БИЛЕТ №1

1. Система живой природы. Особенности организации клеточных и неклеточных форм жизни. Прокариоты и эукариоты. настоящее время органический мир Земли насчитывает около 1,5 млн видов животных , 0,5 млн видов растений, около 10 млн микроорганизмов. Изучить такое многообразие организмов невозможно без их систематизации и классификации.

Большой вклад в создание систематики живых организмов внес шведский натуралист Карл Линней (1707–1778). В основу классификации организмов он положил принцип иерархии,

или соподчиненности, а за наименьшую систематическую единицу принял вид.

Для названия вида была предложена бинарная номенклатура,

согласно которой каждый организм идентифицировался (назывался) по его роду и виду. Названия систематических таксонов было предложено давать на латинском языке. Так, например, кошка домашняя имеет систематическое название Felis domestica. Основы линнеевской систематики сохранились до настоящего времени.

Современная классификация отражает эволюционные взаимоотношения и родственные связи между организмами. Принцип иерархии сохраняется.

Вид

– это совокупность особей, сходных по строению, имеющих одинаковый набор хромосом и общее происхождение, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к сходным условиям обитания и занимающих определенный ареал.

В настоящее время в систематике используют девять основных систематических категорий: империя, надцарство, царство, тип, класс, отряд, семейство, род, вид (схема 1, таблица 4, рис. 57).

Схема 1

По наличию оформленного ядра все клеточные организмы

делятся на две группы: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты

(безъядерные организмы) – примитивные организмы, не имеющие четко оформленного ядра. В таких клетках выделяется лишь ядерная зона, содержащая молекулу ДНК. Кроме того, в клетках прокариот отсутствуют многие органеллы. У них имеются только наружная клеточная мембрана и рибосомы. К прокариотам относятся бактерии.

Эукариоты

– истинно ядерные организмы, имеют четко оформленное ядро и все основные структурные компоненты клетки. К ним относятся растения, животные, грибы.

Кроме организмов, имеющих клеточное строение, существуют и неклеточные формы жизни

– вирусы

и бактериофаги.

Эти формы жизни представляют собой как бы переходную группу между живой и неживой природой.

Рис. 57.

Современная биологическая система

* В столбце представлены только некоторые , но не все существующие систематические категории (типы, классы, отряды, семейства, роды, виды).

Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д. И. Ивановским. В переводе слово «вирус» означает «яд».

Вирусы состоят из молекул ДНК или РНК, покрытой белковой оболочкой, а иногда дополнительно липидной мембраной (рис. 58).

БИЛЕТ №2

1. Уровни организации живой материи. Клетка - функциональная единица жизни. Основные положения клеточной теории.

1.Качественные особенности живой материи.

Уровни организации живого.
Жизнь - макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, потоками информации. Качественным отличием живой материи от неживой являются особенности строения органических молекул, образующих клетки любого организма. Живые организмы представляют собой открытые, саморегулирующиеся, самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот.

Особенности (свойства)живой материи:
1.Живые организмы имеют такой же химический состав элементов, как и неживые, но имеют молекулы веществ, которые присущи только им – белки, липиды, нуклеиновые кислоты.
2. Любой живой организм дискретен, то есть состоит из частей (клетка, вид). Их взаимодействие образует целостную систему(организм, состоящий из органов, функционально и структурно являющийся единым целым).
3.Для живой системы характерна структурная организация – комплекс сложных процессов обмена веществ, направленный на поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза).
4.Для живых организмов свойственен постоянный обмен веществами и энергией с окружающей средой. При ее изменении происходит саморегуляция организма по принципу обратной связи.
5.В связи с ограниченностью существования живого организма, происходит процесс самовоспроизведения,в результате которого образуются структуры , несущие наследственную генетическую информацию, содержащуюся в молекулах ДНК.
6. Наследственность – молекула ДНК хранит и передает наследственную информацию благодаря матричному принципу репликации.
7. Для живых организмов свойственна изменчивость – отклонения, возникающие при передаче наследственной информации, приводящие к изменению признаков.
8.В соответствии с наследственной информацией осуществляется рост и развитие организма.
9.Благодаря свойству раздражимости все живое реагирует на воздействия извне и отвечает на них движением.

Классификация уровней организации живого.

В медико-биологической науке широко используют классификацию уровней в соответствии с важнейшими чертами, структурами и компонентами организма. Объектами служат организм, органы, ткани, клетки, внутриклеточные структуры, молекулы. В названной классификации выделяются молекулярно-генетический, клеточный, организменный или онтогенетический, популяционно-видовой, биогеоценотический уровни.
1.Молекулярно – генетический.
На этом уровне изучаются физико – химические процессы, происходящие в организме – синтез и разложение белков, липидов, нуклеиновых кислот, обмен веществ и энергии, копирование генетической информации. Элементарной единицей на молекулярно-генетическом уровне служит ген, в котором записан определенный объем биологической наследственной информации.

Элементарное явление на этом уровне – редупликация (самовоспроизведение) ДНК, в процессе которой могут возникать нарушения, изменяющие смысл генетической информации, приводящие к изменчивости. Биологическая информация, заключающаяся в молекулах ДНК, не участвует непосредственно в процессах жизнедеятельности. Она переходит в действующую форму , будучи перенесена в молекулы белков. Отмеченный перенос осуществляется благодаря механизму матричного синтеза, в котором исходная ДНК служит, как и в случае с редупликацией, матрицей (формой), но для образования не дочерней молекулы ДНК, а матричной РНК, контролирующей биосинтез белков. В основе этого процесса лежит принцип комплементарности. Это дает основание причислить матричный синтез информационных макромолекул также к элементарному явлению на молекулярно-генетическом уровне организации жизни.
2.Клеточный.

