ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ

Тема: «ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ»

Урок 1: Строение клеток эукариот».

Цель урока: дать учащимся общее представление о строении клеток эукариот, об особенностях их функций в связи со строением.

Оборудование и материалы: схема строения эукариотической клетки; фотографии органелл, сделанные под световым и электронным микроскопом.

Базовые понятия и термины: органеллы, эукариоты, прокариоты, ядро, рибосо­мы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохонд­рии, хлоропласты, плазматическая мембрана, мембранные органеллы, немембранные органеллы, клеточный центр.

Концепция урока: показать строение клеток эукариот (позже в срав­нении дать информацию о более простых прокариотических клетках). Рассказывая об эукариотах, использовать уже име­ющиеся у школьников знания.На основе знаний о клетках эукариот дать (в сравнении) информацию о более простых прокариотических клетках. Рассказать о прокариотах подробнее в связи с тем, что информации об этих организмах у школьников пока ещё не много.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УРОКА:

I. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности:

1. Какие органеллы характерны для клеток растений?

2. Какие органеллы характерны для клеток животных?

3. Какие функции выполняют хлоропласты?

4. Что вы знаете о митохондриях?

5. Какие органеллы есть в любой клетке?

6. Какие функции выполняет в клетке ядро?

7. Для чего нужна клеточная стенка? У каких клеток она есть?

II. ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Вступительное слово учителя.

ПРОКАРИОТЫ.

(сообщение учащегося – выдержка из реферата- до 5 мин.)

В зависимости от уровня организации клетки организмы де­лят на прокариоты и эукариоты.

Прокариоты (от лат. про - перед, вместо и греч. карион - ядро) - надцарство организмов, к которому относятся царства Бактерии и Цианобактерий (устаревшее название - «сине-зеленые водоросли»).

Клетки прокариот характеризуются простым строением: они не имеют ядра и многих органелл (митохондрий, пластид, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, лизосом, клеточного центра). Только у некоторых бактерий - обитателей водоемов или капилляров почвы, заполненных водой, имеются особые газовые вакуоли. Изменяя в них объем газов, эти бактерии могут переме­щаться в водной среде с минимальными затратами энергии. В со­став поверхностного аппарата клеток прокариот входят плазматическая мембрана, клеточная стенка, иногда - слизистая капсула.

(рис. 1).

В цитоплазме прокариот находятся рибосомы, разнообразные включения, одна или несколько ядерных зон (нуклеоидов), содер­жащих наследственный материал. Наследственный материал прокариот представлен кольцевой молекулой ДНК, прикреплен­ной в определенном месте к внутренней поверхности плазмати­ческой мембраны (рис. 1).

Рибосомы прокариот сходны по строению с рибосомами, рас­положенными в цитоплазме и на мембранах эндоплазматической сети клеток эукариот, но отличаются более мелкими размерами. Плазматическая мембрана клеток прокариот может образовы­вать гладкие или складчатые выпячивания, направленные в ци­топлазму. На складчатых мембранных образованиях могут рас­полагаться ферменты, рибосомы, а на гладких - фотосинтезирующие пигменты. В клетках цианобактерий обнаружены округ­лые замкнутые мембранные структуры - хроматофоры, в кото­рых расположены фотосинтезирующие пигменты.

Клетки некоторых бактерий имеют органеллы движения - один, несколько или много жгутиков. Жгутики прокариот состо­ят из одной молекулы специфического белка, имеющей трубча­тое строение. Жгутики могут быть длиннее самой клетки в не­сколько раз, однако их диаметр незначительный (10-25 нм), поэтому в световой микроскоп они не видны. Кроме жгутиков, поверхность бактериальных клеток часто имеет нитчатые и трубчатые образования, состоящие из белков или полисахаридов. Он обеспечивают прикрепление клетки к субстрату или принимаю участие в передаче наследственной информации во время полового процесса.

Клетки прокариот имеют небольшие размеры (не превышают 30 мкм, а есть виды, диаметр клеток которых составляет около 0,2 мкм). Большинство прокариот - одноклеточные организмы есть среди них и колониальные формы. Скопления клеток прокариот могут иметь вид нитей, гроздей и т. д; иногда они окружен: общей слизистой оболочкой - капсулой. У некоторых колониальных цианобактерий соседние клетки контактируют между собой через микроскопические канальцы, заполненные цитоплазмой.

Форма клеток прокариот разнообразна: шаровидная (кокки), палочковидная (бациллы), в виде изогнутой (вибрионы) или спирально закрученной (спириллы) палочки и др. (рис.2)

(рис.2)

(обобщение учителя – до 1 мин.)

***

ВИРУСЫ.

(сообщение учащегося – выдержка из реферата- до 5 мин.)

Открытие вирусов и их место в системе живой природы. Су­ществование вирусов впервые доказал русский ученый Д. И. Ива­новский в 1892 г. Исследуя заболевание табака - так называе­мую листовую мозаику, он при помощи микробиологических фильтров пытался выделить возбудителя этой болезни. Но даже фильтры с наименьшим диаметром пор не могли задержать это­го возбудителя, и отфильтрованный сок больного растения вы­зывал заболевание здоровых. Ученый высказал предположение о существовании какого-то неизвестного организма, по размерам значительно уступающего бактериям. Позже было доказано су­ществование аналогичных частиц, которые вызывали заболева­ния у животных. Все эти невидимые в световой микроскоп час­тицы получили общее название вирусы (от лат. вирус - яд). Од­нако настоящее изучение вирусов стало возможным лишь в 30-х годах XIX ст. после изобретения электронного микроскопа. На­ука, изучающая вирусы, называется вирусологией.

Вирусы объединяют в особое царство Вира. От представителей других царств вирусы отличаются тем, что не имеют клеточного строения. Это внутриклеточные паразиты; во внешней среде они не проявляют никаких признаков живого. Только при проникновении в клетку-хозяина и взаимодействуя с ее аппаратом синтеза белка, вирусные частицы проявляют некоторые свойства живой материи - способность к размножению.

Особенности строения и функционирования вирусов. Разме­ны вирусных частиц составляют от 15 до нескольких сотен, иног­да до 2 тысяч (некоторые вирусы растений) нанометров. (рис.3)

(рис.3)

Жизненный цикл вирусов состоит из двух фаз: внеклеточной и внутри­клеточной.

Каждая вирусная частица состоит из молекулы ДНК или осо­бой РНК, покрытых белковой оболочкой (соответственно их назы­вают: ДНК - или РНК-содержащие вирусы). (рис.4)

(рис.4)

Обе эти нуклеиновые кислоты несут наследственную информацию о вирусных частицах.

Вирусные нуклеиновые кислоты имеют вид одно- или двух-, цепочных спиралей, которые, в свою очередь, бывают линейны­ми, кольцевыми или вторично скрученными.

В зависимости от структуры и химического состава оболочки вирусы подразделяют на простые и сложные.

Простые вирусы имеют оболочку, состоящую из однотипных белковых образований (субъединиц) в виде спиральных или многогранных структур (напр., вирус табачной мозаики) {рис. 28). Они имеют различную форму - палочковидную, нитчатую, шаровидную и др.

Сложные вирусы дополнительно покрыты липопротеиновой мембраной. Она представляет собой часть плазматической мемб­раны клетки-хозяина и содержит гликопротеиды (вирусы оспы, гепатита В и др. ). Последние служат для распознавания специ­фических рецепторов на мембране клетки-хозяина и прикрепле­ния к ней вирусной частицы. Иногда в мембране вируса содер­жатся ферменты, обеспечивающие синтез вирусных нуклеино­вых кислот в клетке-хозяине и некоторые другие реакции.

Во внеклеточной фазе вирусы способны существовать длитель­ное время и выдерживать воздействие солнечных лучей, низких или высоких температур (а частицы вируса гепатита В¹ - даже кратковременное кипячение). Вирус полиомиелита² во внешней среде сохраняет способность к заражению хозяина на протяже­нии нескольких дней, а оспы - многих месяцев.

Механизмы проникновения вируса в клетку-хозяина. Боль­шинство вирусов специфичны: они поражают только определен­ные типы клеток-хозяев многоклеточных организмов (клетки-ми­шени) или отдельные виды одноклеточных организмов. Проник­новение в клетку-хозяина начинается взаимодействием вирусной частицы с мембраной клетки, на которой расположены особые Рецепторные участки. В оболочке вирусной частицы содержатся особые белки (прикреплённые), «распознающие» эти участки, что и обеспечивает специфичность вируса. Если вирусная частица прикрепляется к клетке, на мембране которой нет чувствительных к ней рецепторов, то заражения не происходит. У простых вирусов прикрепительные белки находятся в белковой оболочке, у сложных - на игольчатых или шиловидных выростах поверхно­стной мембраны.

В клетку-хозяина вирусные частицы попадают разными путя­ми. Многие сложные вирусы - благодаря тому, что их оболочка сливается с мембраной клетки хозяина (напр., как у вируса грип­па). Часто вирусная частица попадает внутрь клетки путем пиноцитоза (напр., вирус полиомиелита). Большинство вирусов рас­тений проникает внутрь клеток-хозяина в местах повреждения клеточных стенок.

Особый механизм проникновения в клетку-хозяина обнаружен у вирусов - паразитов бактерий, так называемых бактериофа­гов (от греч. бактерион - палочка и фагос - пожиратель). Части­ца бактериофага представляет собой довольно сложное образова­ние (рис. 5).

Она состоит из расширенной головки, белковая обо­лочка которой содержит ДНК, отростка, в виде чехла, напоми­нающего растянутую пружину, внутри которого находится по­лый стержень, и хвостовых нитей. При помощи этих нитей ви­рус соединяется с рецепторными участками клетки-хозяина и прикрепляется к ее поверхности. Затем чехол резко сокращает­ся, вследствие чего стержень проходит через оболочку бактерии и впрыскивает вирусную ДНК внутрь нее. Пустая оболочка бак­териофага остается на поверхности клетки-хозяина.

(обобщение учителя – до 1 мин.)

***

ЭУКАРИОТЫ.

(сообщение учащегося – выдержка из реферата - до 5 мин.)

Известно, что клетки очень разнообразны. Их разнообразие настоль­ко велико, что поначалу, рассматривая клетки в микроскоп, ученые не замечали в них сходных черт и свойств. Но позже было обнаруже­но, что за всем многообразием клеток скрываются их принципиаль­ное единство, общие, характерные для них проявления жизни.

Чем же клетки одинаковы?

Содержимое любой клетки отделено от внешней среды особой структурой — плазматической мембраной (плазмалеммой). Эта отделённость позволяет создавать внутри клетки совершенно особую среду, не похожую на ту, которая ее окружает. Поэтому в клетке могут идти те процессы, которые не протекают больше нигде. Их называют процессами жизнедеятельности.

Все содержимое клетки, за исключением ядра носит название цитоплазмы. Поскольку клетка должна осуществлять множество функций, то в цитоплазме имеются разнообразные структуры, обес­печивающие выполнение этих функций. Такие структуры называ­ются органеллами (или органоидами — это синонимы, но органел­лы — более современный термин).

Какие же основные органеллы клетки?

Самая крупная органелла клетки — ядро, в которой хранится и из которого переписывается наследственная информация. Это — центр управления обмена веществ клетки, он контролирует деятель­ность всех других органелл.

В ядре есть ядрышко — это место, где образуются другие важные органеллы, участвующие в синтезе белка. Их называют рибосомами. Но рибосомы только формируются в ядре, а работают они (т. е. синте­зируют белок) в цитоплазме. Часть из них находится в цитоплазме свободно, а часть прикрепляется к мембранам, которые образуют сеть, получившую название эндоплазматической. Эндоплазматическая сеть — это сеть канальцев, ограниченных мембранами. Существует два типа эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая. На мемб­ранах шероховатой эндоплазматической сети расположены рибосомы, поэтому в ней идёт синтез и транспорт белков. А гладкая эндоплазма­тическая сеть — это место синтеза и транспорта углеводов и липидов.

Для синтеза белков, углеводов и жиров необходима энергия, ко­торую вырабатывают энергетические станции клетки — митохонд­рии. Митохондрии — двухмембранные органеллы, в которых осу­ществляется процесс клеточного дыхания. На мембранах митохонд­рий окисляются пищевые продукты и накапливается химическая энергия в виде особых энергетических молекул.

В клетке имеется также место, где органические соединения мо­гут накапливаться и откуда они могут транспортироваться. Это ап­парат Гольджи — система плоских мембранных мешочков. Он при­нимает участие в транспорте белков, липидов, углеводов, обновле­нии плазматической мембраны. В аппарате Гольджи образуются также органеллы внутриклеточного пищеварения — лизосомы.

Лизосомы — одномембранные органеллы, характерные для кле­ток животных, содержащие ферменты, которые могут разрушать белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды.

Все органеллы клетки работают совместно, принимая участие в процессах обмена веществ и энергии.

В клетке могут быть органеллы, не имеющие мембранного строения.

Цитоскелет — это опорно-двигательная система клетки, кото­рая включает в себя микрофиламенты, реснички, жгутики, клеточ­ный центр,

продуцирующий микротрубочки и центриоли.

Есть органеллы, характерные только для клеток растений,— пла­стиды.

Пластиды бывают трех типов: хлоропласты, хромопласты и лей­копласты. В хлоропластах, как вы уже знаете, идет процесс фото­синтеза. В растениях есть также вакуоли — это продукты жизнеде­ятельности клетки, которые являются резервуарами воды и раство­ренных в ней соединений. (см.рис.6,7,8)

рис.6

рис.7

рис.8

(обобщение учителя – до 1 мин.)

(Работа а парах с дидактическими карточками и рисунками)

Итоги изучения эукариотической клетки можно объединить в таблицу.

Органеллы эукариотической клетки

III. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся.

Самостоятельная работа учащихся:

• укажите НА ДИДИКТИЧЕСКИХ КАРТОЧКАХ основные структурные элементы (органеллы) клеток растений и животных.

(работа в парах с дидактическими карточками)

(Образцы дидактических карточек:

V. Домашнее задание:

§ 25, 26 учебника (с. 100—107), - изучить; рисунки – рассмотреть.

§ 9, - повторить. Подготовиться к лабораторной работе.

УРОК 2: «Строение прокариотической клетки».

Лабораторная работа: «Строение клеток прокариот и эукариот».

Цель урока: продолжить формирование у учащихся общего представления о строении клеток прокариот (в сравнении с эукариотами), об особенностях их функций в связи со строением.

Оборудование и материалы: схема строения прокариотической и эукариотической клеток; постоянные препараты клеток эпидермиса лука, эпителиальной ткани. Для лабораторной работы: световой микроскоп, покровные стекла, пинцеты, препаровальные иглы.

Базовые понятия и термины: органеллы, эукариоты, прокариоты, ядро, рибосо­мы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохонд­рии, хлоропласты, плазматическая мембрана, мембранные органеллы, немембранные органеллы, клеточный центр.

Концепция урока: на основе знаний о клетках эукариот дать (в сравнении) информацию о более простых прокариотических клетках. Рассказать о прокариотах подробнее в связи с тем, что информации об этих организмах у школьников пока ещё не много.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УРОКА:

I. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности:

1. Какие органеллы есть в любой клетке?

2. Во всех ли клетках есть ядро?

3. Какие функции выполняет в клетке ядро?

4. Могут ли быть безъядерные клетки?

II. Изучение нового материала:

1. Работа с таблицей.

Прокариоты – одноклеточные организмы, у которых нет оформленного ядра и многих других органелл. Но поскольку это живые организмы, то они должны выполнять все функции живого. Как? С помощью чего? Если у них нет тех органелл, которые характерны для эукариот, то как они без них обходятся? Отличия в характеристиках прокариот и эукариот видны по следующей таблице:

(Работа а парах с таблицами)

Лабораторная работа: «Особенности строения клеток прокариот и эукариот».

ХОД РАБОТЫ:

1. Подготовить микроскоп к работе.

2. При малом увеличении рассмотреть постоянный препарат клеток (растений, грибов, животных). Затем перевести микроскоп на большое увеличение и рассмотреть препараты детальнее.

3. Сравнить препараты между собой. Зарисовать увиденное.

4. Сделать вывод.

III. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся:

1. В чем основные отличия клеток эукариот и прокариот?

2. В чем их сходство?

3. Какие из клеток являются более древними?

4. Какие функции выполняют в клетке: ядро, митохондрии, хлоропласты?

IV. Самостоятельная работа учащихся:

- назовите с помощью каких своих частей выполняют жизненные функции прокариотические клетки.

V. Домашнее задание:

§ 26, - учебника (с. 104—108), - повторить. Рисунок № 28 - рассмотреть и зарисовать.