Главная Коллекция "Otherreferats" Педагогика Реализация принципа вариативности при изучении темы "Строение клеток прокариот и эукариот" в курсе биологии

Реализация принципа вариативности при изучении темы "Строение клеток прокариот и эукариот" в курсе биологии

Личностно-ориентированный подход к обучению биологии. Схемы строения клеток эукариот и прокариот. Структура биологических мембран. Упаковка молекулы ДНК. Образование и функции лизосом. Строение микроворсинки животной клетки. Разработка мультимедиа урока.

Рубрика Педагогика
Вид разработка урока
Язык русский
Дата добавления 18.02.2011
Размер файла 901,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Обучение биологии, согласно стандарту, должно обеспечить достижение каждым школьником обязательного уровня подготовки. Контроль знаний и умений учащихся - необходимый структурный компонент процесса обучения и должен осуществляться на каждом уроке. При положительном отношении к учебе, познавательном интересе, потребности в получении знаний, умений и навыков, воспитанных чувстве долга и ответственности учебный процесс будет успешнее и даст качественные результаты. Чтобы сформировать такие мотивы, используется весь арсенал методов преподавания - словесные, наглядные, практические, поисковые и т.д.

1. ЛИЧНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ОБУЧЕНИЮ БИОЛОГИИ

Обучение биологии, согласно стандарту, должно обеспечить достижение каждым школьником обязательного уровня подготовки. Контроль знаний и умений учащихся - необходимый структурный компонент процесса обучения и должен осуществляться на каждом уроке. При положительном отношении к учебе, познавательном интересе, потребности в получении знаний, умений и навыков, воспитанных чувстве долга и ответственности учебный процесс будет успешнее и даст качественные результаты. Чтобы сформировать такие мотивы, используется весь арсенал методов преподавания - словесные, наглядные, практические, поисковые и т.д.

Основной формой работы в школе является урок. Необходимо так смоделировать эти 45 мин учебного времени, чтобы максимально эффективно использовать каждую. Вполне естественно, что единой модели всех без исключения уроков нет и быть не может. Поэтому при планировании урока огромную роль играет творческий потенциал учителя.

Все дети в классе разные: одни из них сильные, другие - слабые. И никому нет дела, откуда взялась эта слабость - от случайного срыва, от многолетней педагогической запущенности, от семейных неурядиц или учительской черствости. Поэтому каждый этап урока ставит этих ребят в сложное положение. Сильным тоже не легче. Они ежедневно работают с «недогрузом», все больше утверждаясь в своей всесильности и привилегированности.

Именно поэтому и при объяснении нового материала, и при опросе учащихся необходим личностно-ориентированный подход, учитывающий соотношение принципа посильности обучения для каждого учащегося с обучением на высоком уровне. Чтобы стимулировать интерес к учению, надо создать в учебном процессе ситуацию успеха. Поэтому каждое предлагаемое задание должно состоять из двух частей:

а) задание на уровне базовых знаний;

б) задание повышенной сложности.

Слабым ученикам дополнительно могут быть даны карточки-консультации или планы предстоящего ответа, которые позволят им справиться с заданием.

Личностно-ориентированный подход предусматривает также и дифференцированный контроль, учитывающий индивидуально-психологические особенности школьников, своевременное выявление затруднений и пробелов, так и прогресса у школьников разных уровней обученности.

Контроль выполняет ряд важных функций:

1) диагностическая функция - своевременно обнаружить успешность или неуспешность обучения и в зависимости от этого строить дальнейшее обучение;

2) стимулирующая и мотивирующая функции - контроль для большинства детей не безразличен. Для многих это прежде всего возможность получить удовлетворение от результатов своего труда и желание быть всегда преуспевающим в учебе.

Контроль может быть текущим и тематическим (после изучения крупной темы, раздела).

Устный контроль предполагает индивидуальный и фронтальный опросы. При индивидуальном опросе можно оценить уровень усвоения учеником учебного материала, владение им терминологией, предложив индивидуальные карточки с заданиями разного уровня сложности или вызвав отвечать у доски по таблице.

Но на одном уроке можно опросить лишь небольшое количество учащихся. Поэтому эффективнее совмещать индивидуальный опрос с фронтальным.

Для этого подбирается серия логически связанных между собой вопросов и для краткого ответа вызываются несколько учеников. Искусство учителя состоит в том, чтобы при фронтальной работе не терять из виду ни одного ученика, а при проведении индивидуального опроса не превращать его в общение учителя только с одним учеником.

Чтобы на проверку не уходило слишком много времени, а затраченное время использовалось бы с наибольшей пользой для обучения, я в своей работе часто применяю тестовые задания.

Тесты не должны требовать больших затрат времени; должны быть:

- однозначными, т.е. не допускать произвольного толкования задания; - удобными, т.е. пригодными для быстрой математической обработки результатов; - краткими, т.е. требующими сжатых ответов; - стандартными, т.е. пригодными для широкого практического использования.

Знание терминов и понятий по биологии удобно проверять, проводя диктанты и предлагая ученикам решить кроссворды.

Кроссворды также можно использовать при изучении тем, связанных с многообразием животных, и при обобщении темы.

После изучения большого раздела эффективны обобщающие уроки в виде командного или индивидуального зачета.

В командном зачете класс делится на группы. Каждая группа получает оценочный лист, где фиксируется работа каждого ее члена и ряд заданий, о выполнении которых команда отчитывается перед учителем.

Индивидуальный зачет проводится при помощи 5-6 заранее подготовленных учеников (как правило, хорошо знающих предмет), которые вместе с учителем готовят вопросы по разным темам. Это «экзаменаторы», а все остальные учащиеся должны получить у них зачет. Итоговая оценка выставляется с учетом баллов, полученных за ответы на отдельные вопросы.

Четкие, системные знания способствуют дальнейшему стремлению к познанию изучаемого предмета. Возникает цикл взаимосвязанных процессов, приводящих к положительным результатам у учащихся и удовлетворению учителя своей работой. Рассмотрим использование личностно-ориентированного подхода при изучении темы «Прокариотическая и эукариотическая клетка».

