Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Особенности организации и жизнедеятельности одноклеточных эукариот их размножение
Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органоиды (или органеллы, что, правда, несколько искажает первоначальное значение этого термина), из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами (в прокариотических клетках внутренние органоиды, окруженные мембраной, встречаются редко). Ядро -- это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки.
Эволюция одноклеточных и многоклеточных организмов происходила несколько разными путями. Однако, следует помнить, что разница между одноклеточными прокариотических и эукариотических организмов значительно больше, чем разница между одноклеточными и многоклеточными эукариотами.
Основной чертой прокариотических организмов является направленность их эволюции на путь биохимических адаптаций. Многообразие морфологических форм прокариотических организмов существенно меньше, чем эукариотических. А вот многообразие их внутриклеточных биохимических процессов чрезвычайно велико. Среди них часто встречаются хемоав-тотрофы, которые не зависят от солнечной энергии и могут создавать экосистемы вне зоны освещения. Практически любые органические вещества могут расщепляться и использоваться определенными видами прокариот. В то же время представители эукариотических организмов - животные - не способны самостоятельно расщеплять, например, целлюлозу. Для этого им приходится использовать внутрен-ньоорганизмовихпрокариотических симбионтов или комплексы симбиотических видов, состоящие из одноклеточных про-и эукариот.
Особенности организации прокариотических организмов (примитивный генетический аппарат, специфическая клеточная стенка) не позволили успешно решить проблему создания багатоклитинности. Многоклеточные прокариоты (например, цианобактерии) имеют очень простое строение и низкая степень специализации клеток.
Эукариотические организмы имеют гораздо меньше разнообразия внутриклеточных биохимических процессов. Но наличие более совершенного генетического аппарата и внешних структур позволяет увеличить размеры клеток и существенно облегчает объединение в многоклеточные организмы. Основным путем эволюции многоклеточных эукариотических организмов стали морфофизиологические изменения и углубленная специализация клеток и тканей.
Основные этапы развития эукариотических организмов
Первый - Образование в гипотетического прокариотических предка многочисленных внутренних инвагинаций плазмалемме, которые, с одной стороны, заперли прокариотическихнуклеоид в двомембранну оболочку (т.е. образовали морфологически оформленное ядро), а с другой - привели к образованию эндоплазматической сети и производного от нее комплекса Гольджи, а также пищеварительных вакуолей и их производных - лизосом
Второй - приобретение способности к синтезу тубулинових микротрубочек вследствие горизонтального переноса гена, кодирующего белок тубу-лин, от спирохетоподибних бактерий. В результате в эукариот появился цитоскелет, жгутики с базальными телами, веретено деления, митоз. В дальнейшем базальные тела жгутиков у части представителей трансформировались в клеточный центр, а нарушение нормального митоза (в частности, сокращение интерфазы) привели к возникновению мейоза и связанного с ним полового процесса
Третий - образование симбиотического комплекса с прокариотической клеткой, похожей на современные альфа-протеобактерии. Эта прокариотич-на клетка дальнейшем трансформировалась в митохондрию.
Четвертый - Эукариоты разделились на две большие группы. Одна из этих групп имеет митохондрии с трубчатыми кристами и образует царство Tubulocristates (тубулокристаты, трубчастокристни), вторая - митохондрии с преимущественно пластинчатыми кристами и образует царство Platycristates (платикристаты, плативчастокристни).
Пятый - в эукариотических мире появились первые растения. По молекулярными и цитологическими данным, это событие связано с симбиозом гетеротрофные эукариоты - платикристаты с фотоавтотрофной прокариот - сине-зеленой водорослью. Вследствие этого симбиоза образовалась пластида, окруженная двумя мембранами, которая получила название первинносимбиотичнои пластиды. Дальнейшая дивергенция организмов с первинносимбиотичнимы пластидами обусловила возникновение в пределах филы платикристат группы фото-автотрофных отделов, которые составили подцарствоPlantae - растения. «Протоводористь» дала начало трем параллельным ветвям растений с первинносимбиотичнимы пластидами - глаукоцистофитовим водорослям (Glaucocystophyta), красным водорослям (Rhodophyta) и зеленым водорослям (Chlorophyta). Все три отдела сохраняют пластиды, окруженных только двомембранною оболочкой. В глау-коцистофитових водорослей также интересная атавистическое признак - между внешней и внутренней мембранами пластиды располагается слой муреину - вещества, характерной для клеточных оболочек большинства эубактерий, в частности, сине-зеленых водорослей. Отдел глаукоцистофитових является слепой ветвью эволюции растений.
Пластиды красных водорослей - родопласты - также сохраняют некоторые явные признаки родства с сине-зелеными водорослями, в частности, особые так называемые фикобилины пигменты. Пластиды зеленых водорослей - хлоропласты - ни муреину, ни фикобилинових пигментов нет. От зеленых водорослей берут начало высшие растения, причем все они сохраняют пер-винносимбиотични хлоропласты.
Существует несколько вариантов деления надцарства эукариот на царства. Первыми были выделены царства растений и животных. Затем было выделено царство грибов, которые из-за биохимических особенностей, по мнению большинства биологов, не могут быть причислены ни к одному из этих царств. Также некоторые авторы выделяют царства простейших, миксомицетов, хромистов. Некоторые системы насчитывают до 20 царств. По системе Томаса Кавалир-Смита все эукариоты подразделяются на два монофилетических таксона -- Unikonta и Bikonta. Положение таких эукариот, как коллодиктион (Collodictyon) и Diphylleia, на данный момент не определено Важнейшая, основополагающая особенность эукариотических клеток связана с расположением генетического аппарата в клетке. Генетический аппарат всех эукариот находится в ядре и защищён ядерной оболочкой (по-гречески «эукариот» значит имеющий ядро). ДНК эукариот линейная (у прокариот ДНК кольцевая и находится в особой области клетки -- нуклеоиде, который не отделён мембраной от остальной цитоплазмы). Она связана с белками-гистонами и другими белками хромосом, которых нет у бактерий.
В жизненном цикле эукариот обычно присутствуют две ядерные фазы (гаплофаза и диплофаза). Первая фаза характеризуется гаплоидным (одинарным) набором хромосом, далее, сливаясь, две гаплоидные клетки (или два ядра) образуют диплоидную клетку (ядро), содержащую двойной (диплоидный) набор хромосом. Иногда при следующем делении, а чаще спустя несколько делений клетка вновь становится гаплоидной. Такой жизненный цикл и в целом диплоидность для прокариот не характерны.
Третье, пожалуй, самое интересное отличие, -- это наличие у эукариотических клеток особых органелл, имеющих свой генетический аппарат, размножающихся делением и окружённых мембраной. Эти органеллы -- митохондрии и пластиды. По своему строению и жизнедеятельности они поразительно похожи на бактерий. Это обстоятельство натолкнуло современных учёных на мысль, что подобные организмы являются потомками бактерий, вступившими в симбиотические отношения с эукариотами. Прокариоты характеризуются малым количеством органелл, и ни одна из них не окружена двойной мембраной. В клетках прокариот нет эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, лизосом.
Ещё одно важное различие между прокариотами и эукариотами -- наличие у эукариот эндоцитоза, в том числе у многих групп -- фагоцитоза. Фагоцитозом (дословно «поедание клеткой») называют способность эукариотических клеток захватывать, заключая в мембранный пузырёк, и переваривать самые разные твёрдые частицы. Этот процесс обеспечивает в организме важную защитную функцию. Впервые он был открыт И. И. Мечниковым у морских звёзд. Появление фагоцитоза у эукариот скорее всего связано со средними размерами (далее о размерных различиях написано подробнее). Размеры прокариотических клеток несоизмеримо меньше, и поэтому в процессе эволюционного развития эукариот у них возникла проблема снабжения организма большим количеством пищи. Как следствие среди эукариот появляются первые настоящие, подвижные хищники.
Большинство бактерий имеет клеточную стенку, отличную от эукариотической (далеко не все эукариоты имеют её). У прокариот это прочная структура, состоящая главным образом из муреина (у архей из псевдомуреина). Строение муреина таково, что каждая клетка окружена особым сетчатым мешком, являющимся одной огромной молекулой. Среди эукариот клеточную стенку имеют многие протисты, грибы и растения. У грибов она состоит из хитина и глюканов, у низших растений -- из целлюлозы и гликопротеинов, диатомовые водоросли синтезируют клеточную стенку из кремниевых кислот, у высших растений она состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. Видимо, для более крупных эукариотических клеток стало невозможно создавать клеточную стенку из одной молекулы высокую по прочности. Это обстоятельство могло заставить эукариот использовать иной материал для клеточной стенки. Другое объяснение состоит в том, что общий предок эукариот в связи с переходом к хищничеству утратил клеточную стенку, а затем были утрачены и гены, отвечающие за синтез муреина. При возврате части эукариот к осмотрофному питанию клеточная стенка появилась вновь, но уже на другой биохимической основе.
Разнообразен и обмен веществ у бактерий. Вообще всего выделяют четыре типа питания, и среди бактерий встречаются все. Это фотоавтотрофные, фотогетеротрофные, хемоавтотрофные, хемогетеротрофные (фототрофные используют энергию солнечного света, хемотрофные используют химическую энергию). Эукариоты же либо сами синтезируют энергию из солнечного света, либо используют готовую энергию такого происхождения. Это может быть связано с появлением среди эукариотов хищников, необходимость синтезировать энергию для которых отпала.
Ещё одно отличие -- строение жгутиков. У бактерий они тонкие -- всего 15-20 нм в диаметре. Это полые нити из белка флагеллина. Строение жгутиков эукариот гораздо сложнее. Они представляют собой вырост клетки, окруженный мембраной, и содержат цитоскелет (аксонему) из девяти пар периферических микротрубочек и двух микротрубочек в центре. В отличие от вращающихся прокариотическох жгутиков жгутики эукариот изгибаются или извиваются.
Две группы рассматриваемых нами организмов, как уже было сказано, сильно отличаются и по своим средним размерам. Диаметр прокариотической клетки составляет обычно 0,5-10 мкм, когда тот же показатель у эукариот составляет 10-100 мкм. Объём такой клетки в 1000-10000 раз больше, чем прокариотической.
Рибосомы прокариот мелкие (70S-типа). Клетки эукариот содержат как более крупные рибосомы 80S-типа, находящиеся в цитоплазме, так и 70s-рибосомы прокариотного типа, расположенные в митохондриях и пластидах.
Видимо, различается и время возникновения этих групп. Первые прокариоты возникли в процессе эволюции около 3,5 млрд. лет назад, от них около 1,2 млрд. лет назад произошли эукариотические организмы.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Клеточные и неклеточные формы живых организмов, их основные отличия. Животные и растительные ткани. Биоценоз - живые организмы, имеющие общее место обитания. Биосфера Земли и ее оболочки. Таксон - группа организмов, объединенных определенными признаками.
презентация , добавлен 01.07.2011
Научное определение жизни по Ф. Энгельсу. Молекулярно-генетический, организменный, популяционно-видовой уровень организации жизни. Прокариоты как одноклеточные доядерные организмы. Строение метафазной хромосомы. Уровни упаковки генетического материала.
реферат , добавлен 29.05.2013
Совокупность всех живых организмов образует живую оболочку Земли, или биосферу. Она охватывает верхнюю часть литосферы, тропосферу и гидросферу. Живым организмам для процессов жизнедеятельности необходимая вода, климат, воздух и другие живые организмы.
реферат , добавлен 24.12.2008
Физические свойства воды и почвы. Влияние света и влажности на живые организмы. Основные уровни действия абиотических факторов. Роль продолжительности и интенсивности воздействия света - фотопериода в регуляции активности живых организмов и их развития.
презентация , добавлен 02.09.2014
Характеристика живых организмов и особенности их свойств. Использование кислорода в процессе дыхания и питания для роста, развития и жизнедеятельности. Размножение как свойство создавать себе подобных. Смерть организмов, прекращение жизненных процессов.
презентация , добавлен 08.04.2011
Понятие генетически модифицированных организмов (ГМО) как живых организмов с искусственно измененным генотипом. Основные виды генетической модификации. Цели и методы создания ГМО, их использование в научных целях: исследование закономерности заболеваний.
презентация , добавлен 19.10.2011
презентация , добавлен 01.02.2011
Ядро как постоянный компонент всех клеток многоклеточных растений и животных, его структура и основные элементы, возможные состояния, форма и размеры, особенности химического состава. Разновидности и характеристика одноклеточных и неклеточных организмов.
реферат , добавлен 07.10.2009
Простейшие. Четыре основных класса простейших. Размножение - основа жизни. Большая роль маленьких простейших. Среда обитания простейших - море, пресные воды, влажная почва. Жгутиковые, корненожки, споровики, инфузории. Возбудители опасных болезней.
реферат , добавлен 01.10.2006
Растения-индикаторы почвенно-грунтовых условий. Индикация почвенного плодородия, кислотности и засоления почвы. Адаптации организмов к обитанию на известняках. Экологические группы почвенных организмов. Растения-кальцефилы северо-западной части Кавказа.
Проект выполнила ученица «6 б класса» Маркелова Елизавета Учитель:Сергиенко Н.В. Одноклеточные организмы
Однокле́точные органи́змы - внесистематическая категория живых организмов, тело которых состоит из одной (в отличие от многоклеточных) клетки (одноклеточные). К ней могут относиться как прокариоты, так и эукариоты. Термин «одноклеточные» также иногда используется как синоним протист (лат. Protozoa, Protista). Одноклеточные организмы
Прокариоты. Появление и эволюция. Эукариоты. Содержание
Прокариоты Прокариоты преимущественно одноклеточны, за исключением некоторых цианобактерий и актиномицетов. Среди эукариот одноклеточное строение имеют простейшие, ряд грибов, некоторые водоросли. Одноклеточные могут формировать колонии.
Появление и эволюция Считается, что одноклеточными были первые живые организмы Земли. Наиболее древними из них считаются бактерии и археи. Одноклеточные животные и прокариоты были открыты А. Левенгуком.
Эукариоты Эукарио́ты, или Я́дерные (лат. Eucaryota от греч. εύ- - хорошо и κάρυον - ядро) - домен (надцарство) живых организмов, клетки которых содержат ядра. Все организмы, кроме бактерий и архей, являются ядерными (вирусы и вироиды также не являются эукариотами, но не все биологи считают их живыми организмами).
Животные, растения, грибы, а также группы организмов под общим названием протисты - все являются эукариотическими организмами. Они могут быть одноклеточными и многоклеточными, но все имеют общий план строения клеток. Считается, что все эти столь несхожие организмы имеют общее происхождение, поэтому группа ядерных рассматривается как монофилетический таксон наивысшего ранга. Согласно наиболее распространённым гипотезам, эукариоты появились 1,5-2 млрд лет назад. Важную роль в эволюции эукариот сыграл симбиогенез - симбиоз между эукариотической клеткой, видимо, уже имевшей ядро и способной к фагоцитозу, и проглоченными этой клеткой бактериями - предшественниками митохондрий и хлоропластов. Эукариоты
Строение эукариотической клетки Эукариотические клетки в среднем намного крупнее прокариотических, разница в объёме достигает тысяч раз. Клетки эукариот включают около десятка видов различных структур, известных как органоиды (или органеллы, что, правда, несколько искажает первоначальное значение этого термина), из которых многие отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами (в прокариотических клетках внутренние органоиды, окруженные мембраной, встречаются редко). Диаграмма типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы) 1. Ядрышко 2. Ядро 3. Рибосома 4. Везикула 5. Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум 6. Аппарат Гольджи 7. Клеточная стенка 8. Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум 9. Митохондрия 10. Вакуоль 11. Гиалоплазма 12. Лизосома 13. Центросома (Центриоль)
Ядро - это часть клетки, окружённая у эукариот двойной мембраной (двумя элементарными мембранами) и содержащая генетический материал: молекулы ДНК, «упакованные» в хромосомы. Ядро обычно одно, но бывают и многоядерные клетки. Строение эукариотической клетки Диаграмма типичной клетки животного. Отмеченные органоиды (органеллы) 1. Ядрышко 2. Ядро 3. Рибосома 4. Везикула 5. Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум 6. Аппарат Гольджи 7. Клеточная стенка 8. Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум 9. Митохондрия 10. Вакуоль 11. Гиалоплазма 12. Лизосома 13. Центросома (Центриоль)
Простейшие - микроскопические животные из высших протист .
К одноклеточным (Protozoa) относятся животные, тело которых морфологически соответствует одной клетке, будучи вместе с тем самостоятельным организмом со всеми присущими организму функциями.
Простейшие - это организмы на клеточном уровне организации. В морфологическом отношении тело их равноценно клетке, но в физиологическом представляет целый самостоятельный организм. Подавляющее большинство их микроскопически малых размеров. Общее число известных видов превышает 30 000.
По сравнению с другими типами животного мира простейшие стали известны сравнительно недавно, со времени изобретения микроскопа. Первые описания простейших относятся ко второй половине XVII в. Само же понятие о простейших как одноклеточных организмах было сформулировано лишь в середине XIX в. Келликером и Зибольдом.
Строение простейших чрезвычайно разнообразно, но все они обладают чертами, характерными для организации и функции клетки. Два основных компонента тела простейших - цитоплазма и ядро. Цитоплазма ограничена наружной мембраной, которая имеет толщину около 7,5 нм и состоит из трех слоев, примерно по 2,5 нм каждый. Эта основная мембрана, состоящая из белков и липоидов и регулирующая поступление веществ в клетку, у многих простейших усложняется дополнительными структурами, увеличивающими толщину и механическую прочность наружного слоя цитоплазмы. Таким образом возникают образования типа пелликулы ( табл. I) и оболочки.
Цитоплазма простейших обычно распадается на два слоя - наружный, более светлый и плотный, - эктоплазму и внутренний, снабженный многочисленными включениями, - эндоплазму. В цитоплазме локализуются общеклеточные органоиды: митохондрии ( табл. II), эндоплазматическая сеть, рибосомы , элементы аппарата Гольджи. Кроме того, в цитоплазме многих простейших могут присутствовать разнообразные специальные органеллы. Особенно широко распространены различные фибриллярные образования - опорные и сократимые волоконца, сократительные вакуоли, пищеварительные вакуоли и др.
Рисунок призван напомнить вам, что любой одно-клеточный организм всегда относится к одному из двух крупных царств: Protista или Мопеrа.
Протисты - "прежде всех"
Протисты включают в себя все одноклеточные организмы, имеющие ядро. Это, конечно, обширная группа! И она явственно отличается от бактерий, которые, как вы помните, являются одноклеточными организмами без ядра.
ОТКУДА ВЗЯЛИСЬ ПЕРВЫЕ ОРГАНОИДЫ КЛЕТОК?
В какой-то момент невообразимо длительной истории эволюции из группы прокариотических клеток без ядра произошли эукариотические клетки с ядром. Вспомните, что первые эукариотические клетки появились около 2,1 млрд. лет назад. Эти клет-ки, которые мы не слишком аккуратно назвали «протистами», что дословно означает «первичные», и дали начало всем организмам, имеющим ядро. Предполагаемое дальнейшее развитие первичных протистов хорошо описывает теория симбиогенеза (греч. «сим» — вместе, совместно + «био» + «генезис» — возникновение, проис-хождение), «совместного жительства» различных бактерий внутри какой-то клетки — эндосимбиоза (греч. «эндон» — внутри + «сим» + «биос»).
Вообще эндосимбиоз означает, что какие-либо организмы живут прямо внутри клеток другого организма. То есть внутри более круп-ной клетки первичного эукариота живут более мелкие клетки бакте-рий, а первичные эукариоты — это хозяева своих эндосимбионтов.
Согласно теории симбиогенеза мелкая прокариотическая клет-ка, жившая независимо, переместившись внутрь более крупной, также приобретает безопасность и благополучие. По ис-течении существования большого числа поколений в состоянии эндосимбионта прокариотическая клетка полностью утрачивает способность к свободному существованию. Вместо этого она становит-ся органеллой, подобной, к примеру, ядру. Рассмотрим возможное происхождение митохондрий, жгутиков и хлоропласта. Митохон-дрии могли произойти от мелких свободноживущих аэробных бак-терий, которые попали в анаэробную эукариотическую клетку при фагоцитировании. Они постепенно превратились в митохондрии и стали постоянными неотъемлемыми органеллами внутри более крупного хозяина. Таким образом, и хозяйская клетка, приобретя митохондрии, стала аэробной. Предположим, что теперь уже аэробная клетка фагоцитировала мелкую, но быстродвижущуюся прокариотическую клетку, содержащую жгутик (возможно, также, что она не фагоцитировала, а слилась с ней). Как уже понятно, последняя тоже стала органоидом большой эукариотической клетки — жгутиком. Наличие жгутика дало преимущество всей получившейся клетке — подвижность.
Аналогично хлоропласт, способный к фотосинтезу, был поглощен клеткой в процессе эндосимбиоза. Вспомните, что мельчайшие содержащие хлорофилл сине-зелёные бактерии, имею-щие форму нитей или волокон, — одни из самых древних организмов на Земле. Они также являются прокариотами, не имеющими ядра. Многие биологи считают, что древние аэробные клетки мог-ли фагоцитировать сине-зеленых бактерий, из которых возникли хлоропласты. С ними и вся эндосимбиотическая хозяйская клетка получила преимущество в результате приобретения способности к получению энергии при фотосинтезе.
Окончательным результатом процессов эндосимбиоза стали протисты современного типа. Примером такого протиста может служить хламидомонада (Chlamydomonas ). Она имеет хлоропласты и митохондрии, питается автотрофно, но может впитывать и растворенные органические вещества.
Другой пример современного протиста — эвглена (Euglena). Этот современный протист имеет в составе органоидов как митохондрии, так и хлоропласты и при этом способен быстро передвигаться с помощью жгутика. Происхождение хлоропластов у эвгленовых дважды эндосимбиотическое: предок эвглены поглотил зелёную водоросль, уже имеющую хлоропласты, похожую на хламидомонаду. Вместе с уже содержавшимися в ней к тому моменту хлоропластами эта водоросль превратилась в хлоропласт эвглены. Поэтому хлоропласты эвгленовых окружены тремя мембранами.
Эвглену часто можно найти в прудах, где на свету у неё развиваются хлоропласты, и она питается автотрофно, получая энергию в процессе фотосинтеза. С помощью жгутика эвглена движется по направлению к свету. В темноте эвглена становится аэробным гетеротрофом и впитывает питательные вещества из воды пруда всей поверхностью тела. При этом для получения энергии она исполь-зует окисление веществ в митохондриях. А если эвглена достаточ-но долго живет в темноте, число её хлоропластов уменьшается, а оставшиеся утрачивают зелёную окраску, и эвглена обесцвечива-ется!
Ну и что же, эвглена? Это растение (поскольку способна питаться при помощи фотосинтеза) или животное (поскольку получает энергию за счёт аэробного разложения готовых органических веществ)? Ответом будет: «ни то ни другое!» Как теперь ясно, эвглена — протист!
СПОРЫ ПО ПОВОДУ ЦАРСТВ
В среде биологов не прекращаются споры о том, можно ли считать протистов одним царством или следует их разделить на несколько отдельных царств. Причиной таких разногласий служат громадные отличия между протистами, которых, кстати, известно около 60 тыс. видов. Их разнообразие столь велико, что нет еди-ного мнения даже по вопросу о том, на сколько царств их следует разделить. По сути, у всех протистов всего два общих признака: во-первых, одна клетка является целостным организмом (или, что почти тоже самое, все клетки одинаковы), а во-вторых, в этой единственной клетке есть ядро. Наличие ядра объединяет проти-стов с остальными эукариотами, а одноклеточность — с бактерия-ми. Соответственно по наличию ядра мы можем отделить их от бактерий, а по одноклеточности — от всех царств многоклеточных эукариот (растений, грибов и животных). Клетка человека, например, как и клетка протиста, обычно имеет ядро, но кроме этого, она специализирована и может быть отнесена к какой-либо ткани тела. Протесты, как до них бактерии, оказались в ситуации «са-мых первых» на нашей планете, и поэтому их клетка должна была уметь «всё», но, в отличие от бактерий, имела ядро.
Строение и возможности клеток, которым приходится «делать всё», разумеется, различаются и зависят от среды обитания, к которой они приспособлены, способа питания и других особенностей. Огромное многообразие протистов можно грубо разделить на три большие группы: простейшие, водоросли и слизевики .
Простейшие - «первые животные»
Среди протистов простейшие, возможно, более всех остальных внешне походят на миниатюрных животных. По-латински простейшие так и называются — Protozoa — первичные животные. Но самым существенным сходством с животными является их гетеротрофность. Простейшие должны потреблять что-либо в качестве пищи. Обычно они поглощают пищу (пищевые частицы, которыми часто являются другие клетки) с помощью фагоцитоза.
Корненожки или амебы
Важной группой среди простейших являются корненожки (Rhizopoda) — это общее название простейших, имеющих выросты цитоплазмы, не покрытые какой-либо оболочкой (греч. «риза» — корень + «пода» — нога). Амебы — это группа среди корненожек. Амебы отличаются от остальных корненожек тем, что не имеют сложного скелета, хотя у некоторых из них более или менее цельный панцирь — раковинка. Интересно отметить, что сло-во «амеба» означает «изменчивая». Амеба всё время меняет форму, выпуская и втягивая выросты цитоплазмы — псевдоподии (греч. «псевдос» — ложь + «пода» — нога), или ложноножки. У одних амеб ложноножки относительно тупые и толстые, а у других — тонкие, корнеподобные. Постоянно образуя ложноножки в одном направлении и подтягивая к ним остальную часть клетки, амеба передвигается. Если амеба находит пищевую частицу, то она окружает её своими ложноножками, и пища оказывается в мембранном пузырьке внутри клетки — так амеба осуществляет фагоцитоз.
В палеонтологической летописи первые водоросли появились около 1,5 млрд лет назад. Водоросли могут быть одноклеточными и многоклеточными. Одноклеточные водоросли мы отнесем к протистам — они имеют микроскопические размеры, у многих есть жгутики, с помощью которых они передвигаются. А с многоклеточными водорослями не всё так однозначно. Дело в том, что хотя крупные водоросли и образуют цельные многоклеточные организ-мы (размеры самых крупных из них — десятки метров), все их клетки почти всегда устроены одинаково и выполняют одни и те же функции, то есть, как мы выразились, «делают всё». Часто, правда, клетки отличаются по форме, и, кроме того, вся водоросль имеет также определенную форму. Поэтому многие рассматривают водоросли как наиболее примитивных представителей царства растений, в то время как другие считают их растительноподобными простейшими . Поскольку мы не будем рассматривать водоросли подробно, то примем, что водоросли являются простейшими, поскольку все их клетки похожи друг на друга и относительно слабо связаны между собой. Водоросли коренным образом отличаются от растений тем, что у них нет настоящих листьев, корней и сте-блей. Примитивные зелёные водоросли считаются предшествен-никами современных зелёных растений. Все водоросли содержат хлорофилл и, следовательно, получают энергию в процессе фото-синтеза.
Одноклеточные водоросли входят в состав планктона (греч. «планктон» — блуждающий). Эти свободноплавающие водоросли ни к чему не прикреплены, они как бы странствуют по воде пру-дов, озёр или океанов. Вместе планктонные водоросли составляют колоссальную массу и образуют громадное количество кислорода. Кроме того, они являются основной пищей для многих водных животных.
Особенно живописными планктонными водорослями являют-ся диатомовые (греч. «ди» — два + «томе» — резать, рассекать) (Diatomophyceae , если рассматривать их в ранге класса). Диатомовые — это одноклеточные микроскопические водоросли с твёрдой оболочкой, или панцирем из кремнезема. Панцирь состоит из двух половинок — как бы рассечен надвое, за что они и получили свое название. Панцирь выделяется клеткой и находится снаружи кле-точной мембраны. Диатомовых насчитывают более 10 тыс. видов, при этом форма и детали строения панциря каждого вида уникальны. Достаточно лишь взглянуть на рисунок, чтобы убедиться, сколь изысканны и изящны геометрические формы их панцирей (хороший пример биологической упорядоченности), хотя и имеют микроскопические размеры.
Диатомовые водоросли: живописные и геометрически правильные.
Если микроскопические водоросли, включая также диатомовых, свободно плавают в водах океана, то более крупные часто прикреплены ко дну или подводным предметам. Например, крупные многоклеточные бурые водоросли имеют размеры до 40 м в длину! Обширные заросли этих гигантских водорослей образуют подводные леса, давая основу сообществу организмов, в котором нахо-дят приют и пищу различные рыбы и другие морские организмы. Общий облик крупных бурых и красных водорослей часто напо-минает настоящие растения: они имеют пластины, напоминающие листья, для увеличения поверхности и рационального поглощения солнечного света, а удерживаются за дно с помощью прикрепительной части, похожей на корни. Как это ни удивительно, несмотря на столь крупные размеры и форму тела, у этих водорослей нет настоящих корней, стеблей или листьев — все их клетки остаются сходными и не образуют тканей.
Миллиарды протистов, обитающих на нашей планете, безвред-ны и даже полезны. Водоросли день за днём вырабатывают невообразимое количество кислорода, поступающего в атмосферу, сли-зевики способствуют разложению растительных остатков, не давая им чрезмерно накапливаться, и т.д.
Тема: «ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ПРОКАРИОТЫ И ЭУКАРИОТЫ»
Урок 1 : Строение клеток эукариот».
Цель урока : дать учащимся общее представление о строении клеток эукариот, об особенностях их функций в связи со строением.
Оборудование и материалы : схема строения эукариотической клетки; фотографии органелл, сделанные под световым и электронным микроскопом.
Базовые понятия и термины:
Концепция урока: показать строение клеток эукариот (позже в сравнении дать информацию о более простых прокариотических клетках). Рассказывая об эукариотах, использовать уже имеющиеся у школьников знания.На основе знаний о клетках эукариот дать (в сравнении) информацию о более простых прокариотических клетках. Рассказать о прокариотах подробнее в связи с тем, что информации об этих организмах у школьников пока ещё не много.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УРОКА:
I. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности :
Какие органеллы характерны для клеток растений?
Какие органеллы характерны для клеток животных?
Какие функции выполняют хлоропласты?
Что вы знаете о митохондриях?
Для чего нужна клеточная стенка? У каких клеток она есть?
II . ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
Вступительное слово учителя.
ПРОКАРИОТЫ.
В зависимости от уровня организации клетки организмы делят на прокариоты и эукариоты.
Прокариоты (от лат. про - перед, вместо и греч. карион - ядро) - надцарство организмов, к которому относятся царства Бактерии и Цианобактерий (устаревшее название - «сине-зеленые водоросли»).
Клетки прокариот характеризуются простым строением: они не имеют ядра и многих органелл (митохондрий, пластид, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, лизосом, клеточного центра). Только у некоторых бактерий - обитателей водоемов или капилляров почвы, заполненных водой, имеются особые газовые вакуоли. Изменяя в них объем газов, эти бактерии могут перемещаться в водной среде с минимальными затратами энергии. В состав поверхностного аппарата клеток прокариот входят плазматическая мембрана, клеточная стенка, иногда - слизистая капсула.
(рис. 1).
В цитоплазме прокариот находятся рибосомы, разнообразные включения, одна или несколько ядерных зон (нуклеоидов), содержащих наследственный материал. Наследственный материал прокариот представлен кольцевой молекулой ДНК, прикрепленной в определенном месте к внутренней поверхности плазматической мембраны (рис. 1).
Рибосомы прокариот сходны по строению с рибосомами, расположенными в цитоплазме и на мембранах эндоплазматической сети клеток эукариот, но отличаются более мелкими размерами. Плазматическая мембрана клеток прокариот может образовывать гладкие или складчатые выпячивания, направленные в цитоплазму. На складчатых мембранных образованиях могут располагаться ферменты, рибосомы, а на гладких - фотосинтезирующие пигменты. В клетках цианобактерий обнаружены округлые замкнутые мембранные структуры - хроматофоры, в которых расположены фотосинтезирующие пигменты.
Клетки некоторых бактерий имеют органеллы движения - один, несколько или много жгутиков. Жгутики прокариот состоят из одной молекулы специфического белка, имеющей трубчатое строение. Жгутики могут быть длиннее самой клетки в несколько раз, однако их диаметр незначительный (10-25 нм), поэтому в световой микроскоп они не видны. Кроме жгутиков, поверхность бактериальных клеток часто имеет нитчатые и трубчатые образования, состоящие из белков или полисахаридов. Он обеспечивают прикрепление клетки к субстрату или принимаю участие в передаче наследственной информации во время полового процесса.
Клетки прокариот имеют небольшие размеры (не превышают 30 мкм, а есть виды, диаметр клеток которых составляет около 0,2 мкм). Большинство прокариот - одноклеточные организмы есть среди них и колониальные формы. Скопления клеток прокариот могут иметь вид нитей, гроздей и т. д; иногда они окружен: общей слизистой оболочкой - капсулой. У некоторых колониальных цианобактерий соседние клетки контактируют между собой через микроскопические канальцы, заполненные цитоплазмой.
Форма клеток прокариот разнообразна: шаровидная (кокки), палочковидная (бациллы), в виде изогнутой (вибрионы) или спирально закрученной (спириллы) палочки и др. (рис.2)
(рис.2)
***
(сообщение учащегося – выдержка из реферата- до 5 мин.)
Открытие вирусов и их место в системе живой природы. Существование вирусов впервые доказал русский ученый Д. И. Ивановский в 1892 г. Исследуя заболевание табака - так называемую листовую мозаику, он при помощи микробиологических фильтров пытался выделить возбудителя этой болезни. Но даже фильтры с наименьшим диаметром пор не могли задержать этого возбудителя, и отфильтрованный сок больного растения вызывал заболевание здоровых. Ученый высказал предположение о существовании какого-то неизвестного организма, по размерам значительно уступающего бактериям. Позже было доказано существование аналогичных частиц, которые вызывали заболевания у животных. Все эти невидимые в световой микроскоп частицы получили общее название вирусы (от лат. вирус - яд). Однако настоящее изучение вирусов стало возможным лишь в 30-х годах XIX ст. после изобретения электронного микроскопа. Наука, изучающая вирусы, называется вирусологией.
Особенности строения и функционирования вирусов. Размены вирусных частиц составляют от 15 до нескольких сотен, иногда до 2 тысяч (некоторые вирусы растений) нанометров. (рис.3)
(рис.3)
Жизненный цикл вирусов состоит из двух фаз: внеклеточной и внутриклеточной.
Каждая вирусная частица состоит из молекулы ДНК или особой РНК, покрытых белковой оболочкой (соответственно их называют: ДНК - или РНК-содержащие вирусы). (рис.4)
(рис.4)
Обе эти нуклеиновые кислоты несут наследственную информацию о вирусных частицах.
Вирусные нуклеиновые кислоты имеют вид одно- или двух-, цепочных спиралей, которые, в свою очередь, бывают линейными, кольцевыми или вторично скрученными.
В зависимости от структуры и химического состава оболочки вирусы подразделяют на простые и сложные.
Простые вирусы имеют оболочку, состоящую из однотипных белковых образований (субъединиц) в виде спиральных или многогранных структур (напр., вирус табачной мозаики) {рис. 28). Они имеют различную форму - палочковидную, нитчатую, шаровидную и др.
Сложные вирусы дополнительно покрыты липопротеиновой мембраной. Она представляет собой часть плазматической мембраны клетки-хозяина и содержит гликопротеиды (вирусы оспы, гепатита В и др.). Последние служат для распознавания специфических рецепторов на мембране клетки-хозяина и прикрепления к ней вирусной частицы. Иногда в мембране вируса содержатся ферменты, обеспечивающие синтез вирусных нуклеиновых кислот в клетке-хозяине и некоторые другие реакции.
Во внеклеточной фазе вирусы способны существовать длительное время и выдерживать воздействие солнечных лучей, низких или высоких температур (а частицы вируса гепатита В 1 - даже кратковременное кипячение). Вирус полиомиелита 2 во внешней среде сохраняет способность к заражению хозяина на протяжении нескольких дней, а оспы - многих месяцев.
Механизмы проникновения вируса в клетку-хозяина. Большинство вирусов специфичны: они поражают только определенные типы клеток-хозяев многоклеточных организмов (клетки-мишени) или отдельные виды одноклеточных организмов. Проникновение в клетку-хозяина начинается взаимодействием вирусной частицы с мембраной клетки, на которой расположены особые Рецепторные участки. В оболочке вирусной частицы содержатся особые белки (прикреплённые), «распознающие» эти участки, что и обеспечивает специфичность вируса. Если вирусная частица прикрепляется к клетке, на мембране которой нет чувствительных к ней рецепторов, то заражения не происходит. У простых вирусов прикрепительные белки находятся в белковой оболочке, у сложных - на игольчатых или шиловидных выростах поверхностной мембраны.
В клетку-хозяина вирусные частицы попадают разными путями. Многие сложные вирусы - благодаря тому, что их оболочка сливается с мембраной клетки хозяина (напр., как у вируса гриппа). Часто вирусная частица попадает внутрь клетки путем пиноцитоза (напр., вирус полиомиелита). Большинство вирусов растений проникает внутрь клеток-хозяина в местах повреждения клеточных стенок.
Она состоит из расширенной головки, белковая оболочка которой содержит ДНК, отростка, в виде чехла, напоминающего растянутую пружину, внутри которого находится полый стержень, и хвостовых нитей. При помощи этих нитей вирус соединяется с рецепторными участками клетки-хозяина и прикрепляется к ее поверхности. Затем чехол резко сокращается, вследствие чего стержень проходит через оболочку бактерии и впрыскивает вирусную ДНК внутрь нее. Пустая оболочка бактериофага остается на поверхности клетки-хозяина.
(обобщение учителя – до 1 мин.)
ЭУКАРИОТЫ.
(сообщение учащегося – выдержка из реферата - до 5 мин.)
Известно, что клетки очень разнообразны. Их разнообразие настолько велико, что поначалу, рассматривая клетки в микроскоп, ученые не замечали в них сходных черт и свойств. Но позже было обнаружено, что за всем многообразием клеток скрываются их принципиальное единство, общие, характерные для них проявления жизни.
Чем же клетки одинаковы?
Содержимое любой клетки отделено от внешней среды особой структурой - плазматической мембраной (плазмалеммой). Эта отделённость позволяет создавать внутри клетки совершенно особую среду, не похожую на ту, которая ее окружает. Поэтому в клетке могут идти те процессы, которые не протекают больше нигде. Их называют процессами жизнедеятельности.
Все содержимое клетки, за исключением ядра носит название цитоплазмы. Поскольку клетка должна осуществлять множество функций, то в цитоплазме имеются разнообразные структуры, обеспечивающие выполнение этих функций. Такие структуры называются органеллами (или органоидами - это синонимы, но органеллы - более современный термин).
Какие же основные органеллы клетки?
Самая крупная органелла клетки - ядро, в которой хранится и из которого переписывается наследственная информация. Это - центр управления обмена веществ клетки, он контролирует деятельность всех других органелл.
В ядре есть ядрышко - это место, где образуются другие важные органеллы, участвующие в синтезе белка. Их называют рибосомами. Но рибосомы только формируются в ядре, а работают они (т. е. синтезируют белок) в цитоплазме. Часть из них находится в цитоплазме свободно, а часть прикрепляется к мембранам, которые образуют сеть, получившую название эндоплазматической. Эндоплазматическая сеть - это сеть канальцев, ограниченных мембранами. Существует два типа эндоплазматической сети: гладкая и шероховатая. На мембранах шероховатой эндоплазматической сети расположены рибосомы, поэтому в ней идёт синтез и транспорт белков. А гладкая эндоплазматическая сеть - это место синтеза и транспорта углеводов и липидов.
Для синтеза белков, углеводов и жиров необходима энергия, которую вырабатывают энергетические станции клетки - митохондрии. Митохондрии - двухмембранные органеллы, в которых осуществляется процесс клеточного дыхания. На мембранах митохондрий окисляются пищевые продукты и накапливается химическая энергия в виде особых энергетических молекул.
В клетке имеется также место, где органические соединения могут накапливаться и откуда они могут транспортироваться. Это аппарат Гольджи - система плоских мембранных мешочков. Он принимает участие в транспорте белков, липидов, углеводов, обновлении плазматической мембраны. В аппарате Гольджи образуются также органеллы внутриклеточного пищеварения - лизосомы.
Лизосомы - одномембранные органеллы, характерные для клеток животных, содержащие ферменты, которые могут разрушать белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды.
Все органеллы клетки работают совместно, принимая участие в процессах обмена веществ и энергии.
В клетке могут быть органеллы, не имеющие мембранного строения.
Цитоскелет - это опорно-двигательная система клетки, которая включает в себя микрофиламенты, реснички, жгутики, клеточный центр,
продуцирующий микротрубочки и центриоли.
Есть органеллы, характерные только для клеток растений,- пластиды.
Пластиды бывают трех типов: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. В хлоропластах, как вы уже знаете, идет процесс фотосинтеза. В растениях есть также вакуоли - это продукты жизнедеятельности клетки, которые являются резервуарами воды и растворенных в ней соединений. (см.рис.6,7,8)
рис.6
рис.7
рис.8
(обобщение учителя – до 1 мин.)
(Работа а парах с дидактическими карточками и рисунками )
Итоги изучения эукариотической клетки можно объединить в таблицу.
Органеллы эукариотической клетки
| Название органеллы | Особенности строения | Биологические функции |
| Самая крупная двухмембранная органелла клетки | Является информационным центром клетки, отвечает за процессы хранения, изменения, передачи и реализации наследственной информации |
|
| Рибосомы | Немембранные органеллы, сферические структуры диаметром 20 нм. Это самые мелкие клеточные органеллы | На рибосомах происходит синтез белка в клетке |
| Шероховатая эндоплазматическая сеть | Система мембран, образующих канальцы и полости. На мембранах расположены рибосомы | Система синтеза и транспорта белков |
| Гладкая эндоплазматическая сеть | Система мембран, образующих канальцы и полости. Рибосом на этих мембранах нет | Система синтеза и транспорта углеводов и липидов |
| Аппарат Гольджи | Состоит из окружённых мембранами полостей, уложенных в стопку | Место накопления, сортировки, упаковки и дальнейшего транспорта веществ по клетке |
| Лизосомы (характерны для клеток животных) | Одномембранные органеллы, мелкие пузырьки, содержащие ферменты | Способны расщеплять белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты |
| Вакуоли (характерны для клеток растений) | Полости, окружённые мембраной | Резервуары воды и растворенных в ней соединений, поддерживают тургорное давление |
| Митохондрии | Двухмембранные органеллы | Обеспечивают процессы дыхания в клетке |
| Пластиды: хромопласты, лейкопласты, хлоропласты | Двухмембранные оргалеллы: лейкопласты - бесцветные, хлоропласты - зелёные, хромопласты - цветные (не зелёные) | В хлоропластах идёт процесс фотосинтеза, хромопласты обеспечивают различную окраску частей растений, а лейкопласты играют запасающую роль |
| Цитоскелет | Включает в себя немембранные органеллы: микрофиламенты, реснички и жгутики, клеточный центр, продуцирующий микротрубочки и центриоли | Обеспечивает движение клетки, изменение формы клетки, изменение взаиморасположения органелл внутри клетки |
III. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся.
укажите НА ДИДИКТИЧЕСКИХ КАРТОЧКАХ основные структурные элементы (органеллы) клеток растений и животных.
(работа в парах с дидактическими карточками)
(Образцы дидактических карточек:
V. Домашнее задание :
§ 25, 26 учебника (с. 100-107), - изучить; рисунки – рассмотреть.
§ 9, - повторить. Подготовиться к лабораторной работе.
УРОК 2 : «Строение прокариотической клетки».
Лабораторная работа : «Строение клеток прокариот и эукариот».
Цель урока : продолжить формирование у учащихся общего представления о строении клеток прокариот (в сравнении с эукариотами), об особенностях их функций в связи со строением.
Оборудование и материалы : схема строения прокариотической и эукариотической клеток; постоянные препараты клеток эпидермиса лука, эпителиальной ткани. Для лабораторной работы: световой микроскоп, покровные стекла, пинцеты, препаровальные иглы.
Базовые понятия и термины: органеллы, эукариоты, прокариоты, ядро, рибосомы, эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии, хлоропласты, плазматическая мембрана, мембранные органеллы, немембранные органеллы, клеточный центр.
Концепция урока: на основе знаний о клетках эукариот дать (в сравнении) информацию о более простых прокариотических клетках. Рассказать о прокариотах подробнее в связи с тем, что информации об этих организмах у школьников пока ещё не много.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УРОКА :
I. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности:
Какие органеллы есть в любой клетке?
Во всех ли клетках есть ядро?
Какие функции выполняет в клетке ядро?
Могут ли быть безъядерные клетки?
II. Изучение нового материала :
Работа с таблицей.
Прокариоты – одноклеточные организмы, у которых нет оформленного ядра и многих других органелл. Но поскольку это живые организмы, то они должны выполнять все функции живого. Как? С помощью чего? Если у них нет тех органелл, которые характерны для эукариот, то как они без них обходятся? Отличия в характеристиках прокариот и эукариот видны по следующей таблице:
(Работа а парах с таблицами)
| Характеристика | ЭУКАРИОТЫ | ПРОКАРИОТЫ |
| Размеры клеток | Диаметр до 40 мкм, объем клетки в 1000-10000 раз больше, чем у прокариот. | Диаметр в среднем составляет 0,5 – 5 мкм |
| Форма | Одноклеточные и многоклеточные | Одноклеточные |
| Наличие ядра | Есть оформленное ядро | Есть ядерная зона, в которой расположена кольцевая молекула ДНК, выполняющая роль информационного центра |
| Наличие рибосом | Имеются в цитоплазме и на шероховатой ЭПС | Есть только в цитоплазме, но гараздо меньшие по размерам |
| Где идет синтез и транспорт белка | В цитоплазме и на мембранах ЭПС | Только в цитоплазме |
| Как протекают процессы дыхания | Процесс аэробного дыхания протекает в митохондриях | Аэробное дыхание протекает на дыхательных мембранах, специальных органелл для этого процесса нет |
| Как протекает процесс фотосинтеза | В хлоропластах | Спецорганелл нет. У некоторых форм фотосинтез протекает на фотосинтетических мембранах |
| Способность к фиксации азота | Не способны к фиксации азота | Могут фиксировать азот |
| Строение клеточных стенок | У растений – целлюлоза, у грибов - хитин | Основной структурный компонент – муреин |
| Наличие органелл | Много. Одни двухмембранные, другие - одномембранные | Мало. Внутренние мембраны встречаются редко. Если они есть, то на них протекают процессы дыхания или фотосинтеза |
Лабораторная работа: «Особенности строения клеток прокариот и эукариот».
ХОД РАБОТЫ:
Подготовить микроскоп к работе.
При малом увеличении рассмотреть постоянный препарат клеток (растений, грибов, животных). Затем перевести микроскоп на большое увеличение и рассмотреть препараты детальнее.
Сравнить препараты между собой. Зарисовать увиденное.
4. Сделать вывод.
III . Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся :
В чем основные отличия клеток эукариот и прокариот?
В чем их сходство?
Какие из клеток являются более древними?
Какие функции выполняют в клетке: ядро, митохондрии, хлоропласты?
IV. Самостоятельная работа учащихся :
Назовите с помощью каких своих частей выполняют жизненные функции прокариотические клетки.
V. Домашнее задание :
§ 26, - учебника (с. 104-108), - повторить. Рисунок № 28 - рассмотреть и зарисовать.