Элементарная структурная функциональная единица – клетка. Элементарное явление представлено реакциями клеточного метаболизма, составляющими основу потоков энергии, веществ и информации. Благодаря деятельности клетки поступающие извне вещества превращаются в субстраты и энергию, которые используются (в соответствии с имеющейся генетической информацией) в процессе биосинтеза белков и других соединений, необходимых организму. Таким образом , на клеточном уровне сопрягаются механизмы передачи биологической информации и превращения веществ и энергии. Элементарное явление на этом уровне служит энергетической и вещественной основой жизни на всех других уровнях ее организации.

3.Организменный.
Элементарной единицей организменного уровня является особь(организм) в ее развитии от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы, что позволяет также назвать этот уровень онтогенетическим.
Закономерность изменения организма в индивидуальном развитии составляют элементарное явление данного уровня.

4.Популяционно – видовой.
Элементарной единицей популяционно-видового уровня служит популяция - совокупность особей одного вида. Объединение особей в популяцию происходит благодаря общности генофонда, используемого в процессе полового размножения для создания генотипов особей следующего поколения.
Популяция в силу возможности межпопуляционных скрещиваний представляет собой открытую генетическую систему. Действие на генофонд популяции элементарных эволюционных факторов, таких, как мутационный процесс, колебания численности особей, естественный отбор, приводит к эволюционно значимым изменениям генофонда, которые представляют элементарные явления на данном уровне.
5.Биогеоценотический и биосферный.
В процессе совместного исторического развития на определенной территории организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые во времени сообщества - биогеоценозы, которые служат элементарной единицей биогеоценотического (экосистемного) уровня. Элементарное явление на рассматриваемом уровне представлено потоками энергии и круговоротами веществ. Ведущая роль в этих круговоротах и потоках принадлежит живым организмам.
Биогеоценоз - это открытая в вещественном и энергетическом плане система. Биогеоценозы, различаясь по видовому составу и характеристикам абиотической своей части, объединены на планете в единый комплекс - область распространения жизни, или биосферу. Биосфера – это совокупность всех биогеоценозов, образующих единый комплекс , охватывающий все явления жизни на планете.

2.Клеточная мембрана. Поверхностный аппарат клетки, ее основные части, их назначение.

Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их следующим поколениям.
Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм - одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных. В природе существует значительное разнообразие клеток, различающихся по размерам, форме, химическим особенностям.
На планете существует две группы организмов: первая представлена вирусами и фагами, не имеющими клеточного строения; вторая делится на два типа организации клеток – прокариотический (бактерии и сине-зеленые водоросли) и эукариотический (все остальные организмы).
Все живые клетки отделены от окружающей среды поверхностью называемой клеточной мембраной. Над ней могут располагаться надмембранные структуры. Их строение является влажным классификационным признаком. У животных это гликокаликс (белково-углеводный комплекс), у растений, грибов и бактерий – клеточная стенка. В состав клеточной стенки растений входит целлюлоза, грибов – хитин, бактерий – белково-полисахаридный комплекс - муреин.
Клеточная мембрана – это оболочка клетки, выполняющая следующие функции:
- разделение содержимого клетки и внешней среды;

Регуляция обмена веществ между клеткой и средой;
- место протекания некоторых биохимических реакций (в том числе фотосинтеза, окислительного фосфорилирования);
- объединение клеток в ткани.
Оболочки делятся на плазматические (клеточные мембраны) инаружние.

Важнейшее свойство плазматической мембраны – полупроницаемость, то есть способность пропускать только определённые вещества. Через неё медленно диффундируют глюкоза , аминокислоты, жирные кислоты и ионы, причём сами мембраны могут активно регулировать процесс диффузии.

Наибольшее значение имеет жидкостно – мозаичная модель строения мембраны. Согласно этой модели основу мембраны составляет билипидный слой, в который включены молекулы белков, большинство из которых являются ферментами. Липиды двух параллельных слоев обращены друг к другу неполярными концами(имеющими гидрофобный полюс), а наружу – полярными (имеющими гидрофильный полюс).

Белки, входящие в состав мембраны, делятся на три группы:
- периферические, стабилизирующие положение погруженных белков в мембране,
- погруженные (полуинтегральные), осуществляющие превращение веществ,
- пронизывающие(интегральные), обеспечивающие передачу информации через мембрану в клетку и обратно.
На внешней поверхности плазматической мембраны в животной клетке белковые и липидные молекулы связаны с углеводными цепями, образуя гликокаликс. Углеводные цепи выполняют роль рецепторов. Благодаря им клетка приобретает способность специфически реагировать на воздействия извне.
Под плазматической мембраной со стороны цитоплазмы имеются кортикальный слой и внутриклеточные фибриллярные структуры, обеспечивающие механическую устойчивость плазматической мембраны.

Строение мембраны.
Важнейшим свойством мембраны является также избирательная проницаемость. Это значит, что молекулы и ионы проходят через нее с различной скоростью, и чем больше размер молекул, тем меньше скорость прохождения их через мембрану. Это свойство определяет плазматическую мембрану как осмотический барьер. Максимальной проникающей способностью обладает вода и растворенные в ней газы; значительно медленнее проходят сквозь мембрану ионы. Диффузия - проникновение веществ через мембрану по градиенту концентрации (из области, где их концентрация выше, в область, где их концентрация ниже). Она может быть простой и облегченной.
Если вещества хорошо растворимы в жирах, то они проникают в клетку путем простой диффузии. Диффузия воды через мембрану называется осмосом. Кислород и углекислый газ в растворе быстро диффундируют через мембрану.
При облегченной диффузии специальные мембранные белки-переносчики избирательно связываются с тем или иным ионом или молекулой и переносят их через мембрану по градиенту концентрации.

Активный транспорт сопряжен с затратами энергии АТФ и служит для переноса веществ против их градиента концентрации. Он осуществляется специальными белками-переносчиками, образующими так называемые ионные насосы. Наиболее изученным является Na-/ К--насос в клетках животных, активно выкачивающих ионы Na+ наружу, поглощая при этом ионы К-. Благодаря этому в клетке поддерживается большая концентрация К- и меньшая Na+ по сравнению с окружающей средой. На этот процесс затрачивается энергия АТФ.

В результате активного транспорта с помощью мембранного насоса в клетке происходит также регуляция концентрации Mg2-и Са2+.
В процессе активного транспорта ионов в клетку через цитоплазматическую мембрану проникают различные сахара , нуклеотиды, аминокислоты.
Макромолекулы белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липопротеидные комплексы и др. сквозь клеточные мембраны не проходят, в отличие от ионов и мономеров. Транспорт макромолекул, их комплексов и частиц внутрь клетки происходит совершенно иным путем - посредством эндоцитоза. При эндоцитозе (эндо - внутрь) определенный участок плазмалеммы захватывает и как бы обволакивает внеклеточный материал, заключая его в мембранную вакуоль, возникшую вследствие впячивания мембраны. В дальнейшем такая вакуоль соединяется с лизосомой, ферменты которой расщепляют макромолекулы до мономеров.
Мембрана может захватывать как твердые частицы (фагоцитоз) , так и капли жидкости (пиноцитоз).
Процесс, обратный эндоцитозу, - экзоцитоз (экзо - наружу). Благодаря ему клетка выводит внутриклеточные продукты или непереваренные остатки, заключенные в вакуоли или пузырьки. Пузырек подходит к цитоплазматической мембране, сливается с ней, а его содержимое выделяется в окружающую среду. Так выводятся пищеварительные ферменты, гормоны, белки, жировые капли и др.
Таким образом , биологические мембраны как основные структурные элементы клетки служат не просто физическими границами, а представляют собой динамичные функциональные поверхности. На мембранах органелл осуществляются многочисленные биохимические процессы, такие как активное поглощение веществ, преобразование энергии, синтез АТФ и др.
Функции биологических мембран следующие:
1. Отграничивают содержимое клетки от внешней среды и содержимое органелл от цитоплазмы.
2. Обеспечивают транспорт веществ в клетку и из нее, из цитоплазмы в органеллы и наоборот.

3. Выполняют роль рецепторов (получение и преобразование сигналов из окружающей среды , узнавание веществ клеток и т. д.).

4. Являются катализаторами (обеспечение примембранных химических процессов).
5. Участвуют в преобразовании энергии.
Внутреннее содержимое клетки – цитоплазма – состоит из основного вещества (гиалоплазмы) , ее основных частей (органелл) и включений.
Гиалоплазма - основное вещество цитоплазмы, заполняет все пространство между плазматической мембраной, оболочкой ядра и другими внутриклеточными структурами. В ней протекают ферментативные реакции, метаболические процессы, синтез аминокислот. Гиалоплазма содержит множество белковых филаментов (нитей), пронизывающих цитоплазму и образующих цитоскелет, который определяет форму клетки.
Органеллы – компоненты клетки, выполняющие определенные функции. Эндоплазматическая сеть (одномембранная органелла) состоит из цистерн и каналов, пронизывающих цитоплазму, и делит ее на отсеки(компартменты).На поверхности шероховатой ЭПС находятся рибосомы, в которых происходит синтез белка; на гладкой - осуществляется синтез белков и стероидов. Здесь также синтезируется материал для построения мембран цитоплазмы.
Аппарат Гольджи состоит из одного слоя мембраны, образующей цистерны, переходящие в трубочки, от которых отделяются пузырьки, переносящие вещества к месту их назначения, выполняя транспортную функцию. Одна из важных задач Аппарата Гольджи – секреторная, заключается в синтезе сложных углеводов с образованием мукопротеидов. Он также участвует в образовании слизи, построении мембраны, в нем формируются лизосомы.

Лизосомы представляют собой одномембранные пузырьки , отделяющиеся от Аппарата Гольджи. Они наполнены ферментами, синтезирующимися на шероховатой ЭПС и транспортирующимися к Аппарату Гольджи. Основная функция – расщепление и переваривание веществ, поступающих в клетку, и удаление их из нее. Они также захватывают и переваривают попавшие в организм бактерии, выполняя защитную функцию (фагоциты), выводят наружу отработанный материал (телолизосомы), разрушают отработанные органеллы самой клетки (аутолизосомы).

Митохондрии содержат вещества, богатые энергией, участвуют в процессах клеточного дыхания и преобразования энергии в форму, доступную для использования клеткой. Количество, размеры и расположение митохондрий зависит от функции клетки, ее потребности в энергии. Внутри мембраны митохондрий образуются многочисленные складки (кристы) , в которых протекают окислительно – восстановительные процессы с получением энергии для синтеза молекул АТФ из АДФ для работы клетки. Митохондрии содержат собственную ДНК. Около 2% ДНК клетки содержится в митохондриях.

Рибосомы относят к немембранным органеллам. В них образуются клеточные белки. Рибосомы участвуют в синтезе белка из аминокислотных остатков, присутствуют во всех клетках человека, за исключением зрелых эритроцитов. Рибосомы могут свободно располагаться в цитоплазме или на поверхности шероховатой ЭПС. Синтез белка связан с процессом транскрипции – переписывания информации, хранящейся в ДНК. Рибосома состоит из двух частей – большой и малой субъединиц, содержащих рибосомальные РНК и белки. Для осуществления синтеза белка матричная РНК с закодированной в ней последовательностью расположения нуклеотидов для постройки ДНК присоединяется к поверхности малой субъединицы. Транспортная РНК доставляет к рибосомам необходимые аминокислоты для построения полипептидной цепи, где каждая аминокислота занимает строго соответствующее ей место.

Клеточный центр, состоящий из парных центриолей и центросферы, располагается у ядра клетки. Центриоли принимают участие в делении ядра, удваиваясь в пресинтетическом периоде и формируя веретено деления.

Клеточное ядро необходимо для регуляции жизнедеятельности клетки, хранения наследственной информации (заключенной в ДНК и передающейся при делении дочерним клеткам), синтеза РНК.

Ядро имеет свою оболочку, кареоплазму – клеточный сок (содержит раствор белков, ионов, нуклеотидов), одно или несколько ядрышек , в которых происходит синтез РНК, и хроматин, состоящий из молекул ДНК и белков (гистонов и негистонов), РНК. Во время деления ядра хроматин конденсируется - спирализуется с образованием нитей хромосом. Основу хромосомы составляет молекула ДНК, связанная с белками(гистонами) в нуклеопротеид. У соматических клеток человека диплоидный набор хромосом(46), у половых – гаплоидный(23). Перенос генетической информации осуществляется от ДНК к ДНК при делении путем репликации(самовоспроизведения макромолекул нуклеиновых кислот) и от ДНК через и-РНК (м-РНК) к белку.

3.Химический состав клетки (белки, их структура и функции).

Химические процессы, протекающие в клетке, - одно из основных условий ее жизни, развития, функционирования. Неорганические вещества. Из 109 элементов периодической системы Менделеева в клетках обнаружено значительное их большинство. Одни элементы содержатся в клетках в относительно большом количестве, другие - в малом. Неорганические вещества На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет почти 80% массы клетки.Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость. Велико значение воды в образовании структуры молекул органических веществ, в частности структуры белков, которая необходима для выполнения их функций. Велико значение воды как растворителя: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Наконец , вода является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров и др.). Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной структуры, полярностью ее молекул.

Урок 7
Тема: «Клеточное строение организма»

Цель урока: познакомить с разнообразием типов клеток человеческого организма, изучить строение клетки.

Учебные:

обобщить и систематизировать знания о строении клетки;

познакомиться со строением и функциями органоидов клетки;

сформировать навыки практического применения знаний;

Развивающие:

развивать умение применять полученные знания на практике для решения поставленной задачи;

развивать познавательный интерес;

развивать речь и мышление;

Воспитательные:

воспитывать стремление к получению новых знаний и их обобщению;

воспитывать ответственность, самостоятельность, коммуникативные

Оборудование: таблица и динамическая модель «Строение клетки».

Ход урока 1. Организационный момент.

2. Проверка знаний.

1. Перечислите некоторые заблуждения известных врачей древности, которые вы могли обнаружить в тексте учебника.

(По мнению Гиппократа, четыре жидкости: кровь, черная желчь, слизь и желтая желчь определяют состояние здоровья человека, а управляет всем внутренняя сила – Природа. Гален считал, что артериальная и венозная кровь смешиваются в сердце, допускал ошибки в строении внутренних органов. Везалий доказал, что у женщин и мужчин одинаковое количество ребер, а ранее считали, что у мужчин не хватает ребра, из которого Бог сотворил Еву.)

2. Какой древнегреческий врач впервые обобщил сведения о строении человеческого тела и создал основные положения медицины как науки?

(Гиппократ.)

3. В чем состоит значение трудов Клавдия Галена и чем можно объяснить некоторые его заблуждения?

(Впервые изучал практическую анатомию человека, вскрывая животных, но считал, что между человеком и животными нет принципиальных различий.)

4. Как вы думаете, какие причины долгое время мешали развитию медицины, особенно в Средневековье?

(Основные виды религий запрещали вскрытие человеческих тел, а развитие медицины было невозможно без получения точных сведений о строении органов человека. В средние века церковь особенно сильно тормозила естественнонаучные изыскания.)

5. Каковы достижения медицины в эпоху Возрождения? С именами каких ученых они связаны?

(Создано описание различных систем органов: мышц, костей, внутренних органов и точные рисунки деталей строения человеческого тела, исправлены анатомические ошибки предшественников. Леонардо да Винчи, Андреас Везалий.)

6. Работы какого ученого послужили основой новой науки – физиологии? Что является предметом ее изучения?

(Работы Гарвея (XVII в.) об исследовании работы кровеносной системы. Физиология изучает функции отдельных органов и организма в целом.)

7. В чем состоит значение трудов Н. И. Пирогова?

(Описал взаимное расположение внутренних органов человека, создал методику трехмерных распилов через замороженное человеческое тело как основу топографической анатомии, впервые применил эфирный наркоз и гипсовые повязки, а также йод и спиртовые настойки для лечения воспалительных процессов, основал сосудистую хирургию как отдельное направление медицины.)

3. Изучение нового материала.

Организм человека – сложнейшая система, саморегулирующаяся и самообновляющаяся, основной единицей которого является клетка.

Наука о строении и жизнедеятельности клеток называется цитология.

Цитология сейчас тесно связана с медициной.

Все живые существа состоят из клеток. Давайте вспомним, что такое клетка. Клетка – наименьшая единица строения и жизнедеятельности живых организмов. (Запись в словарь). Все части и органы тела человека построены из клеток. Клетки обладают следующими свойствами: они растут, размножаются, участвуют в обмене веществ, активно реагируют на раздражение, обладают способностью к регенерации и передаче наследственной информации. Все клетки разнообразны по форме и размеру. Форма и размеры клеток зависят от их функции. Так, например, существуют клетки, имеющие форму двояковогнутого диска (эритроцит), или длинного волокна (нервная клетка).

При этом несмотря на такое разнообразие, большинство клеток имеют единый план строения: состоят из ядра и цитоплазмы, которые снаружи покрыты клеточной мембраной.

Помимо оболочки, ядра, цитоплазмы клетка имеет органоиды: митохондрии, лизосомы, пластиды и др. Подробно об этом вы будите говорить в старших классах.

Органоиды, как и органы, выполняют в клетке определенную работу или функцию. Сейчас мы с вами определим функции главных частей клетки

Плазматическая мембрана
1.защищает цитоплазму от физических и химических повреждений
2.избирательно регулирует обмен веществ между клеткой и внешней средой

3.обеспечивает контакт с соседними клетками
Ядро
Двойная ядерная мембрана, окружающая кариоплазму (ядерный сок) . Мембрана пронизана порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой
1.регулирует клеточную активность
2.содержит ДНК, хранящую информацию о специфической последовательности аминокислот в белке
3.мембрана ядра через ЭПС связана с наружной мембраной
Ядрышко
Происходит сборка рибосомных субъединиц, синтез рРНК
Цитоплазма
1.объединяет все компоненты клетки в единую систему
2.осуществляются все процессы клеточного метаболизма, кроме синтеза нуклеиновых кислот
3.принимает участие в передаче информации (цитоплазматическая наследственность)
4.участвует в переносе веществ и перемещении органоидов внутри клетки
5.участвует в передвижении клетки (амебовидное движение)
Хромосомы
Хранят и распределяют генетическую информацию
Митохондрии
1.образуется энергия (синтез АТФ) в результате окислительных процессов
2. осуществляют аэробное дыхание

Рибосомы
Сборка белковых молекул
Эндоплазматический ретикулум (ЭПС)
Система уплощенных, удлиненных, трубчатых и пузыреобразных элементов
Обеспечивает синтез углеводов, липидов, белков и их перемещение внутри клетки
Аппарат Гольджи
Модификация, накопление, сортировка продуктов синтеза и распада веществ
Лизосомы
1.внутриклеточное переваривание макромолекул пищи
2.уничтожение старых клеток (аутолиз или автолиз)
Клеточная стенка
Растительные – состоят из целлюлозы
1.опорная
2.защитная
Пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты)
Мембранные органоиды, содержащие хлорофилл, ксантофилл, каротиноиды, ДНК

Существуют только в растительных клетках.
1.фотосинтез
2.запас питательных веществ
Вакуоли
1.создание и поддержание тургора тканей
2.запас необходимых веществ (особенно воды)
3.отложение вредных веществ
4.ферментативное расщепление органических соединений
Животные клетки имеют пищеварительные вакуоли и автографические вакуоли.
Относятся к группе вторичных лизосом. Содержат гидролитические ферменты.
1.пищеварение
2.выделение
Клеточный центр
1.участие в организации цитоскелета клетки
2.участвует в равномерном распределении генетического материала при клеточном делении
3.образует митотическое веретено

Таблицу можно заполнять на уроке в процессе объяснения или дома самостоятельно, это зависит от уровня подготовки учащихся. Рисунок органоидов клетки лучше выполнить дома, он поможет лучше запомнить клеточные структуры, но при желании этот пункт можно вообще исключить.
4. Закрепление материала.

Работа в парах по вопросам на стр. 30 «Какие утверждения верны?» и «Выберите правильный ответ», обсуждение правильных ответов.

Работа с рисунком на стр. 31 и вопросом рубрики «Подумайте». (Клетка считается структурным и функциональным элементом тела, т. к. из клеток состоят все органы, и функции органов складываются из функций отдельных клеток.)

5. Задание на дом.

Изучить материал на стр. 31-34 подготовиться к опросу.

Материал для учителя.

Открытие клетки. Клетка как структура была открыта английским естествоиспытателем Робертом Гуком при изучении ткани растительной пробки. Он увидел ячейки одинаковой формы и назвал их клетками. В силу ограниченных способностей микроскопа внутренние структуры увидеть не мог. Продолжил изучение клеток итальянец Мальпиги, рассматривал различную форму растительных и животных клеток.

Голландец Антони ван Левенгук усовершенствовал микроскоп и обнаружил в каплях воды, комках земли и слюне мельчайших микроскопических существ, увидел эритроциты и сперматозоиды человека.

Немецкий ученый Каспар Фридрих Вольф обратил внимание на некоторое сходство клеток растений и животных и впервые предположил, что клетки могут иметь определенное значение в развитии организма.

Англичанин Роберт Броун открыл ядро в растительных клетках в середине XIX в. Именно в это время немецкие биологи Матиас Шлейден и Теодор Шванн создают первые положения клеточной теории, дающей стимул для нового этапа клеточных исследований.

Немецкий биолог Рудольф Вирхов открыл, что каждая последующая клетка образуется за счет деления предыдущей; изучал роль клеток при заболеваниях.

XX век с появлением электронного микроскопа позволил заглянуть во внутренний мир клетки, изучить строение органоидов на молекулярном уровне, открыть структуру ДНК и РНК.

^ Клеточная мембрана. За счет регуляции движения ионов (заряженных частиц) мембрана клеток способна генерировать импульсы, позволяющие нервным клеткам осуществлять взаимосвязь всего организма и реакции на факторы внешней среды, а мышечным клеткам способность сокращаться и расслабляться. Ограниченная проницаемость мембран позволяет клеткам почек отфильтровывать из организма ненужные вещества, а полезные – задерживать. Мембраны клеток крови – лимфоцитов могут распознавать чужеродные нам клетки бактерий и вирусов и обеспечивать защитные реакции организма. Именно взаимодействие мембран сперматозоида и яйцеклетки служит началом процесса оплодотворения у человека и животных. В процессе специализации клеток зародыша клетки одной ткани узнают друг друга с помощью мембран и образуют взаимосвязи, лежащие в основе формирования в дальнейшем тканей и органов. Наконец, именно за счет мембран клетки тесно связаны между собой, и наш организм образует единое целое. Через мембраны происходит химическое взаимодействие клеток друг с другом за счет передачи определенных веществ. На мембранах ЭПС синтезируются белки, выполняющие огромное количество функций в организме, а также углеводы и липиды; а на мембранах митохондрий образуется уникальное вещество АТФ, в химических связях которого заключена вся внутриклеточная энергия. Мембраны регулируют водный баланс клеток, а наличие воды служит важным показателем активности и нормального физиологического состояния клетки.

^ Химические вещества клетки.

1. Вода – универсальный растворитель, среда для протекания реакций, обеспечение транспорта веществ, участвует в теплорегуляции и создании структур молекул некоторых веществ, например белков. В молодых клетках больше воды, чем в старых.

2. ^ Минеральные соли – выполняют множественные функции, необходимы для поддержания нормального состава плазмы крови, костной ткани, нормальной работы эндокринных желез, роста.

3. Белки – входят в структуру всех клеток и тканей, являются катализаторами всех клеточных реакций, участвуют в клеточном иммунитете, в мышцах выполняют двигательную функцию, гемоглобин крови выполняет транспортную функцию, переносит кислород и углекислый газ.

4. Углеводы, – выполняют строительную и энергетическую функцию.

5. ^ Жиры (липиды) – выполняют функцию защиты органов и клеток от механических повреждений, участвуют в процессе теплорегуляции и служат резервом энергии и воды для организма, а также входят в состав всех клеточных мембран.

6. ^ Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) служат для хранения и передачи наследственной информации в клетке и участвуют в биосинтезе белка.

1.2. Естественные и гуманитарные науки

1.3. Эмпирический и теоретический уровни в естествознании

1.4. Возникновение рационального мышления. Формирование научного метода. Классический и неклассический периоды естествознания Геоцентрическая система мира

Гелиоцентрическая система мира

2.1. Механика Ньютона и детерминизм Лапласа. Законы сохранения

2.2. Дискретность и непрерывность материи в классическом естествознании

2.3. Концепции дальнодействия и близкодействия

3.1. Эволюция представлений о пространстве и времени

3.2. Постулаты и следствия специальной теории относительности

3.3. Взаимосвязь массы и энергии как основа ядерной энергетики. Основные положения и выводы общей теории относительности

3.4. Описание состояний в динамических и статических теориях. Законы термодинамики

3.5. Хаос, беспорядок и порядок в природе. Энтропия

В физике микромира. На переднем плане микромира

4.1. Противоречия в классической теории излучения и проявления концепции квантов. Корпускулярно-волновой дуализм

4.2. Особенности описания состояний в квантовой механике. Дискретные уровни энергии электронов в атомах и принцип Паули

4.3. Методы изучения микромира. Ускорители элементарных частиц. Стандартная модель элементарных частиц

I. Классификация элементарных частиц по значению спина

II. Классификация элементарных частиц по участию во взаимодействиях

4.4. Проблемы объединения фундаментальных взаимодействий

5.1. Химия и алхимия

5.2. Учение о составе вещества. Понятие о химических элементах. Периодическая система д.И. Менделеева

5.3. Учение о структуре вещества

5.4. Химические связи и строение молекул. Учение о химических процессах

5.5. Неорганические и органические соединения

Неорганические соединения

Органические соединения

5.6. Каталитическая и эволюционная химия

6.1. Масштабы и строение Вселенной

6.2. Развитие космологических и космологических представлений

6.3. Экспериментальные обоснования концепции Большого Взрыва. Темная материя и темная энергия

6.4. Разнообразие звезд, их строение и устойчивость. Рождение и термоядерная жизнь звезд. Смерть звезд

6.5. Солнце и солнечная система

6.6. Предмет и методы наук и Земле. Возникновение Земли и основные периоды геологической эволюции

6.7. Внутренние и внешние оболочки Земли

6.8. Тектоника литосферных плит. Эволюция атмосферы и гидросферы

7.1. Структурная иерархия живой материи. Феноменология жизни Признаки живой материи

Уровни организации живой материи

7.2. Молекулярные процессы в клетке

Строение клеток

Воспроизведение клеток

Обмен веществ и превращение энергии в клетке

Биосинтез белка

3 Нуклеотида → 1 аминокислота

7.3. Происхождение жизни и основные этапы ее эволюции Гипотезы происхождения жизни на Земле

Начальные этапы развития жизни на Земле

7.4. Генетика и эволюция

Закономерности наследования

Изменчивость

Генная инженерия и клонирование

Основные эволюционные теории

Микро- и макроэволюция

Факторы эволюции

Основные направления эволюции

Правила эволюции

8.1. Человек в иерархической структуре царства животных. Основные стадии антропогенеза

8.2. Социальная природа человека

8.3. Человек разумный Социально-географические особенности демографии

Социально-экологические особенности демографии. Окружающая среда и здоровье человека

8.4. Экосистема и ее элементы

Типы взаимодействия организмов

8.5. Геохимические функции живого вещества. Биосфера и человек

8.6. Глобальный экологический кризис

9.1. Естествознание и техника

9.2. Особенности эволюционных процессов в природе Самоорганизация в неживой природе

Самоорганизация в живой природе

Принципы универсального эволюционизма

Структурность и целостность в природе

Принципы целостности современного естествознания

9.3. Синергетика как наука о самоорганизации. Закономерности самоорганизации. Генезис синергетики. Моделирование самоорганизующихся процессов в природе и обществе

Методология постижения открытого мира

Принципы синергетики и синергетическая среда

Формирование инновационной культуры

3.Практические занятия

Практическое занятие 7. Естествознание и научно-технический прогресс. Самоорганизация в природе и в обществе (раздел 9)

Правила выполнения и оформления лабораторных работ

Лабораторная работа № 1. Изучение движения тел

Лабораторная работа № 2. Изучение статического равновесия механических систем

Лабораторная работа № 3. Изучение эволюции организационных структур методом моделирования электростатических полей

Лабораторная работа № 4. Исследование обменных процессов

Лабораторная работа № 5. Основные закономерности протекания химических процессов

Лабораторная работа № 6. Земля во вселенной

Лабораторная работа № 7. Солнечная активность

Лабораторная работа № 8. Сравнение строения клеток прокариот и эукариот

Лабораторная работа 9. Выявление активности процесса фотосинтеза

Лабораторная работа № 10. Исследование динамики открытых систем

Лабораторная работа № 11. Имитационное моделирование филогенеза

Лабораторная работа № 12. Изучение индивидуальных авторитмов

Лабораторная работа № 13. Исследование принципа симметрии

Лабораторная работа № 14. Экологическая характеристика места жительства, жилища и образа жизни

Лабораторная работа № 15. Изучение информационного поля конкурентного взаимодействий в малой социальной группе

Лабораторная работа № 16. Изучение оптических явлений и иллюзий восприятия действительности

Иллюзии цвета и контраста

Иллюзии восприятия глубины

4.Самостоятельная работа

Перечень тем творческих реферативных работ

5.Образовательные технологии

6.Оценочные средства для контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

Примерные тестовые задания для текущего, промежуточного и итогового контроля успеваемости обучающихся

Тема 1. Естествознание в контексте человеческой культуры. История естествознания

Тема 2. Механический детерминизм. Корпускулярные и континуальные концепции в естествознании

Тема 3. Пространство, время, относительность. Статистические закономерности в природе

Тема 4. Квантовые представления в физике микромира. На переднем крае физики микромира

Тема 5. Строение вещества

Тема 6. Вселенная. Звезды. Земля

Тема 7. Жизнь

Тема 8. Человек. Биосфера

Тема 9. Естествознание и научно-технический прогресс. Самоорганизация в природе и в обществе

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины

«Концепции современного естествознания»

445677, Г. Тольятти, ул. Гагарина, 4.

Строение клеток

Среди всего многообразия ныне существующих на Земле организмов выделяют вирусы , не имеющие клеточного строения, все остальные организмы представлены разнообразными клеточными формами жизни. Различают два типа клеточной организации : прокариотический и эукариотический .

Клетки прокариотических организмов устроены сравнительно просто. В них нет морфологически обособленного ядра, единственная хромосома образована кольцевидной ДНК и находится в цитоплазме, мембранные органеллы отсутствуют (их функцию выпол­няют различные впячинания плазматической мембраны). К надцарству прокариот относят бактерий. Они были единственной формой жизни на Земле по крайней мере в течение 2 млрд. лет. Одну из групп фотосинтезирующих бактерий (синезеленые водоросли, или цианобактерии) раньше относили к водорослям. Однако в настоящее время их рассматривают как специфическую группу бактерий.

Большинство современных живых организмов относится к одному из трех царств – растений, грибов и животных, объединя­емых в надцарство эукариот (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Электронно-микроскопическое строение животной (А)

и растительной (Б) клеток

Для растительных клеток характерно наличие толстой целлюлозной клеточной стенки, различных пластид, крупной центральной вакуоли, смещающей ядро к периферии. Клеточный центр высших растений без центриоли. В качестве резервного питательного углевода клетки растений запасают крахмал.

В клетках грибов клеточная оболочка содержит хитин, в цитоплазме имеется центральная вакуоль, отсутствуют пластиды. Главным резервным полисахаридом является гликоген.

Животные клетки имеют, как правило, тонкую клеточную стенку, не содержат пластид и центральной вакуоли, для клеточного центра характерна вакуоль. Запасным углеводом является гликоген.

В зависимости от количества клеток, из которых состоят организмы, последние делят на о дноклеточные и многоклеточные . Одноклеточными являются все прокариоты, а также простейшие, некоторые зеленые водоросли и грибы. Несмотря на индивидуальные особенности, все клетки построены по единому плану и имеют много общих черт.

Эукариотическая клетка состоит из трех компонентов: оболочки, цитоплазмы и ядра.

Снаружи клетка окружена оболочкой, основу которой составляет плазматическая мембрана или плазмолемма . Мембраны состоят из белков и липидов (бимолекулярный слой) . Мембраны, обладают свойством избирательной проницаемости (способны пропускать одни веществ и не пропускать другие), а также свойством самопроизвольного восстановления целостности структуры. Углеводный компонент в составе клеточных оболочек разных клеток выражен в различной степени: в животных клетках он относительно тонок и называется глико каликсом , в растительных клетках углеводный компонент сильно выражен и представлен целлюлозной клеточной стенкой .

Внутреннее содержимое клетки представлено ц итоплазмой , состоящей из основного вещества, или гиалоплазмы (т.е. водный раствор неорганических и органических веществ), и находящихся в нем разнообразных внутриклеточных структур. Последние представлены: 1 – вклю­чениями – относительно непостоянные компоненты, например запасные пита­тельные вещества (зерна крахмала, белков, капли гликогена) или продукты, подлежащие выведению из клетки (гранулы секрета); 2 – органоидами – постоянные и обязательные компоненты боль­шинства клеток, имеющие специфическую структуру и выполня­ющие жизненно важные функции.

К органоидам клетки не имеющим мембранного строения относят рибосомы, микрофиламенты. микротрубочки, клеточный центр.

Рибосомы – структуры, состоящие из примерно равных по массе количеств рРНК и белка, представлены субъединицами: большой и малой. Функция рибосом – сборка белковых молекул.

Микротрубочки и микрофиламенты – нитевидные структуры, состоящие из различных сократительных белков, обуславливающие двигательные функции клетки.

Клеточный центр (центросома ) состоит из двух центриолей, участвующих в формировании митотического веретена клетки. Каждая центриоль имеет вид полого цилиндра, стенка которого образована 9 триплетами микротрубочек.

К мембранным органоидам эукариотической клетки относят структуры с одинарной мембраной – ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, а также органоиды с двумя мембранами – митохондрии и пластиды. По симбиотической гипотезе о происхождении эукариотической клетки, митохондрии и пластиды являются потомками древних прокариот. Эти органеллы подуавтономны, т.к. обладают собственным аппаратом биосинтеза белка (ДНК, РНК, ферменты).

Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – разветвленная система полостей, трубочек и каналов. ЭПС – место синтеза белков и липидов, а также их транспорта внутри клетки. На мембране шероховатой ЭПС располагаются рибосомы (синтез белков). Мембраны гладкой ЭПС содержат ферменты синтеза почти всех липидов.

Аппарат Гольджи состоит из дисковидных мембранных полостей и отшнуровывающихся от них микропузырьков. Попадающие в АГ белки и липиды сортируются, упаковываются в секреторные пузырьки и транс­портируются к различным внутриклеточным структурам или за пределы клетки. Мембраны аппарата Гольджи способны образовывать лизосомы.

Лизосомы выполняют функцию внутриклеточного пере­варивания макромолекул пищи и чужеродных компонентов, поступающих в клетку. Для осуществления этих функций лизосомы содержат около 40 ферментов, разрушающих белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы.

Митохондрии важнейшие органоиды клетки, осуществляющие аэробное дыхание, в котором образуется основная часть молекул АТФ. Митохондрии называют энергетическими станциями клетки. Внутренняя мембрана образует многочисленные выросты кристы, пространство между ними заполнено матриксом, содержащим различные ферменты, НК, рибосомы.

Пластиды присутствуют только в растительных клетках. Известны три типа пластид: хлоропласты, хромо­пласты и лейкопласты. Бесцветные лейкопласты выполняют запасающую функцию в корнях, семенах, клубнях, листьях. Желто-оранжевые хромопласты определяют окраску плодов, цветков, листьев. Зеленые хлоропласты на внутренней мембране имеют выросты – ламеллы , на которых расположены уплощенные пузырьки – тилакоиды , сложенные в стопки – граны . В мембранах гран находится хлорофилл, обеспечивающий протекание световой фазы фотосинте­за.

Специализированными органоидов общего значения являются сократительные вакуоли, синаптические пузырьки нервных клеток, микроворсинки эпителиальных клеток, реснички и жгутики.

Клеточное ядро – наиболее важный компонент эукариотических клеток (нет в проводящих клетках флоэмы и эритроцитах). Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки. В состав ядра входят ядерная оболочка и кариоплазма, содержащая хромосомы. Хромосомы – молекулами ДНК в комплексе с белками . Число хромосом в клетках каждого биологического вида постоянно. Обычно в ядрах клеток тела (соматических ) хромосомы представлены парами, в половых клетках они непарны. Одинарный набор хромосом в половых клетках называют гаплоидным (n ), набор хромосом в соматических клетках – диплоидным (2 n ).

Диплоидный набор хромосом конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, величиной и формой хромосом, называется кариотипом .

Кариотип человека представлен 46 хромосомами (23 пары): 44 аутосомы и 2 половые хромосомы (у женщины две одинаковые X-хромосомы, у мужчины – Х и Y-хромосомы).

Пол, образующий гаметы одинаковые по половой – гомогаметный – XX , а пол образующий разные гаметы – гетерогаметный – XY .

У млекопитающий (в т.ч. человека), червей, большинства членистоногих, земноводных, некоторых рыб гомогаметным является женский пол, а гетерогаметным – мужской.