Сверь числа и знаки с фото.
Практическая работа. История изучения клетки и клеточная теория 10 класс · базовый уровень · 30 минут · Пасечник, § 15 Инструкция. Работай с учебником. Краткий конспект, таблицу и ответы запиши в тетради.
- Основные понятия. Дай краткие определения: цитология, клеточная теория. Объясни, почему клетку называют единицей живого.
- История открытий. Составь хронологическую цепочку «учёный → вклад»: Р. Гук, А. ван Левенгук, М. Шлейден и Т. Шванн, Р. Вирхов. Для каждого пункта запиши одно главное достижение.
- Методы изучения. Составь таблицу «Метод — что позволяет изучить — пример применения» для трёх методов: световая микроскопия, электронная микроскопия, центрифугирование. Дополнительный вопрос: почему большинство вирусов нельзя увидеть в обычный световой микроскоп?
- Клеточная теория. Запиши своими словами четыре современных положения клеточной теории. Укажи, какую ошибку ранних представлений исправил Р. Вирхов.
- Вывод. Продолжи фразы: «Развитие методов изучения клетки позволило...»; «Клеточная теория доказывает...»
§15 Клеточный уровень: общая характеристика. Клеточная теория Общие сведения о клетке. Хотя современная клеточная теория говорит о единстве принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов, имеющих клеточное строение, а сама клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов, нельзя забывать о том, что в природе существует огромное разнообразие клеток. Ведь на Земле живут бок о бок миллионы одноклеточных и многоклеточных существ, и их клетки очень сильно отличаются друг от друга (рис. 51). Исследователи подсчитали, что организм человека, например, состоит более чем из 200 млрд различных клеток. То же самое можно сказать и про организмы других многоклеточных: растений, животных, грибов. А уж если говорить об одноклеточных существах, то разнообразие их клеток гораздо больше, чем клеток многоклеточных [Рисунок: 11 изображений клеток разной формы, пронумерованных 1–11: 1 — клетка эпителия кишечника, 2 — клетки разных бактерий, 3 — одноклеточная диатомовая водоросль, 4 — миоцит, 5 — нейрон, 6 — одноклеточная водоросль ацетабулярия, 7 — клетки печени, 8 — инфузория, 9 — эритроциты, 10 — клетки эпидермиса лука, 11 — жгутиконосец] Рис. 51. Многообразие клеток: 1 — клетка эпителия кишечника, 2 — клетки разных бактерий, 3 — одноклеточная диатомовая водоросль, 4 — миоцит, 5 — нейрон, 6 — одноклеточная водоросль ацетабулярия, 7 — клетки печени, 8 — инфузория, 9 — эритроциты, 10 — клетки эпидермиса лука, 11 — жгутиконосец
организмов, и каждая отличается поистине индивидуальными особенностями строения и жизнедеятельности. Но всё же между любыми клетками наблюдается гораздо больше общего, чем различий. Прежде всего это определяется тем, что все они без исключения существуют в сходных земных условиях (гравитация, определённая атмосфера, универсальный растворитель — вода и т. п.) и поэтому имеют сходные адаптации к этим условиям. Кроме того, клетки — это живые биологические системы, а значит, они обладают всеми свойствами живого. И для того чтобы обеспечить нормальную собственную жизнедеятельность, клетки должны иметь набор соответствующих структур. Изучением строения клетки и принципов её функционирования занимается наука цитология, а учёных, специализирующихся на данном направлении биологической науки, называют цитологами. Именно они вносят значительный вклад в расширение научной картины мира, связанной с познанием клеточного уровня организации живого. Методы изучения клетки. Для изучения особенностей строения и жизнедеятельности клеток в цитологии применяют самые разнообразные методы. Во-первых, это методы микроскопии: световой и электронной. Как вам известно, первые микроскопы были изобретены в начале XVII в. — они увеличивали объекты исследования всего в 20—35 раз (рис. 52). Современные световые микроскопы способны увеличить изучаемый объект в 2000—2500 раз. Эти приборы применяют в цитологии очень широко, но они не позволяют изучать объекты размером менее длины световой волны (400—800 нм). Дело в том, что световая волна не может быть отражена очень [Рисунок: 1 — старинный микроскоп XVII в., 2 — современный оптический микроскоп, 3 — электронный просвечивающий микроскоп] Рис. 52. Микроскопы: 1 — микроскоп XVII в., 2 — современный оптический микроскоп, 3 — электронный просвечивающий микроскоп