2. СТРОЕНИЕ КЛЕТОК ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ

По строению клетки живые организмы делят на прокариот и эукариот. Клетки и тех и других окружены плазматической мембраной, снаружи от которой во многих случаях имеется клеточная стенка. Внутри клетки находится полужидкая цитоплазма. Однако клетки прокариот устроены значительно проще, чем клетки эукариот.

Рис. 1. Строение клетки прокариот

Основной генетический материал прокариот (от греч. про - до и карион - ядро) находится в цитоплазме в виде кольцевой молекулы ДНК. Эта молекула (нуклеоид) не окружена ядерной оболочкой, характерной для эукариот, и прикрепляется к плазматической мембране (рис.1). Таким образом, прокариоты не имеют оформленного ядра. Кроме нуклеоида в прокариотической клетке часто встречается небольшая кольцевая молекула ДНК, называемая плазмидой. Плазмиды могут перемещаться из одной клетки в другую и встраиваться в основную молекулу ДНК.

Некоторые прокариоты имеют выросты плазматической мембраны: мезосомы, ламеллярные тилакоиды, хроматофоры. В них сосредоточены ферменты, участвующие в фотосинтезе и в процессах дыхания. Кроме того, мезосомы ассоциированы с синтезом ДНК и секрецией белка.

Клетки прокариот имеют небольшие размеры, их диаметр составляет 0,3-5 мкм. С наружной стороны плазматической мембраны всех прокариот (за исключением микоплазм) находится клеточная стенка. Она состоит из комплексов белков и олигосахаридов, уложенных слоями, защищает клетку и поддерживает ее форму. От плазматической мембраны она отделена небольшим межмембранным пространством.

В цитоплазме прокариот обнаруживаются только немембранные органоиды рибосомы. По структуре рибосомы прокариот и эукариот сходны, однако рибосомы прокариот имеют меньшие размеры и не прикрепляются к мембране, а располагаются прямо в цитоплазме.

Рис. 2. Строение клеток эукариот

Многие прокариоты подвижны и могут плавать или скользить с помощью жгутиков.

Размножаются прокариоты обычно путем деления надвое (бинарным). Делению предшествует очень короткая стадия удвоения, или репликации, хромосом. Так что прокариоты - гаплоидные организмы.

К прокариотам относятся бактерии и синезеленые водоросли, или цианобактерии. Прокариоты появились на Земле около 3,5 млрд лет назад и были, вероятно, первой клеточной формой жизни, дав начало современным прокариотам и эукариотам.

Эукариоты (от греч. эу - истинный, карион - ядро) в отличие от прокариот, имеют оформленное ядро, окруженное ядерной оболочкой - двуслойной мембраной. Молекулы ДНК, обнаруживаемые в ядре, незамкнуты (линейные молекулы). Кроме ядра часть генетической информации содержится в ДНК митохондрий и хлоропластов. Эукариоты появились на Земле примерно 1,5 млрд лет назад.

В отличие от прокариот, представленных одиночными организмами и колониальными формами, эукариоты могут быть одноклеточными (например, амеба), колониальными (вольвокс) и многоклеточными организмами. Их делят на три больших царства: Животные, Растения и Грибы.

Диаметр клеток эукариот составляет 5-80 мкм. Как и прокариотические клетки, клетки эукариот окружены плазматической мембраной, состоящей из белков и липидов. Эта мембрана работает как селективный барьер, проницаемый для одних соединений и непроницаемый для других. Снаружи от плазматической мембраны расположена прочная клеточная стенка, которая у растений состоит главным образом из волокон целлюлозы, а у грибов - из хитина. Основная функция клеточной стенки - обеспечение постоянной формы клеток. Поскольку плазматическая мембрана проницаема для воды, а клетки растений и грибов обычно соприкасаются с растворами меньшей ионной силы, чем ионная сила раствора внутри клетки, вода будет поступать внутрь клеток. За счет этого объем клеток будет увеличиваться, плазматическая мембрана начнет растягиваться и может разорваться. Клеточная стенка препятствует увеличению объема и разрушению клетки.

У животных клеточная стенка отсутствует, но наружный слой плазматической мембраны обогащен углеводными компонентами. Этот наружный слой плазматической мембраны клеток животных называют гликокаликсом. Клетки многоклеточных животных не нуждаются в прочной клеточной стенке, поскольку есть другие механизмы, обеспечивающие регуляцию клеточного объема. Так как клетки многоклеточных животных и одноклеточные организмы, живущие в море, находятся в среде, в которой суммарная концентрация ионов близка к внутриклеточной концентрации ионов, клетки не набухают и не лопаются. Одноклеточные животные, живущие в пресной воде (амеба, инфузория туфелька), имеют сократительные вакуоли, которые постоянно выводят наружу поступающую внутрь клетки воду.

Структурные компоненты эукариотической клетки

Внутри клетки под плазматической мембраной находятся цитоплазма. Основное вещество цитоплазмы (гиалоплазма) представляет собой концентрированный раствор неорганических и органических соединений, главными компонентами которого являются белки. Это коллоидная система, которая может переходить из жидкого в гелеобразное состояние и обратно. Значительная часть белков цитоплазмы является ферментами, осуществляющими различные химические реакции. В гиалоплазме располагаются органоиды, выполняющие в клетке различные функции. Органоиды могут быть мембранными (ядро, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, митохондрии, хлоропласты) и немембранными (клеточный центр, рибосомы, цитоскелет).

Мембранные органоиды

Основным компонентом мембранных органоидов является мембрана. Биологические мембраны построены по общему принципу, но химический состав мембран разных органоидов различен. Все клеточные мембраны - это тонкие пленки (толщиной 7-10 нм), основу которых составляет двойной слой липидов (бислой), расположенных так, что заряженные гидрофильные части молекул соприкасаются со средой, а гидрофобные остатки жирных кислот каждого монослоя направлены внутрь мембраны и соприкасаются друг с другом (рис. 3). В бислой липидов встроены молекулы белков (интегральные белки мембраны) таким образом, что гидрофобные части молекулы белка соприкасаются с жирнокислотными остатками молекул липидов, а гидрофильные части экспонированы в окружающую среду. Кроме этого часть растворимых (немембранных белков) соединяется с мембраной в основном за счет ионных взаимодействий (периферические белки мембраны). Ко многим белкам и липидам в составе мембран присоединены также углеводные фрагменты. Таким образом, биологические мембраны - это липидные пленки, в которые встроены интегральные белки.

