Клетка элементарная единица живого конспект

Обновлено: 20.05.2024

Клетка как структурная и функциональная единица живого

Элементарная живая система

Организмы с клеточным строением — это основные прогрессивные формы жизни на нашей планете.

Клетка как живая система (элементарная) лежит в основе строения и развития всех растительных и животных организмов. Клетка — элементарная единица живого и самая мелкая единица организма, способная к жизни и обладающая основными признаками целого организма.

Все живые существа характеризуются клеточным типом организации. Исключение — вирусы, которые являются эволюционно неклеточными организмами и могут размножаться только, находясь в клетках других организмов.

Клетка — это элементарная структурная единица живого организма, представляющая собой дифференцированный и окруженный клеточной мембраной участок цитоплазмы.

Исходя из функций, можно утверждать, что клетка — главный структурный, функциональный и воспроизводительный элемент живой материи.

При этом, клетки способны существовать как самостоятельные организмы и входя в состав многоклеточных организмов.

Из одной клетки состоит организм бактерий, отдельных водорослей (хлореллы, хламидомонады), низших грибов (дрожжи, мукор), простейших животных (инфузория, эвглена, амёба и др). На этой клетке лежат все функции многоклеточного организма: дыхание, размножение, питание, движение и др. Практически все тела животных и растений сформированы при помощи огромного числа клеток, каждая из которых выполняет в организме определенные функции. Эти группы клеток стоят у начала формирования различных тканей.

Особенности строения и значение клеток

Клетки тканей имеют ряд общих морфологических особенностей и схожих функциональных свойств несмотря на различия в строении и разные функции. К таким морфологическим особенностям относятся, например, сформированное ядро и похожий набор органоидов. Среди общих функциональных свойств выделяются биосинтез белков, процессы, связанные с размножением, использование и превращение энергии.

Все это говорит о том, что у всех живых организмов на планете общее происхождение, а также о том, что органический мир характеризуется единообразием.

У клетки есть типичные структурные элементы:

плазматическая мембрана;
ядро;
цитоплазма с различными органоидами.

Если говорить о клетках растений, то для них характерно наличие вакуоли, хорошо оформленной целлюлозной оболочки, пластид.

Чем же клетки между собой различаются?

Есть несколько моментов, которые указывают на различия между клетками:

форма. Клетки бывают разными по форме. Среди них встречаются круглые (яйцеклетки), цилиндрические и кубические (эпителиальные ткани), дискообразные (эритроциты), звездчатые (нервные), продолговатые и веретенообразные (мышечные).

Для некоторых клеток вообще не свойственно постоянство формы. Речь идет об амебоидных клетках (лейкоцитах).

биохимические характеристики. Если в специализированных клетках нет пигмента хлорофилла или бактериохлорофилла, то процесс фотосинтеза не происходит;
функции. Есть два типа клеток: гаметы и соматические (клетки тела различных типов).

Стандартные размеры большинства клеток многоклеточных организмов — 10-100 мкм. Размеры мельчайших клеток — 2-4 мкм.

Отдельные растительные клетки, у которых большие вакуоли в цитоплазме, характеризуются большими размерами. К примеру, это клетки арбузного мякиша, лимона, которые можно увидеть без каких-либо специальных устройств. Яйцеклетки птиц и некоторых рыб обладают очень большими размерами — их диаметр достигает нескольких сантиметров. Отростки нервных клеток могут достигать одного метра и больше.

Размер тела животного не определяет размер его клеток.

Структурно-функциональная единица печени мыши или лошади одинаковая по своим размерам.

В любом организме достаточно много клеток. Небольшое количество клеток характерно для отдельных многоклеточных организмов.

К примеру, организм коловратки (а это относительно большое животное) содержит всего 400 клеток. Самые многоклеточные структуры в организме людей и позвоночных животных — клетки крови и головного мозга.

У многоклеточных животных небольшие по размерам клетки и большое их количество формируют огромную поверхность. Благодаря этому обеспечивается быстрый обмен веществ.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Клетка. Её строение, состав и жизнедеятельность"

Все живые организмы состоят из клеток. Некоторые – всего лишь из одной клетки, например бактерии и протисты.

Другие организмы (растения, животные, грибы и человек) являются многоклеточными.

Клетка – элементарная структурная и функциональная единица живого организма. Клетки обладают всеми признаками живого. Они способны размножаться, расти, обмениваться веществами и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде.

Изучением строения клетки и принципов её жизнедеятельности занимается наука цитология.

Тело человека состоит из огромного количества клеток. Они подразделяются на соматические (нервные, костные, мышечные клетки) и половые клетки, служащие для размножения.

В многоклеточном организме клетки взаимодействуют между собой.

Сходные клетки объединяются в ткани, это позволяет организму успешно работать в тех ситуациях, в которых одиночные клетки обречены на гибель.

Заслуга открытия клетки принадлежит выдающемуся английскому учёному Роберту Гуку. Гук переконструировал первый микроскоп Галилея, усовершенствовал его и применил к изучению различных мелких предметов, в том числе и частей растений.

Большинство клеток имеют очень маленькие размеры, поэтому их нельзя рассмотреть невооружённым глазом.

Если поместить под микроскоп тонкие срезы органов человеческого тела (сердца, кожи, печени, крови или мышц), то мы увидим множество разнообразных по форме и размерам клеток, из которых состоят органы. Клетки могут быть плоскими, веретенообразными, шаровидными, иметь отростки. Как правило, их форма зависит от выполняемой функции и положения в организме.

