджи– ограниченные мембранами полости с отходящими от них трубочками и расположенными на их концах пузырьками. Основная функция – накопление органических веществ, образование лизосом.
Лизосомы – округлые тельца, внутри которых находится комплекс ферментов. Основная функция – переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.
Клеточный центробразован двумя тельцами, которые участвуют в делении клеток. Они расположены вблизи ядра.
Ядро– важная структура клетки. От цитоплазмы отделено ядерной оболочкой. В полости ядра находится ядрышко и ядерный сок. В состав ядерного сока входят белки, нуклеиновые кислоты, жиры, углеводы. В ядре есть особое вещество – хроматин,из которого перед делением клетки образуются нитевидные тельца – хромосомы.Для клеток характерно постоянное количество хромосом определенной формы. В клетке тела человека содержится по 46 хромосом, а в половых клетках по 23.
В состав клеток входят неорганические и органические соединения.
Неорганические соединения– вода, соли. Вода составляет до 80% массы клеток. Она растворяет вещества, участвует в химических реакциях: переносит питательные вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения. Минеральные соли – хлорид натрия, хлорид калия и другие – играют важную роль в распределении воды между клетками и межклеточным веществом. Такие химические элементы, как кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод, фосфор, участвуют в создании жизненно важных органических соединений.
Органические соединенияобразуют до 20–30% массы каждой клетки. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.
Белкиявляются основными и самыми сложными из встречающихся в природе органических веществ.
Молекулы белка имеют большие размеры, состоят из десятков и сотен аминокислот. Белки служат строительным и энергетическим материалом клетки. Белки-ферменты являются ускорителями течения химических реакций. Только в одной клетке насчитывается до 1000 разных белков. Белки состоят из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, фосфора.
Углеводы состоят из углерода, водорода, кислорода. К углеводам относятся глюкоза, животный крахмал-гликоген. Они выполняют строительную и энергетическую функции. При распаде 1 г углеводов освобождается 17 кДж энергии.
Жиры образованы теми же химическими элементами, что и углеводы. Жиры нерастворимы в воде. Они входят в состав клеточных мембран, служат запасным источником энергии в организме. При расщеплении 1 г жира освобождаются 39,1 кДж энергии.
Нуклеиновые кислоты бывают двух видов – дезокси-рибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). ДНК находится в ядре, входит в состав хромосом, определяет состав белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от родителей к потомству. Функции РНК связаны с образованием характерных для этой клетки белков.
Основное жизненное свойство клетки – обмен веществ. В основе лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции и диссимиляции.
Ассимиляция – процесс усвоения веществ из среды и синтез на их основе собственных, свойственных данному организму. Ассимиляция идёт с затратой энергии.
Диссимиляция – процесс распада сложных веществ на более простые. Диссимиляция идет с выделением энергии. В результате обмена веществ состав клетки постоянно обновляется: одни вещества образуются, а другие разрушаются.
Свойство живых клеток, тканей, целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия-раздражители называется раздражимостью. В ответ на химические и физические раздражения в клетках возникают специфические изменения их жизнедеятельности.
Клеткам свойственны рост и размножение. Каждая из образовавшихся дочерних клеток растет и достигает размеров материнской. Новые клетки выполняют функции материнской клетки. Продолжительность жизни клеток различна: от нескольких часов до десятков лет.
Таким образом, живая клетка обладает рядом жизненных свойств: обменом веществ, раздражимостью, ростом и размножением, подвижностью, на основе которых осуществляются функции целого организма.
ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ
В состав клетки входит около 70 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Все эти элементы встречаются и в неживой природе, что служит одним из доказательств общности живой и неживой природы.
Все химические элементы находятся в организме либо в виде ионов, либо входят в состав тех или иных соединений – молекул неорганических и органических веществ.