маленьким предметом из-за того, что она просто огибает его. Поэтому у физиков возникла идея использовать вместо луча света пучок электронов, которые способны отражаться от мельчайших объектов размером чуть более 1 нм. Так, изобретённый в 30-х гг. XX в. электронный микроскоп сделал доступным увеличение изучаемого объекта до 1 500 000 раз (рис. 52). Микроскопическая техника непрерывно совершенствуется и даёт возможность исследовать мир клеток со всё возрастающей точностью, позволяя создавать объёмные изображения с высокой контрастностью и различной окраской (рис. 53). Для выделения и изучения различных структур клетки цитологи используют центрифугирование. Суть этого метода вот в чём: разрушенные клетки помещают в пробирки и вращают с очень большой скоростью в специальных приборах — центрифугах. Так как разные составные части клеток имеют различную массу, размеры и плотность, то они под действием центробежной силы оседают на дно пробирки с разными скоростями. Разделяя полученные фракции, учёные получают возможность детально изучить именно те клеточные структуры, которые их интересуют (рис. 54). [Рисунок: 1 — микрофотография клеток реснитчатого эпителия, светлая, окрашенная; 2 — электронная микрофотография тех же клеток, тёмная, объёмная] Рис. 53. Микрофотографии клеток реснитчатого эпителия, сделанные с помощью различных методов микроскопии: 1 — с помощью оптического микроскопа, 2 — с помощью электронного микроскопа [Рисунок: центрифуга: слева — закрытая центрифуга, справа — открытый ротор с пробирками, рука вставляет пробирку] Рис. 54. Центрифуга и центрифугирование
Кроме микроскопии и центрифугирования, исследователи применяют и другие методы изучения клеток. В том числе и те, которые основаны на способности клеток светиться при определённых условиях проведения исследования, усваивать радиоактивные изотопы и т. п. Особенно важны эти методы для изучения функционирования клеток в живом состоянии. Клеточная теория. Постепенно накапливающиеся сведения о строении клеток различных живых существ позволили учёным сформулировать клеточную теорию. Это произошло в 30-х гг. XIX в. Разумеется, создатели теории, среди которых особенно следует отметить замечательных немецких учёных Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна, опирались на данные и других исследователей, работавших в области изучения клетки. Основными положениями первой версии клеточной теории были следующие: • все живые существа состоят из клеток; • все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности; • каждая клетка самостоятельна; деятельность организма является суммой процессов жизнедеятельности составляющих его клеток. После этого клеточная теория многократно уточнялась и дополнялась. В частности, её основоположники ошибочно считали возможным воссоздание клеток из неклеточного вещества. Поэтому дополнение, которое внёс в клеточную теорию в 1858 г. немецкий медик и анатом Рудольф Вирхов, является очень важным: «каждая клетка — из клетки», т. е. новые клетки возникают только при делении предыдущих клеток. Кроме того, практически ничего не было известно о вирусах, которые сейчас считают неклеточными формами жизни (см. § 14). Современные положения клеточной теории следующие: • клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого, имеющего клеточное строение; • все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности; • клетки образуются только при делении предшествующих им клеток; • клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему. ЦИТОЛОГИЯ • МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ • МИКРОСКОПИЯ • ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ • КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
1. Основные понятия.
Цитология — наука о строении и функциях клетки. Клеточная теория — учение о клетке как структурной и функциональной единице живого. Клетку называют единицей живого, потому что все организмы состоят из клеток; клетка — наименьшая самостоятельно функционирующая биологическая система.
2. История открытий.
Р. Гук (1665) — открыл клетки. А. ван Левенгук (1670-е) — открыл одноклеточные организмы. М. Шлейден и Т. Шванн (1838–1839) — создали клеточную теорию. Р. Вирхов (1858) — «каждая клетка — из клетки».
3. Методы изучения.
| Метод | Что позволяет изучить | Пример применения |
|---|---|---|
| Световая микроскопия | Строение клеток и тканей; увеличение до 2000–2500×, объекты не менее 400–800 нм | Клетки эпидермиса лука; микрофотография реснитчатого эпителия (рис. 53, 1) |
| Электронная микроскопия | Ультраструктуры клетки; объекты чуть более 1 нм, увеличение до 1 500 000× | Изучение органоидов; микрофотография реснитчатого эпителия (рис. 53, 2) |
| Центрифугирование | Разделение клеточных структур по массе, размеру и плотности | Выделение фракций органоидов (рис. 54) |
Дополнительный вопрос. Вирусы меньше длины световой волны (400–800 нм), поэтому световой микроскоп их не разрешает; видны только в электронный.
4. Клеточная теория.
- Клетка — универсальная структурная и функциональная единица живого.
- Все клетки сходны по строению, химическому составу и принципам жизнедеятельности.
- Новые клетки образуются только делением предшествующих.
- В многоклеточном организме клетки работают согласованно, образуя целостную систему.
Р. Вирхов исправил ошибку о самозарождении клеток из неклеточного вещества: «каждая клетка — из клетки».
5. Вывод.
«Развитие методов изучения клетки позволило...» — ...изучить тонкое строение клетки и её органоиды, понять процессы жизнедеятельности и сформулировать клеточную теорию.
«Клеточная теория доказывает...» — ...единство строения и происхождения всех живых организмов, родство живой природы.