Существование неклеточной формы жизни - вирусов - не только не противоречит, но и подтверждает первый постулат клеточной теории. А постулат "клетка от клетки" заставляет задуматься о происхождении первой клетки.

Если вы не знаете, прав ли был Рудольф Вирхоф и почему в биологии исключения подтверждают правило, прочитайте раздел Клеточная теория.

Инструкция выполнения задания.
???
Обоснуйте свой выбор и разместите аргументы в комментариях.

При выполнении задания Вы можете воспользоваться информационным материалом, расположенным далее.

Критерии оценки выполнения задания:

1. Логичнось рассуждений.
2. Точность и лаконичность аргументов.
3. Умение ориентироваться

Каждый из нас начинает свой жизненный путь с одной единственной, невидимой невооруженным глазом клетки. То есть, эту клетку можно увидеть глазом вооруженным микроскопом. И не просто увидеть клетку, но и заглянуть в неё, познакомиться с её микроскопическим строением. Из этого урока вы узнаете о принципах устройства светового и электронного микроскопов, выясните, как используются в цитологии и микроскопии радиоактивные метки и маркеры, что такое ультра центрифугирование и какие части клетки можно с его помощью изучить. Вы познакомитесь с клеточной теорией, узнаете об истории её происхождения и развития, выясните основные постулаты. Выясните, как было доказано, в какой части клетки находится наследственная информация, а также, кто и когда создал первый микроскоп, открыв человечеству микромир.

Тема: Основы цитологии

Урок: Методы цитологии. Клеточная теория

1. Тема и цель урока

Для изучения жизнедеятельности и строения клетки используют различные подходы или методы исследования.

2. Методы исследований морфологии и анатомии клеток. Использование оптических приборов

Разрешающая способность человеческого глаза составляет 100 микрометров (микрон). То есть, если вы начертите две линии на расстоянии 100 микрон друг от друга и посмотрите на них, то эти две линии сольются в одну, а если вы поставите две точки на расстоянии 100 микрометров, эти две точки покажутся вам одной точкой. Размеры клеток и клеточных компонентов определяются микронами или долями микрон. Для того чтобы увидеть структуру такого масштаба и размера, необходимы оптические приборы.

3. Световой микроскоп

Исторически сложилось, что первым оптическим прибором был световой микроскоп (рис. 1).

Рис. 1. Световой микроскоп

Лучший световой микроскоп имеет разрешающую способность около 0,2 микрометров, то есть 200 нанометров, что примерно в 500 раз улучшает возможности человеческого глаза.

Первые микроскопы были созданы в конце XVI в - начале XVII века, а первым человеком, который использовал микроскоп для изучения живых объектов, был Роберт Гук , это случилось в 1665 году.

Он изучал растительные ткани и показал, что пробка и другие растительные ткани состоят из ячеек, разделенных перегородками, эти ячейки он назвал клетками .

Световые микроскопы очень широко применяются и в настоящее время, однако они имеют ряд недостатков. Одни из них заключаются в том, что с помощью светового микроскопа невозможно увидеть объекты, размеры которых меньше длины световой волны - 400-800 нанометров, поскольку световая волна не может быть отражена таким объектом, а огибает его.

4. Электронный микроскоп

В начале 30-х годов XX века был создан электронный микроскоп (рис. 2), который давал биологам возможность увидеть объекты размером 0,5 нанометров.

Почему это произошло? Потому что физики предложили биологам использовать не световой луч, а поток электронов, которые могли уже отражаться от более мелких объектов.

Рис. 2. Сравнительная характеристика светового (сверху) и электронного (снизу) микроскопа

На рисунке 2 представлены рабочие диапазоны светового и электронного микроскопов. Как мы видим, клеточные органеллы и вирусы можно увидеть только с помощью электронного микроскопа.

В сущности, принцип действия электронного микроскопа такой же, как и у светового, в котором пучок световых лучей направляется линзой конденсатора через образец, а изображение увеличивается с помощью системы линз. В электронном микроскопе оператор сидит у пульта управления лицом к колонне, по которой проходит пучок электронов (рис. 3).

5. Принцип работы электронного микроскопа

Электронный микроскоп перевернут вверх дном по сравнению со световым микроскопом. Здесь у электронного микроскопа источник электронов находится в верхней части колоны, а сам образец - внизу.