Рис. 3. Структура биологических мембран

Одна из основных функций мембран - создание границы между клеткой и окружающей средой и различными отсеками клетки. Липидный бислой проницаем в основном для жирорастворимых соединений и газов, гидрофильные вещества переносятся через мембраны с помощью специальных механизмов: низкомолекулярные - с помощью разнообразных переносчиков (каналов, насосов и др.), а высокомолекулярные - с помощью процессов экзо- и эндоцитоза (рис. 4).

Рис. 4. Схема переноса веществ через мембрану

При эндоцитозе определенные вещества сорбируются на поверхности мембраны (за счет взаимодействия с белками мембраны). В этом месте образуется впячивание мембраны внутрь цитоплазмы. Затем от мембраны отделяется пузырек, внутри которого содержится переносимое соединение. Таким образом, эндоцитоз - это перенос в клетку высокомолекулярных соединений внешней среды, окруженных участком мембраны. Обратный процесс, то есть экзоцитоз - это перенос веществ из клетки наружу. Он происходит путем слияния с плазматической мембраной пузырька, заполненного транспортируемыми высокомолекулярными соединениями. Мембрана пузырька сливается с плазматической мембраной, а его содержимое изливается наружу.

Каналы, насосы и другие переносчики - это молекулы интегральных белков мембраны, обычно образующие в мембране пору.

Кроме функций разделения пространства и обеспечения избирательной проницаемости мембраны способны воспринимать сигналы. Эту функцию осуществляют белки-рецепторы, связывающие сигнальные молекулы. Отдельные белки мембраны являются ферментами, осуществляющими определенные химические реакции.

Ядро - крупный органоид клетки, окруженный ядерной оболочкой и имеющий обычно шаровидную форму. Ядро в клетке одно, и хотя встречаются многоядерные клетки (клетки скелетных мышц, некоторых грибов) или не имеющие ядра (эритроциты и тромбоциты млекопитающих), но эти клетки возникают из одноядерных клеток-предшественников.

Основная функция ядра - хранение, передача и реализация генетической информации. Здесь происходит удвоение молекул ДНК, в результате чего при делении дочерние клетки получают одинаковый генетический материал. В ядре с использованием в качестве матрицы отдельных участков молекул ДНК (генов) происходит синтез молекул РНК: информационных (иРНК), транспортных (тРНК) и рибосомальных (рРНК), необходимых для синтеза белка. В ядре осуществляется сборка субъединиц рибосом из молекул рРНК и белков, которые синтезируются в цитоплазме и переносятся в ядро.

Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина (хромосом), ядрышка и нуклеоплазмы (кариоплазмы).

Рис. 5. Структура хроматина: 1 - нуклеосома, 2 - ДНК

Под микроскопом внутри ядра видны зоны плотного вещества - хроматина. В неделящихся клетках он равномерно заполняет объем ядра или конденсируется в отдельных местах в виде более плотных участков и хорошо окрашивается основными красителями. Хроматин представляет собой комплекс ДНК и белков (рис. 5), большей частью положительно заряженных гистонов. Количество молекул ДНК в ядре равно числу хромосом.

Количество и форма хромосом являются уникальной характеристикой вида. В состав каждой из хромосом входит одна молекула ДНК, состоящая из двух связанных между собой нитей и имеющая вид двойной спирали толщиной 2 нм.

 

Рис. 6. Упаковка молекулы ДНК

Длина ее значительно превышает диаметр клетки: она может достигать нескольких сантиметров. Молекула ДНК заряжена отрицательно, поэтому сворачиваться (конденсироваться) она может только после связывания с положительно заряженными белками-гистонами (рис. 6).

Сначала двойная нить ДНК закручивается вокруг отдельных блоков гистонов, в каждый из которых входит 8 молекул белка, образуя структуру в виде «бусин на нитке» толщиной около 10 нм. Бусины называются нуклеосомами. В результате формирования нуклеосом длина молекулы ДНК уменьшается примерно в 7 раз. Далее нить с нуклеосомами сворачивается, формируя структуру в виде каната толщиной около 30 нм. Затем такой канат, изогнутый в виде петель, прикрепляется к белкам, образующим основу хромосомы. В результате образуется структура с толщиной около 300 нм. Дальнейшая конденсация этой структуры приводит к образованию хромосомы.

В период между делениями хромосома частично разворачивается. В результате этого отдельные участки молекулы ДНК, которые должны экспрессироваться в данной клетке, освобождаются от белков и вытягиваются, что делает возможным считывание с них информации путем синтеза молекул РНК.

Ядрышко - это тип матричной ДНК, отвечающей за синтез рРНК и собранной в отдельных участках ядра. Ядрышко - наиболее плотная структура ядра, оно не является отдельным органоидом, а представляет собой один из локусов хромосомы. В нем образуется рРНК, которая затем образует комплекс с белками, формируя субъединицы рибосом, которые уходят в цитоплазму.

Негистоновые белки ядра образуют внутри ядра структурную сеть. Она представлена слоем фибрилл, подстилающим ядерную оболочку. К ней прикрепляется внутриядерная сеть фибрилл, к которой присоединены фибриллы хроматина.

Ядерная оболочка состоит из двух мембран: внешней и внутренней, разделенных межмембранным пространством. Внешняя мембрана соприкасается с цитоплазмой, на ней могут находиться полирибосомы, а сама она может переходить в мембраны эндоплазматического ретикулума. Внутренняя мембрана связана с хроматином. Таким образом, ядерная оболочка обеспечивает фиксацию хромосомного материала в трехмерном пространстве ядра.

