Міні підручник на один урок "Історія вивчення клітин. Методи цитологічних досліджень"

ЕНВК «Школа майбутнього»

Феоктистова Т. А.

Біологія 10 клас

Клітинний рівень організації живої природи.

Історія вивчення клітин. Методи цитологічних досліджень

Ялта 2011р.

Передмова.

Пропонований Вам міні - підручник може служити і навчальним посібником і книгою для читання з біології та конспектом. Будемо раді, якщо видання не тільки допоможе розібратися в навчальному матеріалі, закріпити і поглибити знання, отримані на уроках, а й блиснути знаннями маловідомих цікавих фактів в області біології.

Для кого написана ця книга?

- Для учнів старших класів, так як вона відповідає чинній шкільній програмі (рівень стандарту).

- Для Вас, шановні вчителі та батьки.

- Для всіх, хто коли небудь ставив собі питання: «Що таке жива клітина? Як вона влаштована? Який еволюційний шлях цього дивного мікроскопічного «галактичного корабля» життя? ».

ознайомимося:

- з методами вивчення клітини;

- з історією розвитку цитології;

- з основними етапами становлення клітинної теорії.

охарактеризуємо:

- клітинну теорію Шванна і її роль в обґрунтуванні єдності органічного світу;

Використовуючи презентації (демонстраційні) і коментарі до слайдів, можна досить швидко сформувати асоціативний ряд по темі, повторити і закріпити теоретичний матеріал.

Згадаймо рівні організації живої матерії. Для візуалізації цього навчального матеріалу доцільно відтворити схему «Рівні організації живої матерії».

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

Подумай!

- Історія розвитку досліджень клітини тісно пов'язана з винаходом і удосконаленням певного приладу. Що це за прилад і чому без нього світ клітин залишався невідомим аж до середини ХVІІ століття?

- З яким рівнем організації живої матерії ви ознайомилися під час вивчення попереднього розділу?

- Які найважливіші класи органічних речовин, які характерні для живих систем, Вам відомі?

Мотивація, актуалізація раніше отриманих знань.

Ви вже знаєте багато про будову клітин еукаріот і прокаріот з курсу біології 7 - 9 класів. Узгоджуються ваші знання з тим, про що йде мова у вірші «Дивовижна клітина»?

Живе на світі людина

Але скільки, не дивись,

Чи не розгледиш ти і довіку,

Що у нього всередині.

І люди, перемагаючи рок,

Намагалися відгадати,

Що з вами за один урок,

Повинні ми тут дізнатися.

Візьмемо, наприклад, будинок стоїть

З «тисячі» цегли,

І світ природи полягає

З маленьких частин.

Вам здається, мала вона,

Але в мікроскоп погляньте,

Адже це ціла країна

Як в натуральному вигляді

І в тій країні столиця

Є ядром,

Усередині її зберігаються

Запаси хромосом.

У столиці, як годиться,

Від центру зовсім поряд

Від світу відгороджене

Чільне ядерце.

А цитоплазма шириться

величезним океаном

Навколо неї кордоном

Зовнішня мембрана.

І органи інші там

Працею поглинені,

Своїм, згідно галузям,

На благо всієї країни.

Всі знають, без енергії

Прийде всьому кінець

Її дасть мітохондрія,

Працюючи, як ТЕЦ.

заводів рибосоми

Робота нелегка.

Їх дуже внесок вагомий

При синтезі білка.

А ендоплазми мережі -

Те транспорт для речовин.

Перехресні стежки ці

Основа зв'язку є.

Ще є комплекс Гольджі

Поки сповнений таємниць.

Його ти, якщо хочеш,

Спробуй, розгадай.

Ученим, щоб вирішити секрет

Всіх клітинних проблем,

Ще на багато сотень років

Роботи вистачить усім.

Країна, з назвою «клітка»

У величезному світобудову

Як крапля з піпетки

У глибокому океані.

Розміри їй малі дані,

Але немає важливіше іншого.

Адже в ній щось і укладені

Всі принципи живого.

Пропоную згадати загальний план будови еукаріотичної клітини, спираючись на знання курсу біології 9 класу і матеріал підручника. Складемо схему «Будова еукаріотичної клітини».

клітка

поверхневий апарат

1) надмембранний
комплекс;

2) плазмалемма;

3) подмембранний
комплекс.

цитоплазма

(Цитозоль)

структури

1) включення;

2) органели:

- двумембранние:

ядро

мітохондрії

пластиди

одномембранні:

плазмалемма

ЕР

апарат Гольджі

лізосоми

- немембранні:

80 S рибосоми

клітинний центр

цитоскелет

При вивченні курсу біології 7 класу Ви вивчали загальний план будови прокариотической (бактеріальної) клітини. Складемо схему «Будова клітини прокаріотів».