Несмотря на внешнее многообразие, все клетки организма человека имеют единый принцип организации.

Снаружи клетка покрыта цитоплазматической мембраной, под которой находится цитоплазма, ядро и органоиды.

Органоиды – постоянные структуры цитоплазмы, имеющие разное строение и выполняющие различные функции.

К ним относятся комплекс Гольджи, митохондрии, рибосомы, эндоплазматическая сеть, клеточный центр и лизосомы.

Цитоплазматическая мембрана, или плазмалемма, состоит из белков, липидов и углеводов. Она ограничивает цитоплазму и защищает её от внешних воздействий, а также обеспечивает восприятие и передачу информационных сигналов внутрь клетки, осуществляет перенос одних веществ в клетку, других – из неё.

Цитоплазматическая мембрана обладает свойством избирательной проницаемости: одни вещества она пропускает внутрь клетки, а другие – нет, обеспечивая обмен веществ.

Пройдя через плазматическую мембрану, вещества оказываются в цитоплазме.

Цитоплазма – полужидкая внутренняя среда клетки. Она заполняет всю клетку. В цитоплазме размещаются органоиды и протекают все жизненные процессы клетки и обмен веществ. Она находится в постоянном движении.

Центральное место в цитоплазме занимает плотное округлое тельце — ядро. Ядро – это важнейшая клеточная структура, оно управляет всеми процессами жизнедеятельности клетки. Ядро регулирует процессы, протекающие при размножении, обеспечивает передачу наследственных признаков дочерним клеткам, образующимся при делении.

В ядре находятся хромосомы – носители наследственных признаков и свойств человека.

Все клетки человеческого тела имеют по 46 хромосом. Половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки – содержат по 23 хромосомы.

Внутри ядра выявляется ядрышко – плотное тельце, которое участвует в образовании рибосом.

Эндоплазматическая сеть состоит из канальцев и полостей. Она делит клеточное содержимое на отдельные отсеки, что позволяет разделить различные химические процессы, которые одновременно протекают в цитоплазме. На эндоплазматической сети происходит синтез и последующий транспорт белков, углеводов и липидов.

Комплекс Гольджи представляет собой единый комплекс густо сплетённых трубочек. Сюда по каналам эндоплазматической сети поступают органические вещества. Здесь они накапливаются, упаковываются в пузырьки и в таком виде покидают клетку.

В клетках всех живых организмов содержится множество округлых телец — рибосом. Это мелкие сферические частицы, состоящие из РНК (рибонуклеиновая кислота) и белков. Рибосомы могут находиться свободно в цитоплазме или быть прикреплены к эндоплазматической сети. В них происходит образование белков, и по каналам эндоплазматической сети они транспортируются в разные части клетки.

Митохондрии ─ вытянутые, овальные тельца с многочисленными внутренними перегородками. Они обеспечивают клетку энергией.

Лизосомы — это небольшие округлые тельца, которые содержат пищеварительные ферменты, расщепляющие белки, жиры и углеводы. Лизосомы принимают участие в расщеплении органоидов.

Клеточный центр расположен вблизи ядра и образован двумя полыми цилиндрами – центриолями. Они располагаются перпендикулярно друг к другу. Центриоли участвуют в делении клетки.

Клетки всех живых организмов состоят из одних и тех же химических элементов. В живых организмах обнаружено более 70 химических элементов. Все элементы классифицируют на макроэлементы (содержание которых в живых организмах составляет больше 0,01 %; к ним относят углерод, водород, кислород, хлор, азот, калий, кальций, натрий) и микроэлементы (содержание менее 0,001 %; к ним относят, например, железо, медь, цинк, йод, бром, никель). Основу клетки составляют углерод, водород, кислород и азот – это органогенные элементы. Они занимают примерно 98% клетки.

Большинство элементов в клетке находится в виде соединений – веществ. Различают органические и неорганические вещества. К неорганическим веществам относят воду и минеральные соли. Вода – самое распространённое неорганическое вещество в организме. Её содержание в разных клетках колеблется от 10% в эмали зуба до 85% в нервных клетках. В клетках молодого организма воды содержится значительно больше, чем в клетках стареющего организма. Вода определяет объём и упругость клетки. В водных растворах происходит взаимодействие веществ и их транспорт.

Минеральные соли присутствуют в клетке в малых количествах, но они необходимы для нормальной её жизнедеятельности. Например, азот и сера входят в состав молекул белков, фосфор – в ДНК, РНК и АТФ, железо – в гемоглобин, йод – в гормоны щитовидной железы.

К органическим веществам относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Белки, жиры и углеводы – основной строительный материал цитоплазмы, ядра и органоидов.

Белки занимают в клетке первое место среди органических веществ. Это очень сложные соединения. Например, к белкам относится гемоглобин, он переносит по нашей крови кислород и придаёт ей красный цвет.

Важную роль в организме играют и углеводы. Это хорошо известные всем глюкоза, сахароза и крахмал. Основная функция углеводов – энергетическая. При распаде глюкозы внутри нашего организма образуется энергия, которая необходима нам для жизни.

Жиры выполняют в нашем организме различные функции:

o дают нам энергию;

o накапливаются и защищают от потери тепла;

o при распаде жиров образуется большое количество воды.

