ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ - СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ - КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО

Задачи, Продолжить изучение клеточного уровня организации жизни. Сформировать знания о строении и выполняемых функциях одномембранных, двухмембранных и немембранных органоидов клетки. Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме «Цитоплазма. Клеточная оболочка».

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма, уместно использование фрагмента фильма «Клетка», диафильма «Клетка и ее органоиды».

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Каково строение клеточной оболочки?

2. Каким образом различные вещества попадают в клетку?

3. Какие функции выполняет клеточная оболочка?

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью фрагментов фильма, диафильма, кодограммы.

Органоиды клетки. Органоиды (органеллы) — постоянные клеточные структуры, обеспечивающие выполнение клеткой специфических функций. Каждый органоид имеет определенное строение и выполняет определенные функции.

Различают: мембранные органоиды — имеющие мембранное строение, причем они могут быть одномембранными (эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растительных клеток) и двухмембранными (митохондрии, пластиды, ядро).

Кроме мембранных могут быть и немембранные органоиды — не имеющие мембранного строения (хромосомы, рибосомы, клеточный центр и центриоли, реснички и жгутики с базальными тельцами, микротрубочки, микрофиламекты).

Одномембранные органоиды:

1. Эндоплазматический ретикулум ОПР). Органоид, представляющий собой систему мембран, формирующих цистерны и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПР. Мембраны с одной стороны связаны с наружной цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной оболочкой ядерной мембраны. Различают два вида ЭПР: шероховатый, содержащий на своей поверхности рибосомы и представляющий собой совокупность уплощенных мешочков, и гладкий, мембраны которого рибосом не несут.

Функции: разделяет цитоплазму клетки на изолированные отсеки, обеспечивая тем самым пространственное отграничение друг от друга множества параллельно идущих различных реакций. Осуществляет синтез и расщепление углеводов и липидов (гладкий ЭПР) и обеспечивает синтез белка (шероховатый ЭПР), накапливает в каналах и полостях, а затем транспортирует к органоидам клетки продукты биосинтеза.

2. Аппарат Гольджи. Органоид, обычно расположенный около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра). Представляет собой стопку уплощенных цистерн с расширенными краями, с которой связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4— 6 цистерн. Число стопок Гольджи в клетке колеблется от одной до нескольких сотен.

Важнейшая функция комплекса Гольджи — выведение из клетки различных секретов (ферментов, гормонов), поэтому он хорошо развит в секреторных клетках, Здесь происходит синтез сложных углеводов из простых сахаров, созревание белков, образование лизосом.

3. Лизосомы. Самые мелкие одномембранные органоиды клетки, представляющие собой пузырьки диаметром

0,2—0,8 мкм, содержащие до 60 гидролитических ферментов, активных в слабокислой среде. Образование лизосом происходит в аппарате Гольджи, куда из ЭПР поступают синтезированные в нем ферменты. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом, отсюда и название органоида.

Различают: первичные лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи и содержащие ферменты в неактивной форме, и вторичные лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с пиноцитозны ми или фагоцитозными вакуолями; в них происходит переваривание и лизис поступивших в клетку веществ, поэтому часто их называют пищеварительными вакуолями.

Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.

Иногда с участием лизосом происходит саморазрушение клетки. Этот процесс называют автолизом. Обычно это происходит при некоторых процессах дифференцировки (например, замена хрящевой ткани костной, исчезновение хвоста у головастика лягушек).

4. Реснички и жгутики. Образованы девятью сдвоенными микротрубочками, образующими стенку цилиндра, покрытого мембраной; в его центре находятся две одиночные микротрубочки. Такая структура типа 9+2 характерна для ресничек и жгутиков почти всех эукариотических организмов, от простейших до человека.

Реснички и жгутики укреплены в цитоплазме базальными тельцами, лежащими в основании этих органоидов. Каждое базальное тельце состоит из девяти троек микротрубочек, в его центре микротрубочек нет.

5. К одномембранным органоидам относятся также и вакуоли.

Немембранные органоиды:

1. Рибосомы. Немембранные органоиды, встречающиеся в клетках всех организмов. Это мелкие органеллы, представленные частицами диаметром порядка 20 нм. Рибосомы состоят из двух субъединиц неравного размера — большой и малой, на которые они могут диссоциировать. В состав рибосом входят белки и рибосомальные РНК (рРНК). Молекулы рРНК составляют 50—63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Большинство белков специфически связано с определенными участками рРНК. Некоторые белки входят в состав рибосом только во время биосинтеза белка.

Различают два основных типа рибосом: эукариотические (с константами седиментации целой рибосомы — 80S, малой субъединицы — 40S, большой — 60S и прокариотические (соответственно 70S, 30S, 50S). В состав рибосом эукариот входит 4 молекулы рРНК и около 100 молекул белка, прокариот — 3 молекулы рРНК и около 55 молекул белка. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы). В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК.

Субъединицы рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.

2. Цитоскелет. Одной из отличительных особенностей эукариотической клетки является наличие в ее цитоплазме скелетных образований в виде микротрубочек и пучков белковых волокон. Элементы цитоскелета, тесно связанные с наружной цитоплазматической мембраной и ядерной оболочкой, образуют сложные переплетения в цитоплазме. Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами, определяет форму клетки, участвует в ее движениях, в делении и перемещениях самой клетки, во внутриклеточном транспорте органоидов и отдельных соединений.

3. Клеточный центр. Образован центриолями и уплотненной цитоплазмой — центросферой. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Перед делением центриоли расходятся к противоположным полюсам, и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. Они формируют митотическое веретено, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, являются центром организации цитоскелета. В клетках высших растений клеточный центр центриолей не имеет.

Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Они возникают в результате дупликации уже имеющихся при расхождении центриолей.

4. В мышечных клетках присутствуют миофибриллы, состоящие из актина и миозина. Они обеспечивают сокращение мышечных клеток.

Двухмембранные органоиды:

1. Митохондрии. Двухмембранные органоиды эукариотической клетки, обеспечивающие организм энергией. Длина митохондрий 1,5—10 мкм, диаметр — 0,25— 1,00 мкм. Количество митохондрий в клетке колеблется в широких пределах, от 1 до 100 тыс., и зависит от ее метаболической активности. Число митохондрий может увеличиваться путем деления, так как эти органоиды имеют собственную ДНК.

Наружная мембрана митохондрий гладкая, внутренняя мембрана образует многочисленные впячивания или трубчатые выросты — кристы. Число крист может колебаться от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч, в зависимости от функций клетки. Они увеличивают поверхность внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы, участвующие в синтезе молекул АТФ.

Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом. В матриксе содержатся кольцевая молекула митохондриальной ДНК, специфические иРНК, тРНК и рибосомы (прокариотического типа), осуществляющие автономный биосинтез части белков, входящих в состав внутренней мембраны. Но большая часть генов митохондрии перешла в ядро, и синтез многих митохондриальных белков происходит в цитоплазме. Кроме того, содержатся ферменты, образующие молекулы АТФ. Митохондрии способны размножаться путем деления.

Функции митохондрий — кислородное расщепление углеводов, аминокислот, глицерина и жирных кислот с образованием АТФ и синтез митохондриальных белков.

2. Пластиды. Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цвета, хлоропласты — зеленые пластиды.

Поскольку пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения. Наиболее часто происходит превращение лейкопластов в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету), обратный процесс происходит в темноте. При пожелтении листьев и покраснении плодов хлоропласты превращаются в хромопласты. Считают невозможным только превращение хромопластов в лейкопласты или хлоропласты.

Хлоропласты. Основная функция — фотосинтез, т. е. в хлоропластах на свету осуществляется синтез органических веществ из неорганических за счет преобразования солнечной энергии в энергию молекул АТФ. Хлоропласты высших растений имеют размеры 5—10 мкм и по форме напоминают двояковыпуклую линзу. Наружная мембрана гладкая, а внутренняя имеет складчатую структуру. В результате образования выпячиваний внутренней мембраны возникает система ламелл и тилакоидов. Внутренняя среда хлоропластов — строма — содержит ДНК и рибосомы прокариотического типа. Пластиды способны к автономному делению, как и митохондрии.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить часть текста параграфа, ответить на вопросы, письменно ответить на вопросы к практической работе.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Органоиды клетки. Включения. § 7-8

Одномембранные

Аппарат Гольджи — центр накопления, модификации, секреции белков, углеводов и жиров. Образование первичных лизосом.

Лизосомы — «мешки с ферментами» (около 60), «пищеварительная система» клетки.

ЭПС: гладкая — синтез липидов и углеводов; шероховатая — синтез белков. Реснички и жгутики эукариот (9 пар+2) — движение.

Немембранные

Цитоскелет из микротрубочек, микронитей.

Клеточный центр: 2 центриоли (в каждой по 9 триплетов микротрубочек) и центросфера. У высших растений нет центриолей, клеточный центр есть. Центр организации цитоскелета; образование веретена деления.

Рибосомы (2 субъединицы, 80S) — синтез белка.

Миофибриллы из актина и миозина.

Двухмембранные

Митохондрии: 1 — наружная мембрана,; 2 — внутренняя мембрана, 3 — кристы, 4 — кольцевая ДНК, 5 — матрикс. Рибосомы 70S. Образование? Размножение?

Пластиды: 3 — строма, 4 — граны из гилакоидов, 5 — кольцевая ДНК, 6 — рибосомы 70S. Образование? Размножение? Включения: ????

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Чем представлена оболочка растительной клетки?

2. Каково строение плазматической мембраны?

3. Какие вещества образуют основу клеточной мембраны?

4. Каким образом вода попадает в клетку через клеточную оболочку?

5. Что такое фагоцитоз?

6. Что такое пиноцитоз?

7. Что такое активный транспорт?

8. Что такое плазмолиз?

9. Что такое осмос?

10. Какой вид транспорта наблюдается при поступлении воды в клетку в процессе деплазмолиза?

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 6. «Строение и функции оболочки»

Тест 1. Чем представлена оболочка растительной клетки?

1. Плазматической мембраной.

2. Клеточной стенкой.

3. Плазматической мембраной и наружным слоем.

4. Наружным слоем, образованным из целлюлозы.

Тест 2. Каково строение плазматической мембраны?

1. Образована бимолекулярным слоем липидов.

2. Ближе к цитоплазме — бимолекулярный слой липидов, снаружи — белковые молекулы.

3. Ближе к цитоплазме — бимолекулярный слой липидов, снаружи — углеводные молекулы.

4. Бимолекулярный слой липидов, белки пронизывают всю её толщу и располагаются на ее внешней и внутренней поверхности.

Тест 3. Какие вещества образуют основу клеточной мембраны?

1. Гликолипиды.

2. Фосфолипиды.

3. Жиры.

4. Белки.

Тест 4. Каким образом вода попадает в клетку через клеточную оболочку?

1. Через гидрофильные каналы белковых молекул и через бимолекулярный слой липидов клеточной мембраны.

2. За счет активного транспорта.

3. За счет фагоцитоза.

4. За счет пиноцитоза.

Тест 5. Что такое фагоцитоз?

1. Работа калий-натриевого насоса.

2. Уничтожение микроорганизмов.

3. Захват плазматической мембраной капель жидкости и втягивание их внутрь клетки.

4. Захват плазматической мембраной твердых частиц и втягивание их внутрь клетки.

Тест 6. Что такое пиноцитоз?

1. Работа калий-натриевого насоса.

2. Уничтожение микроорганизмов.

3. Захват плазматической мембраной капель жидкости и втягивание их внутрь клетки.

4. Захват плазматической мембраной твердых частиц и втягивание их внутрь клетки.

Тест 7. Что такое активный транспорт?

1. Транспорт веществ через оболочку клетки, который идет с затратой энергии АТФ.

2. Транспорт веществ через оболочку клетки, который идет без использования энергии АТФ.

3. Захват плазматической мембраной капель жидкости и втягивание их внутрь клетки.

4. Захват плазматической мембраной твердых частиц и втягивание их внутрь клетки.

Тест 8. Какой вид транспорта наблюдается при поступлении воды в клетку в процессе деплазмолиза?

1. Активный транспорт.

2. Диффузия.

3. Осмос.

4. Все вышеперечисленные виды транспорта.

Тест 9. Что такое плазмолиз?

1. Отставание клеточной мембраны от клеточной стенки в результате выхода воды из клетки.

2. Тургорное состояние клеточной оболочки в результате поступление воды в клетку.

3. Гибель клетки в результате выхода воды.

4. Гибель клетки в результате избыточного поступления воды.

Тест 10. Что такое осмос?

1. Движение молекул растворенного вещества через полупроницаемую мембрану.

2. Движение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану.

3. Транспорт веществ через оболочку клетки, который идет с затратой энергии АТФ.

4. Захват плазматической мембраной капель жидкости и втягивание их внутрь клетки.