Оболочка ядра имеет круглые отверстия - ядерные поры (рис. 7). В области поры внешняя и внутренняя мембраны смыкаются и образуют отверстия, заполненные фибриллами и гранулами. Внутри поры располагается сложная система из белков, обеспечивающих избирательное связывание и перенос макромолекул. Количество ядерных пор зависит от интенсивности метаболизма клетки.

Эндоплазматический ретикулум, или эндоплазматическая сеть (ЭПР), представляет собой причудливую сеть каналов, вакуолей, уплощенных мешков, соединенных между собой и отделенных от гиалоплазмы мембраной (рис. 8).

Различают шероховатый и гладкий ЭПР. На мембранах шероховатого ЭПР находятся рибосомы (рис. 9), которые синтезируют белки, экскретируемые из клетки или встраивающиеся в плазматическую мембрану. Вновь синтезированный белок сходит с рибосомы и проходит через специальный канал внутрь полости эндоплазматического ретикулума, где он подвергается посттрансляционной модификации, например связыванию с углеводами, протеолитическому отщеплению части полипептидной цепи, образованию S-S-связей между остатками цистеина в цепи. Далее эти белки транспортируются в комплекс Гольджи, где входят либо в состав лизосом, либо секреторных гранул. В обоих случаях эти белки оказываются внутри мембранного пузырька (везикулы).

Рис. 9. Схема синтеза белка в шероховатом ЭПР: 1 - малая и 2 - большая субъединицы рибосомы; 3 - молекула рРНК; 4 - шероховатый ЭПР; 5 - вновь синтезируемый белок

Гладкий ЭПР лишен рибосом. Его основная функция - синтез липидов и метаболизм углеводов. Он хорошо развит, например, в клетках коркового вещества надпочечников, где содержатся ферменты, обеспечивающие синтез стероидных гормонов. В гладком ЭПР в клетках печени находятся ферменты, осуществляющие окисление (детоксикацию) чужеродных для организма гидрофобных соединений, например лекарств.

Рис. 10. Аппарат Гольджи: 1 - пузырьки; 2 - цистерны

Комплекс Гольджи (рис. 10) состоит из 5-10 плоских ограниченных мембраной полостей, расположенных параллельно. Концевые части этих дискообразных структур имеют расширения. Таких образований в клетке может быть несколько. В зоне комплекса Гольджи находится большое количество мембранных пузырьков. Часть из них отшнуровывается от концевых частей основной структуры в виде секреторных гранул и лизосом. Часть мелких пузырьков (везикул), переносящих синтезированные в шероховатом ЭПР белки, перемещается к комплексу Гольджи и сливается с ним. Таким образом комплекс Гольджи участвует в накоплении и дальнейшей модификации продуктов, синтезированных в шероховатом ЭПР, и их сортировке.

Рис. 11. Образование и функции лизосом: 1 - фагосома; 2 - пиноцитозный пузырек; 3 - первичная лизосома; 4 - аппарат Гольджи; 5 - вторичная лизосома

Лизосомы - это вакуоли (рис. 11), ограниченные одной мембраной, которые отпочковываются от комплекса Гольджи. Внутри лизосом достаточно кислая среда (рН 4,9-5,2). Там располагаются гидролитические ферменты, расщепляющие различные полимеры при кислых рН (протеазы, нуклеазы, глюкозидазы, фосфатазы, липазы). Эти первичные лизосомы сливаются с эндоцитозными вакуолями, содержащими компоненты, которые должны расщепляться. Вещества, попавшие во вторичную лизосому, расщепляются до мономеров и переносятся через мембрану лизосомы в гиалоплазму. Таким образом, лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного переваривания.

Митохондрии окружены двумя мембранами: наружной, отделяющей митохондрию от гиалоплазмы, и внутренней, отграничивающей ее внутреннее содержимое. Между ними располагается межмембранное пространство шириной 10-20 нм. Внутренняя мембрана образует многочисленные выросты (кристы). В этой мембране располагаются ферменты, обеспечивающие окисление образовавшихся за пределами митохондрий аминокислот, сахаров, глицерина и жирных кислот (цикл Кребса) и осуществляющие перенос электронов в дыхательной цепи (схема). За счет переноса электронов по дыхательной цепи с высокого на более низкий энергетический уровень часть освобождающейся свободной энергии запасается в виде АТФ - универсальной энергетической валюты клетки. Таким образом, основная функция митохондрий - это окисление различных субстратов и синтез молекул АТФ.

Схема переноса двух электронов по дыхательной цепи

Внутри митохондрии находится кольцевая молекула ДНК, которая кодирует часть белков митохондрии. Во внутреннем пространстве митохондрий (матриксе) находятся рибосомы, похожие на рибосомы прокариот, которые и обеспечивают синтез этих белков.

Тот факт, что митохондрии имеют свою кольцевую ДНК и прокариотические рибосомы, привел к возникновению гипотезы, согласно которой митохондрия является потомком древней прокариотической клетки, когда-то попавшей внутрь эукариотической и в процессе эволюции взявшей на себя отдельные функции.

Рис. 12. Хлоропласты (А) и тилакоидные мембраны (Б)

Пластиды - органоиды растительной клетки, которые содержат пигменты. В хлоропластах содержится хлорофилл и каротиноиды, в хромопластах - каротиноиды, в лейкопластах пигментов нет. Пластиды окружены двойной мембраной. Внутри них располагается система мембран, имеющая форму плоских пузырьков, называемых тилакоидами (рис. 12). Тилакоиды уложены в стопки, напоминающие стопки тарелок. Пигменты встроены в мембраны тилакоидов. Их основная функция - поглощение света, энергия которого с помощью ферментов, встроенных в мембрану тилакоида, преобразуется в градиент ионов Н+ на мембране тилакоида. Как и митохондрии, пластиды имеют собственную кольцевую ДНК и рибосомы прокариотического типа. По-видимому, пластиды также являются прокариотическим организмом, живущим в симбиозе с клетками эукариот.

