Урок 20. Клетка как структурная основа живых организмов
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 20. «Клетка как структурная основа живых организмов»

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Каковы основные положения клеточной теории?

- Каковы особенности строения клеток эукариот?

- Каков механизм деления клеток?

- Почему клетку называют структурной	основой живых организмов?

Глоссарий по теме:

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет трансляцию генетической информации следующим поколениями путем самовоспроизведения.

Митоз (непрямое деление клетки) – это наиболее часто встречающаяся форма клеточного деления, состоящая из нескольких этапов (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).

Мейоз (редукционное деление клетки) – это форма деления ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое, а также происходит трансформация генного аппарата.

Эукариотическая клетка – клетка, имеющая оформленное, обособленное ядро, в котором находится генетический аппарат. Все организмы, кроме принадлежащих к царствам археи и бактерии, являются эукариотами, то есть состоят из одной или более эукариотических клеток.

Прокариотическая клетка – это клетка, не имеющая оформленного ядра и обособленных органелл. Прокариоты – организмы, состоящие из одной или более прокариотических клеток.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1.	Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 94-99.

2. Федюкович Н.И. Анатомия и физиология человека. – 2-е изд. – Ростов-на-Дону «Феникс» 2003 г.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет трансляцию генетической информации следующим поколениями путем самовоспроизведения.

Современная клеточная теория, как и любая другая научная теория – это синтез данных об объекте исследования, то есть – живой клетке. Основоположниками клеточной теории являются немецкие исследователи М. Шлейден и Т. Шванн (1839 год).

Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируются от 5 до 200 мкм.

Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной оболочкой (плазмалеммой) от внешней среды. Плазмалемма позволяет осуществлять транспорт веществ между клеткой и внешней средой, взаимодействовать с близлежащими клетками и межклеточным веществом.

В клетке расположено ядро, как правило, округлой или яйцевидной формы (в некоторых клетках, например, лейкоцитах, оно может быть палочковидным), где хранится генетическая информация (ДНК) и происходит синтез белка. Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко.

Ядро окружено цитоплазмой, состоящей из гиалоплазмы, клеточных органелл и включений. Гиалоплазма содержит полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, и представляет собой основное вещество цитоплазмы, участвующие в обменных процессах.

Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определенные функции. Основные органеллы клетки – это клеточный центр, комплекс Гольджи, митохондрии, эндоплазматическая сеть.

Клеточный центр состоит из двух плотных образований – центриолей, и расположен возле ядра или комплекса Гольджи. Центриоли входят в состав веретена клетки, образуют жгутики и реснички.

Митохондрии состоят из внутренней и внешней мембран и имеют форму нитей, зерен и палочек. В митохондриях, за счет содержащихся во внутренней мембране ферментах, происходят расщепление аминокислот, глюкозы, процесс окисления жирных кислот, образование основного энергетического материала клетки АТФ (аденозинтрифосфорнай кислота).

Комплекс (аппарат) Гольджи представлен в виде пластинок, пузырьков, трубочек, которые расположены вокруг ядра. Функция аппарата Гольджи – транспорт веществ, химическая (ферментативная) обработка и выведение продуктов жизнедеятельности из клетки.

Эндоплазматическая (цитоплазматическая) сеть состоит из гранулярной (зернистой) и агранулярной (гладкой) сети. Агранулярная Эндоплазматическая сеть осуществляет обмен жиров и полисахаридов. Гранулярная Эндоплазматическая сеть состоит из трубочек, пластин, цистерн, к стенкам которых прилегают рибосомы – мелкие образования, осуществляющие синтез белка в клетке

Цитоплазма клетки, помимо органелл, имеет постоянные скопления веществ, называемые включениями и имеющие жировую, пигментную или белковую природу.

Клетки обладают раздражимостью (что позволяет осуществлять двигательные реакции) и размножаются делением. Деление клеток разделяют на непрямое (митоз) и редукционное (мейоз).

Митоз представляет собой процесс непрямого деления соматических эукариотических клеток, в ходе которого из одной диплоидной клетки (с двойным набором хромосом) образуются две дочерние с двойным набором хромосом.

Подготовка клетки к митозу осуществляется в интерфазу, в ходе которой происходит удвоение ДНК, накопление АТФ для обеспечения энергией процесса деления, синтезируются специальные белки веретена деления.

Митоз включает два процесса: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление вслед за ядром цитоплазмы).

Митоз осуществляется в четыре фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

В профазе происходят следующие процессы:

1. ДНК в ядре укорачиваются и скручиваются в компактные хромосомы (каждая хромосома состоит из хроматид – двух молекул ДНК, соединенных центромерой).

2. Оболочка ядра распадается, и хромосомы оказываются в цитоплазме, где уже не обособлены ядром и расположены неупорядоченно.

3. Происходит растворение ядрышек и начинается формирование веретена деления, некоторые нити которого прикрепляется к центромерам хромосом.

4. Центриоли удваиваются и ориентируются согласно полюсам клетки.

В метафазе хромосомы, ориентированные к полюсам клетки, расположены на экваторе – образуется, так называемая метафазная пластинка. Хроматиды еще соединены первичной перетяжкой с нитями веретена деления. Центриоли расположены у полюсов клетки.

Мейоз представляет собой способ деления клеток, при котором из одной материнской клетки с двойным (диплоидным) набором хромосом образуется четыре гаплоидные дочерние клетки (с одинарным набором хромосом).

Подготовка клетки к мейозу, как и в случае митоза, происходит в интерфазу: в процессе подготовки удваивается ДНК, происходит накопление АТФ, осуществляется синтез белков веретена деления.

Мейоз включает два деления, которые осуществляются последовательно, друг за другом.

Первое деление (мейоз I) называют редукционным, поскольку оно приводит к уменьшению числа хромосом. Первое деление включает четыре фазы:

Профаза I – в которой осуществляется скручивание молекул ДНК и формирование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух парных (гомологичных) хроматид.

Число хромосом при мейозе в два раза уменьшается, что необходимо при половом размножении, когда гаплоидные наборы мужской и женской клеток сливаются в зиготу – зародышевую клетку с двойным набором хромосом. Процесс оплодотворения, таким образом, диплоидный набор хромосом.

Выводы:

Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амеба и т.д.), так и структурной единицей многоклеточного организма, в котором выполняет такие функции, как: усвоение и расщепление поступающих извне в клетку веществ с извлечением энергии для поддержания жизнедеятельности, рост организма – путем увеличения числа клеток, размножение – путем соединения половых клеток, защита, путем фагоцитоза.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Расположите в хронологическом порядке события, предшествующие формированию клеточной теории:

А. Описание Робертом Гуком структуры пробкового слоя клеточных стенок ветки бузины

Б. Опубликование А. Левенгуком результатов исследования о микроскопических организмах, которых он наблюдал в микроскоп

В. Описание Р. Броуном ядра растительной клетки

Г. Создание братьями Янсен первого микроскопа

Д. Открытие М. Шлейденом и Т. Шванном ядрышка

Пояснение: правильная последовательность: Г, А, Б, В, Д.

2. Установите соответствие:

А. Наиболее часто встречающаяся форма клеточного деления, состоящая из нескольких этапов (профаза, метафаза, анафаза, телофаза).

Б. Форма деления ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое, а также происходит трансформация генного аппарата.

В. Простое (прямое) деление клеток, которое встречается сравнительно редко, и при котором клетка разделяется на равные либо неравные части.

1. – Мейоз

2 – Митоз

3 – Амитоз

Пояснение: Верный ответ: А2; Б1; В3.