Рис. 3. Принцип работы светового (слева) и электронного (справа) микроскопа

На вольфрамовую нить накала, находящуюся в верхней части колонны, подается высокое напряжение, и нить накала излучает пучок электронов, чтоб сфокусировать эти электроны, необходимы электромагниты.

Внутри колонны создается глубокий вакуум, чтобы сократить до минимума рассеивание электронов. В трансмиссионном просвечивающем микроскопе электроны проходят через образец, поэтому сам образец должен быть очень тонким, иначе электроны могут быть поглощены этим образцом, или рассеются. Пройдя через образец, электроны фокусируются добавочными электромагнитными линзами.

Электроны невидимы для человеческого глаза, поэтому они направляются на флуоресцентный экран, который воспроизводит видимые изображения или на фотопленку. Так можно получить постоянный фотоснимок - электронную микрофотографию.

Для того что бы получить объемные изображения предметов, используют сканирующий электронный микроскоп (рис. 4).

Рис. 4. Объемные изображения пыльцы растений (справа), полученные при помощи сканирующего электронного микроскопа (слева)

В нем точно сфокусированный пучок электронов движется взад и вперед по поверхности образца, а отраженные от поверхности электроны собираются и формируют изображение, наподобие того, которое возникает на экране телевизора.

С помощью электронного микроскопа можно увидеть только неживые объекты. Процессы, происходящие в клетке, то есть живую клетку, можно наблюдать в мощный световой микроскоп при замедленной кинофотосъёмке.

6. Использование радиоактивной метки

Если требуется проследить за судьбой какого-либо химического соединения в клетке, то можно заменить один из атомов в его молекуле на радиоактивный изотоп . Тогда эта молекула будет иметь радиоактивную метку, по которой ее можно обнаружить с помощью счетчика радиоактивных частиц или по способности засвечивать фотопленку.

7. Использование ультра центрифугирования

Для выделения и изучения отдельных органоидов клетки используется метод ультрацентрифугирования : разрушенные клетки в пробирке вращаются с очень большой скоростью в центрифугах . Так как разные составные части клеток имеют различные массу, размеры и плотность, то они под действием центробежной силы оседают на дно с разными скоростями. Таким образом, изучают митохондрии , рибосомы и другие органеллы .

Рис. 5. Создатели клеточной теории М. Шлейден и Т. Шванн

8. Клеточная теория. История её возникновения

В XVIII - XIX веках основным орудием исследования живых объектов в руках биологов был световой микроскоп. В 1838 году вышла книга Маттиаса Шлейдена (рис. 5) «Материалы к филогенезу», в которой он показал, что все растительные ткани состоят из клеток и рассуждал о вопросе происхождения клеток в живых организмах, непосредственно в растительных организмах. Ровно через год в 1839 году Теодор Шванн (рис. 5) опубликовал свою книгу «Микроскопические исследования о соответствии в структуре, и росте животных и растений» в которой и были изложены первые версии клеточной теории.

9. Постулаты клеточной теории

Вот основные постулаты клеточной теории :

1. Все живые существа состоят из клеток.

3. Каждая клетка самостоятельна: деятельность организма является суммой процессов жизнедеятельности составляющих их частей.

Несмотря на всю прогрессивность клеточной теории, Шванн и Шлейден ошибочно полагали, что новые клетки появляются из внеклеточного вещества, поэтому существенным дополнением клеточной теории был принцип Рудольфа Вирхова (каждая клетка из клетки).

10. Принцип Рудольфа Вирхова. Определение местоположения наследственной информации

Позднее Вальтер Флеминг описал процесс деления клетки - митоз. А Оскар Гертвиг и Эдуард Страсбургер независимо друг от друга, на основании экспериментов с одноклеточными водорослями, пришли к выводу, что наследственная информация клетки заключена в ядре.

11. Современная клеточная теория

Таким образом, работами многих исследователей была создана современная клеточная теория , которая имеет следующие положения:

1. Клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого.

2. Все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности.

3. Клетки образуются только при делении предшествующих им клеток.

4. Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему.

12. История открытия микроскопа

Микроскоп и время. История создания микроскопа не совсем ясна, известно, что он появился в конце XVI - в начале XVII века, и одним из мастеров, который сконструировал микроскоп, был Захарий Янсен, очковый мастер (рис. 6).

