Заняття 8. Клітини – основна структурно-функціональна одиниця живих організмів.

11 Б .11.2021

12/16 .11.2021

13/19 .11.2021

17 Д-2 02.11.2021

18 А-21 02.10.2021

18 А-2 02.10.2021

Розділ ІІ. Клітинний рівень організації життя

Тема 3: Загальний план будови клітини.

Хід заняття:

1. Запишіть в зошит :тему та план заняття

Тема заняття: Клітини – основна структурно-функціональна одиниця організмів.

1. Поняття про клітину та цитологію. Організація клітин.

2. Історія вивчення клітини.

3. Методи цитологічних досліджень.

про клітину https://www.youtube.com/watch?v=bBymW0PtVT0

2. Вивчіть напам'ять визначення до основних понять:

Основні поняття: клітина, прокаріоти, еукаріоти, поверхневий апарат, цитологія, світлова (оптична) мікроскопія, електронна мікроскопія, метод центрифугування, метод культури клітин, метод мічених атомів, або авторадіографія,

Опорний конспект

1. Поняття про клітину та цитологію. Організація клітин.

Клітина – основна структурно функціональна одиниця всіх організмів, елементарна біологічна система.

Усі клітини складаються з поверхневого апарату та цитоплазми. Залежно від наявності ядра всі організми поділяють на два надцарства: Прокаріоти та Еукаріоти. Клітини прокаріотів, крім того, що не мають ядра, ще й досить просто організовані. Клітини еукаріотів – містять чітко оформлене ядро, принаймні на певному етапі розвитку клітини.

Внутрішній вміст кожної клітини оточує поверхневий апарат. До його складу входять плазматична мембрана, надмембранні та підмембранні структури. Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст клітини від несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовинами та енергією між клітиною і середовищем. Внутрішнє середовище клітини – це цитоплазма (від грец. китос – клітина та плазма – виліплене). До її складу входять різні органічні та неорганічні сполуки, а також клітинні компоненти: органели та включення.

Цитоплазма за допомогою внутрішньоклітинних мембран поділена на окремі функціональні ділянки. У цитоплазмі розташований внутрішньоклітинний скелет, або цитоскелет (від китос та скелетон – скелет). Це система білкових утворів – мікротрубочок і мікрониток, яка виконує опорну функцію.

Органели (від грец. органон – орган, інструмент) – постійні клітинні структури. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини. Одні органели обмежені однією мембраною (вакуолі, комплекс Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми), інші – двома (хлоропласти, мітохондрії, ядро) або взагалі не мають мембранної оболонки (клітинний центр, рибосоми, мікротрубочки, мікронитки), а також клітинні включення – непостійні компоненти клітини. Вони можуть зникати і знову з’являтись у процесі її життєдіяльності.

Включення – це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин.

Цитологія – наука про клітину. Предметом цитології є клітини живих організмів і одноклітинних і багатоклітинних. Зміст цитології:

- вивчення й експериментальне дослідження будови й хімічного складу клітини;

- функції внутрішньоклітинних структур;

- функції клітин у живих організмів;

- розмноження й розвиток клітин;

- пристосування клітин до умов середовища.

2. Історія вивчення клітини.

Підручник Балан «Біологія 10 кл» с.82

Запишіть у зошит основні дати визначних відкритів у біології.

3. Методи дослідження клітин.

Першим приладом, який дав змогу вивчати клітини, був світловий (оптичний) мікроскоп. Методи досліджень, які здійснюють за допомогою цього приладу, називають світловою мікроскопією.

Поверхні клітин, окремих органел тощо можна вивчати методом сканувальної електронної мікроскопії. При цьому потік електронів не проходить крізь об’єкт дослідження, а відбивається від його поверхні. У живих клітинах вивчають процеси життєдіяльності (рух цитоплазми, поділ тощо). Аби за допомогою електронного сканувального мікроскопа сфотографувати поверхні клітини чи окремих органел, їх покривають металічним пилом, наприклад золотим.

Постійно мати клітини різних типів дає змогу метод культури клітин. При цьому живі клітини утримують та розмножують на штучних поживних середовищах (наприклад, з агару).

Метод мічених атомів, або авторадіографія, дає змогу з’ясувати місце та перебіг певних фізико хімічних явищ у клітині.

Для вивчення різних структур клітин використовують метод центрифугування. При цьому клітини попередньо подрібнюють і в особливих пробірках поміщають у центрифугу – прилад, здатний розвивати швидкі оберти. Оскільки різні клітинні структури мають неоднакову щільність, при дуже швидких обертах центрифуги вони осідатимуть шарами: щільніші органели – швидше і тому опиняться знизу, а менш щільні – зверху. Ці шари розділяють і вивчають окремо.

Відомоті до заняття

1. Поняття про клітину та цитологію. Організація клітин.

Клітина – основна структурно функціональна одиниця всіх організ- мів, елементарна біологічна система.

Усі клітини складаються з поверхневого апарату та цитоплазми. Залежно від наявності ядра всі організми поділяють на два надцарства: Прокаріоти та Еукаріоти. Клітини прокаріотів, крім того, що не мають ядра, ще й досить просто організовані. Клітини еукаріотів – містять чітко оформлене ядро, принаймні на певному етапі розвитку клітини.

Внутрішній вміст кожної клітини оточує поверхневий апарат. До його складу входять плазматична мембрана, надмембранні та підмембранні структури. Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст клітини від несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовинами та енергією між клітиною і середовищем.

Внутрішнє середовище клітини – це цитоплазма (від грец. китос – клітина та плазма – виліплене). До її складу входять різні органічні та неорганічні сполуки, а також клітинні компоненти: органели та включення. Цитоплазма за допомогою внутрішньоклітинних мембран поділена на окремі функціональні ділянки. У цитоплазмі розташований внутрішньоклітинний скелет, або цитоскелет (від китос та скелетон – скелет). Це система білкових утворів – мікротрубочок і мікрониток, яка виконує насамперед опорну функцію. Крім того, елементи цитоскелета беруть участь у зміні форми та русі клітини, забезпечують певне розташування і переміщення органел.

Органели (від грец. органон – орган, інструмент) – постійні клітинні структури. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини (живлення, рух, синтез певних сполук, зберігання і передачу спадкової інформації тощо). Одні органели обмежені однією мембраною (вакуолі, комплекс Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми), інші – двома (хлоропласти, мітохондрії, ядро) або ж взагалі не мають мембранної оболонки (клітинний центр, рибосоми, мікротрубочки, мікронитки), клітинні включення – непостійні компоненти клітини. Вони можуть зникати і знову з’являтись у процесі її життєдіяльності. Включення – це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин.

Цитологія – наука про клітину. Предметом цитології є клітини живих організмів і одноклітинних і багатоклітинних. Зміст цитології:

- вивчення й експериментальне дослідження будови й хімічного складу клітини;

- функції внутрішньоклітинних структур;

- функції клітин у живих організмів;

- розмноження й розвиток клітин;

- пристосування клітин до умов середовища.

2. Історія вивчення клітини.

(Зверніть увагу на виділені історичні моменти, запам"ятайте. РЕШТУ - прочитайте, прийміть до уваги)

У 1665 р. Роберт Гук за допомогою сконструйованого власноруч мікроскопа розглянув оболонки клітин корка і запропонував термін «клітина».

1702 р. Антоні ван Левенгук також за допомогою мікроскопів власної конструкції відкрив бактерії та одноклітинні тварини (інфузорії та ін.), описав еритроцити та сперматозоїди.

1828 р. Роберт Броун відкрив ядро в клітинах рослин, а 1833 року запропонував саму назву «ядро»

1830 р. Ян Евангеліст Пуркіне описав ядро в яйцеклітинах курки.

1838 р. Теодор Шванн, спираючись на праці Матіаса Шлейдена, сформулював положення клітинної теорії, основні з яких: усі живі організми складаються з клітин; клітини тварин і рослин подібні за будовою та хімічним складом. Сучасні положення клітинної теорії ми розглянемо згодом.

1858 р. Рудольф Вірхов довів, що клітини виникають не з безструктурної міжклітинної речовини, як вважали раніше, а внаслідок розмноження («усяка клітина – із клітини»)

1869 р. Фредерік Мішер уперше виділив з ядра клітини нуклеїнові кислоти

1880 р. Вальтер Флеммінг відкрив та описав процес мітозу в клітинах личинок земноводних

1882 р. Ілля Мечников відкрив явище фагоцитозу в лейкоцитів і пов’язав із цим захисні властивості організмів

1894 р. Ріхард Альтман під назвою біобластів описав мітохондрії (назву «мітохондрії» в 1897 року запропонував К. Бенда)

1898 р. Камілло Гольджі описав органелу, яку згодом назвали на його честь «комплексом Гольджі»

1945 р. Альберт Клод і Кейт Портер відкрили ендоплазматичну сітку 1949 р. Крістіан де Дюв описав лізосоми

1952 р. Фрітьоф Сьостранд і Джордж Пелед встановили внутрішню будову мітохондрій

1954 р. Джордж Пелед відкрив рибосоми, а 1956 року він з’ясував призначення зернистої ендоплазматичної сітки.

1956 р. Філіпп Сієкевітц і Джордж Пелед уперше виділили рибосоми з клітини

1962 р. Маршал Ніренберг, Северо Очоа та Хар Гобінд Хорана розшифрували генетичний код

1966 р. Джонатан Сінгер запропонував «рідинно мозаїчну» модель будови плазматичної мембрани

1967 р. Едвін Тейлор з’ясував роль мікротрубочок у мітотичному поділі клітини

1971 р. Ел Сазерленд був удостоєний Нобелівської премії за дослідження механізмів транспорту речовин через плазматичні мембрани

1974 р. Крістіан де Дюв, Альберт Клод і Джордж Пелед отримали Нобелівську премію за встановлення морфофункціональних особливостей молекулярних структур клітини.

Сучасні дослідження в галузі цитології спрямовані насамперед на вивчення найдрібніших органел і структур. Адже вдосконалені збільшувальні прилади і новітні технології відкривають нові перспективи перед дослідниками. Нині дедалі більше розвиваються дослідження в галузі клітинної інженерії, цитотехнології тощо.

3. Методи дослідження клітин.

Першим приладом, який дав змогу вивчати клітини, був світловий (оптичний) мікроскоп. Методи досліджень, які здійснюють за допомогою цього приладу, називають світловою мікроскопією. Метод світлової мікроскопії ґрунтується на тому, що через прозорий чи напівпрозорий об’єкт дослідження проходять промені світла, які згодом потрапляють до системи лінз об’єктива та окуляра. Ці лінзи збільшують об’єкт дослідження, при цьому кратність збільшення можна визначити як добуток збільшень об’єктива й окуляра. Наприклад, якщо лінзи окуляра забезпечують збільшення в 10 разів, а об’єктива – в 40, то загальне збільшення об’єкта досліджень становитиме 400 разів. Сучасні світлові мікроскопи можуть забезпечувати збільшення до 2–3тис. разів.

Електронний мікроскоп здатний збільшувати зображення об’єктів дослідження до 500 тисяч разів і більше. Конструкція електронного мікроскопа дещо нагадує конструкцію світлового, але замість променів світла в ньому застосовують потік електронів, які рухаються в магнітному полі.

Поверхні клітин, окремих органел тощо можна вивчати методом сканувальної електронної мікроскопії При цьому потік електронів не проходить крізь об’єкт дослідження, а відбивається від його поверхні. У живих клітинах вивчають процеси життєдіяльності (рух цитоплазми, поділ тощо). Аби за допомогою електронного сканувального мікроскопа сфотографувати поверхні клітини чи окремих органел, їх покривають металічним пилом, наприклад золотим.

Постійно мати у своєму розпорядженні клітини різних типів дає змогу метод культури клітин. При цьому живі клітини утримують та розмножують на штучних поживних середовищах (наприклад, виготовлених з агару – речовини, яку добувають з червоних водоростей). Змінюючи компоненти поживного середовища, можна спостерігати, як ті чи інші сполуки впливатимуть на ріст і розмноження.

Культури клітин використовують у медицині, ветеринарії та службі захисту рослин для перевірки впливу різноманітних хімічних препаратів, вірусів, одноклітинних організмів, отримання біологічно активних речовин (лікарських, біостимуляторів тощо).

Метод мічених атомів, або авторадіографія, дає змогу з’ясувати місце та перебіг певних фізико хімічних явищ у клітині. Для цього до клітини вводять речовину, в якій один з атомів певного елемента (Карбону, Фосфору тощо) заміщений його радіоактивним ізотопом. За допомогою особливих приладів, здатних виявляти ізотопи, можна прослідкувати за міграцією цих речовин у клітині, їхніми перетвореннями, виявити місце та характер тих чи інших біохімічних процесів.

Для вивчення різних структур клітин використовують метод центрифугування. При цьому клітини попередньо подрібнюють і в особливих пробірках поміщають у центрифугу – прилад, здатний розвивати швидкі оберти. Оскільки різні клітинні структури мають неоднакову щільність, при дуже швидких обертах центрифуги вони осідатимуть шарами: щільніші органели – швидше і тому опиняться знизу, а менш щільні – зверху. Ці шари розділяють і вивчають окремо.

Застосування цитологічних методів у визначенні природи (діагностиці) захворювань. Цитологічні методи широко застосовують для діагностики різноманітних захворювань людини, свійських тварин та культурних рослин, вивчення фізіологічного стану організмів. Так, в онкології (наука, яка вивчає причини виникнення, розробляє засоби діагностики та лікування ракових захворювань) ці методи використовують для виявлення злоякісних і доброякісних пухлин, діагностики передракових станів і первісних стадій цих захворювань.

1. Балан П.Г., Вервес Ю.Г., Поліщук В.П. Біологія, 10 клас. Рівень академічного стандарту - К.: Генеза, 2010. с.79-86

2. Кучеренко М.Е., Вервес Ю.Г., Балан П.Г. та ін. Загальна біологія, 10 клас. - К.: Генеза, 1998, 2000, 2001. с.47-51