Муниципальное образовательное учреждение «средняя общеобразовательная школа №3» Реферат «Цитология. Строение клетки» Работу выполнила: Речевская Дарья Работу проверили: Соболева Валентина Яковлевна-учитель биологии Учителя информатики: Удальцова Александра Ивановна Глезденев Виктор Иванович г. Сосновый Бор 2005 1 Оглавление: 1) Наука цитология………………………………………….3 2) Ученые, положившие начало науке цитологии............4-6 - Роберт Гук (биография) - Теодор Шванн(биография) 3) Как увидеть и изучить клетку?........................................7-8 4) Клеточная теория……………………………………….8-10 5) Клетка. Виды клеток…………………………………..10-12 6) Проникновение в клетку…………………………………12 - Фагоцитоз - Пиноцитоз 7) Ядро. Строение ядра……………………………………….8 8) Эндоплазматическая сеть………………………………….9 - Функции эндоплазматической сети 9) Митохондрии……………………………………………..10 10) Аппарат Гольджи…………………………………………11 11) Нуклеиновые кислоты……………………………………12 - ДНК (наследственные болезни, подходы к лечению, пример решения задачи) - РНК ( общее понятие о нуклеиновой кислоте) 12) Приложение……………………………………………….13 2 Наука цитология ЦИТО... (от греч. kytos — вместилище, здесь клетка), часть сложных слов, указывающая на их отношение к животным или растительным клеткам. ...ЛОГИЯ (от греч. logos — слово, учение), часть сложных слов, означающая: наука, знание, учение, напр., . геология, филология Цитология - наука о клетке. Изучает строение и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов, а также одноклеточные организмы. Исследуя клетку, как важнейшую структурную единицу живого, цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин; она тесно связана с гистологией, анатомией растений, физиологией, генетикой, биохимией, микробиологией и др. Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопистами 17 в. (Р. Гук, М. Мальпиги, А. Левенгук); в 19 в. была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В 20 в. быстрому прогрессу цитологии способствовали новые методы (электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др.). 3 Ученые, положившие начало науке цитологии. Роберт Гук (18 июля 1635, Фрешуотер, о. Уайт — 3 марта 1703, Лондон) английский физик, астроном, ботаник и изобретатель, один из ярчайших представителей науки 17 века, один из создателей и деятельный член Лондонского королевского общества, его секретарь в 1677-83 гг., профессор Лондонского университета. Гук родился в семье настоятеля церкви Всех Святых. Ребенок был тщедушным и хилым, но, вопреки опасениям близких, он выжил. Потеряв в 1648 отца, Гук был определен учеником художника Питера Лели и переехал в Лондон. Гук впоследствии отзывался о времени обучения довольно неодобрительно (он не любил запах красок и, кроме того, считал, что глупо платить за обучение тому, чему можешь научиться и сам). Однако, в дальнейшем, когда он иллюстрировал свои труды, плоды учебы очень пригодились. В четырнадцать лет Гук поступил в Вестминстерскую школу Башби, где проучился до 1653 г. Он оказался блестящим учеником. Рассказывают, что он за неделю изучил 6 книг геометрии Евклида. В школе Гук изучил латинский — язык научного общения того времени, а также греческий и древнееврейский и даже научился играть на органе Важным событием в жизни Гука был переезд в Оксфорд, где он стал студентом колледжа Крайст-черч (Церкви Христовой) и хористом в церкви этого колледжа, а через год ассистентом, а потом и ближайшим сотрудником Роберта Бойля. В это же время Гук знакомится с участниками Оксфордского «Невидимого колледжа» — это было первым опытом научно-организационного общения, которому суждено было в дальнейшем занять важное место в его жизни. В 1662 Оксфордский университет присвоил Гуку степень магистра искусств, и он был назначен куратором экспериментов Королевского общества. Это общество тогда еще только формировалось. В 1663 Гук составил устав Королевского общества, а 3 июня был избран его членом, а впоследствии (1677) — секретарем. 4 Он стал профессором Грешемовского колледжа и получил квартиру в его здании, а в январе 1665 был пожизненно избран куратором экспериментов Королевского общества. Должность куратора была почетной, но далеко не простой. Нужно было готовить и демонстрировать новые эксперименты. Куратор не только не получал вознаграждения, но должен был нести и затраты. Хотя Гук вовсе не был богат, он охотно выполнял эту работу, которая, помимо всего прочего, помогала его собственным исследованиям, а также создавала ему авторитет почетного и полезного клиентаконсультанта у мастеров, изготовлявших приборы и инструменты. Вот как писали о его работе в «Истории Королевского общества»: «Гук произвел перед Обществом удивительное разнообразие экспериментов, например относительно действия вакуума, о силе артиллерийского пороха, о термическом расширении стекла. Между прочими вещами он показал первый действительный микроскоп и множество открытий, сделанных с его помощью, первую ирисовую