Рибосомы - это немембранные клеточные органоиды, встречающиеся как в клетках про-, так и эукариот. Рибосомы эукариот больше по размеру, чем прокариотические, их размер составляет 25х20х20 нм. Состоит рибосома из большой и малой субъединиц, прилегающих друг к другу. Между субъединицами в функционирующей рибосоме располагается нить иРНК.

Каждая субъединица рибосомы построена из рРНК, плотно упакованной и связанной с белками. Рибосомы могут располагаться в цитоплазме свободно или быть связанными с мембранами ЭПР. Свободные рибосомы могут быть единичными, но могут образовывать полисомы, когда на одной нити иРНК располагается последовательно несколько рибосом. Основная функция рибосом - синтез белка.

Цитоскелет - это опорно-двигательная система клетки, включающая белковые нитчатые (фибриллярные) образования, являющиеся каркасом клетки и выполняющие двигательную функцию. Структуры цитоскелета динамичны, они возникают и распадаются. Цитоскелет представлен тремя типами образований: промежуточными филаментами (нити диаметром 10 нм), микрофиламенты (нити диаметром 5-7 нм) и микротрубочками. Промежуточные филаменты - неветвящиеся белковые структуры в виде нитей, часто расположенные пучками. Их белковый состав различен в разных тканях: в эпителии они состоят из кератина, в фибробластах - из виментина, в мышечных клетках - из десмина. Промежуточные филаменты выполнят опорно-каркасную функцию.

Микрофиламенты - это фибриллярные структуры, расположенные непосредственно под плазматической мембраной в виде пучков или слоев. Они хорошо видны в ложноножках амебы, в движущихся отростках фибробластов, в микроворсинках кишечного эпителия (рис. 13). Микрофиламенты построены из сократительных белков актина и миозина и являются внутриклеточным сократительным аппаратом.

Рис. 13. Строение микроворсинки животной клетки

Микротрубочки входят в состав как временных, так и постоянных структур клетки. К временным относится веретено деления, элементы цитоскелета клеток между делениями, а к постоянным - реснички, жгутики и центриоли клеточного центра. Микротрубочки - это прямые полые цилиндры с диаметром около 24 нм, их стенки образованы округлыми молекулами белка тубулина. Под электронными микроскопом видно, что сечение микротрубочки образовано 13 субъединицами, соединенными в кольцо. Микротрубочки присутствуют в гиалоплазме всех эукариотических клеток. Одна из функций микротрубочек - создание каркаса внутри клеток. Кроме того, по микротрубочкам, как по рельсам, перемещаются мелкие везикулы.

Клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу и связанных с ними микротрубочек. Эти органеллы в делящихся клетках принимают участие в формировании веретена деления. Основой центриоли являются расположенные по окружности 9 триплетов микротрубочек, образующих полый цилиндр, шириной 0,2 мкм и длиной 0,3-0,5 мкм. При подготовке клеток к делению центриоли расходятся и удваиваются. Перед митозом центриоли участвуют в образовании микротрубочек веретена деления. Клетки высших растений не имеют центриолей, но у них есть аналогичный центр организации микротрубочек.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ТЕМЕ «КЛЕТКА»

биология урок прокариота клетка

Вакуолярная система клетки.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Цели: сформировать знания учащихся о вакуолярной системе клетки, помочь усвоить им основные понятия и научные факты, предусмотренные программой.

Оборудование: ПК, видеопроектор, блок-схемы, рисунки, карточки с названиями органоидов клетки, магнитная доска.

Форма проведения: мультимедиа урок.

Задачи:

образовательные: дать представление о строении и функционировании вакуолярной системы клетки; научить анализу блок-схем и рисунков; активизировать познавательную активность;

развивающие: продолжить умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, выделять главное; устанавливать причинно-следственные связи; формировать умения работы с картами, схемами.

Методы: обяснительно-иллюстративные, исследовательские, мультимедийные курсы.

Формы работы: фронтальная, индивидуальная.

План урока

1. Организация начала урока.

2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.

3. Изучение нового материала.

4. Первичное закрепление знаний.

5. Контроль и самопроверка знаний.

6. Подведение итогов урока.

7. Информаця о домашнем задании.

ХОД УРОКА

1. Организация начала урока.

2. Подготовка учащихся к усвоению новых знаний.

- Ребята, давайте вспомним из курса 9 класса основные органоиды эукариотической клетки. (Карточки с названиями органоидов: ядро (2 шт), ЭПС (2 шт), аппарат Гольджи (2 шт), рибосомы (2 шт), хлоропласты, митохондрии (2 шт), вакуоли, лизосомы, плазмалемма (2 шт), клеточная стенка - заранее заготовлены у учителя и используются на магнитной доске).

- Теперь предлагаю вам разделить все органоиды на две группы: первая - которые, присутствуют в животной клетки и вторая - в растительной. ( К доске можно вызвать двух учащихся для выполнения этого задания.)

- А какие функции выполняют данные органоиды?

- Скажите, а вакуоли могут присутствовать только в растительных клетках? (Учащиеся должны вспомнить простейших и наличие у последних сократительных и пищеварительных вакуолей).

- А какое можно дать общее определение термину вакуоль? (Это полости в цитоплазме животных и растительных клеток, ограниченных мембраной и заполненные жидкостью).

3. Изучение нового материала.

Темой сегодняшнего урока является рассмотрение структуры и функционирования вакуолярной системы клетки. Вакуолярная система клетки представляет собой единую систему клетки, отдельные компоненты которой могут переходить друг в друга при перестройке и изменении функции мембран. В ее состав входят: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли (приложение 1).

Рассмотрим каждый из компонентов этой системы.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) - пронизывает всю цитоплазму клетки, связана с цитоплазматической и ядерной мембранами. Обеспечивает функциональную взаимосвязь всех органоидов клетки между собой и с внешней средой. ЭПС - одномембранный органоид, состоящий из комплекса взаимосвязанных частей:

- разветвленных канальцев

- цистерн (уплощенных мембранных мешочков)

- трубочек и пузырьков

Структура и функция ЭПС (рисунок 1).

