Докажите что клетка структурная и функциональная единица живых организмов 10 класс
Естествознание. 10 класс
Клетка – структурная единица живого
Клетка как структурная основа живых организмов
Необходимо запомнить
Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет передачу генетической информации следующим поколениями путём 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 г.).
Основными положениями клеточной теории стали следующие:
1. Все организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток, которые способны к обмену с внешней средой веществом, энергией, информацией.
2. Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической (информационной) единицей всего живого.
3. Клетка – это также и единица размножения, роста и развития живого организма.
4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по функциям и строению и составляют ткани, составляющие органы и системы органов.
5. Клетка – это элементарная, открытая живая система, которая способна к саморегуляции, самовоспроизведению и восстановлению.
6. Клетки возникают только из клеток (уточнение Р. Вирхова в 1858 г.).
Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируют от 5 до 200 мкм.
Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной мембраной (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). Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко. Клетка – носитель генетической информации.
Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определённые функции. Основные органеллы клетки – это рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи эндоплазматическая сеть, митохондрии, клеточный центр.
Интерактивная 3-D модель клетки
Значение клеток
Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амёба 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, синтез биополимеров, рост организма – путём увеличения числа клеток, размножение – путём соединения половых клеток.
Клетки могут перемещать значительные объёмы веществ через мембрану, что осуществляется в ходе таких процессов как фагоцитоз (в случае поглощения твёрдых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетка приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает мембраной в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Например, клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их и, погибая, образуют гной. В этой связи, можно выделить ещё одну функцию клеток – защитную.
Клетки обладают раздражимостью (т. е. способностью реагировать на внешние воздействия) и размножаются делением.
Естествознание. 10 класс
Клетка – структурная единица живого
Клетка как структурная основа живых организмов
Необходимо запомнить
Клетка представляет собой структурно-функциональную единицу живого организма, которая способна к обмену веществом, информацией и энергией с окружающей средой и делению. Клетка осуществляет передачу генетической информации следующим поколениями путём 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 г.).
Основными положениями клеточной теории стали следующие:
1. Все организмы (за исключением вирусов) состоят из клеток, которые способны к обмену с внешней средой веществом, энергией, информацией.
2. Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической (информационной) единицей всего живого.
3. Клетка – это также и единица размножения, роста и развития живого организма.
4. В многоклеточных организмах клетки дифференцированы по функциям и строению и составляют ткани, составляющие органы и системы органов.
5. Клетка – это элементарная, открытая живая система, которая способна к саморегуляции, самовоспроизведению и восстановлению.
6. Клетки возникают только из клеток (уточнение Р. Вирхова в 1858 г.).
Клетки очень разнообразны по размерам, форме, строению, функциям. Размеры клеток варьируют от 5 до 200 мкм.
Клетка – это система биополимеров, которая содержит ядро, цитоплазму и органеллы, находящиеся в ней. Клетка ограничена клеточной мембраной (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). Сверху ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из внешней и внутренней мембраны. Внутри ядра находится нуклеоплазма – гелеобразное вещество, хроматин и ядрышко. Клетка – носитель генетической информации.
Клеточные органеллы – это постоянные части клетки, имеющие установившуюся структуру и выполняющие определённые функции. Основные органеллы клетки – это рибосомы, лизосомы, комплекс Гольджи эндоплазматическая сеть, митохондрии, клеточный центр.
Интерактивная 3-D модель клетки
Значение клеток
Клетка может являться как отдельным организмом – одноклеточным (например, инфузория туфелька, амёба 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, синтез биополимеров, рост организма – путём увеличения числа клеток, размножение – путём соединения половых клеток.
Клетки могут перемещать значительные объёмы веществ через мембрану, что осуществляется в ходе таких процессов как фагоцитоз (в случае поглощения твёрдых тел) и пиноцитоз (в случае поглощения жидких тел). В общем виде в ходе этих процессов клетка приближается к субстрату, изгибается вокруг него и охватывает мембраной в пузырек, где, при взаимодействии с лизосомами – особыми органеллами, содержащими ферменты, происходит расщепление и «переваривание» субстрата. Например, клетки крови лейкоциты (белые кровяные тельца, фагоциты), поглощают проникающие через рану бактерии, фагоцитируют («пожирают») их и, погибая, образуют гной. В этой связи, можно выделить ещё одну функцию клеток – защитную.
Клетки обладают раздражимостью (т. е. способностью реагировать на внешние воздействия) и размножаются делением.
Урок биологии в 10-м классе по теме «Клетка – структурная и функциональная единица жизни»
Разделы: Биология
Вид урока: урок применения знаний.
Форма урока: комбинированный урок.
Межпредметные связи: информатика, химия.
Педагогические технологии, приемы и методы, применяемые на уроке:
“Удивляй!”, “Лови ошибку!”, “Да-нетка” (ТРИЗ), практичность знаний, свои примеры, театрализация, парная, групповая, фронтальная работа (КСО), “Светофор” (АСО).
Ход урока
1. Урок начинается с биологической загадки “Удачный подарок” Жена немецкого сельского врача Роберта Коха Эмма преподнесла ему на день рождения подарок. Этот дар любимой женщины определил его последующие научные успехи. С легкой руки Эммы ему крупно повезло: вскоре он стал лауреатом Нобелевской премии. Его именем названа бактерия – возбудительница туберкулеза. Что же подарила Коху его дальновидная супруга?
(Подарком был микроскоп… С его помощью Р. Кох открыл также возбудителей холеры, бубонной чумы, сонной болезни и столбняка, чем спас жизни миллиона людей. (На стол выставляется микроскоп)
2. Театрализация: под музыкальное сопровождение разыгрывается сцена
Учитель: Как зовут ученого, в результате открытий которого было введено понятие “клетка”?
Учащиеся: Роберт Гук.
(Информация помещается на доске)
4. Знакомство с задачами урока.
Учитель: Сегодня мы будем вести разговор о клетке. Используя полученные знания, попытаемся обобщить их и применить в новых ситуациях через решение биологических задач, анализ таблиц, рисунков, схем, проектного задания. Работая индивидуально и в группах, в конце урока сформулируем его тему. А сейчас разминка для предстоящей большой работы.
5. Громкий понятийный фронтальный опрос. Понятия по разделу “Обмен веществ и энергии клетки”
Дайте определение понятий: метаболизм, анаболизм, катаболизм, гомеостаз, комплементарность, трансляция, транскрипция, нуклеотид.
6. Сигнальный опрос – “Светофор” по разделу “Строение и функции клетки”.
Просигнальте, узнав органоид клетки по описанию его функций.
А). Одна из главных частей клетки, содержащая набор хромосом, хранящих и передающих наследственную информацию. (ядро) Учащиеся поднимают карточку чёрного цвета.
Б). Органоид растительной клетки, в котором идёт фотосинтез с образованием углеводов. (хлоропласты) карточка зелёного цвета
В).” Силовые станции” клетки, в которых осуществляется синтез АТФ и содержится собственная ДНК (митохондрии) карточка оранжевого цвета
Г). Органоиды, образующиеся в комплексе Гольджи и выполняющие функции переработки ненужных клетке веществ. (лизосомы) карточка жёлтого цвета
Д) Органоиды, состоящие из двух частичек, небольших по размерам, но выполняющих очень важную функцию – синтез белков. (рибосомы) карточка синего цвета.
Б. Проверка знаний и применение их в новой ситуации.
1. Индивидуально-диференцированная разноуровневая работа по карточкам
Назови, какое количество аминокислот закодировано: АГУ ЦЦУ ААЦ АУУ УЦЦ УУА?
Выбери правильный ответ. Генетический код несёт информацию в первую очередь:1) Об общем плане строения ядра. 2) О количестве хромосом в клетках организма. 3) О первичной структуре белка.
Выбери правильное суждение:
А) Жиры не растворимы в воде и имеют гидрофобный характер.
Б) Азот как микроэлемент входит в состав белков, нуклеиновых кислот и АТФ.
В) Нуклеотиды, входящие в состав ДНК и РНК, отличаются друг от друга входящими в их состав сахаром и азотистыми основаниями.
Г) Мономерами нуклеиновых кислот являются аминокислоты.
2. “Лови ошибку!”. Парная работа
Задание для парной работы. Ученик бойко отвечал у доски, раскрывая процесс фотосинтеза, но допустил ошибки. Найдите их. Скорость синтеза органических веществ в клетке постоянно меняется в зависимости от ситуации. Утром и днём процесс фотосинтеза, как правило, осуществляется медленнее, чем вечером. В солнечный день синтез идёт быстрее, чем в пасмурную погоду. В клетке также работает система саморегуляции биосинтеза белков. При этом учитывается потребность клетки в этом органическом соединении на данный момент.
3. Коллективная работа. Выполнение заданий по карточкам, анализ рисунков, таблиц, схем. Выступление учащихся.
а). Вспомните процессы пластического и энергетического обмена в клетке. Расскажите о них.
б). Решите предложенные вам биологические задачи:
1. В какой ситуации может возникнуть особая потребность в белке у клетки? Что означает фраза “биосинтез белка в клетке активизировался” Что конкретно при этом должно произойти в клетке?
Ответ учащихся: (примерный)
Особая потребность у клетки в белке может возникнуть, например, при подготовки к делению, так как белковые молекулы нужны для образования нитей веретена деления, построения перегородки между клетками, образования новых ядерных оболочек и т.д.
Активизация процесса биосинтеза белка означает следующее:
а) в ядре клетки синтезируется большее, чем обычно, количество молекул информационной РНК;
6) с большего числа генов “переписываться” информация на строящиеся молекулы информационной РНК;
в) большее число молекул информационной РНК транспортируется из ядра клетки в цитоплазму;
г) большее количество молекул информационной РНК одновременно “обслуживается” рибосомами;
д) в биосинтезе белков задействовано большее, чем обычно, число рибосом;
е) большее количество молекул транспортной РНК переносит аминокислоты к месту синтеза белка;
ж) к рибосомам подносится большее, чем обычно, число аминокислот;
з) в процессе биосинтеза участвует большее, чем обычно, количество молекул АТФ;
к) поглощается большее, чем обычно, количество энергии.
2. Почему именно в семенах, плодах и клубнях растений накапливается большое количество включений в виде углеводов и жиров.
Примерный ответ учащихся.
Известно, что жиры и углеводы являются потенциальными источниками энергии, которая необходима ра стению для осуществления различных жизненно важных процессов (например, размножение, роста и развития). Вероятно, поэтому в органах и частях растения, связанных с выполнением функции полового или бесполого размножения, накапливается большое количество этих веществ. Это позволяет запасти в удобной для клетки форме энергиею, которая понадобится в дальнейшем для роста и развития молодого организма.
Органические вещества, отложенные в семенах и плодах, обеспечат нормальное развитие проростка на самых первых этапах данного процесса. Углеводы и жиры, накопленные корневищем, клубнем, луковицей, будут использованы растением в дальнейшем при вегетативном размножении..
в) Расскажите о выполненном вами домашнем задании (сообщение о роли витаминов и гормонов). Рисунок 1.
г). На основании изложенных фактов сделайте вывод о клетке и процессах, происходящих в ней.
1) Рассмотрите предложенные вам рисунки с изображением клеток различных организмов. Сравните их и сделайте вывод. Рисунок 2.
2) Выделите клеточные структуры мембранного строения. Назовите их и сделайте вывод. Рисунок3.
3) Известно, что на ДНК записана и хранится наследственная информация. Ответьте на вопрос и выскажите свои рассуждения. Почему молекула ДНК не транспортируется из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка? Ведь в этом случае не нужна была бы молекула – посредник – информационная РНК! Приведите еще доказательство того, что ядро – главная составная часть клетки.
4) Продемонстрируйте свой проект домашнего задания “Клетка – город” представление клетки как административно – хозяйственной единицы.) Рисунок 4. Сформулируйте вывод: клетка является …
1. Рассмотрите предложенные вам рисунки клеток разных царств живой природы. Рисунок 5. Используя их, ответьте на вопросы А), Б), В).
А). О чем может свидетельствовать принципиальное сходство химического состава и строение клеток растительного и животного организма? Примерный ответ учащихся. (Принципиальное сходство строения и химического состава клеток растений и животных указывает на общность их происхождения, вероятно, от одноклеточных водных организмов.)
Б). О чем может свидетельствовать наличие различий в строении и функционировании клеток растений и животных? Примерный ответ учащихся. ( Животные и растения далеко отошли друг от друга в процессе эволюции, которая, как известно, сопровождается дивергенцией. У них разные типы питания (автотрофный и гетеротрофный), различные способы защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды и т.д. Естественно, все это должно было отразиться на строении их клеток.)
В). Как можно объяснить тот факт, что митохондрии и пластиды обладают собственной ДНК, а другие органоиды клетки ее не имеют? Примерные рассуждения учащихся. (В соответствии с одной из весьма популярных в научном мире гипотез, давние предшественники современных пластид и митохондрий в историческом прошлом были самостоятельно живущими одноклеточными прокариотическими организмами, имеющими собственную генетическую информацию и, естественно, способными размножаться. Однако в дальнейшем они проникли в более крупную эукариотическую клетку (или были поглощены ею, но не переварены) и стали выполнять в ней функции органоидов. При этом митохондрии и пластиды сохранили имевшиеся у них до этого собственные нуклеиновые кислоты, обеспечивающие их относительную независимость от ядра клетки, появляющуюся, в частности, в способности к самостоятельному делению.