Рис. 6. Один из первых изготовителей микроскопов, З. Янсен, и его творение

Долгое время он использовался как игрушка, и даже Г. Галилей в 1619 году писал, что любопытно смотреть через микроскоп на муху размером в теленка, и только Роберт Гук в 1665 г. стал использовать микроскоп в научных исследованиях. Он рассматривал растительные ткани и клетки пробки, и таким образом открыл клетки у растений.

Р. Гук усовершенствовал микроскоп (недостатком первых микроскопов было плохое освещение). С этой целью Гук сделал приспособление, состоящее из сферы, наполненной водой, или из плосковыпуклой линзы, фокусировавшей солнечный свет. А в вечернее время Гук использовал светильник, который был дополнительным источником освещения.

Домашнее задание

1. Что такое микроскоп?

2. Чем световой микроскоп отличается от электронного микроскопа?

3. Опишите метод ультрацентрифугирования.

4. Что такое радиоактивные маркеры? Как они используются?

5. Перечислите ученых, работы которых способствовали возникновению и развитию клеточной теории.

6. Перечислите постулаты клеточной теории.

7. Обсудите с друзьями и родными, каким образом из одной клетки развивается целый организм. Как можно влиять на этот процесс?

1. Википедия.

2. Википедия.

3. Википедия.

4. Википедия.

Список литературы

1. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.

2. Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П. В. Ижевский, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина и др. - 2-е изд., переработанное. - Вентана-Граф, 2010. - 224 стр.

3. Беляев Д. К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 11-е изд., стереотип. - М.: Просвещение, 2012. - 304 с.

4. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и др. - 5-е изд., стереотип. - Дрофа, 2010. - 388 с.

5. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 6-е изд., доп. - Дрофа, 2010. - 384 с.

Контрольная работа по теме: «

1.Основные постулаты «клеточной теории» сформулировали в 1838-1839гг.:

1. А. Левенгук, Р. Броун

2. Т. Шванн, М. Шлейден

3. Р. Броун, М. Шлейден

4.Т. Шванн, Р. Вирхов.

2. Фотосинтез происходит:

1 . в хлоропластах 2. в вакуолях

3 . в лейкопластах 4. в цитоплазме

3. Белки, жиры и углеводы накапливаются про запас:

1 . в рибосомах 2. в комплексе Гольджи

3 . в митохондриях 4.в цитоплазме

4. Какую долю (%) в клетке в среднем составляют макроэлементы

1. 80% 2. 20 % 3. 40% 4. 98%

5. Клетки не синтезирующие органические вещества, а использующие готовые

1. автотрофы 2. гетеротрофы

3. прокариоты 4. эукариоты

6.Одна из функций клеточного центра

1.Образование веретена деления

2.Формирование ядерной оболочки

3.Управление биосинтезом белка

4.Перемещение веществ в клетке

7.В лизосомах происходит

1.Синтез белков

2.Фотосинтез

3.Расщепление органических веществ

4.Коньюгация хромосом

8.

органоиды

9. Мембраны и каналы гранулярной эндоплазматической сети (ЭПС) осуществляют синтез и транспорт:

1. белков 2. липидов

3.углеводов 4. нуклеиновых кислот.

10. В цистернах и пузырьках аппарата Гольджи осуществляется:

1. секреция белков

2. синтез белков, секреция углеводов и липидов

3. синтез углеводов и липидов, секреция белков, углеводов и липидов.

4. синтез белков и углеводов, секреция липидов и углеводов.

11.Клеточный центр присутствует в клетках:

1. всех организмов 2. только животных

3. только растений 4. всех животных и низших растений.

Вторая часть

В-1 Какие структуры клетки претерпевают наибольшие изменения в процессе митоза?

1)ядро 4)лизосомы

2)цитоплазма 5)клеточный центр

3)рибосомы 6)хромосомы

В-3 Установите соответствие между особенностью обмена веществ и группой организмов, для которого она характерна.

ОСОБЕННОСТЬ ОРГАНИЗМЫ

а) выделение кислорода в атмосферу 1)автотрофы

б) использование энергии пищи, для синтеза АТФ 2)гетеротрофы

в) использование готовых органических веществ

г) синтез органических веществ из неорганических

д) использование углекислого газа для питания

В-4. Установите соответствие между процессом, протекающим в клетке, и органоидом, для которого он характерен.

ПРОЦЕСС ОРГАНОИД

А) восстановление углекислого газа до глюкозы 1) митохондрия

Б) синтез АТФ в процессе дыхания 2)хлоропласт

В) первичный синтез органических веществ

Г) превращение световой энергии в химическую

Д) расщепление органических веществ до углекислого газа и воды.

Контрольная работа по теме: « Клеточное строение организмов»

1. Оболочки клеток состоят из:

1. плазмалеммы (цитоплазматической мембраны)

2. плазмалеммы у животных и клеточных стенок у растений

3. клеточных стенок

4. плазмалеммы у животных, плазмалеммы и клеточных стенок у растений.

2 .Функции «силовых станций» выполняют в клетке:

1 . рибосомы

2 . митохондрии

3 . цитоплазме

4 . вакуоли

3 .Органоид, участвующий в делении клетки:

1 . рибосомы

2 . пластиды

3 . Митохондрии

4 .клеточный центр

4.Клетки, синтезирующие органические вещества из неорганических

1. автотрофы

2. гетеротрофы

3. прокариоты

4. эукариоты

5.Наука изучающая строение и жизнедеятельность клетки

1.Биология 2.Цитология

3.Гистология 4.Физиология

6.Немембранный органоид клетки

1.Клеточный центр 2.Лизосома

3.Митохондрия 4.Вакуоль

7. Распределите характеристики соответственно органоидам клетки (поставьте буквы
соответствующие характеристикам органоида, напротив названия органоида).

органоиды

8. Основной запасной углевод в животных клетках:

1. крахмал 2. глюкоза 3. гликоген 4. жир

9. Мембраны и каналы гладкой эндоплазматической сети (ЭПС) осуществляют синтез и транспорт:

1 белков и углеводов 2 липидов 3 жиров и углеводов 4нуклеиновых кислот

10.Лизосомы формируются на:

1. каналах гладкой ЭПС

2. каналах шероховатой ЭПС

3. цистернах аппарата Гольджи

4. внутренней поверхности плазмалеммы.

11.Микротрубочки клеточного центра участвуют в формировании:

1. только цитоскелета клетки

2. веретена деления

3. жгутиков и ресничек

4. цитоскелета клетки, жгутиков и ресничек.

Вторая часть

В-1.Основные положения клеточной теории позволяют сделать вывод о

1)биогенной миграции атомов

2)родстве организмов

3)происхождении растений и животных от общего предка

4)появлении жизни около 4,5 млрд.лет назад

5)сходном строении клеток всех организмов

6)взаимосвязи живой и неживой природы

В-3 Установите соответствие между строением, функцией органоидов клетки и их видом.

СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ ОРГАНОИДЫ

В) обеспечивает образование кислорода

Г) обеспечивает окисление органических веществ

ОТВЕТЫ

В-1 1-2, 2-1, 3-2, 4-4, 5-2, 6-1, 7-3, 8-1н,2д,3к,4мо,5б,6ж,7е,8а,9гп,10л; 9-1,10-3 ,11-4

В-1 156; В-2 256; В-3 12211; В-4 21221.

В-2 1-4, 2-2, 3-4, 4-1,5-2, 6-1, 7-1н,2д,3к,4мо,5б,6ж,7е,8а,9гп,10л; 8-3, 9-3, 10-3,11-2

В-1 235; В-2 346; В-3 21212; В-4 246.

Впервые клеточное строение наблюдал английский естествоиспытатель Р. Гук в 1665 г. у растений с помощью усовершенствованного им микроскопа; он же ввел термин «клетка». Английский ботаник Р. Броун в 1831 г. описал растительной . Но первые шаги к раскрытию и пониманию роли клеточного сделал немецкий ботаник М. Шлейден в 1838 г. Немецкий зоолог Т. Шванн кроме собственных исследований использовал данные М. Шлейде-на, Я. Пуркине и других ученых, указав на общий принцип клеточного строения и тканевых структур животных и растений. Ему принадлежит заслуга оформления клеточной теории, соответствовавшей уровню развития науки того времени (1839). В дальнейшем клеточная теория была распространена и на одноклеточные организмы, были сформированы представления о и цитоплазме как о главнейших компонентах . Немецкий ученый Р. Вирхов в 1858 г. обосновал принцип преемственности путем их деления — каждая из .

Все основные положения клеточной теории сохранили значение и сейчас. В современном виде теория содержит четыре основных вывода:

4. У многоклеточных эукариотических организмов возникновение разных по свойствам — дифференцировка (см. Клеточная специализация (дифференцировка) определяется тем, что в разных , в разных активированы, т. е. работают, разные . Действительно, если

В наше время ни для кого не секрет, что вся живая материя состоит из клеток, имеющих в свою очередь интересное и сложное строение. Но в прошлом открытие этого факта имело большое научное значение для развития биологии, и учение о клеточном строении органики вошло в историю под названием «клеточная теория».

История клеточной теории

Открытие клеточной теории берет свое начало в далеком 1655 году, когда английский ученый Р. Гук на основе своих многочисленных наблюдений за живой материей впервые предложил термин «клетка». Сделал он это в своем знаменитом научном труде «Микрография», который впоследствии вдохновил другого талантливого ученого из Голландии Левенгука на изобретение первого .

Появление микроскопа и практическое наблюдение через него подтвердило идеи Гука, и клеточная теория получила дальнейшее развитие. И вот уже в 1670-е годы итальянский врач Мальпиги и английский натуралист Дрю описывают различные формы клеток у растений. В то же время сам изобретатель микроскопа Левенгук наблюдает мир одноклеточных организмов – бактерий, инфузорий, амеб. Будучи человеком творческим Левенгук первым изображает их на своих рисунках.

Так выглядели его рисунки.

Тем не менее, ученые XVII века представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей, о внутреннем строении клетки еще ничего не было известно. Не было значительного прогресса в этом направлении и в следующем XVIII веке. Хотя в это время стоит отметить труды немецкого ученого Фридриха Вольфа, который пытался сравнивать развитие клеток у растений и животных.

Первые попытки проникнуть во внутренний мир клетки были предприняты уже в XIХ веке, чему способствовало появление улучшенных микроскопов, в том числе наличие у последних ахроматических линз. Так ученые Линк и Молднхоуэр обнаруживают в клетках наличие самостоятельных стенок, то, что позже станет известно как . А в 1830 году английский ботаник Роберт Броун впервые описывает ядро клетки, как важную ее составную часть.

Во второй половине XVII века учение о клеточной теории и строении клетки оказывается в центре внимания всех ученых-биологов, и даже выделяется в отдельную под науку – цитологию.

Основные положения клеточной теории Шванна и Шлейдена

Большой вклад в развитие клеточной теории на этом этапе был сделан немецкими учеными Т. Шванном и М. Шлейденом, которые в частности сформулировали основные постулаты клеточной теории, вот они:

• Все без исключения организмы состоят из маленьких одинаковых частей – клеток, которые растут и развиваются по одним и тем же законам.
• Общий принцип развития элементарных частей организма – клеткообразование.
• Каждая клетка представляет собой сложный биологический механизм и является своего рода отдельным индивидом. Совокупность же клеток образует ткани.
• В клетках происходят разные процессы, такие как возникновение новых клеток, увеличение клеток в размерах, утолщение их стенок и так далее.

Пожалуй, тут заключена основная суть клеточной теории.

Вклад Вирхова в развитие клеточной теории

Правда, Шванн и Шлейден ошибочно полагали, что клетки образуются из некого «неклеточного вещества». Эта идея впоследствии была опровергнута другим известным немецким биологом Р. Вирховым, который доказал, что «всякая клетка может происходить исключительно из другой клетки», подобно тому как растение может происходить только от другого растения, и животное только от другого животного. Это положение стало также одним из важных частей клеточной теории.

Современная клеточная теория

Идеи Шванна, Шлейдена, Вирхова и других создателей и авторов этой теории, хотя и были передовыми и революционными как для своего времени, тем не менее, сейчас им уже почти два века, и с тех пор развитие науки в этом направлении продвинулось еще дальше. О чем же нам говорят основные положения современной клеточной теории? Вот о чем:

И вполне возможно, что в будущем клеточная теория получит еще большее развитие, учеными биологами будут найдены новые не известные ранее складовые части клетки, будут открыты новые механизмы ее работы, ведь клетка хранит в себе еще немало тайн и загадок. А наиболее интересная загадка, которую хранит в себе клетка – это проблема ее старения (и впоследствии умирания), и если ученым удастся ее решить, хотя бы частично, как знать, насколько смогла бы увеличиться продолжительность человеческой жизни, но это уже тема для другой статьи.

Клеточная теория, видео

В завершение по традиции вашему вниманию образовательное видео по теме нашей статьи.