Конспект урока "Клеточная теория"

Тема урока: «Клеточная теория. Методы изучения клетки».

Тип урока: комбинированный.

Цели урока:

1.сформировать знания об истории создания клеточной теории, ее современных положениях, методах изучения клетки и ее органелл.

2.Развить понятие о клеточном уровне жизни.

Задачи урока:

Обучающие: сформировать у обучающихся знание основных положений клеточной теории, а также умение объяснять их с позиции истории науки и важнейших методов цитологических исследований;

Развивающие: показать основные положения клеточной теории в целостности и взаимосвязи как отражение современной научной картины мира;

Воспитательные: сформировать воспитательное отношение обучающихся к труду ученых.

Личностные:

-развитие ценностного отношения к науке труду ученых;

-развитие интеллектуальных умений (анализировать, сравнивать, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи, делать обобщения и выводы);

-развитие взглядов мировоззренческого характера;

Метапредметные:

-овладение умениями работать с учебной и справочной литературой, логично излагать материал, составлять план ответа, проводить наблюдения, анализировать текст, таблицу, рисунок и на этой основе формулировать выводы;

-умение выстраивать логику доказательства, применять знания при решении теоретических задач;

-овладение коммуникативными умениями и опытом межличностных коммуникаций, умениями корректного ведения диалога и дискуссии.

Предметные:

-представление о цитологии как науке и об истории её становления и развития;

-умение объяснять сущность важнейших методов цитологических исследований;

-умение выявлять сходства и различия растительных и животных клеток, сравнивать строение клеток прокариот и эукариот;

-представление о клеточной теории как об одном из крупнейших теоретических обобщений в биологии;

-умение формулировать основные положения клеточной теории.

Основные понятия урока: клетка, эукариотная клетка, прокариотная клетка, цитология, микроскопия, хроматография, электрофорез, метод меченных атомов, центрифугирование, метод культуры клеток и тканей, метод рекомбинантых ДНК.

Оборудование:  портреты ученых.

Ход урока:

1.Организационный момент.

2.Постановка проблемы.

- На предыдущем уроке мы с вами познакомились с определением живого и выделили основные уровни его организации. Клетка занимает довольно высокий уровень в иерархии живых систем, потому что без изучения клеточного уровня , без учета биологического поведения клетки и ее взаимодействия нельзя понять живое.

3.Актуализация знаний:

Я предлагаю в начале нашего урока ответить вам на несколько вопросов:

• Что такое «клетка»?

• Как называется наука, изучающая клетку?

• Какие органоиды входят в состав клетки?

• Чем отличаются по своему строению растительные и животные клетки?

• Все ли живые организмы состоят из клеток?

4.Изучение новой темы.

Представление о том, что клетка – это структурная и функциональная единица всех живых организмов, известное как клеточная теория, сложилось постепенно в XIX веке. Но на основании каких данных ученые утверждают, что клетка – своего рода знаменатель всех живых систем?

Ответить на этот вопрос мы сможем в ходе сегодняшнего урока, заполняя таблицу «Основные этапы развития клеточной теории».

Сегодня на уроке мы познакомимся с:

1. Историей изучения клеточной теории.

2. С современными положениями клеточной теории.

3. С современными методами исследования клеток.

Клетка – это удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме. Но в тайны клеточного строения человек проникнуть смог только в 1590 г. благодаря изобретению первого микроскопа голландским ученым Хансем Янсеном.

В 1665г. английский естествоиспытатель Роберт Гук опубликовал книгу «Микрография, или некоторые физиологические описания, сделанные посредством увеличительных стекол». В их числе был срез древесной коры, при увеличении напоминающий пчелиные соты. Гук называл их «ячейками», «камерами». Этот термин закрепился в науке, а на русский язык был переведен как «клетка».

Сообщение учащегося о Р. Гуке.

1680г. голландец Антонии ванн Левенгук, прославившийся созданием линз, дававших увеличение в 100-300 раз, открыл мир одноклеточных форм. Описание этих «анималькусов» («зверушек») пробудили интерес к изучению живого мира.