2. Приведите примеры из вашего домашнего задания (анализ геохронологической таблицы “Развитие органического мира на Земле”).
3. Выстройте схему доказательств на основе анализа.
4.Сделайте вывод: клетка является…
Представление домашней работы и ее защита.
Учащиеся выполняли следующие виды заданий:
1. Составление проекта “Клетка – город”, представление клетки как административно-хозяйственной единицы с использованием ИКТ.
2. Анализ геохронологической таблицы “Развитие органического мира на планете Земля”
Примерный рассказ: Анализируя геохронологическую историю Земли мы обнаружили, что в Архейской эре 3,5 миллиона лет назад возникла жизнь на Земле, о чём свидетельствуют отдельные находки прокариотических организмов, бактерий и сине-зелёных водорослей в породах. Началась биологическая эволюция, последовавшая за химической. По теории Опарина, первыми прародителями клеток были кооцерватные капли. Только в Протерозое мы видим разделение клеток на растительные и животные. Таблица показывает, что животные клетки и животные организмы развиваются в процессе эволюции быстрее, так как на наш взгляд, у них гетеротрофный тип питания, а в первичном бульоне мирового океана было достаточно веществ для поглощения. Так как фотосинтез, в основе которого лежит автотрофный тип питания, был крупным ароморфозом, поэтому растительная клетка в процессе эволюции возникла значительно позже.
3. Применение знаний об обменных процессах в клетке в области медицины.
Сообщение 1 учащегося. На метаболические процессы в клетках могут воздействовать витамины и гормоны. При нарушении обменных процессов возникают разного рода болезни. Просматривая инструкции по применению медицинских препаратов я выбрала для примера Аевит – поливитаминный препарат, содержащий витамины А и Е, относящийся к форматерапевтической группе средств влияющих на метаболические процессы. Препарат восстанавливает капиллярное кровообращение, нормализует капиллярную и тканевую проницаемость, влияет на липидный обмен в клетках.
Сообщение 2 учащегося. В журнале “Биология в школе” я нашёл статью, в которой показан механизм действия гормона на клетку мишень. Гормоны – это биологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции, которые на ряду с нервной системой, регулируют и координируют самые разнообразные функции организма, в том числе и метаболизм. Через жидкую среду организма они могут влиять на сложные клеточные структуры – мембраны эффекторных органов, оказывая специфическое действие при наличии гормона в низких концентрациях. Гормоны бывают двух видов – стероиды и пептиды. Стероидные гормоны относительно небольшие и способны проникать через клеточную мембрану. Гормон связывается с рецептором в цитоплазме. Образовавшийся гормон-рецепторный комплекс транспортируется в ядро клетки, где вступает в обратимое взаимодействие с ДНК и индуцирует синтез белка (фермента) или нескольких белков. Путём взаимодействия специфических генов на определённом участке ДНК одной из хромосом синтезируется матричная(информационная) РНК (мРНК), которая переходит из ядра в цитоплазму, присоединяется к рибосомам и индуцирует здесь синтез белка. Таким образом влияют половые гормоны(например тестостерон,) на формирование пола у человека.
4. Формулирование выводов по выполненным работам. (Учитель помещает выводы на доску)
Клетка является структурно – функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов;
Клеткам присуще мембранное строение;
Ядро главная составная часть клетки;
Клетки размножаются только делением;
Клеточное строение организма – свидетельство того, что растения и животные имеют единое происхождение.
В. Знакомство с клеточной теорией.
1.Игра “Да-нетка”. Задумано учителем слово “теория”, учащиеся его должны отгадать. (Учащиеся задают вопросы учителю на которые он отвечает да, либо нет. Например: Задуманное Вами слово связано с клеткой? Да. Это слово открытие? Нет. Это стройная система знаний о клетке? Да. Это слово теория? Да!
Г. Домашнее задание.
1. Творческое задание – составить кроссворд “Клеточная теория”.
2. На основании П. 5.5, стр. 179-180 составить таблицу об этапах изучения клетки учеными мира по предложенному образцу.
Клетка как структурная и функциональная единица живого: особенности строения и значения клеток
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:
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:
Для некоторых клеток вообще не свойственно постоянство формы. Речь идет об амебоидных клетках (лейкоцитах).
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.