Нуклеиновые кислоты образуются в ядре. Нуклеиновые кислоты бывают двух видов: ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Они входят в состав хромосом и участвуют в хранении и передаче наследственных свойств и функций организма.

Клетка – это сложнейшая химическая лаборатория. В ней происходит много превращений, которые осуществляют белки-катализаторы, или ферменты.

Катализатор – вещество, которое во много раз ускоряет скорость протекания реакции, но само в ней не расходуется. Каждый фермент способен ускорять лишь определённые превращения. Например, в клетках ротовой полости есть фермент каталаза. Он разлагает пероксид водорода на воду и кислород. В клетке находится множество самых разных ферментов.

Одним из обязательных свойств живого является размножение.

Размножение клеток – это увеличение их количества. Клетки размножаются делением надвое. В настоящее время доказано, что ни одна клетка не может возникнуть заново из неживых составляющих. Все новые клетки образуются из уже существующих. Внутри ядра располагаются тонкие нитевидные хромосомы.

1. Перед делением клетки в ядре происходит удвоение числа хромосом. При этом образуются два набора хромосом, несущие одинаковую информацию о жизненных процессах.

2. Происходит удвоение центриолей и их расхождение к разным полюсам клетки. От каждой из них отходят нити веретена деления.

3. Затем все хромосомы укорачиваются, уплотняются. Они превращаются в похожие на палочки структуры. В этот момент хромосомы становятся видны в световой микроскоп.

4. Ядерная мембрана растворяется, и хромосомы оказываются в цитоплазме клетки. Они располагаются в центре клетки.

5. А все другие органоиды отодвигаются к цитоплазматической мембране.

6.Затем хромосомы разделяются на две группы. К парным хромосомам подходят нити веретена деления, соединяя каждую хромосому пары со своей центриолью.

7. Каждая из двух групп хромосом перемещается от центра клетки к одному из её полюсов.

8. После этого начинается разделение клетки надвое. Вокруг каждой группы находящихся у полюсов хромосом формируется новая ядерная мембрана.

9. Затем хромосомы превращаются из палочковидных в нитевидные.

10. Одновременно с образованием ядерной мембраны начинается построение перегородки от середины центральной части клетки. Она растёт во все стороны, пока не достигнет наружной цитоплазматической мембраны.

11. В этот момент из одной клетки образуются две дочерние.

На этом процесс деления клетки заканчивается. В результате деления из одной материнской образуются две дочерние клетки, являющиеся копиями друг друга и исходной материнской клетки. Дочерние клетки начинают собственную жизнь.

Раздел ЕГЭ: 2.4. Строение клетки. Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки — основа ее целостности.

Строение и функции клетки

Клетка представляет собой элементарную систему биополимеров, ограниченных мембраной, образующих основные структурные компоненты — оболочку, цитоплазму и ядро, обеспечивающих метаболические процессы и осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы. Это элементарная структурно-функциональная и генетическая единица живого.

Ранее изученная информация о строении и функции клеток в 6-9 классах:

Структура и функции мембран клетки

Биологическая мембрана образована билипидным слоем жидких фосфолипидов. Молекулы липидов гидрофильными концами обращены наружу, а гидрофобными — друг к другу. Белковые молекулы могут находиться на поверхностях липидов (периферические белки), пронизывать один слой (полуинтегральные) и оба слоя (интегральные) липидов. Липиды и белки удерживаются гидрофильно-гидрофобными взаимодействиями. На поверхности мембран располагается гликокаликс — разветвленные гликопротеиновые структуры, которые обеспечивают рецепторную функцию и взаимосвязь клеток многоклеточного организма. Свойства: пластичность; способность к самозамыканию: избирательная проницаемость. Функции: структурная; регуляторная; защитная; рецепторная; ферментативная; разграничительная.

Плазмалемма — цитоплазматическая мембрана, покрывающая клетку. На наружной поверхности мембраны имеется гликокаликс. У животных клеток она может быть покрыта муцином, слизью, хитином; у растений — целлюлозой, лигнином. Функции: барьерная; регуляторная; рецепторная; структурная.

Эндоцитоз — поступление веществ в клетку. Способы поступления веществ в клетку:

простая диффузия — поступление в клетку ионов и мелких молекул через плазмалемму по градиенту концентрации без затрат энергии;
осмос — поступление в клетку растворителя (воды) по градиенту концентрации без затрат энергии;
облегченная диффузия — перемещение веществ с участием белков-переносчиков (пермеаз) по градиенту концентрации без затрат энергии (некоторые аминокислоты);
активный транспорт — перемещение веществ против градиента концентрации с помощью транспортных белков — поринов и АТФ-аз с затратой энергии (так в клетку поступают ионы Са 2+ и Mg 2+ , моносахариды, аминокислоты);
фагоцитоз — поступление в клетку крупных молекул и частиц; при этом мембрана клетки окружает частицу, края ее смыкаются и частица поступает в цитоплазму в мембранном пузырьке — эндосоме (идет с затратой энергии);
пиноцитоз — поступление в клетку капелек жидкости аналогично фагоцитозу.

Экзоцитоз — выведение из клетки веществ (гормонов, белков, капель жира), заключенных в мембранные пузырьки.

Цитоплазма

Цитоплазма состоит из воды (85%), белков (10%), органических и минеральных соединений (остальной объем). В цитоплазме различают гиалоплазму, цитоскелет, органеллы и включения.