ЭПС бывает двух типов. Первый - гранулярная сеть или шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР). Представляет собой уплощенные цистерны, на поверхности которых располагаются многочисленные рибосомы или локализованы комплексы рибосом-полирибосомы. Второй - агранулярная сеть или гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР). Включает в себя систему переплетающихся трубочек, каналов и пузырьков небольшого диаметра, не содержащих рибосом.

Между ШЭР и ГЭР существует структурная взаимосвязь вследствие перехода мембран одного типа в мембраны другого. Каналы и цистерны этих разновидностей ЭПС не разграничены специальными структурами. Вместе с тем ШЭР и ГЭР представляют собой достаточно дифференцированные органоиды метаболического аппарата клетки, обеспечивающие выполнение разных функций.

К функциям гранулярной сети относится:

- синтез белков;

- транспорт синтезированных белков в аппарат Гольджи;

- разнообразная посттрансляционная обработка белка;

- правильная укладка белковых молекул.

Функции агранулярной сети:

- синтез и расщепление углеводов и липидов;

- транспорт веществ, начальное формирование внутриклеточных мембран;

- транспорт и накопление ионов кальция.

Аппарат (комплекс) Гольджи - одномембранный органоид. Описан в 1889 году Гольджи. Локализован около ядра. При специальной окраске различим в оптическом микроскопе (имеет вид сетчатой структуры). Состоит из: уплощенных мешочков (цистерн) - имеют вид дискообразных полостей, расположенных часто группами по 13-15 (диктиосомы). Диаметр цистерн колеблется от 0,2 до 0,65 мкм; крупных вакуолей - образуются в результате расширения цистерн; мелких вакуолей - отшнуровываются от краев цистерн. Их число доходит до нескольких тысяч.

Структура и функция комплекса Гольджи (рисунок 2).

Функции аппарата Гольджи:

- упаковка и накопление синтезированных в клетке веществ (упаковочный центр);

- полимеризация (образуются полисахариды, гликопротеиды, липопротеиды);

- формирование первичных лизосом;

- образование и регенерация мембран.

Лизосомы от “лизио” - растворяю и “сома” - тело - одномембранные органоиды, имеющие форму пузырьков (диаметр до 2-х мкм). Характерны для клеток животных, грибов, в растениях не выявлены. Различают 4 вида лизосом:

- первичная лизосома - содержит неактивные ферменты, синтезированные рибосомами, накопленными в ЭПС и поступившими в комплекс Гольджи, который упаковывает их в мембранный пузырек.

- вторичная лизосома - гетерофагосома или пищеварительная вакуоль, возникает как результат соединения первичной лизосомы с поглощенным клеткой (путем фаго, и пиноцитоза) чужеродным материалом или собственными компонентами клетки, предназначенными для расщепления. Поглощенный материал постепенно переваривается под действием гидролаз поступивших в фагосому, переваренные вещества проходят через мембрану фагосомы и включаются в состав клетки.

- остаточные тельца - содержат непереваренные вторичными лизосомами питательные вещества. У простейших остаточные тельца выделяются во внешнюю среду. В других случаях они могут длительное время сохраняться в клетке и вызывать различные патологические процессы (у человека известно около 12 врожденных заболеваний, при которых отмечается дисфункция лизосом).

- цитолизосома - образуется при соединении первичной лизосомы с компонентами самой клетки (например, митохондрий или участков ЭПС). Они образуются в ходе различных физиологических (регенерация) и патологических процессов.

Свойства лизосом:

- образуются в комплексе Гольджи.

- содержатся в клетке от 10 до 100 и более.

- содержат около 60 гидролаз (класс ферментов, катализирующих реакции расщепления различных веществ: белков, жиров, углеводов, при участии молекул воды).

Структура и функции лизосом (рисунок 3).

Функция лизосом - внутриклеточное пищеварение.

Вакуоли - одномембранные органоиды, имеющие вид мешочков, заполненных жидкостью. Образуются из пузырьков ЭПС или аппарата Гольджи.

Структура и функция вакуоли растительной и животной клетки (рисунок 4)

Функция вакуолей:

- участие в формировании тургорного давления (осмотическое поступление воды);

- обеспечение окраски органов растений (содержит антоциан);

- накопительное пространство (промежуточные продукты обмена растений - глюкоза, лимонная кислота);

- аккумуляция экскреторных веществ (пигменты, алкалоиды);

- выделительная (у пресноводных простейших удаляется вода и растворенные метаболиты).

Генезис и интеграция элементов вакуолярной системы (Приложение 2).

Вакуоли, ЭПС, ядерная мембрана, КГ объединяются общим понятием - вакуолярная система клетки. Вакуолярная система связана с внеклеточным пространством. В эндоплазматической сети происходит формирование и отпочковывание транспортных пузырьков, которые содержат продукты метаболизма, например белки и липиды. Пузырьки могут содержать экспортируемые вещества и вещества, которые используются внутри клетки. Аппарат Гольджи принимает транспортные пузырьки из эндоплазматической сети. Здесь идет “доработка”; к молекулам присоединяется углеводный “сигнал” при помощи которого молекулы попадают в соответствующий компартмент. Аппарат Гольджи отделяет продукты, подготовленные для включения, в секреторные пузырьки, которые переносят продукты и встраиваются в плазмалемму, или выводят наружу из клетки. Например, мукопротеид из бокаловидных клеток. Другие же секреторные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты, превращаются в лизосомы. Они могут переваривать попавшие в них вещества, избыточные органеллы (аутофагия) или целые клетки (автолиз).

4. Первичное закрепление знаний.

По предложенным рисункам 2, 3, 4, 5 повторить строение и функции органоидов клетки, составляющих вакуолярную систему.

5. Контроль и самопроверка знаний. Учащимся предлагается выполнить тест на компьютере. (Приложение 3).

6. Подведение итогов урока.

4. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ «КЛЕТКА»

Из четырех ответов выберите один наиболее точный и правильный.

1. Существование клеток открыл:

1) Неемия Грю; 2) Марчелло Мальпиги; 3) Роберт Гук; 4) Томас Мор.

2. Существование одноклеточных организмов открыл:

1) К. Бэр; 2) Л. Спалланцани; 3) Г. Дриш; 4) А. Ван Левенгук.

3. Основные положения клеточной теории разработали:

1) Т. Шванн, М. Шлейден, Р.Вирхов; 2) К.Ф. Вольф, И. Мюллер; 3) Я. Пуркинье, И. Мюллер, Г.В. Лейбниц; 4) Л. Окен, Г. Линк, К. Рудольфи.

4. Клетки, содержащие ядро, называются:

1) акариотическими; 2) прокариотическими; 3) уркариотическими; 4) эукариотическими.

5. К структурным компонентам эукариотической клетки относятся:

1) ядро, цитоплазма, органоиды и оболочка; 2) пронуклеус и цитоплазма; 3) ядро, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма; 4) нуклеоид, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма.

6. Часть эукариотической клетки, в которой хранится основная наследственная информация, называется:

1) ядро; 2) кариоплазма; 3) нуклеоплазма; 4) ядрышко (нуклеола).

7. Ядро состоит из:

1) хромосом, ядрышка и рибосом; 2) ядерной оболочки, ядрышка, хромосом и плазмалеммы; 3) хромосом, ядрышка и хромопластов; 4) ядерной оболочки, ядерного матрикса, хромосом (хроматина) и ядрышка.

8. Число ядер в одной клетке обычно равно:

1) одному; 2) двум; 3) от 3 до 10; 4) не менее 2.

9. Компактная внутриядерная структура называется:

1) хромосома; 2) хромонема; 3) хромофаза; 4) ядрышко.

10. Число ядрышек в одной клетке обычно равно:

1) 1-2; 2) 5-10; 3) более 10; 4) более 100.

11. Биологическая мембрана, покрывающая всю клетку, называется:

1) эктоплазма; 2) кортекс; 3) плазматическая мембрана, или плазмалемма; 4) пелликула.

12. Основу всех биологических мембран составляет:

1) одиночный слой фосфолипидов (фосфолипидный монослой); 2) двойной слой фосфолипидов (фосфолипидный бислой); 3) тройной слой фосфолипидов (фосфолипидный трислой); 4) глицерин и жирные кислоты.

13. В состав биологических мембран обязательно входят:

1) РНК; 2) целлюлоза; 3) белки; 4) ДНК.

14. Тонкий слой углеводов на внешней поверхности плазмалеммы называется:

1) эктоплазма; 2) периплазма; 3) прокаликс; 4) гликокаликс.

15. Основным свойством биологических мембран является их:

1) избирательная проницаемость; 2) неподвижность; 3) постоянство; 4) изменчивость.

16. Клетки растений защищены оболочкой, обязательным компонентом которой является:

1) суберин (пробка); 2) лигнин; 3) целлюлоза (клетчатка); 4) муреин.

17. Поглощение клеткой крупных частиц называется:

1) фагоцитоз; 2) диффузия; 3) пиноцитоз; 4) экзоцитоз.

18. Поглощение клеткой капель жидкости называется:

1) водоснабжение; 2) питание; 3) диффузия; 4) пиноцитоз.

19. Часть живой клетки без плазматической мемб-раны и ядра называется:

1) цитозоль; 2) цитоплазма; 3) гиалоплазма; 4) протопласт.

20. В состав цитоплазмы входят:

1) органоиды и включения; 2) ядро, цитоскелет, органоиды и включения; 3) цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и включения; 4) цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и ядро.

21. Основное вещество цитоплазмы, растворимое в воде, называется:

1) кариоплазма (нуклеоплазма); 2) цитоплазматический матрикс (гиалоплазма, цитозоль); 3) коллоидный раствор; 4) истинный раствор.

22. Часть цитоплазмы, представленная опорно-сократимыми структурами (комплексами), называется:

1) каркас; 2) цитоскелет; 3) матрикс; 4) цитостом.

23. Внутриклеточные структуры, которые не являются ее обязательными компонентами, называются:

1) органоидами; 2) вакуолями; 3) экскретами; 4) включениями.

24. Немембранные органоиды, обеспечивающие биосинтез белков, называются:

1) центросомы; 2) протеазы; 3) рибосомы; 4) фагосомы.

25. Целостная рибосома состоит:

1) из трех субъединиц (одной большой и двух малых); 2) из двух субъединиц (большой и малой); 3) из 10 субъединиц; 4) из большого числа субъединиц.

26. В состав рибосомы входят:

1) рРНК и белки; 2) ДНК и белки; 3) ДНК и РНК; 4) рРНК и липиды.

27. Функция рибосом - это:

1) транспорт веществ; 2) биосинтез углеводов; 3) биосинтез белков; 4) биосинтез липидов.

28. Комплексы из одной молекулы иРНК (мРНК) и связанных с ней десятков рибосом называются:

1) автосомы; 2) полисомы; 3) мультисомы; 4) рибозимы.

29. Основу клеточного центра составляют полые цилиндры, которые называются:

1) актиниды; 2) кинетосомы; 3) гиперсомы; 4) центриоли.

30. Одиночная центриоль представляет собой:

1) тубулиновую микротрубочку; 2) полый цилиндр, стенки центриолей состоят из 9 триплетов микротрубочек; 3) цилиндр, вдоль оси которого тянутся 2 микротрубочки; 4) полый цилиндр, стенки центриолей состоят из 9 дуплетов микротрубочек.

31. К органоидам движения относятся:

1) жгутики и реснички; 2) только жгутики; 3) только реснички; 4) жгутики, реснички и микротрубочки.

32. Система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы замкнутой внутриклеточной мембраной, называется:

1) аппарат Гольджи; 2) хондриосома; 3) пластома; 4) эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндо-плазматический ретикулум (ЭПР).

33. Основной функцией эндоплазматической сети является:

1) синтез ДНК; 2) биосинтез и транспортировка различных веществ; 3) биосинтез митохондрий; 4) фотосинтез.

34. На поверхности шероховатой ЭПС расположены:

1) митохондрии; 2) пластиды; 3) рибосомы; 4) лизосомы.

