Тема: Особливості будови клітин прокаріотів та еукаріотів
Мета:поглибити знання про складність організації клітин, систематизувати знання про будову та функції клітинних компонентів, Розвивати вміння порівнювати біологічні об’єкти та аналізувати їхні особливості, встановлювати залежність будови клітинпрокаріотів та еукаріотів та особливостей їх життєдіяльності, розвивати пам’ять, увагу, спостережливість, навички самостійної роботи з мікроскопом; уміння робити логічні висновки, формувати науковий світогляд.
Обладнання та матеріали:малюнки «Будова рослинної клітини», «Будова тваринної клітини», «Будова бактеріальної клітини», кольорові олівці, мікропрепарати рослинних та тваринних клітин, мікрофотографії клітин.
Основні поняття:клітина, прокаріоти, еукаріоти, поверхневий апарат, мембрана, органели (органоїди), одно мембранні, двомембранні та безмембранні органели, цитоплазма, гіалоплазма, ендоплазматична сітка, ядро, комплекс Гольджі, рибосоми, мітохондрії, вакуолі, лізосоми, пластиди, клітинний центр, включення, принцип компартментації.
Теоретичні відомості:
Клітина являє собою основу структурної та функціональної організації живих організмів. Більшість клітин багатоклітинного організму має розміри від 10 до 100мкм, а найдрібніші – 2-4мкм.
Клітини рослинних організмів відрізняються від тваринних наявністю пластид, які забезпечують автотрофне живлення, целюлозо-пектинової клітинної оболонки, вакуолей. У тваринних клітин ці утворення відсутні. У більшості організмів клітини одноядерні, не мають оформленого ядра бактерії та синьо-зелені водорості, багатоядерними є клітини печінки і м'язів людини, нижчих грибів, зелених водоростей.
Внутрішній вміст клітини оточує поверхневий апарат,який складається з плазматичної мембрани, надмембранного та підмембранного комплексів. Він захищає внутрішній вміст клітини від дії несприятливих факторів та підтримує сталу форму клітини. Внутрішній вміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою. Це колоїдний розчин – гіалоплазма, в якому розташовані органели та інші структури.
Гіалоплазма –прозорий розчин органічних і неорганічних речовин у воді. Вміст води від 50 до 90 %. Гіалоплазма об’єднує в єдину функціональну біологічну систему всі клітинні структури і забезпечує їх взаємодію. В ній відбуваються транспорт речовини і деякі процеси обміну речовини. Гіалоплазмі притаманний постійний рух. У гіалоплазмі містяться мембранні структури, які взаємодіють між собою. В еукаріотичних клітинах існує система внутрішньоклітинних мембран. Ці мембрани поділяють внутрішнє середовище клітини на функціональні ділянки, що забезпечує можливість одночасного перебігу багатьох, часто не сумісних біохімічних процесів. У будові клітин реалізований принцип компартментації – ізоляції окремих процесів у спеціалізованих органелах (органоїдах). Основні клітинні функціональні ділянки – це ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі,мітохондрії, пластиди, лізосоми, ядро.
За участю комплексу Гольджі утворюють різні мембранні структури клітини, зокрема лізосоми, формуються нові плазматичні мембрани. Лізосоми здатні зливатись з піноцитозними і фагоцитозними пухирцями, формуючи травні вакуолі.
Крім органел, у гіалоплазмі є й клітинні включення –це непостійні структури, які то виникають,то зникають у процесі життєдіяльності клітини. Вони містяться в цитоплазмі або клітинному соку вакуолей рослинних клітин у розчиненому або твердому стані (можуть мати вигляд кристалів, зерен, краплин). Клітинні включення це, насамперед, записні речовини. Наприклад крохмаль, накопичуючись у безбарвних пластидах (лейкопластах). У клітинах рослин можуть накопичуватись білкові гранули або рідкі жири (арахіс). У клітинах тварин і людини запасається полісахарид – глікоген (у вигляді зерен або волокон), різні ліпіди і білки (наприклад, жовток яйцеклітин).