Гиалоплазма. Представляет собой коллоидный раствор, обеспечивающий вязкость, эластичность, сократимость и движение цитоплазмы, в котором протекают реакции внутриклеточного метаболизма. Является внутренней средой клетки, где протекают реакции внутриклеточного обмена.

Цитоскелет. Образован развитой сетью белковых нитей — филаментов. Представлен микротрубочками, микрофиламентами и промежуточными филаментами.

Микротрубочки — тонкие трубочки диаметром около 24 нм, толщина их стенки около 5 нм, образованы белком тубулином. Образуют веретено деления, входят в состав жгутиков и ресничек, располагаются в цитоплазме клеток. Обеспечивают расхождение дочерних хромосом в анафазах митоза и мейоза, движение жгутиков и ресничек, перемещение органелл и придают форму клетке.

Микрофиламенты — очень тонкие белковые нити диаметром около 6 нм, образованы преимущественно белком актином. Они переплетаются и образуют густую сеть в цитоплазме. Обеспечивают двигательную активность гиалоплазмы, участвуют в эндо- и экзоцитозе.

Промежуточные филаменты — диаметр их около 10 нм, образованы молекулами разных фибриллярных белков (цитокератин и др.). Выполняют опорную функцию.

Органеллы клетки. Это постоянные структурные компоненты цитоплазмы клетки, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции. Большинство органелл имеют мембранное строение, мембраны отсутствуют в структуре рибосом и центриолей.

Органеллы общего назначения имеются в большинстве клеток (эндоплазматическая сеть, митохондрии, комплекс Гольджи и др.); специального назначения содержатся только в специализированных клетках (жгутики, реснички, пульсирующие вакуоли, миофибриллы и др.).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это система каналов, образованных биологическими мембранами и пронизывающих гиалоплазму. Каналы ЭПС соединены с перинуклеарным пространством. Имеется гладкая ЭПС и гранулярная — на ее мембранах расположены рибосомы. Участвует в транспорте веществ, синтезированных в клетке и поступивших извне; делении цитоплазмы на отсеки; синтезе жиров и углеводов (агранулярная функция) и белков (гранулярная функция).

Рибосомы — сферические тельца диаметром 15-35 нм, состоящие из большой и малой субъединиц, построены из белка и рРНК. Располагаются на мембранах ЭПС, на наружной ядерной мембране, в цитоплазме. Непосредственно участвуют в сборке молекул белков (трансляция).

Митохондрии содержат две мембраны, наружную — гладкую и внутреннюю, которая образует выросты внутрь матрикса (гомогенного содержимого) — кристы. В матриксе располагаются кольцевые молекулы ДНК и рибосомы, а на кристах — АТФ-сомы (грибовидные тела). Участвует в кислородном этапе энергетического обмена; синтезе АТФ и специфических белков.

Комплекс (аппарат) Гольджи образован комплексом биологических мембран в виде узких каналов, расширяющихся на концах в цистерны, от которых отпочковываются пузырьки, способные превращаться в вакуоли. Участвует в концентрации, обезвоживании, уплотнении и упаковке веществ; образовании первичных лизосом; сборке комплексных органических соединений (липопротеинов, гликолипидов и др.).

Лизосомы — шаровидные тельца, ограниченные биологической мембраной, диаметром 0,2-1 мкм. Внутри содержится около 40 гидролитических ферментов. Расщепляют пищевые вещества и бактерии, поступившие в клетку (гетерофагия); разрушают временные органы эмбрионов, личинок и отмирающие структуры (аутофагия).

Пластиды — органоиды, содержащиеся только в растительных клетках. Имеют размеры 5-10 мкм. Их стенка образована двумя мембранами, между которыми располагается строма, пронизанная параллельно расположенными мембранами — тилакоидами. В отдельных участках тилакоидов находятся замкнутые полости (граны). В строме есть ДНК и рибосомы.

Хлоропласты в гранах содержат хлорофилл. В них происходит фотосинтез и синтез специфических белков.

Хромопласты построены сходно с хлоропластами. Содержат пигменты — каротиноиды, придающие окраску цветкам и плодам.

Лейкопласты имеют сходное с хлоропластами строение. Не содержат пигментов. В них происходит синтез и накопление белков, жиров и углеводов.

Центросома (клеточный центр) — органоид, содержащийся вблизи ядра клетки. Представлен двумя центриолями, окруженными центросферой. Цилиндрические центриоли образованы 27 микротрубочками, сгруппированными по три; центриоли расположены перпендикулярно друг к другу. Образует полюса и веретено деления при митозе и мейозе.

Вакуоли представляют собой участки гиалоплазмы, ограниченные элементарной мембраной. У растений содержат клеточный сок и поддерживают тургорное давление; у протистов выполняют пищеварительную и выделительную функции.

Органеллы движения — это жгутики и реснички. Содержат по 20 микротрубочек, образующих девять пар по периферии и две одиночные в центре, покрыты элементарной мембраной. У основания находятся базальные тельца, образующие микротрубочки. Обеспечивают движение протистов, бактерий, сперматозоидов и ресничных червей. В дыхательных путях служат для удаления попавших инородных частиц.

Включения. Это непостоянные компоненты цитоплазмы клетки, не выполняющие непосредственных функций в клетке, содержание которых изменяется в зависимости от функционального состояния клетки.