прокаріотична клітина

поверхневий апарат цитоплазма

1) Плазмалемма.

2) Клітинна стінка.

3) Капсула (іноді).

4) Жгутики.

1) Цитозоль.

2) 70S рибосоми.

3) Нуклеоїд.

4) включення.

5) Мембранні

освіти:

Мезосома,

фотосинтезирующие

мембрани.

Клітка - відкрита динамічна система, пов'язана з зовнішнім середовищем.

Формування позитивної установки на вивчення теми.

Для формування асоціативного ряду можна було б використовувати такі об'єкти:

1) яйце;

2) скляну кульку;

3) пробка;

4) знак «Радіація»;

5) цегла;

6) рахунок з ресторану;

7) зображення акробатів;

8) зображення сучасної пральної машини.

Яке відношення, на вашу думку, ці об'єкти мають до теми, яку ми розглядаємо? Ви заінтриговані? Пропоную повернутися до цього питання після вивчення теми.

Цитологія (грец. Сitos - клітина) - наука, яка вивчає будову, функціонування і еволюцію клітин.

Предмет цитології: клітини живих організмів - одноклітинних, колоніальних, багатоклітинних.

вивчає:

- Будова і хімічний склад клітин.

- Функції внутрішньоклітинних структур.

- Функції клітин в живих організмах.

- Розмноження і розвиток клітин.

- Адаптація клітин до середовища існування.

Використовуючи визначення терміна «цитологія» і матеріал підручника, спробуйте самостійно сконструювати термін «цитологія», використовуючи алгоритм:

що

Наука, складова системи біологічних наук.

Що вивчає?

Будова і хімічний склад клітин.

- Функції внутрішньоклітинних структур.

- Функції клітин в живих організмах.

- Розмноження і розвиток клітин.

- Адаптація клітин до середовища існування.

Як?

Використовуючи різні методи цитологічних досліджень.

Назва

Від грец. сitos - клітина

Коли виникла?

1665 г.Роберт Гук, вивчаючи зріз пробки, відкрив клітинну будову рослинних тканин, запропонував термін «клітина».

Пропоную ознайомитися текстом підручника і з презентацією на тему заняття. Можливо, Ви створите свою, більш інформативну та цікаву презентацію (творче завдання).

Зародження понять про клітинному будову організмів.

слайд

Коментарі

Невидимий неозброєним оком світ клітин залишався невідомим для людей до ХVІІ століття. Але ось люди з золотими руками і допитливим розумом навчилися шліфувати лінзи і використовувати їх для розширення можливостей зору. У вчених з'явилася можливість подивитися на світ «озброєним» поглядом.

У 1609 році Галілео Галілей (італійський фізик, механік, астроном) на підставі інформації, отриманої з Голландії від Янсен (батька і сина) побудував телескоп з опуклим об'єктивом і увігнутим окуляром, який давав трикратне збільшення.

Використовуючи практичні придбання Галілея, і внісши в конструкцію власні удосконалення, тридцятирічний професор фізики Роберт Гук, випускник Оксфордського університету, асистент знаменитого Роберта Бойля, в 1665 році сконструював власний мікроскоп.

Захопившись можливостями мікроскопа, Гук розглядав все, що потрапляло під руку - мурашки, водорості, піщинки. Одного разу під об'єктив потрапив шматочок пробки. Саме це спостереження № 18, описане в книзі «Мікрографія» принесло вченому славу відкриття клітини. Жодного портрета Гука не збереглося - їх взагалі не було, тому, що вчений вважав себе негарним. Роберта захопили інші ідеї і він більше не повертався до мікроскопа.

Голландець Антоні Ван Левенгук, син промислового магната з Делфта, торговець сукном, мав хобі - шліфував скло, виготовляв лінзи. Серед відомих голландських майстрів Левенгук вважався одним з кращих. За своє довге життя (90 років) він виготовив близько 200 мікроскопів, які давали збільшення до 270 разів!

Лінза-кулька (зажималась між двома металевими пластинами), голка, гвинти - так виглядав перший мікроскоп Левенгука.

З 1673 року дослідник відправляв в Лондонське королівське товариство результати своїх досліджень з майстерно виконаними малюнками. І лише в 1680 році вчені мужі були змушені прийняти «мануфактурника» до своїх лав, так як він володів світовим визнанням в галузі дослідження невидимих «звіряток» -animalkyla.