У цитоплазмі клітин можуть міститись нерозчинні продукти обміну: кристали щавлевокислого кальцію (в клітинах щавлю, бегонії). Під дією ферментів більшість включень розпадається на сполуки, які можуть використовуватись рослиною під час росту, цвітіння, дозрівання плодів тощо.
До органел, обмежених однією мембраною, належать: ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, вакуолі.
Ендоплазматична сітка –це система порожнин у вигляді мікроскопічних канальців та їхніх розширень, обмежених мембраною, які сполучаються між собою.
Розрізняють два різновиди ендоплазматичної сітки: зернисту та незернисту.На мембранах зернистої ендоплазматичної сітки розташовані рибосоми, а на мембранах незернистої рибосом немає. Мембрани зернистої ендоплазматичної сітки беруть участь у формуванні зовнішньої оболонки ядра в період між двома поділками клітини.
На мембранах зернистої ендоплазматичної сітки за участю рибосом відбувається біосинтез білків.
На мембранах незернистої ендоплазматичної сітки синтезуються ліпіди, вуглеводи, гормони ліпідної природи.
Основною структурною одиницею комплексу Гольджі є купка плоских цистерн (мішечків), оточених мембраною. Поруч із цистернами розташовані пухирці та канальці. Функції комплексу Гольджі: накопичуються і змінюються деякі сполуки (наприклад, білки). Вони згодом у вигляді пухирців відходять від комплексу Гольджі і транспортуються за допомогою мікротрубочок. Комплекс Гольджі бере участь в утворенні лізосом.
Лізосоми(від грец. лізіс – розчинення) – пухирці діаметром 100-180 нм, оточені мембраною. Вони містять різноманітні гідролітичні ферменти, здатні розщеплювати ті чи інші сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди тощо), забезпечуючи процеси внутрішньоклітинного травлення.
Вакуолі(від лат. вакуус – порожній) – порожнини в цитоплазмі, заповнені рідиною і оточені мембраною. Вакуолі клітин рослин утворюються з пухирців, які відокремлюються від ендоплазматичної сітки. Дрібні вакуолі зливаються в більші і можуть займати майже весь об’єм цитоплазми. Такі вакуолі заповнені клітинним соком – водним розчином органічних і неорганічних сполук, продукти обміну речовин (пігменти). Функції вакуолей: підтримують тургор, забезпечуючи збереження форми клітин, у них містяться запасні речовини.
Мітохондрії (від грец. мітос – нитка і хондріон – зерно) присутні майже в усіх еукаріотичних клітинах.
Мітохондрії мають вигляд кулястих тілець, паличок, ниток. Кількість у клітині різна: від 1 до 100000 і більше, залежить від того, настільки активно в клітині відбуваються процеси обміну речовин. У клітин зелених рослин мітохондрій менше, ніж у клітинах тварин, оскільки їхні функції (синтез АТФ) виконують і хлоропласти.
Поверхневий апарат мітохондрій складається з двох мембран. Зовнішня мембрана гладенька. Внутрішня мембрана утворює випинання всередину мітохондрій – крист. Між зовнішньою і внутрішньою мембранами мітохондрій є щілина завширшки 10-20 нм. На поверхні внутрішньої мембрани проходе синтез АТФ.
Основна функція мітохондрій – синтез АТФ.
Пластиди(від грец. пластидес – виліплений, сформований) – органели клітин рослин і деяких одноклітинних тварин (наприклад, евглени зеленої). Пластиди різноманітні за формою, розмірами, забарвленням, особливостями будови. У клітинах вищих рослин розрізняють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти, лейкопласти.
Хлоропласти(від грец. хлорос - зелени) – пластиди, забарвлені у зелений колір завдяки наявності пігменту хлорофілу, мають видовжену форму 5-10мкм
Поверхневий апарат хлоропластів складається з двох мембран, між якими є простір 20-30 нм. Внутрішня мембрана утворює вирости, спрямовані всередину матриксу: ламели та тилакоїди.
У тилакоїдах містяться основні пігменти (зокрема, хлорофіли) та всі ферменти, потрібні для процесу фотосинтезу. Їхні мембрани здатні вловлювати світло і спрямовувати його на хлорофіл. У матриксі хлоропластів є молекули ДНК, рибосоми, зерна крохмалю.
Основна функція хлоропластів – здійснення фотосинтезу. В них, як і в мітохондріях, синтезується АТФ.
Лейкопласти(від грец. лейкос - безбарвний). Безбарвні пластиди. Деякі лейкопласти можуть бути повністю заповнені зернами крохмалю.
Пластиди, забарвлені в різні кольори (наприклад, жовти, червоний, фіолетовий), називають хромопластами(від грец. хроматос – колір, фарба). Це тип пластид зумовлює забарвлення пелюсток квіток, плодів, листків тощо. Забарвлення цим пластидам надають різні пігменти (переважно каротиноїди), які в них накопичуються.
Пластиди одного типі здатні перетворюватись на пластиди іншого. Так, на світлі в первинних пластидах формується внутрішня система мембран, утворюється хлорофіл і вони перетворюються на хлоропласти. Лейкопласти здатні перетворюватись на хлоропласти або хромопласти. Під час старіння листків, стебел, дозрівання плодів у хлоропластах може руйнуватись хлорофіл, вони перетворюються на хромопласти. Хромопласти не перетворюються на пластиди інших типів.
Ядро –обов’язковий компонент будь-якої еукаріотичної клітини. Лише деякі типи клітин еукаріотів втрачають ядро під час свого розвитку (наприклад, еритроцити ссавців, ситоподібні трубки вищих рослин). У багатьох клітинах є лише одне ядро, але є клітини, які містять кілька або багато ядер (посмугованої м’язової тканини, інфузорії, форамініфери, деякі водорості).
Ядро складається з оболонки і внутрішнього середовища (матриксу). Оболонка утворена зовнішньою та внутрішньою ядерними мембранами, між якими є простір від 20 до 60 нм. Ядерний матрикс складається з ядерного соку, ядерець і ниток хроматину.
Рибосоми (від ,,рибонуклеїнова кислота” та грец. сома) – сферичні тільця діаметром приблизно 20 нм, які беруть участь у синтезі білків у клітині. Вони складаються з двох різних за розмірами субодиниць: великої та малої. Кожна з них містить рРНК і білки.
Структурні компоненти рибосом утворюютьсь в ядрі. Кількість рибосом у клітині залежить від інтенсивності процесів біосинтезу білків.
До складу клітинного центрувходять дві центріолі, розташовані в ділянці світлої цитоплазми, від якої радіально розходяться мікронитки. Центріолі мають вигляд порожнього циліндра, які складається з мікротрубочок.
Центріолі беруть участь у формуванні веретена поділу. При цьому вони розходяться до полюсів клітини і між ними натягуються нитки з мікротрубочок.
Хід роботи:
1. У лабораторний зошит перепишіть тему, мету, обладнання та основні поняття. Знайдіть визначення основних понять, запам’ятайте.
2. Заповніть таблицю: «Будова та функції структурних компонентів клітини»:
| Компонент клітини | Будова | Функції |
| Поверхневий апарат | ||
| Плазматична мембрана | ||
| Ядро | ||
| Гранулярна ендоплазматична сітка | ||
| Агранулярна ендоплазматична сітка | ||
| Апарат Гольджі | ||
| Лізосоми | ||
| Вакуолі | ||
| Мітохондрії | ||
| Хлоропласти | ||
| Рибосоми | ||
| Клітинний центр | ||
| Включення |
3. У зошит замалюйте клітини прокаріотів та еукаріотів – рослинну, тваринну та бактеріальну. Позначте компоненті клітин цифрами та підпишіть їх.
4. Заповніть таблицю
Лабораторна робота № 3.