Трофические включения — запасы питательных веществ в клетке. В растительных клетках — это преимущественно крахмал и белки; в животных — гликоген и жир.

Секреторные включения представляют собой продукты жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь, подлежащие выведению из клетки.

Экскреторные включения являются продуктами обмена веществ (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.).

Строение и функции клеточного ядра

Клеточное ядро обязательный компонент всех эукариотических клеток. Содержит кариолемму (ядерную оболочку), кариоплазму (ядерный сок), хроматин и ядрышки.

Кариолемма представлена двумя биологическими мембранами; наружная ядерная мембрана непосредственно переходит в мембраны ЭПС; на ней имеются рибосомы. Между мембранами находится перинуклеарное пространство, сообщающееся с каналами ЭПС. В мембранах есть поры. Обеспечивает регуляцию обмена веществ между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма состоит из воды, минеральных солей, белков (ферментов), нуклеотидов, АТФ и различных видов РНК. Обеспечивает взаимосвязи между ядерными структурами.

Хроматин образован дезоксинуклеопротеином (ДНП), содержащим молекулы ДНК, белки-гистоны и иРНК. Это деспирализованные хромосомы, образующие гранулы и глыбки. В профазах митоза и мейоза хроматин, спирализуясь, образует хромосомы.

Метафазные хромосомы состоят из двух продольных нитей ДНП — хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры (первичной перетяжки). Центромера делит тело хромосомы на два плеча. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, отделяющую от плеча спутник. На конце плеча имеются теломеры, препятствующие соединению разных хромосом.

Типы хромосом:

метацентрические — равноплечие;
субметацентрические — неравноплечие;
акроцентрические — одно плечо очень короткое.

Ядрышки — шарообразные, не окруженные мембраной образования, состоящие из белков, рРНК и небольшого количества ДНК. Непостоянны. Образуются в области вторичных перетяжек хромосом (ядрышковых организаторов). В них формируются субъединицы рибосом.

Урок биологии в 9 классе по теме "Клетка элементарная единица жизни". Вид урока: урок применения знаний. Тип урока: комбинированный. Цель: расширить знания учащихся по теме "Клетка" Изучить строение и функции плазматической мембраны. Сравнить строение растительной и животной клеток. Оборудование: презентация, микроскопы, микропрепараты растительной и животной клеток. Так же конспект урока содерджит образовательные, развивающие и воспитательные задачи. В разработке дается подробный ход урока с инструктивной карточкой для лабораторной работы. Сопровождается мультимедийной презентацией и видеофрагментами.

Тема: Клетка элементарная единица жизни.

Вид урока: урок применения знаний.

Форма урока: комбинированный урок.

Оборудование: презентация, микроскопы, микропрепараты растительной и животной клеток.

1. Образовательные:

более подробно изучить историю открытия клетки и возникновения клеточной теории;

обобщить и закрепить знания учащихся о строении растительной и животной клеток;

рассмотреть строение и функции плазматической мембраны;

сравнить строение растительной и животной клеток, найти черты сходства и отличия.

2. Развивающие:

способствовать развитию общеучебных и общебиологических навыков: наблюдения, сравнения, обобщения и формулирования доказательств и выводов;

развитию умения находить ошибки, объяснять их;

работать с дополнительной литературой и выполнять творческие задания;

3. Воспитательные:

содействовать формированию материалистического представления учащихся о научной картине мира;

показать важность научных открытий в жизни общества и развитии науки биологии;

содействовать эстетическому развитию учащихся через использование наглядных материалов урока;

Организационный момент.

Изучение нового материала:

Урок я хочу начать словами ученого имя которого вам известно. Послушайте и ответьте на вопросы: (слайд)

- Кому принадлежат эти слова?

- Что вы можете сказать о деятельности этого человека?

- Эти слова принадлежат английскому ученому Роберту Гуку. Он рассматривал срез пробки растения. Именно Гук в 1665г открыл клетку. (видеофрагмент №1)

Первым человеком, увидевшим клетки, был английский ученый Роберт Гук (известный нам благодаря закону Гука). (слайд)

В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа.

Первые микроскописты вслед за Гуком обращали внимание только на оболочки клеток. Понять их нетрудно. Микроскопы в то время были несовершенны и давали малое увеличение.

Длительное время основным структурным компонентом клетки считалась оболочка. Лишь в 1825 году чешский ученый Я.Пуркине (1787-1869) обратил внимание на полужидкое студенистое содержимое клеток и назвал его протоплазмой (теперь ее называют цитоплазмой).

Только в 1833 г. английский ботаник Р. Броун (1773-1858), первооткрыватель хаотического теплового движения частиц (названного впоследствии в его честь броуновским), открыл в клетках ядра. Броун в те годы интересовался строением и развитием диковинных растений — тропических орхидей. Он делал срезы этих растений и исследовал их с помощью микроскопа. Броун впервые заметил в центре клеток какие-то странные, никем не описанные сферические структуры. Он назвал эту клеточную структуру ядром.