За 50 років спостережень Левенгук описав близько 200 видів мікроорганізмів, клітинну будову різних органів рослин, клітини тварин і людини, в 1677 році спільно зі своїм учнем гамором відкрив сперматозоїди.

Роберт Гук і Антоні Ван Левенгук - вчені-дослідники, які сприяли зародженню цитології.

Дослідження клітин різних типів,

передумови створення клітинної теорії.

слайд

Коментарі

Німецький вчений Каспар Фрідріх Вольф, який в 26 років написав працю «Теорія зародження», перший зрозумів, що клітини рослин і тварин схожі і припустив, що клітини відіграють особливу роль у розвитку організму.

Естонський вчений Карл Бер в 1827 році відкрив і описав яйцеклітину хордових, а також довів, що розвиток організму починається з зиготи (заплідненої яйцеклітини).

У 1831 році німецький вчений Роберт Броун довів наявність ядра в кожній живій рослинній клітині. Йому належить авторство «ядро» (лат. Nucleus).

У 1837 році чеський біолог Ян Євангеліста Пуркіньє довів до відома науковий світ про те, що в клітинах тварин і людини ядро - обов'язковий компонент.

Ці вчені разом з багатьма іншими дослідниками створили передумови виникнення клітинної теорії.

Творці клітинної теорії, її подальший розвиток.

слайд

Коментарі

Син доктора, юрист за освітою, в 26 років Матіас Якоб Шлейден знову вирішує вчитися і вступає до університету на медичний факультет. Згодом, вивчаючи фізіологію рослин, німецький вчений намагався зрозуміти механізм виникнення клітин.

Шлейден правильно припустив, що провідна роль в процесі виникнення нової клітини належить ядру, але помилився з приводу самого механізму - він вважав, що кожна нова клітина розвивається всередині старої, подібно «матрьошці». Помилковим було і його уявлення про те, що рослинні і тваринні клітини не мають нічого спільного, крім мікроскопічної будови і наявності ядра.

Теодор Шванн виховувався в дуже релігійній сім'ї і мріяв стати священиком. Навчаючись на філософському факультеті Боннського університету, зацікавився природничими науками. Це стало причиною його перекладу на медичний факультет, де він вивчав будову «спинний струни» (основний орган нервової системи круглоротих). Оболонка нервових волокон, яку пізніше назвали «шванівської» - його відкриття в цій галузі.

У жовтні 1837 року в невеликому берлінському ресторанчику обідали двоє молодих людей. Розмова, яка відбулася між ними, повинен був зіграти найважливішу роль в становленні клітинної теорії. Матіас Якоб Шлейден розповідав молодому Теодору Шванна про власні дослідження і звернув увагу співрозмовника на особливу роль ядра в розвитку рослинних клітин. З цього моменту всі зусилля Шванна були спрямовані на вивчення подібних структур в клітинах «спинний струни»

В1839 році в книзі «Мікроскопічні дослідження відповідностей в структурі і зростанні рослин і тварин» Шванн публікує основні положення клітинної теорії і показує схожість будови і розвитку клітин рослинних і тваринних організмів. Відповідно до цієї теорії:

клітини є елементарною структурною і функціональною одиницею рослинних і тваринних організмів;

процес виникнення клітин обумовлює зростання, розвиток і диференціацію рослинних і тваринних тканин.

Автор відомого афоризму: «Шванн стояв на плечах Шлейдена», видатний німецький вчений Рудольф Вірхов висунув найважливіші положення, які доповнили і узагальнили Шванна:

Кожна клітина походить від той самий клітини ( «Omnis cellula e cellula»);

За межами клітини життя немає;

Найбільше значення в житті клітини мають не оболонки, а цитоплазма і ядро.

Рудольф Вірхов вивчав значення клітин для всього організму. У тілі дорослої людини є близько 200 млрд. Клітин, які виникли з однієї заплідненої яйцеклітини. Вірхов ввів в науку поняття про клітинну патології, що стало базою для виникнення нового медичного напряму - патологічної анатомії клітини.

У 1945 році цитологи вперше отримали можливість подивитися на клітину за допомогою нового інструменту - електронного мікроскопа. Це дало можливість досліджувати багато нових, невідомих раніше, структур. Цитологія, як наука, поступово стала однією з головних галузей біологічних.

Сучасні положення клітинної теорії стверджують:

клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

клітини всіх одно- і багатоклітинних організмів подібні один одному за походженням, гомологични за будовою, хімічним складом, основним проявам життєдіяльності;

кожна нова клітина виникає в результаті поділу материнської;

у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини - зиготи, різні типи клітин формуються завдяки їх спеціалізації під час індивідуального розвитку особини і утворюють тканини;

З тканин складаються органи, які тісно взаємопов'язані між собою і підпорядковані нервово-гуморальним і імунним системам регуляції.