35. Часть эндоплазматической сети, на поверхно-сти которой расположены рибосомы, называется:

1) гладкая, или агранулярная, ЭПС; 2) шероховатая, или гранулярная, ЭПС; 3) аппарат Гольджи; 4) мезосома.

36. Главной функцией гранулярного ЭПР является:

1) синтез липидов; 2) синтез РНК; 3) биосинтез белков; 4) биосинтез углеводов.

37. Часть эндоплазматической сети, на поверхно-сти которой отсутствуют рибосомы, называется:

1) гладкая, или агранулярная, ЭПС; 2) эндоплазма; 3) эктоплазма; 4) перинуклеарное пространство.

38. В полости агранулярного ЭПР происходит:

1) биосинтез белков; 2) биосинтез липидов и полисахаридов; 3) синтез РНК; 4) синтез ДНК.

39. Система (стопка) уплощенных одномембранных цистерн называется:

1) меросома; 2) аппарат Вагнера; 3) аппарат Гольджи; 4) пелликула.

40. Накопление веществ, их модификация и сортировка, упаковка конечных продуктов в одномембранные пузырьки, выведение секреторных вакуолей за пределы клетки и формирование первичных лизосом - это функции:

1) всей эндоплазматической сети; 2) гладкой эндоплазматической сети; 3) аппарата Шванна; 4) аппарата Гольджи.

41. Одномембранные пузырьки, содержащие гидролитические (пищеварительные) ферменты, называются:

1) лизосомы; 2) пероксисомы; 3) глиоксисомы; 4) мезосомы.

42. Заполненные жидкостью крупные одномембранные полости в клетках растений называются:

1) лизосомы; 2) секреторные вакуоли; 3) гидросомы; 4) вакуоли.

43. Содержимое вакуолей называется:

1) клеточным соком; 2) матриксом; 3) стромой; 4) тканевой жидкостью.

44. К двумембранным органоидам (в состав которых входят внешняя и внутренняя мембраны) относятся:

1) ядро, митохондрии и пластиды; 2) только митохондрии; 3) только mпластиды; 4) митохондрии и пластиды.

45. Полуавтономные органоиды, которые содержат собственные ДНК, все типы РНК, рибосомы и способны синтезировать некоторые белки, - это:

1) только митохондрии; 2) только пластиды; 3) только хлоропласты; 4) митохондрии и пластиды.

46. Главная функция митохондрий - это:

1) кислородное дыхание; 2) фотосинтез; 3) биосинтез белков; 4) биосинтез липидов.

47. Главное вещество, которое является источником энергии в клетке, - это:

1) клетчатка; 2) РНК; 3) ДНК; 4) АТФ.

48. Главная функция митохондрий - это:

1) синтез полисахаридов; 2) синтез АТФ; 3) синтез ДНК; 4) синтез липидов.

49. Внутренняя мембрана митохондрий образует гребневидные складки, которые называются:

1) кристы; 2) мезосомы; 3) АТФазы; 4) сферосомы.

50. Растительные клетки содержат особые двумембранные органоиды, которые называются:

1) пластиды; 2) лизосомы; 3) парасомы; 4) мезосомы.

51. К пластидам относятся:

1) хлоропласты и митохондрии; 2) хлоропласты и диктиосомы; 3) вакуоли, митохондрии и хлоропласты; 4) лейкопласты, хромопласты и хлоропласты.

52. Пластиды, в которых протекают все реакции фотосинтеза, называются:

1) хлоропласты; 2) хромопласты; 3) лейкопласты; 4) амилопласты.

53. Внутри хлоропластов имеются уплощенные цистерны, которые называются:

1) кристы; 2) тилакоиды; 3) диктиосомы; 4) вакуоли.

54. Комплексы (стопки) тилакоидов называются:

1) ламеллы; 2) граны; 3) фреты; 4) диктиосомы.

55. Внутреннее содержимое (основное вещество) хлоропластов называется:

1) строма; 2) цитоплазма; 3) клеточный сок; 4) межмембранный матрикс.

56. Ярко окрашенные (желтые, оранжевые, красные) пластиды называются:

1) протеинопласты; 2) амилопласты; 3) липидопласты; 4) хромопласты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анастасова Л.П. Самостоятельные работы уч-ся по общ. биологии: Пособие для учителя. 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1989.

2. Бабанский Ю.К. Методы обучения в современной общеобразоват. школе.

3. Громцева А.К. Формирование у школьников готовности к самообразованию. - М.: Просвещение, 1983.

4. Инге Унт. Индивидуализация и дифференциация обучения. - М.: Просвещение, 1990.

5. Комиссаров В.Д. Самостоятельные и лабораторные работы по общ. биологии: Учеб. пособие для СПТУ. - М.: Высшая школа, 1988.

6. Кухарев Н.В. На пути к профессиональному совершенству. - М.: Просвещение, 1980.

7. Макаров Ю. Технология индивидуального обучения математике. -Владивосток: ИПКРО, 1993.

8. Мишина Н.В. Задания для самостоятельной работы по общ. биологии: Пособие для уч-ся вечерней (сменной) и заочной школ. 10 кл. - М.: Просвещение, 1979.

9. Муртазин Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии: Пособие для учителя. - М.: Просвещение, 1981.

10. Развитие жизни на Земле: Методич. разработка для уч-ся ВЗМШ «Биология».

11. Требования к знаниям и умениям школьников. Дидактическо-методич. анализ /Под ред. А.А. Кузнецова. - М.: Педагогика, 1987.

12. Учителям и родителям о психологии подростка /Под ред. проф. Г.Г. Аракелова. - М.: Высшая школа, 1990.

13. Лернер Г.И. Рабочая тетрадь по биологии «Эволюционная теория» //газета «Биология», 1995, № 41-43, 46.

14. Лопатин Д. Опять контрольная. Сотворение контрольной. Путь к контрольной //Народное образование, 1989, №1, 3, 6.

15. Макаров Ю. Только индивидуально! Народное образование, 1991, № 3.

16. Сухорукова Л.Н. Задания для самостоятельной работы. //Биология в школе, 1994, № 6.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены