Тема 1
КЛІТИНА.
§ 5 МІКРОСКОП ТА ДОСЛІДЖЕННЯ КЛІТИНИ.
1. Хто першим побачив клітину?
Англійський фізик і натураліст Роберт Гук (1635 – 1703 рр.) за допомогою мікроскопа побачив та змалював численні порожнисті камери, які нагадали йому бджолині соти. Він назвав їх клітинами, у дійсності вони були лише оболонками, проте цей термін прижився. У 1665р. він опублікував цей малюнок у книзі «Мікрографія».
2. Хто відкрив світ мікроскопічних організмів?
Голландський натураліст Антоні ван Левенгук за допомогою мікроскопа відкрив цілий світ мікроскопічних організмів – мікроскопічні водорості та тварини, одноклітинні мікроскопічні гриби – дріжджі.
3. Які положення клітинної теорії сформулювали натуралісти М. Шлейден та Т. Шванн?
У1838-1839 pp. ботанік Маттіас Шлейден та зоолог Теодор Шванн дійшли висновку, що основним і обов'язковим елементом будь-якого живого організму є клітина. Вони сформулювали чотири положення, які склали основу запропонованої ними клітинної теорій:
1. Всі рослини та тварини складаються з клітин.
2. Рослини та тварини ростуть за рахунок утворення нових клітин.
3. Клітини є найменшою живою одиницею, і поза клітиною життя не існує.
4. Клітини різних організмів загалом подібні за будовою.
ЗАВДАННЯ
З чого складаються рослини? З чого складаються тварини?
Рослини і тварини складаються з клітин, вони є найменшою живою одиницею, рослини і тварини ростуть за рахунок утворення нових клітин, клітини організмів подібні за будовою.
Чи є клітини у бактерій?
Бактерії відносять до живих організмів, вони складаються з клітини.
Що спільного між рослиною і людиною?
Відносяться до живих організмів, складаються із клітин, ростуть за рахунок поділу клітин, здатні до розмноження як усі живі організми, усім притаманні процеси обміну речовин.
§ 6. БУДОВА МІКРОСКОПА
1. З яких елементів складається оптична система мікроскопа?
До елементів оптичної системи мікроскопа належать:
увігнуте дзеркало, яке можна повертати;
діафрагма, що знаходиться під предметним столиком;
револьверна насадка з об'єктивами різного збільшення;
окуляр, в який спостерігають об'єкт дослідження.
2. Які елементи оптичної системи мікроскопа забезпечують загальне збільшення?
Добуток збільшення об'єктива та збільшення окуляра показує загальне збільшення мікроскопа.
3. Для чого використовується увігнуте дзеркало?
Увігнуте дзеркало використовують для налаштування найкращого освітлення препарату.
4. Яке призначення діафрагми?
Діафрагмою регулюють контрастність та яскравість зображення: якщо діафрагма закрита, зображення дуже контрастне, проте темне; якщо діафрагма повністю відкрита, то контрастність мала, а світла забагато, тому зображення переосвітлене.
5. Який об'єктив вмикають на початку роботи з мікроскопом?
На початку роботи вмикають об'єктив малого збільшення (10 кратний). Після налаштування чіткості , за потреби, вмикають об'єктив великого збільшення.
6. Яке максимальне збільшення можна отримати при застосуванні об'єктивів та окуляра, зображених на малюнку ?
На об'єктивах маркування означає наступне: збільшення об'єктива/роздільна здатність. Роздільна здатність (апертура) — це найменша відстань між двома точками, на якій їх зображення ще розділені й не зливаються в одне.
4 • 10 = 40 (разів)
10 • 10 = 100 (разів)
540 • 10 = 5400 (разів)
7. Яких правил потрібно дотримуватися при роботі з мікроскопом?
1. Лінзи окуляра та об'єктивів потрібно оберігати від забруднення та механічних ушкоджень: не торкатись пальцями і твердими предметами, не допускати попадання на них води та інших речовин.
2. Забороняється розкручувати оправи окуляра і об'єктивів, розбирати механічні деталі мікроскопа — їх ремонтують лише у спеціальних майстернях.
3. Переносити мікроскоп треба двома руками у вертикальному положенні, тримаючи прилад однією рукою за штатив, а іншою — за його основу.
ЗАВДАННЯ
Уважно розгляньте ваш шкільний мікроскоп, знайдіть всі його складові. Запишіть збільшення окуляра та об'єктивів. Розрахуйте збільшення мікроскопа для кожного З об'єктивів. Результати запишіть у таблицю в зошиті.
|
Збільшення об'єктива |
Збільшення окуляра |
Загальне збільшення мікроскопа |
|
4-кратне |
10-кратне |
40 разів |
|
10-кратне |
10-кратне |
100 разів |
|
40-кратне |
10-кратне |
400 разів |
§ 7 БУДОВА КЛІТИНИ.
1. Що таке органела?
Органели — постійні структури цитоплазми, які виконують певну важливу для клітини функцію. Наприклад, ядро, рибосоми, мітохондрії.
2. Яку функцію виконує клітинна мембрана?
Клітинна мембрана розпізнає та пропускає в клітину все, що є сировиною для її роботи, забезпечуючи процес живлення клітини. Мембрана також розпізнає та забезпечує виділення непотрібних речовин.
3. З яких речовин складається клітина?
Основні складні органічні речовини – це білки ( прості органічні речовини для білків - амінокислоти), жири та вуглеводи (прості органічні речовини для вуглеводів - глюкоза), ДНК (прості органічні речовини для ДНК – нуклеотиди).
§ 8 СПІЛЬНІ ОЗНАКИ РОСЛИННОЇ І ТВАРИННОЇ КЛІТИН.
1 Назвіть органелу або клітинну структуру, яка:
• виробляє енергію для забезпечення клітинних процесів;
Як у рослинної так і у тваринної клітини також є мітохондрії. Мітохондрія — це органела, яка забезпечує клітину енергією. Вона помітна лише під електронним мікроскопом.
У мітохондрії глюкоза взаємодіє з киснем (цей процес називають диханням), частина енергії, що виділяється при цьому, заряджає особливі молекули, які називаються АТФ, залишок енергії розсіюється у вигляді тепла.
• дозволяє потрібним речовинам потрапляти в клітину та запобігав надходженню непотрібних або шкідливих речовин;
Клітинна мембрана — це структура, яка є в будь-якої клітини. Вона дуже тонка і в оптичний мікроскоп не помітна. Мембрана утворена плівкою жироподібних молекул, у яку «вбудовані» молекули білків. Жироподібні молекули роблять мембрану непроникною, а білки визначають, які речовини пропустити всередину, а які — випустити назовні.
• керує роботою клітини та зберігав спадкову інформацію;
Ядро — це органела, яка відмежована від цитоплазми ядерною оболонкою і містить молекули ДНК (є центром керування роботою клітини та місцем збереження носіїв спадкової інформації).
• забезпечує синтез білків.
В усіх клітинах є рибосоми — органели, на яких відбувається синтез з амінокислот складних білків, що потрібні організмові. Вони помітні лише під електронним мікроскопом.
§ 9 ВІДМІННІ РИСИ БУДОВИ РОСЛИННОЇ І ТВАРИННОЇ КЛІТИН.
1. Які органели є у рослинної клітини, але відсутні у тваринної, і навпаки?
Рослинна клітина на відміну від тваринної має хлоропласти. клітинну оболонку, велику вакуолю з клітинним соком. Тваринна клітина, на відміну від рослинної, має органели, в яких здійснюється внутрішньоклітинне травлення, — лізосоми. Спосіб живлення визначає основні відмінності у будові рослинної та тваринної клітин.
2. Які з наведених речовин споживають клітини рослин, а які — клітини тварин: кисень, вода, вуглекислий газ, білки?
Клітини рослини споживають вуглекислий газ, кисень, воду з розчиненими мінеральними речовинами.
Клітини тварин споживають кисень, воду, білки.
3. Для чого тваринним клітинам потрібне внутрішньоклітинне травлення?
Рослин самі утворюють прості органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу за допомогою світла, вуглекислого газу та води. Тварини не здатні утворювати прості органічні речовини з неорганічних, тваринні клітини поглинають готові органічні речовини. Прості органічні сполуки поглинаються за допомогою клітинної мембрани. Поглинуті складні органічні сполуки в лізосомах розкладаються на прості органічні речовини, цей процес називається внутрішньоклітинним травленням.
4. Що таке фотосинтез?
Фотосинтез - це процес утворення простих органічних речовин з вуглекислого газу та води за допомогою енергії світла, здійснюється в особливих органелах — хлоропластах, які мають клітини рослин.
ЗАВДАННЯ
1. Клітинну оболонку часто плутають із клітинною мембраною. Знайдіть якнайбільше відмінностей міжклітинною оболонкою і клітинною мембраною.
|
Клітинна оболонка (мають клітини рослин)
|
Клітинна мембрана (мають усі клітини)
|
|
Надає міцності, каркас її утворює складний вуглевод – целюлоза, вона не пропускає у клітину великі молекули - органічні речовини. |
Дуже тонка, утворена плівкою жироподібних молекул (роблять її непроникною), в яку «вбудовані» молекули білків (визначають пропуск речовин) |
2. Клітина рослин оточена клітинною оболонкою. Здавалося б, що клітинна оболонка не завадила б і тваринній клітині, але вона відсутня. Спробуйте пояснити чому.
Клітинна оболонка не пропускає до клітинної мембрани великі молекули, зокрема складні органічні речовини, вона проникна для води та розчинених у ній солей, вуглекислого газу та кисню, тому вона відсутня, адже тваринні клітини поглинають готові органічні речовини.
3. Порівняйте малюнки, де зображено принципи роботи мітохондрії та хлоропласта. Що спільного й відмінного в роботі цих органел?
|
Мітохондрії
|
Хлоропласти
|
|
Відмінності в роботі органел |
|
|
Бере участь у процесі дихання, процес безперервний. Мітохондрія – органела, що забезпечує клітину енергією, помітна лише під електронним мікроскопом. Глюкоза взаємодіє з киснем, розкладається на воду і вуглекислий газ, при цьому виробляє хімічну енергію. |
На світлі бере участь у процесі фотосинтезу. Хлоропласти — одні з найбільших органел рослинної клітини містять хлорофіл( він забарвлює рослини у зелений колір), добре помітні в оптичний мікроскоп. Хлорофіл хлоропластів уловлює сонячне світло та перетворює його в хімічну енергію, завдяки якій з вуглекислого газу та води утворюється глюкоза з виділенням кисню в атмосферу. |
|
Спільне в роботі органел |
|
|
Беруть участь у процесах клітини є її органелами. |
|
4. Натуральні соки отримують із фруктів і овочів. Де саме у рослинній клітині міститься сік? Чому соки не отримують Із тваринної сировини (наприклад, із м'яса)?
У рослинній клітині сік міститься у вакуолі. Вакуоля — одна з найбільших органел рослинної клітини, добре помітна в оптичний мікроскоп, відмежована від рідини цитоплазми мембраною.
Вакуоля частково накопичує шкідливі речовини для виведення, містить багато води (надає пружності рослинній клітині), запасає прості цукри та органічні кислоти — лимонна, яблучна, щавельна. Завдяки клітинному соку фрукти та овочі мають кисло-солодкий смак. Соки не отримують із тваринної сировини тому, що тваринні клітини не мають вакуолей.
§ 10 ПОДІЛ КЛІТИН
1. Які основні процеси відбуваються в клітині на стадії росту?
Протягом більшої частини клітинного циклу клітина знаходиться на стадії росту, яка , залежно від типу клітини, може продовжуватися від кількох годин до кількох місяців. У стадії росту клітина синтезує складні органічні речовини, клітина збільшується, далі в ядрі відбувається подвоєння носіїв спадкової інформації — молекул ДНК.
2. Які основні процеси відбуваються в клітині на стадії поділу?
Стадія поділу короткочасна: її тривалість зазвичай становить від 30 хв до 2 год.
Спочатку хромосоми надзвичайно щільно згортаються і стають помітними в оптичний мікроскоп. Кожна хромосома ділиться по спільній ділянці, і кожна частина став самостійною дочірньою хромосомою. Вони розходяться до протилежних полюсів клітини. Далі клітинна мембрана розділяє цитоплазму на дві частини. На цьому поділ завершується, і кожна дочірня клітина розпочинає свій власний клітинний цикл.
3. Яку роль відіграють хромосоми в поділі клітин?
Роль хромосом при поділі клітини полягає в забезпеченні розподілу копій ДНК між дочірніми клітинами (завдяки щільній упаковці безладний клубок нитки ДНК можливо розділити).
4. У якій послідовності відбуваються події протягом клітинного циклу: поділ цитоплазми, подвоєння ДНК, ріст, поділ ядра?
Ріст, подвоєння ДНК, поділ ядра, поділ цитоплазми.
5. У чому полягає біологічне значення поділу клітин?
Ріст клітини та всі процеси, які його забезпечують (зокрема живлення, фотосинтез або внутрішньоклітинне травлення, виділення, дихання), є підготовкою клітини до найважливішої події в її житті — клітинного поділу. При поділі з однієї материнської клітини утворюються дві нові (дочірні). Отже, біологічне значення поділу клітин полягає у передачі естафети життя.
ЗАВДАННЯ
У засобах масової інформації часто використовуються вислови: «Земля — жива планета», «живий океан», «жива істота», «жива вода», «жива рослина». Які з цих висловів, з точки зору біології, правильні, а які — хибні? Відповідь обґрунтуйте.
Я думаю, що, з точки зору біології, правильна відповідь «жива рослина», «жива істота», які складаються з клітин.
ПРАКТИЧНА РОБОТА 1. Будова світлового мікроскопа та робота з ним.
1. З яких елементів складається оптична система мікроскопа?
До елементів оптичної системи мікроскопа належать:
увігнуте дзеркало, яке можна повертати;
діафрагма, що знаходиться під предметним столиком;
револьверна насадка з об'єктивами різного збільшення;
окуляр, в який спостерігають об'єкт дослідження.
2. Як підготувати оптичний мікроскоп до роботи?
1) Встановити мікроскоп на робочому столі навпроти лівого плеча на відстані близько 2-В см від краю столу дзеркальцем від себе.
2) Перевірити стан корпусу та дзеркала, якщо вони запорошені або брудні, очистити їх м'якою серветкою. Далі, щоб отримати якісне зображення, краєм одноразової м'якої паперової серветки, зволоженої 70 % -м етиловим спиртом або іншою спеціальною рідиною для оптики, протерти поверхні лінз об'єктивів та окуляра, потім треба насухо витерти ці поверхні сухою частиною цієї самої серветки.
3) Нахилити штатив на 10-20°. Переконайтися, що мікроскоп не хитається. Увімкнути об'єктив малого збільшення (10-кратннй).
3. Як здійснити налаштування оптичного мікроскопа?
1) Покласти препарат на предметний столик таким чином, щоб центральна частина покривного скла розташувалася точно лід об'єктивом. Притиснути предметне скло лапками тримачів препарату.
2) Спостерігаючи за рухом тубуса збоку, макрогвинтом повільно опустити його так, щоб відстань між об'єктивом та препаратом становила приблизно 5 мм.
3) Налаштувати освітлення: повністю відкрити діафрагму, далі, обертаючи дзеркало в напрямку вікна або яскравої лампи, спрямувати на препарат потік світла, подивітися в окуляр і переконатися, що поле зору освітлено достатньо. Категорично забороняється використовувати прямі сонячні промені для освітлення препаратів!
3) Спостерігаючи крізь окуляр, макрогвинтом повільно піднімати об'єктив до отримання зображення клітин. Спочатку до двох разів можуть з'являтися та зникати чіткі зображення різних дуже дрібних часточок( першими будуть часточки мікробруду, що лежать на нижньому боці предметного скла, другими — мікробруд на верхньому боці предметного скла, лише за ними — тваринні клітини всередині препарату).
При спостереженні в окуляр обидва ока дослідника мають бути відкритими.
2) Перейти на велике збільшення, для цього обережно повернути револьверну насадку і ввімкнути 40-кратний об'єктив( у момент увімкнення чути легке клацання пружини фіксатора об'єктива). Відрегулювати чіткість зображення мікрогвинтом, За допомогою діафрагми збільшити яскравість освітлення препарату.
4. Який об'єктив вмикають на початку роботи з мікроскопом?
На початку роботи вмикають об'єктив малого збільшення (10-кратний). Після налаштування чіткості , за потреби, вмикають об'єктив великого збільшення (40-кратний) .
5. Яким чином розрахувати масштаб при виконанні малюнка досліджуваного об'єкта?
Зображення виконується обов'язково у великому масштабі. Для визначення правильного масштабу діаметр поля зору приймають рівним висоті учнівського зошита (24 см) і, виходячи з цього, розраховують приблизний розмір малюнка. Наприклад, якщо довжина однієї клітини на великому збільшенні становить близько третини поля зору, то на малюнку її довжина має скласти приблизно 8 см (24 см: 3). Малюнок виконують простим добре загостреним олівцем середньої твердості. Зображення розфарбовують тільки після виготовлення чіткого чорно-білого ескізу.
6. Як правильно завершити роботу з мікроскопом?
1) Перевести мікроскоп на мале збільшення;
2) Зняти препарат;
3) Прибрати робоче місце.
ПРАКТИЧНА РОБОТА 2. Виготовлення мікропрепаратів шкірки луски цибулі та розгляд її за допомогою оптичного мікроскопа.
1. Яка структура на препараті шкірки луски цибулі помітна найкраще?
У незабарвлених препаратах чітко помітні клітини, щільно притиснуті одна до одної. Найкраще помітні клітинна оболонка, цитоплазма.
2. Чи в усіх клітинах на незабарвлених препаратах розрізняється ядро?
При малому збільшенні ядра повністю або майже непомітні. При великому – спостерігаються великі майже прозорі ядра.
3. Чи в усіх клітинах наявне ядро?
В усіх клітинах препарату наявне ядро.
4. Чому ядро в одних клітинах спостерігається в центрі, а в інших — збоку, біля клітинної оболонки?
Ядро в одних клітинах спостерігається в центрі, а в інших — збоку, біля клітинної оболонки тому, що цитоплазма перебуває в русі.
Коли в клітині ядро лежить у центрі і його помітно чітко, то клітинна оболонка виглядає нечіткою; при спробі навести мікрогвинтом чіткість на клітинну оболонку — розпливається зображення ядра. Водночас ядро та клітинна оболонка помітні чітко лише тоді, коли ядро лежить збоку, але тоді його форма не округла.
5. Чому при роботі з об'єктивом великого збільшення постійно треба трохи обертати мікрогвинт уперед-назад?
Мікрогвинтом налаштовується чіткість. Люди мають неоднакову якість зору, тому кожний налаштовує чіткість під своє око. Коли довго спостерігати у мікроскоп, через втомленість тимчасово може понизитись зір.