Узагальнення і структурування інформаційних даних, складання таблиці «Етапи розвитку цитології».

етапи

Вчений, дати (рік) відкриттів

Внесок в розвиток науки

Зародження понять про клітинному будову

Роберт Гук

(1665)

Антоні Ван Левенгук (1677)

Сконструював власний мікроскоп, розглядаючи зріз пробки, виявив «відсіки», для їх позначення ввів термін «клітина».

Відкрив одноклітинні організми, сперматозоїди, еритроцити, бактерії, спостерігав рух крові в капілярах, описав клітинну будову різних органів рослин, створив близько 200 мікроскопів.

Створення клітинної теорії

М. Шлейден

(1837)

Т. Шванн

(1838)

Вивчав клітинну будову рослин, процеси виникнення клітин, роль ядра.

Узагальнив знання про клітці, створив клітинну теорію.

Розвиток клітинної теорії

К. Бер

(1827)

Р. Вірхов

(1858)

Довів, що клітина - одиниця розвитку живих організмів.

Довів, що клітини походять від клітин і виникають шляхом клітинного поділу.

сучасні дослідження

Створення сучасної клітинної теорії, дослідження клітин за допомогою сучасних методів цитологічних досліджень.

Сучасні методи вивчення клітин досить різноманітні і технічно складні. Для того щоб розібратися в цій масі інформації і перетворити її в частину власної системи знань, пропонуємо Вам ознайомитися з матеріалом підручника і заповнити таблицю «Сучасні методи вивчення клітин».

Варіант заповнення таблиці:

Назва методу

Прилади, які використовуються, основні принципи їх роботи (коротко)

Максимальне збільшення, переваги

застосування

Світлова (оптична) мікроскопія

Світловий (оптичний) мікроскоп.

Крізь прозорий об'єкт дослідження проходять промені світла, які потрапляють на систему оптичних лінз об'єктива і окуляра, які збільшують його.

До 2 - 3 тисяч

Вивчення загального плану будови клітин і органел, розміри яких не менше 200 нм.

Прижиттєве вивчення клітин

Світловий (оптичний) мікроскоп. Розглядають тимчасові препарати з живих клітин.

Можна спостерігати процеси життєдіяльності клітин (рух клітин, поділ, плазмоліз і ін.)

Вивчення загального плану будови клітин і процесів їх життєдіяльності.

Електронна мікроскопія

Електронний мікроскоп. Препарати обробляють певним чином (золотом. Платиною, іншими важкими металами), після чого органели набувають різну ступінь поглинання електронів і тому виділяються на екрані або на фотоплівці.

До 500 000 і більше

Вивчення органел малих розмірів (менш 200 нм) і будова плазматичних мембран (тільки фіксовані мікропрепарати)

Метод мічених атомів

У клітку вводять речовину, в якому один з атомів певного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом (ізотопи карбону, фосфору, Нітрогену, оксигена).

За допомогою приладів можна простежити за міграцією перетворення речовин з радіоактивними ізотопами.

Вивчення локалізації та механізмів біохімічних процесів.

Растрова (скануюча) електронна мікроскопія

Скануючий електронний мікроскоп. Електрони відбиваються від поверхні об'єкта і дають зображення, коли рухаються у зворотному напрямку.

До 500 000 і більше, можливі прижиттєві дослідження.

Вивчення поверхні клітин, мікроорганізмів.

флуоресцентна мікроскопія

Об'єкт. Невідомий в ультрафіолетовому світлі, набуває яскравий блиск після обробки особливим препаратом (флюорохромом). В такому мікропрепараті частини об'єкта світяться різними кольорами в темному полі.

Кольорове зображення, висока ступінь контрастності, можливість спостережень процесів в динаміці.

Вивчення загального плану будови клітин, мікроорганізмів (в тому числі і вірусів), процесів їх життєдіяльності, визначення локалізації окремих структур клітин.

Метод цитохимического аналізу

Суміш хімічних речовин (барвників), світловий (оптичний) мікроскоп. Певні реактиви вибірково забарвлюють різні речовини, які входять до складу органел клітини.

До 2 - 3 тисяч, дає можливість вивчати не тільки морфологію, а й деталі будови окремих структур.

Вивчення окремих компонентів клітин. Широко використовується при дослідженнях бактерій, вірусів.

метод центрифугування

Центрифуга, електронний мікроскоп, скануючий мікроскоп. Клітини подрібнюють, поміщають в центрифугу. При оборотах центрифуги структури клітин осідають шарами, так як мають різну щільність. Шари розділяють і вивчають окремо.

Дає можливість вивчати окремі компоненти клітин за допомогою інших біохімічних методів.

Вивчення хімічного складу клітин і окремих структур.

Формування і закріплення сформованих асоціативних зв'язків. Давайте згадаємо об'єкти, які вам пропонувалися на початку вивчення теми. Які асоціації вони у Вас викликають?

об'єкти

асоціації

яйце

Яйцеклітина. Карл Бер в 1827 році відкрив і описав яйцеклітину хордових, а також довів, що розвиток організму починається з зиготи (заплідненої яйцеклітини).

пробка

Роберт Гук в 1665 році, розглядаючи під мікроскопом зріз пробки, виявив «відсіки», для їх позначення ввів термін «клітина».

Знак «Радіація»

Метод мічених атомів. У клітку вводять речовину, в якому один з атомів певного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом

цегла

Клітинна теорія. Клітка - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів. Як цегла - основний елемент будівель.

Рахунок з ресторану

У жовтні 1837 року в невеликому берлінському ресторанчику обідали двоє молодих людей. Розмова, яка відбулася між ними, повинен був зіграти найважливішу роль в становленні клітинної теорії.

зображення акробатів

Автор відомого афоризму: «Шванн стояв на плечах Шлейдена», видатний німецький вчений Рудольф Вірхов.

скляну кульку

Лінза-кулька (зажималась між двома металевими пластинами), голка, гвинти - так виглядав перший мікроскоп Левенгука.

Зображення сучасної пральної машини

Метод центрифугування. Клітини подрібнюють, поміщають в центрифугу. При оборотах центрифуги структури клітин осідають шарами, так як мають різну щільність.

Застосування знань.

1.Складіть тестові завдання репродуктивного характеру (альтернативно-множинні) за запропонованим зразком. Ці завдання спрямовані на запам'ятовування певних фактів, термінів, ознак. Щоб виконати їх Ви будете використовувати порівняння, аналіз і синтез.

На формування клітинної теорії вплинули успіхи:

А) оптики;

Б) систематики;

В) фізіології;

Г) анатомії.

2. Виконайте завдання на застосування знань. Мета цих завдань - контроль Вашої здатності відтворювати теоретичний матеріал і аналізувати засвоєні факти, формування умінь порівнювати.

Визначте правильність тверджень:

1) Роберт Гук і Антоні Ван Левенгук - вчені-дослідники, які сприяли зародженню цитології.

2) Карл Бер довів, що клітина - одиниця розвитку живих організмів.

3) Вірхов довів, що клітини походять від клітин і виникають шляхом клітинного поділу.

4) Світлова (оптична) мікроскопія забезпечує вивчення загального плану будови клітин і органел, розміри яких не менше 200 нм.

3. Завдання для закріплення знань.

1) Метод ____________________ дозволяє спостерігати процеси життєдіяльності клітин (рух клітин, поділ, плазмоліз і ін.)

2) ____________ мікроскопія забезпечує кольорове зображення, високу ступінь контрастності, можливість спостережень процесів в динаміці.

3) ____________ мікроскопія забезпечує вивчення поверхні клітин, мікроорганізмів.

Рефлексія (змісту навчального матеріалу).

Підіб'ємо підсумки нашої спільної роботи. Пропоную Вам оцінити ефективність, захопливість і корисність обраних форм роботи. Продовжіть фразу з рефлексивного екрана:

1. Бо сьогодні я знаю ...

2. було цікаво…

3. було важко…

4. я виконував завдання ...

5. Я зрозумів, що…

6. тепер я можу ...

7. я відчув, що ...

8. я купив…

9. я навчився…

10. у мене вийшло …

11. я зміг…

12. я спробую…

13. мене здивувало ...

14. урок дав мені для життя ...

15. мені захотілось…

Планування наступних досліджень, мотивація подальшого вивчення теми.

У вивченні теми ще багато цікавого і невідомого. Ми дізнаємося, як організовані клітини різних організмів, як працюють структурні компоненти клітини, як виникають соматичні і статеві клітини і багато іншого. Все це - завдання наступних занять. Зорієнтуватися на «маршруті» Вам допоможе схема для візуалізації «Рівні організації живої матерії», яка була представлена на початку міні-підручника, і в якій ми будемо відзначати пройдені теми. Це допоможе проектувати подальшу роботу, і узагальнювати досліджуваний матеріал.

Бажаємо успіху!