Сообщение учащегося об А.Левенгуке.

Благодаря дальнейшему усовершенствованию микроскопа к середине XIX века было собрано и опубликовано много новых описаний и рисунков различных тканей.

1825г. Я.Пуркинье открыл ядро яйцеклетки

1827г. К. Бер открыл яйцеклетку, доказав, что клетка- единица развития всего живого.

1831-1833г. шотландским ботаником Робертом Броуном было впервые описано ядро в растительных клетках, как постоянная клеточная структура и ввел в науку термин «ядро»

1837г. Я. Пуркинье установил сходство в строениии растительной и животной клеток.

1838г. немецкий ботаник Маттиас Шлейден пришел к выводу, что ткани растений состоят из клеток.

1839г. немецкий физиолог Теодор Шванн опубликовал ставшее впоследствии знаменитым сочинение «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в котором сформулировал вывод о том, что клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов. Подобное представление, известное как клеточная теория , получило название теории Шванна – Шлейдена.

Клеточная теория Шванна –Шлейдена:

• Все организмы состоят из одинаковых частей – клеток; они образуются и растут по одним и тем же законам.

• Общий принцип развития для элементарных частей организма – клеткообразование.

• Каждая клетка в определенных границах – некое самостоятельное целое. Но эти индивидуумы действуют совместно так, что возникает гармоничное целое. Все ткани состоят из клеток.

• Процессы, происходящие в клетках растений, могут быть сведены к следующему:

1. возникновение новых клеток;

2. увеличение размеров клеток;

3. превращение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки.

Ошибка теории:

• Т. Шванн и М. Шлейден ошибочно полагали, что клетки в организме возникают путем новообразования из первичного неклеточного вещества.

1840 г. – Ян Пуркинье предложил термин «протоплазма» для обозначения живого содержимого клетки.

1858-1859 г. – Рудольф Вирхов сформулировал положение о том, что «всякая клетка происходит из другой клетки…» «Там, где возникает клетка, ей должна предшествовать клетка…»

1876 г. – Александр Флемминг был открыт клеточный центр.

1898 г. – Камилло Гольджи был открыт аппарат Гольджи.

1933 г. – Р. Руденберг изобретен электронный микроскоп. Были изучены все органоиды клетки.

Проверка заполнения таблицы.

Клеточная теория к середине XIX века стала общепризнанной и послужила возникновению цитологии. Благодаря клеточной теории к началу XX века сформировалось представление об общности происхождения и единства всего живого.

Клеточная теория сохранила свое значение и в настоящее время. Она дополнена многочисленными материалами о строении, функциях, химическом составе и развитии клеток живых организмов различных царств.

Основные положения современной клеточной теории.

1. Клетка – это структурно-функциональная единица живого, представляющая собой элементарную живую систему. Для неё характерны все свойства живых систем: осуществляет обмен веществ и энергии, размножается, растет, для неё характерны раздражимость, подвижность.

Если выделить из клетки отдельные компоненты, многие из них смогут выполнять свои специфические функции и вне клетки. Например, при определенных условиях можно наблюдать сокращение миофибрилл (особые сократительные нити), выделенных из мышечного волокна, а в рибосомах-синтез белка. Однако эти выделенные из клетки компоненты обладают не всеми свойствами живого, лишь частью их . Клетка же есть наименьшая единица, в которой можно обнаружить в совокупности все признаки живых организмов.

1. Клетки разных организмов имеют сходный химический состав и план строения.

2. Новая клетка возникает в результате деления исходной клетки. Этому делению обязательно предшествует удвоение клеточных структур, в которых содержится генетическая информация

3. В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.

4. Сходство клеточного строения организмов свидетельствует о единстве их происхождения.

Методы изучения клетки(цитологические).

• Прижизненное изучение клеток проводят с помощью светового и электронного микроскопа (микроскопия). Объектами такого изучения могут служить свободноживущие простейшие, которых в лаборатории содержат в специальных средах;

• Метод клеточных культур используют для изучения клеток тканей животного организма.

• Метод микрохирургии позволяет экспериментаторам пересаживать и удалять из клетки, ядро, ядрышки, части мембраны и др..

• Физико –химические методы хроматография, электрофорез позволяют разделить смеси веществ, выделенные из клетки, определить их качественный и количественный состав. Метод меченых атомов основан на использовании радиоактивных и стабильных изотопов в качестве метки какого либо элемента, что позволяет последить за движением и превращением этого элемента в растениях (для изучения биохимических и физиологических процессов)

• Метод дифференциального центрифугирования используется для расслоения содержимого клетки на фракции в зависимости от удельного веса различных органоидов и клеточных включений

• При изучении живых клеток используют различные красители, в том числе способные светиться (флуоресцировать) при поглощении световой энергии. Многие красители избирательно связываются с некоторыми структурами клетки, вызывая их свечение.

• Метод рекомбинантных ДНК. Для изучения тонких механизмов процессов, протекающих в клетке, в том числе функций генов, ДНК «вырезают» из клетки. Далее её встраивают в генетический аппарат бактерии или вируса и изучают его структуру, синтезируют новые гены, переносят их из эукариотных клеток в бактериальные и стимулируют их работу. Этот метод применяют в генной инженерии для изучения механизма наследственности, мутагенеза.

Значение изучения клетки:

• В медицине – для разгадки причин заболеваний.

• Для классификации живых организмов.

• В генетике.

5.Типы клеток

• Подавляющее большинство известных на сегодняшний день живых организмов (растения, животные, грибы и бактерии) имеет клеточное строение. Форма клеток может быть округлой, цилиндрической, кубической, призматической, дисковидной, веретеновидной, звездчатой и др

• Несмотря на все разнообразие клеток, общий план строения для них един: все они содержат наследственную информацию, погруженную в цитоплазму, и окружающую клетку плазматическую мембрану. Снаружи от мембраны у клетки может быть еще клеточная стенка, состоящая из различных веществ, которая служит для защиты клетки и является своего рода ее внешним скелетом.

Прокариоты и эукариоты

• В настоящее время различают два основных типа организации клеток: прокариотические и эукариотические.

• Прокариотическая клетка не имеет ядра, ее наследственная информация не отделена от цитоплазмы мембранами. Область цитоплазмы, в которой хранится наследственная информация в прокариотической клетке, называют нуклеоидом. Прокариотами являются бактерии.

• Размеры прокариотических клеток, как правило, на порядок меньше, чем размеры эукариотических. Большинство прокариот является одноклеточными организмами, а эукариоты — многоклеточными.

• Сравнительная характеристика прокариот и эукариот Приложение 1

-Используя справочный материал (Приложение 2)заполните таблицу (Приложение1)

Сравнительная характеристика строения клеток растений, животных, бактерий и грибов (Приложение 2)

• Кроме характерных для прокариот и эукариот особенностей, клетки растений, животных, грибов и бактерий обладают еще целым рядом особенностей. Так, клетки растений содержат специфические органоиды — хлоропласты, которые обусловливают их способность к фотосинтезу, тогда как у остальных организмов эти органоиды не встречаются.

• Растительные клетки, как правило, содержат крупные вакуоли, наполненные клеточным соком. В клетках животных, грибов и бактерий они также встречаются, но имеют совершенно иное происхождение и выполняют другие функции. Основным запасным веществом, встречающимся в виде твердых включений, у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген, а у бактерий — волютин.

• Еще одним отличительным признаком этих групп организмов является организация поверхностного аппарата: у клеток животных организмов клеточная стенка отсутствует, их плазматическая мембрана покрыта лишь тонким гликокаликсом, тогда как у всех остальных она есть. Это целиком объяснимо, поскольку способ питания животных связан с захватом пищевых частиц в процессе фагоцитоза, а наличие клеточной стенки лишило бы их данной возможности. Химическая природа вещества, входящего в состав клеточной стенки, неодинакова у различных групп живых организмов: если у растений это целлюлоза, то у грибов — хитин, а у бактерий — муреин.

• Бактериальные клетки имеют следующие характерные для них структуры — плотную клеточную стенку, клеточную мембрану, одну кольцевую хромосому, расположенную в нуклеотиде, рибосомы, мезосомы (внутренние клеточные мембраны), жгутики и клеточные включения в виде жировых капель и гранул полисахаридов. В этих клетках нет многих органоидов, характерных для эукариотических растительных, животных и грибных клеток. По способу питания бактерии делятся на автотрофов, хемотрофов и гетеротрофов.

• Эукариотическая клетка — клетка, в которой хотя бы на одной из стадий развития имеется ядро — специальная структура, в которой находится ДНК. К эукариотическим организмам относят растения, животные и грибы.

• Клетки растений содержат характерные только для них пластиды — хлоропласты, лейкопласты и хромопласты; они окружены плотной клеточной стенкой из целлюлозы, а также имеют вакуоли с клеточным соком. Все зеленые растения относятся к автотрофным организмам.

• У клеток животных нет плотных клеточных стенок. Они окружены клеточной мембраной, через которую происходит обмен веществ с окружающей средой.

• Клетки грибов покрыты клеточной стенкой, отличающейся по химическому составу от клеточных стенок растений. Она содержит в качестве основных компонентов хитин, полисахариды, белки и жиры. Запасным веществом клеток грибов и животных является гликоген.

6. Проверка заполнения таблицы.(Сверяют с эталоном)

7.Закрепление изученного материала.

1. В состав клеток всех живых организмов входят одни и те же органические вещества, что служит доказательством:

1) единства живой и неживой природы;

2) единства органического мира;

3) эволюции органического мира;

4) приспособленности организмов.

2. Обмен веществ и превращение энергии в клетках живых организмов свидетельствуют о том, что клетка – единица:

1) строения организма;

2) жизнедеятельности организма;

3) размножения организма;

4) генетической информации.

3. Сходство клеток живых организмов разных царств доказывает теория:

1) эволюционная;

2) хромосомная;

3) клеточная;

4) генетическая.

4. Изучить структуру органоидов клетки позволил метод:

1) светового микроскопирования;

2) электронного микроскопирования;

3) центрифугирования;

4) культуры тканей.

5. Положение о структурно-функциональной единице живого обосновала теория:

1) филогенеза;

2) эмбриогенеза;

3) эволюции;

4) клеточная.

6. Процессы жизнедеятельности у всех живых организмов протекают в клетке, поэтому ее рассматривают как единицу:

1) размножения;

2) строения;

3) функциональную;

4) генетическую.

7. О единстве органического мира свидетельствует:

1) наличие ядра в клетках живых организмов;

2) клеточное строение организмов всех царств;

3) объединение организмов в систематические группы;

4) разнообразие организмов, населяющих Землю.

8. Укажите ученого, который опроверг положение первой клеточной теории о том, что клетка происходит из неклеточного вещества:

1) К. Бэр;

2) Т. Шванн;

3) Р. Вирхов;

4) К. Гольджи.

9. Назовите ученого, который впервые увидел клетки:

1) А. Левенгук;

2) Р. Гук;

3) Р. Вирхов;

4) К. Бэр.

10. Сходство в строении растительных и животных клеток обнаружили:

1) Р. Гук и А. Левенгук;

2) Р. Броун и А. Левенгук;

3) Т. Шлейден и М. Шванн;

4) Р. Вирхов и К. Гольджи.

11. Значение клеточной теории в науке заключается в том, что она:

1) обобщила все имеющиеся к 19 в. знания о строении организмов;

2) выявила элементарную структурную и функциональную единицу жизни;

3) создала базу для развития цитологии;

4) все ответы верны.

8. Рефлексия.

9.Домашнее задание: 

10.Итог урока.