диафрагму и целый ряд новых метеорологических приборов». В 1665 вышел из печати капитальный труд Гука — «Микрография». Это было не только изложение результатов принципиально нового применения микроскопа как исследовательского инструмента. Книга гораздо шире и глубже. В ней описано 57 «микроскопических» и 3 «телескопических» эксперимента. Гук исследует растения, насекомых и животных и делает важнейшие открытия, касающиеся не только отдельных органов, но и клеточного строения тканей. Из работ второй половины 1670-х гг. особо можно выделить исследования по теории упругости, основным результатом которых явился знаменитый закон Гука. Если, например, рассматривается удлинение проволоки под воздействием определенной силы, то этот закон формулируется так: относительное удлинение (т.е. увеличение длины, отнесенное к первоначальной длине), пропорционально величине этой силы, обратно пропорционально сечению проволоки и зависит от того, из какого материала она изготовлена. Гук даже понял, что такой закон справедлив только в случае малых деформаций. Постепенно слабея, Гук не только продолжал работу, но и включал в нее все новые области. Он заинтересовался устройством мускулов и начал придумывать их механические модели, получил степень доктора медицины, занялся изучением янтаря и читал об этом лекции, прочитал также лекцию о причинах землетрясений. Последним изобретением больного и почти ослепшего Гука был морской барометр. Об этом изобретении в феврале 1701 на заседании Королевского общества доложил Эдмонд Галлей, который уже четверть века назад вошел в круг близких друзей ученого. Роберт Гук, один из самых 5 разносторонне одаренных людей своего времени, скончался в своей квартире в Лондоне в Грешемовском колледже 3 марта 1703. Теодор Шванн (1810-1882гг.) Родился 7 декабря 1810 в Нёйсе близ Дюссельдорфа. Окончил иезуитский колледж в Кёльне, изучал естественные науки и медицину в Бонне, Вюрцбурге и Берлине. До 1839 работал ассистентом физиолога И.Мюллера в Берлине. В 1939–1948 – профессор физиологии и сравнительной анатомии Лувенского университета, в 1848–1878 – профессор Льежского университета. Наиболее известны работы Шванна в области гистологии, а также труды, посвященные клеточной теории. Ознакомившись с работами М.Шлейдена, Шванн пересмотрел весь имевшийся на то время гистологический материал и нашел принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Взяв в качестве характерного элемента клеточной структуры ядро, смог доказать общность строения клеток растений и животных. В 1839 вышло в свет классическое сочинение Шванна Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений (Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen). Как гистолог Шванн известен работами по тонкому строению кровеносных сосудов, гладких мышц и нервов. Ученый обнаружил и описал особую оболочку, окружающую нервное волокно (шванновская оболочка). Кроме того, Шванн нашел в желудочном соке фермент пепсин и установил выполняемую им функцию; проиллюстрировал принципиальную аналогию между процессами пищеварения, брожения и гниения. Шванн был членом Лондонского королевского общества (с 1879), Парижской Академии наук (с 1879), Королевской бельгийской академии наук, литературы и изящных искусств (c 1841). Умер Теодор Шванн в Кёльне 11 января 1882. 6 Как увидеть и изучить клетку? Микроскопия - оптическая, совокупность методов наблюдения микрообъектов с помощью различных оптических микроскопов. На протяжении длительного времени человек жил в окружении невидимых существ, использовал продукты их жизнедеятельности (например, при выпечке хлеба из кислого теста, приготовлении вина и уксуса), страдал, когда эти существа являлись причинами болезней или портили запасы пищи, но не подозревал об их присутствии. Не подозревал потому, что не видел, а не видел потому, что размеры этих микросуществ лежали много ниже того предела видимости, на который способен человеческий глаз. Известно, что человек с нормальным зрением на оптимальном расстоянии (25–30 см) может различить в виде точки предмет размером 0,07–0,08 мм. Меньшие объекты человек заметить не может. Это определяется особенностями строения его органа зрения. Приблизительно в то же время, когда началось исследование космоса с помощью телескопов, были сделаны первые попытки раскрыть, с помощью линз тайны микромира. Так, при археологических раскопках в Древнем Вавилоне находили двояковыпуклые линзы — самые простые оптические приборы. Линзы были изготовлены из отшлифованного горного хрусталя. Можно считать, что с их изобретением человек сделал первый шаг на пути в микромир. Простейший способ увеличить изображение небольшого предмета - это наблюдать его с помощью лупы. Лупой называют собирающую линзу с малым фокусным расстоянием (как правило, не более 10 см), вставленную в рукоятку. Создатель телескопа Галилей в 1610 году обнаружил, что в сильно раздвинутом состоянии его зрительная труба позволяет сильно увеличить мелкие предметы. Его можно считать изобретателем микроскопа, состоящего из положительной и отрицательной линз. Более совершенным инструментом для наблюдения микроскопических предметов является простой микроскоп. Когда появились эти приборы, в точности неизвестно. В самом начале XVII века несколько таких микроскопов изготовил очковый мастер Захария Янсен из Миддельбурга. В сочинении А. Кирхера, вышедшем в 1646 году, содержится описание простейшего микроскопа, названного им "блошиным стеклом". Он состоял из лупы, вделанной в медную основу, на которой укрепляли предметный столик, служивший для помещения рассматриваемого объекта; внизу находилось плоское или вогнутое зеркало, отражающее солнечные лучи на предмет и таким образом освещающее его снизу. Лупу передвигали посредством винта к предметному столику, пока изображение не становилось отчетливым и ясным. Первые выдающиеся открытия были сделаны как раз с помощью простого микроскопа. В середине XVII века блестящих успехов добился 7 голландский естествоиспытатель Антони Ван Левенгук. В течение многих лет Левенгук совершенствовался в изготовлении крохотных (иногда меньше 1 мм в диаметре) двояковыпуклых линзочек, которые он изготавливал из маленького стеклянного шарика, в свою очередь получавшегося в результате расплавления стеклянной палочки в пламени. Затем этот стеклянный шарик подвергался шлифовке на примитивном шлифовальном станке. На протяжении своей жизни Левенгук изготовил не менее 400 подобных микроскопов. Один из них, хранящийся в университетском музее в Утрехте, дает более чем 300-кратное увеличение, что для XVII века было огромным успехом. В начале XVII века появились сложные микроскопы, составленные из двух линз. Изобретатель такого сложного микроскопа точно не известен, но многие факты говорят о том, что им был голландец Корнелий Дребель, живший в Лондоне и находившийся на службе у английского короля Иакова I. В сложном микроскопе было два стекла: одно - объектив - обращенное к предмету, другое - окуляр - обращенное к глазу наблюдателя. В первых микроскопах объективом служило двояковыпуклое стекло, дававшее действительное, увеличенное, но обратное изображение. Это изображение и рассматривалось при помощи окуляра, который играл, таким образом, роль лупы, но только лупа эта служила для увеличения не самого предмета, а его изображения. В 1663 году микроскоп Дребеля был усовершенствован английским физиком Робертом Гуком, который ввел в него третью линзу, получившую название коллектива. Этот тип микроскопа приобрел большую популярность, и большинство микроскопов конца XVII - первой половины VIII века строились по его схеме. В современном мире огромной популярностью пользуется электронный микроскоп, то есть прибор, в котором для получения увеличенного изображения используется электронный пучок. Разрешающая способность электронного микроскопа в сотни раз превышает разрешающую способность оптического микроскопа. Клеточная теория. Клеточная теория впервые сформулирована Т. Шванном (1838-39). Современная биология рассматривает многоклеточный организм в его расчлененности на клетки и целостности, основанной на межклеточных взаимодействиях. Клеточная теория - одно из крупных биологических обобщений, утверждающее общность происхождения, а также единство принципа строения и развития организмов; согласно клеточной теории, их основной структурный элемент — клетка. 8 Основные положения клеточной теории. 1)Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого. 2)Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ. 3)Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки. 4)В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным системам их регуляции. Значение клеточной теории. Значение клеточной теории: сходство строения, химического состава, жизнедеятельности, клеточного строения организмов — доказательства родства организмов всех царств живой природы, общности их происхождения, единства органического мира. Клеточная теория, будучи важнейшим достижением естествознания, обосновав единство клеточной организации и общность происхождения растений и животных, сыграла огромную роль в развитии всех разделов биологии, особенно гистологии, эмбриологии, физиологии клетки, эволюционного учения, генетики. На ее основе сложилось и развивалось учение о болезненных процессах у животных, растений и человека. Открытие клетки и создание клеточной теории помогло объяснить основные закономерности живой природы с материалистических позиций. Современная клеточная теория исходит из единства расчленённости многоклеточных организмов на клетки и целостности организма, основанной на взаимодействии клеток. Чем сложнее организм, тем более выступает его целостность, которая у животных осуществляется нервной и гуморальной системами, а у растений - непосредственной цитоплазматической связью клеток. Электронно-микроскопические исследования укрепили основные положения клеточной теории. Доказана универсальность клеточных органоидов в растительных и животных клетках. Показано, что есть организмы (Procariota), не имеющие оформленного ядра (например, бактериофаги, вирусы, отчасти бактерии, сине-зелёные водоросли); некоторые из них (бактерии, водоросли) часто называют клетками, исходя из наличия у них ДНК, но правильнее оставить 9 понятие клетки за организмами, у которых ДНК оформлена в виде хромосом и находится в ядрах (Eucariota). Клетка. Виды клеток. Клетка - элементарная целостная живая система, основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Долгое время биология изучала свойства животных и растений основе их макроскопического строения (видимого невооруженным глазом). Глубже в строение и функции организмов она проникла после открытия их клеточного строения и изучения клетки как основной структурной и функциональной единицы. Размеры клеток обычно порядка нескольких микрометров 1 мкм - 0,001 мм); самые мелкие—от 0,5 до 1,2 мкм, что делает недоступными для изучения невооруженным глазом. Открытие исследование клетки тесно связано с изобретением и усовершенствованием микроскопа. Таким образом, ученые выделили два вида клеток: клетку животного и клетку растения. Животная и растительная клетки. Сравнение. Перед тем как начать сравнение надо еще раз упомянуть (хотя об этом уже не раз говорилось), что и растительные и животные клетки объединяются (вместе с грибами) в надцарство эукариот, а для клеток данного надцарства типично наличие мембранной оболочки, морфологически обособленного ядра и цитоплазмы (матрикс) содержащей различные органоиды и включения. Итак, сравнение животной и растительной клеток: Общие признаки: 1. Единство структурных систем — цитоплазмы и ядра. 2. Сходство процессов обмена веществ и энергии. 3. Единство принципа наследственного кода. 4. Универсальное мембранное строение. 5. Единство химического состава. 6. Сходство процесса деления клеток.. 10 Отобразим различия в таблице: Размер (ширина) Форма Клеточная стенка Клеточный центр Центриоли Положение ядра Пластиды Вакуоли Включения Способ деления Главный резервный питательный углевод Растительная клетка Животная клетка 10 – 100 мкм Однообразная – кубическая или плазматическая. Характерно наличие толстой целлюлозной клеточной стенки, углеводный компонент клеточной оболочки сильно выражен и представлен целлюлозной клеточной оболочной. У низших растений. нет Ядра у высокодифференцированных растительных клеток, как правило, оттеснены клеточным соком к периферии и лежат пристеночно. Характерны для клеток фотосинтезирующих организмов (растения фотосинтезирующие – организмы). В зависимости от окраски различают три основных типа: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Крупные полости, заполненные клеточным соком — водным раствором различных веществ, являющихся запасными или конечными продуктами. Осмотические резервуары клетки Запасные питательные вещества в виде зерен крахмала, белка, капель масла; вакуоли с клеточным соком; кристаллы солей Цитокинез путем образования посередине клетки фрагмопласта. Крахмал 10 – 30 мкм Форма разнообразная Имеют, как правило тонкую клеточную стенку, углеводный компонент относительно тонок (толщина 10 – 20 нм), представлен олигосахаридными группами гликопротеинов и гликолипидов и называется гликокаликсом. Во всех клетках есть У животных клеток они чаще всего занимают центральное положение. нет Сократительные, пищеварительные, выделительные вакуоли. Обычно мелкие Запасные питательные вещества в виде зерен и капель (белки, жиры, углевод гликоген); конечные продукты обмена, кристаллы солей; пигменты Деление путем образования перетяжки. Гликоген 11 Способ питания Способность к фотосинтезу Синтез АТФ Автотрофный (фототрофный, хемотрофный) есть Гетеротрофный В хлоропластах, митохондриях В митохондриях нет Проникновение в клетку. 1) Фагоцитоз: Фагоцитоз-поглощение клеткой из окружающей среды плотных частиц, например белков и полисахаридов, частиц пищи. Фагоцитоз распространен в мире животных. Так питаются амебы, инфузории и др. простейшие. У позвоночных животных и человека к активному фагоцитозу способны только не многие клетки, например лейкоциты. Наглядное представление о фагоцитозе вы можете увидеть на иллюстрации. 2) Пиноцитоз: Пиноцитоз - это универсальный (т.е. характерный как для растительных, так и для животных клеток) способ питания, при котором в клетку попадают питательные вещества в растворенном виде. По механизму и назначению пиноцитоз сходен с фагоцитозом, но распространен более широко. При контакте мембраны с жидкой средой, включающей хим. вещества, в участке контакта образуется множество отростков ("вспенивание"). Эти отростки формируются в пиноцитозные пузырьки, в которых находится капелька среды, отшнуровываются от мембраны и превращаются в вакуоли - пиносомы. Пиноцитоз также представлен на иллюстрации. 12 13