Итак, клетка была открыта и ученые приступили к ее исследованию. Давайте вместе сформулируем определение, что такое клетка? (видеофрагмент №2)

Клетка – наименьшая структурная единица организма растений и животных. Клетка от греч. “hitos” – полость. (слайд)

Клетка - удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме, будь то растение или животное. Клеточное строение - один из общих признаков всех живых организмов. Это положение получило развитие в клеточной теории М. Шлейдена и Т. Шванна. (видеофрагмент №3)

Об истории возникновения клеточной теории кратко расскажут. (выступления учащихся) (слайд)

Немецкий ботаник М. Шлейден установил, что растения имеют клеточное строение. Именно открытие Броуна послужило ключом к открытию Шлейдена. Дело в том, что часто оболочки клеток, особенно молодых, видны в микроскоп плохо. Другое дело — ядра. Легче обнаружить ядро, а затем уж оболочку клетки. Этим и воспользовался Шлейден. Он начал методично просматривать срезы за срезами, искать ядра, затем оболочки, повторять все снова и снова на срезах разных органов и частей растений. После почти пяти лет методичных изысканий Шлейден закончил свою работу. Он убедительно доказал, что все органы растений имеют клеточную природу.

Шлейден обосновал свою теорию для растений. Но оставались еще животные. Каково их строение, можно ли говорить о едином для всего живого законе клеточного строения? Ведь наряду с исследованиями, доказывавшими клеточное строение животных тканей, были работы, в которых это заключение резко оспаривалось. Делая срезы костей, зубов и ряда других тканей животных, ученые никаких клеток не видели. Состояли ли они раньше из клеток? Как видоизменялись?

Ответ на эти вопросы дал другой немецкий ученый — Т. Шванн, создавший клеточную теорию строения животных тканей. Натолкнул Шванна на это открытие Шлейден. Шлейден дал в руки Шванна хороший компас — ядро. Шванн в своей работе применил тот же прием — сначала искать ядра клеток, затем их оболочки.

Откройте учебники на странице 50 найдите и прочитайте основные положения клеточной теории и запишите их в тетрадь.

Основные положения клеточной теории:

Клетка является основной структурно – функциональной единицей жизни. Все живое состоит из клеток.

Все клетки схожи по химическому составу, строению и функциям.

Новые клетки образуются путем деления исходных клеток.

Вы многое знаете о клетке из курсов биологии 6, 7, 8 классов. Давайте вспомним строение растительной и животной клетки, выполнив задание на доске.

Вы знаете, что любая клетка состоит из трех частей: мембраны, ядра и цитоплазмы. Более подробно остановимся на строении и функциях плазматической мембраны (работа по слайдам № 12,13,14 презентации). Она образована фосфолипидами и белками. Белки погружены на разную глубину в фосфолипидный слой или расположены на внешней и внутренней стороне мембраны.

Через поры в мембране проходят все питательные вещества и выводятся все конечные ненужные продукты;

Обладает односторонней и избирательной проницаемостью;

Обеспечивает взаимосвязь клетки и окружающей среды.

Фагоцитоз – способность мембраны впячиваться внутрь, захватывая твердые частицы.

Пиноцитоз – поступление в клетку через мембрану межклеточной жидкости.

(в ходе объяснения ведется краткая запись в тетрадь).

Но сегодня на уроке мы должны рассмотреть не только строение растительной и животной клеток, но и сравнить их, выделить черты сходства и отличия, сделать выводы.

Поможет вам это сделать еще одно задание: вы видите на доске пустые растительную и животную клетки. Распределите органоиды по клеткам и ответьте на вопросы:

- Какие органоиды вы поместили только в растительную клетку?

- Какие органоиды вы поместили только в животную клетку?

- Какие части и органоиды есть и в растительной и в животной клетке?

- Сформулируйте вывод. Что общего в строении растительной и животной клеток? Какие существуют отличия?

В животной клетке есть центриоли. У высших растений в клетках их нет;

В животной клетке отсутствуют пластиды;

Плотная целлюлозная оболочка бывает только у растений;

У растений бывают крупные вакуоли, а у животных они встречаются только у простейших (сократительные).

Лабораторная работа №1

(знакомство с инструктивной карточкой у каждого на столе)

На выполнение лабораторной работы вам дается 7 минут.

Тема: Сравнение растительной и животной клеток.

Цель: (сформулируйте самостоятельно и запишите цель лабораторной работы исходя из ее темы)

Оборудование: микроскоп, микропрепараты растительной и животной клеток.

2.Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества клетки и живых организмов.

1. Краткая история изучения клетки.

Клетка – элементарная единица живой системы. Специфические функции в клетке распределены между органоидами – внутриклеточными структурами. Несмотря на многообразие форм, клетки разных типов обладают поразительным сходством в своих главных структурных особенностях.

Клеточная теория

Началом изучения клетки можно считать 1665 год, когда английский учёный Роберт Гук впервые увидел в микроскоп на тонком срезе пробки мелкие ячейки; он назвал их клетками.

По мере усовершенствования микроскопов появлялись все новые сведения о клеточном строении растительных и животных организмов.

С приходом в науку о клетке физических и химических методов исследования было выявлено удивительное единство в строении клеток разных организмов, доказана неразрывная связь между их структурой и функцией (схема №1)
Схема №1 Формирование представлений о клетке.

Клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов.
Клетки всех одно- и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлением жизнедеятельности и обмену веществ.
Размножаются клетки путём деления.
В многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым функциям и образуют ткани.
Из тканей состоят органы.

Единство структурных систем – цитоплазмы и ядра.
Сходство процессов обмена веществ и энергии.
Единство принципа наследственного кода.
Универсальное мембранное строение.
Единство химического состава.
Сходство процесса деления клеток.

Таблица №1 Отличительные признаки растительной и животной клетки

Признаки	Растительная клетка	Животная клетка
Пластиды	Хлоропласты, хромопласты, лейкопласты	Отсутствует
Способ питания	Автотрофный (фототрофный, хемотрофный).	Гетеротрофный (сапротрофный, хемотрофный).
Синтез АТФ	В хлоропластах, митохондриях.	В митохондриях.
Расщепление АТФ	В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.	В хлоропластах и всех частях клетки, где необходимы затраты энергии.
Клеточный центр	У низших растений.	Во всех клетках.
Целлюлозная клеточная стенка	Расположена снаружи от клеточной мембраны.	Отсутствует.
Включение	Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; в вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей.	Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты.
Вакуоли	Крупные полости, заполненные клеточным соком – водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки.	Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие.

Значение теории : она доказывает единство происхождения всех живых организмов на Земле (рисунок1).

Рисунок 1 Схема строения животной и растительной клеток

Таблица № 2 Клеточные органеллы, их строение и функции

Органеллы	Строение	Функции
Цитоплазма	Находится между плазматической мембраной и ядром, включает различные органоиды. Пространство между органоидами заполнено цитозолем – вязким водным раствором разных солей и органических веществ, пронизанным системой белковых нитей – цитоскелетом.	Большинство химических и физиологических процессов клетки проходит в цитоплазме. Цитоплазма объединяет все клеточные структуры в единую систему, обеспечивает взаимосвязь по обмену веществами и энергией между органоидами клетки.
Наружная клеточная мембрана	Ультрамикроскопическая пленка, состоящая из двух мономолекулярных слоев белка и расположенного между ними бимолекулярного слоя липидов. Цельность липидного слоя может прерываться белковыми молекулами- "порами".	Изолирует клетку от окружающей среды, обладает избирательной проницаемостью, регулирует процесс поступления веществ в клетку; обеспечивает обмен веществ и энергии с внешней средой, способствует соединению клеток в ткани, участвует в пиноцитозе и фагоцитозе; регулирует водный баланс клетки и выводит из нее конечные продукты жизнедеятельности.
Эндоплазматическая сеть (ЭС)	Ультрамикроскопическая система мембран образующих трубочки, канальцы, цистерны, пузырьки. Строение мембран универсальное (как и наружной), вся сеть объединена в единое целое с наружной мембраной ядерной оболочки и наружной клеточной мембраной. Гранулярная ЭС несет рибосомы, гладкая лишена их.	Обеспечивает транспорт веществ, как в нутрии клетки, так и между соседними клетками. Делит клетку на отдельные секции, в которых одновременно происходят различные физиологические процессы и химические реакции. Гранулярная ЭС участвует в синтезе белка. В каналах ЭС образуются сложные молекулы белка, синтезируются жиры, транспортируются АТФ.
Рибосомы	Мелкие сферические органоиды, состоящие из рРНК и белка.	На рибосомах синтезируются белки.
Аппарат Гольджи	Микроскопические одномембранные органеллы, состоящие из стопочки плоских цистерн, по краям которых ответвляются трубочки, отделяющие мелкие пузырьки.	В общей системе мембран любых клеток – наиболее подвижная и изменяющаяся органелла. В цистернах накапливаются продукты синтеза распада и вещества, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки. Упакованные в пузырьки, они поступают в цитоплазму: одни используются, а другие выводятся наружу.
Лизосомы	Микроскопические одномембранные органеллы округлой формы. Их число зависит от жизнедеятельности клетки и ее физиологического состояния. В лизосомах находятся лизирующие (растворяющие) ферменты, синтезированные на рибосомах.	Переваривание пищи, попавшей в животную клетку при фагоцитозе и пиноцитозе. Защитная функция. В клетках любых организмов осуществляют автолиз (саморастворение органелл) особенно в условиях пищевого или кислородного голодания у животных рассасывается хвост. У растений растворяются органеллы при образовании пробковой ткани сосудов древесины.

Важным достижением биологической науки является формирование представлений о строении и жизнедеятельности клетки как структурной и функциональной единице организма.
Наука, изучающая живую клетку во всех ее проявлениях, называется цитологией.
Первые этапы развития цитологии, как области научного знания, были связаны с трудами Р. Гука, А. Левенгука, Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова, К.Бэра. Итогом их деятельности явилось формулирование и развитие основных положений клеточной теории.
В процессах жизнедеятельности клетки принимают непосредственное участие разнообразные клеточные структуры.
Цитоплазма обеспечивает деятельность всех клеточных структур как единой системы.
Цитоплазматическая мембрана обеспечивает пропускную избирательность веществ в клетке и защищает ее от внешней среды.
В цистернах Аппарата Гольджи накапливаются продукты синтеза и распада веществ, поступившие в клетку, а также вещества, которые выводятся из клетки.
В лизосомах происходит расщепление веществ, попавших в клетку.

2.Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества клетки и живых организмов.
Неорганических веществ намного больше, ведь неорганические вещества - это и вода, и минеральные вещества. Разумеется, наибольшая часть отдела под названием "неорганические вещества клетки" отводится воде - она составляет 40-98% от всего объема клетки.

Вода в клетке выполняет множество важнейших функций: она обеспечивает упругость клетки, быстроту проходящих в ней химических реакций, перемещение поступивших веществ по клетке и их вывод. Кроме того, в воде растворяются многие вещества, она может участвовать в химических реакциях и именно на воде лежит ответственность за терморегуляцию всего организма, так как вода обладает неплохой теплопроводностью.

Помимо воды, в неорганические вещества клетки входят и многие минеральные вещества, делящиеся на макроэлементы и микроэлементы.

К макроэлементам относятся такие вещества, как железо, азот, калий, магний, натрий, сера, углерод, фосфор, кальций и многие другие.

Микроэлементы - это, в большинстве своем, тяжелые металлы, такие, как бор, марганец, бром, медь, молибден, йод цинк.

Также в организме есть и ультрамикроэлементы, среди которых золото, уран, ртуть, радий, селен и другие.

Все неорганические вещества клетки играют собственную, важную роль. Так, азот участвует в великом множестве соединений - как белковых, так и небелковых, способствует образованию витаминов, аминокислот, пигментов.

Кальций представляет собой антагонист калия, служит клеем для растительных клеток.

Молибден улучшает устойчивость растений против грибков-паразитов, способствует ускорению синтеза белка.

Железо участвует в процессе дыхания, входит в состав молекул гемоглобина.

Медь отвечает за образование клеток крови, здоровье сердца и хороший аппетит.

Бор отвечает за процесс роста, в особенности у растений.

Калий обеспечивает коллоидные свойства цитоплазмы, образование белков и нормальную работу сердца.

Натрий также обеспечивает правильный ритм сердечной деятельности.

Сера участвует в образовании некоторых аминокислот.

Фосфор участвует в образовании огромного количества незаменимых соединений, таких, как нуклеотиды, некоторые ферменты, АМФ, АТФ, АДФ.

И только роль ультрамикроэлементов пока абсолютно неизвестна.

Но одни только неорганические вещества клетки не смогли бы сделать ее полноценной и живой. Органические вещества важны не менее, чем они.

К органическим веществам относятся углеводы, липиды, ферменты, пигменты, витамины и гормоны.

Углеводы делятся на моносахариды, дисахариды, полисахариды и олигосахариды. Моно- ди- и полисахариды являются основным источником энергии для клетки и организма, а вот нерастворяющиеся в воде олигосахариды склеивают соединительную ткань и защищают клетки от неблагоприятного внешнего воздействия.

Липиды делятся на собственно жиры и липоиды - жироподобные вещества, образующие ориентированные молекулярные слои.

Ферменты являются катализаторами, ускоряющими биохимические процессы в организме. Кроме того, ферменты уменьшают количество потребляемой на придание реакционной способности молекуле энергии.

Витамины необходимы для регуляции окисляемости аминокислот и углеводов, а также для полноценного роста и развития.

Гормоны необходимы для регулирования жизнедеятельности организма.

Органические соединения составляют в среднем 20—30% массы клетки живого организма. К ним относятся биологические полимеры — белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, а также жиры и ряд небольших молекул — гормонов, пигментов, АТФ и многие другие.

В различные типы клеток входит неодинаковое количество органических соединений. В растительных клетках преобладают сложные углеводы — полисахариды, в животных — больше белков и жиров. Тем не менее, каждая из групп органических веществ в любом типе клеток выполняет сходные функции.

Аминокислоты, азотистые основания, липиды, углеводы и т. д. поступают в клетку вместе с пищей или образуются внутри ее из предшественников. Они служат исходными продуктами для синтеза ряда полимеров, необходимых клетке.

Белки, как правило, являются мощными высокоспецифическими ферментами и регулируют обмен веществ клетки.

Нуклеиновые кислоты служат хранителями наследственной информации. Кроме того, нуклеиновые кислоты контролируют образование соответствующих белков-ферментов в нужном количестве и в нужное время.

Среди органических веществ клетки белки занимают первое место, как по количеству, так и по значению. У животных на них приходится около 50% сухой массы клетки. В организме человека встречается около 5 млн. типов белковых молекул, отличающихся не только друг от друга, но и от белков других организмов. Несмотря на такое разнообразие и сложность строения, белки построены всего из 20 различных аминокислот.

Все ферменты, выполняющие роль катализаторов, — вещества белковой природы, они ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в десятки и сотни тысяч раз.

Одни молекулы ферментов могут состоять только из белка (например, пепсин) — однокомпонентные, или простые; другие содержат два компонента: белок (апофермент) и небольшую органическую молекулу — кофермент. Установлено, что в качестве коферментов в клетке функционируют витамины. Если учесть, что ни одна реакция в клетке не может осуществляться без участия ферментов, становится очевидным то важнейшее значение, которое имеют витамины для нормальной жизнедеятельности клетки и всего организма. Отсутствие витаминов снижает активность тех ферментов, в состав которых они входят.

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота, нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех молекул фосфорной кислоты.

Структура неустойчива, под влиянием ферментов переходит в АДФ – аденозиндифосфорную кислоту (отщепляется одна молекула фосфорной кислоты) с выделением 40 кДж энергии. АТФ — единый источник энергии для всех клеточных реакций (см.схему №1).

Схема №1 Превращение АТФ
Остановимся более подробно на значении нуклеиновых кислот, которые в клетке выполняют очень важные функции. Особенности химического строения нуклеиновых кислот обеспечивают возможность хранения, переноса и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой ткани на определенном этане индивидуального развития.

Читайте также: