«История и методы изучения клетки. Клеточная теория» Д. з. : § 1 , в. 4, 5, 6 письменно в тетради
История изучения клетки В 1665 г. английский естествоиспытатель Роберт Гук рассматривал под микроскопом срез коры пробкового дуба и заметил, что он напоминает пчелиные соты. Описывая увиденное, Гук использовал слово «cell» , что по-английски означает «ячейка» , «камера» , «келья» . На русский язык термин был переведён как «клетка» . Роберт Гук (1635 -1703)
История изучения клетки Как оказалось впоследствии, рассматривая срез коры пробкового дуба под микроскопом, Гук увидел не сами клетки, а лишь клеточные стенки. Срез коры пробкового дуба
История изучения клетки Голландский купец Антони ван Левенгук завоевал славу учёного и подарил науке величайшие открытия. Он усовершенствовал микроскоп Гука и создал линзы, дающие увеличение в 100 -300 раз! Так открыли мир одноклеточных организмов. Антони ван Левенгук (1632 -1723)
История изучения клетки В 1831 г. Роберт Броун, шотландский ботаник, впервые описал ядро в растительной клетке. Роберт Броун (1773 -1858) Ядро растительной клетки
История изучения клетки В 1838 г. немецкий ботаник Маттиас Шлейден пришёл к выводу, что ткани растений состоят из клеток. Маттиас Шлейден (1804 -1881)
История изучения клетки В 1839 г. немецкий физиолог Теодор Шванн издал книгу «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» , в которой сформулировал вывод о том, что клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов. Это представление и получило название теории Шванна-Шлейдена. Теодор Шванн (1810 -1882)
История изучения клетки Основные положения теории Шванна-Шлейдена Все организмы состоят из клеток. Клетки представляют собой мельчайшие структурные единицы жизни. Клетки в организме возникают путём новообразований из клеточного вещества.
История изучения клетки Ошибки теории: М. Шлейден и Т. Шванн ошибочно считали, что клетки возникают путём новообразований из клеточного вещества.
История изучения клетки Карл Бэр, – академик Российской академии, - открыл яйцеклетку млекопитающих. Бэр установил, что все организмы начинают своё развитие из одной клетки – зиготы. Это открытие доказывает, что клетка является ещё и единицей развития всех живых организмов. Карл Бэр (1792 -1876)
История изучения клетки В 1840 г. Ян Пуркине предложил термин «протоплазма» для обозначения живого содержимого клетки. В 1844 г. учёный Гуго Моль (1805 -1872) подробно описал содержимое клетки, применяя для него термин «протоплазма» . Ян Пуркине (1784 -1896)
История изучения клетки В 1855 г. немецкий врач Рудольф Вирхов убедительно доказал, что клетки возникают только из клеток, путём размножения «клетки из клетки» , опровергнув ошибочное представление клеткообразования Шлейдена и Шванна. Ошибка Вирхова: считал, что клетки слабо связаны друг с другом и существуют каждая сама по себе. Позднее удалось доказать целостность клеточной системы. Рудольф Вирхов (1821 -1902)
История изучения клетки В 1876 г. Александр Флемминг открыл клеточный центр. Александр Флемминг (1843 -1905) Клеточный центр
История изучения клетки В 1890 г. Рихард Альтман открыл митохондрии. В 1898 г. Камилло Гольджи открыл органоид, названный в честь него – аппарат Гольджи. В 1898 г. были описаны хромосомы.
История изучения клетки На рубеже 19 и 20 -х веков сформировалась новая биологическая наука цитология (от греч. китос – клетка, логос - учение). Цитология изучает: 1. Строение клеток 4. Химический состав клеток 2. Строение органоидов клеток 5. Размножение и развитие клеток 3. Функции органоидов и других внутриклеточных структур
История изучения клетки Основные положения современной клеточной теории: 1. Клетка является структурной и функциональной единицей живого, представляющая собой элементарную живую систему. Для неё характерны все признаки живого.
4. Многоклеточные организмы развиваются из одной исходной клетки. 5. Сходство клеточного строения свидетельствует о единстве их происхождения.
Методы изучения клетки 1. Микроскопирование Ø Световой микроскоп Изучает клеточные формы и структуры: ядро, митохондрии, хлоропласты, аппарат Гольджи и т. д. Увеличивает в 1000 раз.
Методы изучения клетки 1. Микроскопирование Ø Электронный микроскоп Изобретён в 30 -х годах 20 -го века. Современные электронные микроскопы позволяют увеличить изображение до 1 000 раз, а значит и более детально рассматривать структуру органоидов клетки.
Методы изучения клетки 2. Метод дифференциального центрифугирования Основан на различной плотности органоидов и при очень быстром вращении органеллы располагаются в растворе слоями в соответствии с плотностью.
Методы изучения клетки 3. Флуоресцентная микроскопия Живые клетки наблюдают в ультрафиолетовом свете. При этом одни компоненты начинают сразу светиться, другие светятся при добавлении специальных красителей. Флуоресцентная микроскопия позволяет увидеть места расположения нуклеиновых кислот, витаминов, жиров. 4. Метод культуры клеток и тканей Позволяет увидеть рост клеток, наблюдать за размножением, определять влияния различных веществ на клетки, получать клеточные гибриды.
Значение изучения клетки 1. В медицине – для исследования причин заболеваний человека и других живых организмов и изобретения их лечения 2. Для классификации живых организмов 3. В генетике (наследственные заболевания, мутации) 4. В сельском хозяйстве (генная, клеточная инженерии, селекция) 5. Для раскрытия тайн эволюции
Вывод Клетка является единицей строения всех живых организмов (исключая вирусы). Общность химического состава и строения говорит о единстве происхождения всего живого на Земле.
Закрепление знаний 1. Впервые увидел и описал клетки растений… 1) Р. Вирхов 3) К. Бэр 2) Р. Гук 4) А. Левенгук 2. Усовершенствовал микроскоп и впервые увидел одноклеточные организмы… 1) М. Шлейден 3) Р. Вирхов 2) А. Левенгук 4) Р. Гук 3. Создателями клеточной теории являются: 1) Ч. Дарвин и А. Уоллес 2) Т. Шванн и М. Шлейден 3) Г. Мендель и Т. Морган 4) Р. Гук и Н. Грю 4. Клеточная теория не приемлема для. . 1) грибов и бактерий 3) животных и растений 2) вирусов и бактерий 4) бактерий и растений 5. Клеточное строение всех организмов свидетельствует о… 1) единстве хим. состава 3) единстве происхождения всего живого 2) многообразии живых 4) единстве живой и неживой природы организмов
Проверка знаний Ответы 1– 2 2– 2 3– 2 4– 2 5– 3 Критерии оценки « 5» - всё верно « 4» - одна ошибка « 3» - две ошибки « 2» - три ошибки Спасибо за урок!
Клеточная теория или клеточная доктрина гласит, что все организмы состоят из аналогичных организованных единиц под названием клетки. Идея была официально сформулирована в 1839 году Шлейденом и Шванном и является основой современной биологии. Этой идее предшествовали другие биологические парадигмы, такие как Теория эволюции Дарвина (1859), Теория наследственности Менделя (1865) и создание сравнительной биохимии (1940).
В то время как изобретение телескопа открыло перед человечеством безграничный космос, создание микроскопа приоткрыло более мелкий мир, демонстрирующий, из чего состоят живые организмы. В 1665 году Роберт Гук впервые увидел и назвал клетку. Он отметил, что она похожа на ячейку или маленькое пространство. Однако Гук на самом деле исследовал под микроскопом мертвые клеточные стенки растения (коры). Первым человеком, который стал свидетелем существования живых клеток под микроскопом, был Антони ван Левенгук, который в 1674 году описал водоросли спирогиры. Тогда ван Левенгук, возможно, также увидел бактерию.
В 1838 году Теодор Шванн и Маттиас Шлейден наслаждались послеобеденным кофе за разговором о клеточных исследованиях. Считается, что Шванн, услышав описание Шлейдена о клетках растения с ядром, был просто поражен сходством этих растительных клеток с клетками, которые он обнаружил в тканях животных. Оба ученных незамедлительно направились в лабораторию Шванна, чтобы посмотреть на его образцы. В следующем году Шванн опубликовал книгу о животных и растительных клетках (Шванн 1839), но в этом трактате не назывались имена других, внесших вклад в данные знания, в том числе не упоминалось и имя Шлейдена (1838). Он обобщил свои наблюдения в трех выводах о клетках:
Сегодня мы знаем, что первые два тезиса правильны, но третий полностью ошибочен. Правильная интерпретация образования клеток путем деления была, в конце концов, сформулирована другими учеными и официально провозглашена в знаменитом изречении Рудольфа Вирхова: «Все клетки возникают только из уже существующих клеток».
Ввиду стремительного развития молекулярной биологии в 20 веке, многие исследования в цитологии имели место в 1950-е гг. Стало возможным поддерживать, растить и манипулировать клетками вне живых организмов. Первая постоянная клеточная линия вне живого организма была получена в 1951 году Джорджем Отто Геем и коллегами: эта клеточная линия была взята из опухоли шейки матки Генриетты Лакс, которая умерла от рака в 1951 году. Клеточная линия, которая, в конечном счете, получила название ГеЛа, стала переломным моментом в изучении клеточной биологии. Структура ДНК была значительным прорывом в молекулярной биологии.
Большой прогресс в изучении клеток в последующем десятилетии включил характеристику минимальных требований для носителей клеток и развитие стерильных методов клеточной культуры. Этому также поспособствовали предшествующие усовершенствования электронной микроскопии и более поздние достижения, такие как развитие методов трансфекции, открытие зеленого флуоресцентного белка у медуз и обнаружение малых интерферирующих РНК среди других РНК.
1595 – Янсен изобретает первый сложный микроскоп.
1655 – Гук описывает клетку коры.
1674 – Левенгук открывает простейшие клетки. Девять лет спустя он обнаруживает бактерию.
1833 – Браун описывает ядро клетки в клетке орхидеи.
1838 – Шлейден и Шванн предлагают свою клеточную теорию.
1840 – Альбрехт вон Ролликер понимает, что сперматозоиды и яйцеклетки также являются клетками.
1856 – Н. Прингсхейм изучает, как сперматозоид проникает в яйцеклетку.
1858 – Рудольф Вирхов (врач, патологоанатом и антрополог) произносит свою знаменитую фразу «omnis cellula e cellula», что означает, что каждая клетка может образовываться только уже из существующей клетки.
1857 – Колликер описывает митохондрии.
1879 – Флемминг описывает поведение хромосом во время митоза.
1883 – Клетки гаплоидны, теория хромосомной наследственности.
1898 – Гольджи описывает аппарат Гольджи.
1938 – Беренс использует дифференциальное центрифугирование для отделения ядра от цитоплазмы.
1939 – Сименс выпускает первый коммерческий трансмиссионный электронный микроскоп.
1952 – Гей и коллеги получают первую постоянную клеточную линию человека.
1955 – Игл определяет пищевые потребности клеток животных в культуре.
1957 – Мезельсон, Сталь и Виноград разрабатывают градиент плотности центрифугирования хлорида цезия для разделения нуклеиновых кислот.
1965 – Хэм представляет бессывороточный носитель. Компания Cambridge Instruments выпускает первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп.
1976 – Сато и его коллеги публикуют документы, показывающие, что разные клеточные линии требуют различного состава гормонов и различных факторов роста в сывороточной среде.
1981 – Выращены первые трансгенные мыши и дрозофилы. Получена первая эмбриональная стволовая клеточная линия мыши.
1995 – Циен определяет мутант GFP с расширенными спектральными свойствами.
1998 – Из соматических клеток клонируют мышь.
1999 – Гамильтон и Болкомб открывают малые интерферирующие РНК как пост-транскрипционное подавление экспрессии генов у растений.
Вы уже знаете, что все живые организмы состоят из клеток. Одни - всего лишь из одной клетки (многие бактерии и протисты), другие являются многоклеточными.
Клетка - элементарная структурная и функциональная единица организма, обладающая всеми основными признаками живого. Клетки способны размножаться, расти, обмениваться веществом и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде. В каждой клетке содержится наследственный материал, в котором заключена информация обо всех признаках и свойствах данного организма. Для того чтобы понять, как существует и работает живой организм, необходимо знать, как организованы и функционируют клетки. Многие процессы, присущие организму в целом, протекают в каждой его клетке (например, синтез органических веществ, дыхание и др.).
Изучением строения клетки и принципов ее жизнедеятельности занимается цитология (от греч. китос - ячейка, клетка и логос – учение, наука).
История открытия клетки. Большинство клеток имеют маленькие размеры и поэтому их нельзя рассмотреть невооруженным глазом. Сегодня известно, что диаметр большинства клеток находится в диапазоне 20 – 100 мкм, а у шаровидных бактерий не превышает 0,5 мкм. Поэтому открытие клетки стало возможным только после изобретения увеличительного прибора - микроскопа. Это произошло в конце XVI - начале XVII в. Однако только спустя полвека, в 1665 г. англичанин Р.Гук применил микроскоп для исследования живых организмов и увидел клетки. Р.Гук срезал тонкий пласт пробки и увидел ее ячеистое строение, подобное пчелиным сотам. Эти ячейки Р. Гук назвал клетками. Вскоре клеточное строение растений подтвердили итальянский врач и микроскопист М. Мальпиги и английский ботаник Н. Грю. Их внимание привлекли форма клеток и строение их оболочек. В результате было дано представление о клетках как о «мешочках», или «пузырьках», наполненных «питательным соком».
Значительный вклад в изучение клетки внес голландский микроскопист А. ван Левенгук, открывший одноклеточные организмы - инфузории, амебы, бактерии. Он также впервые наблюдал клетки животных - эритроциты и сперматозоиды.
В начале XIX в. предпринимаются попытки изучения внутреннего содержимого клетки. В 1825 г. чешский ученый Я. Пуркине открыл ядро в яйцеклетке птиц. Он также ввел понятие «протоплазма» (от греч. протос – первый и плазма – оформленный), которое соответствует сегодняшнему понятию цитоплазмы. В 1831 г. английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро в клетках растений, а в 1833 г. он пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки. Таким образом, в это время меняется представление о строении клеток: главным в организации клетки стали считать не клеточную стенку, а ее внутреннее содержимое.*
Клеточная теория. В 1838 г. была опубликована работа немецкого ботаника Матиаса Шлейдена, в которой он высказал идею о том, что клетка является основной структурной единицей растений. Основываясь на работах М. Шлейдена, немецкий зоолог и физиолог Т. Шванн всего через год опубликовал книгу «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в которой рассматривал клетку как универсальный структурный компонент животных и растений. Т. Шванн сделал ряд обобщений, которые впоследствии назвали клеточной теорией :
Все живые существа состоят из клеток;
Клетки растений и животных имеют сходное строение;
Каждая клетка способна к самостоятельному существованию;
Деятельность организма является суммой процессов жизнедеятельности составляющих его клеток.
Т. Шванн, как и М.Шлейден, ошибочно полагали, что клетки в организме возникают из неклеточного вещества. Поэтому очень важным дополнением к клеточной теории стал принцип Рудольфа Вирхова: «Каждая клетка - от клетки» (1859).
В 1874 г. молодой русский ботаник И.Д.Чистяков впервые наблюдал деление клетки. Позднее немецкий ученый Вальтер Флеминг детально описал стадии деления клетки, а Оскар Гертвиг и Эдуард Страсбургер независимо друг от друга пришли к выводу, что информация о наследственных признаках клетки заключена в ядре. Так, работами многих исследователей была подтверждена и дополнена клеточная теория, основу которой заложил Т. Шванн.
В настоящее время клеточная теория включает следующие основные положения.
Вырсова Инна Евгеньевна, учитель
биологии МБОУ «Толкаевская средняя
общеобразовательная школа имени
Дмитрия Гречушкина» Сорочинского
городского округа Оренбургской
Биология
10 класс
УМК. И. Б. Агафонова, В. И. Сивоглазов, В.Б.Захаров. 2011
Уровень обучения: базовый
Тема урока: «История изучения клетки. Клеточная теория ».
Общее количество часов, отведенное на изучение темы «Клетка»: 12 уроков
Место урока в системе уроков по теме: 1-ый урок
Тип урока: урок открытия новых знаний
Технология построения урока: развивающее обучение.
Цель урока: формирование понятий истории изучения клетки и сущности клеточной теории.
Задачи урока:
Образовательные: формировать понятия истории изучения клетки и сущности клеточной теории.
Развивающие: развивать умение анализировать, сравнивать и делать выводы.
Воспитательные: Воспитывать положительное отношение к совместному труду и осознанно достигать поставленной цели.
Планируемые результаты:
Предметные : знать понятия истории изучения клетки и основы клеточной теории.
Метапредметные : определять цель и искать пути решения, работать с учебником, выражать свои мысли и идеи.
Личностные : проявлять интерес к новому содержанию, оценивать собственный вклад в работу группы.
Техническое обеспечение урока:
ТСО (компьютеры, видеопроектор.)
Дополнительное методическое и дидактическое обеспечение урока:
1.Интернет как источник информации
2. Портреты ученых.
Методы:
Частично- поисковый
Формы работы: Индивидуальная, групповая, парная.
Организация и осуществление учебно-познавательной деятельности.
Управленческий аспект (степень самостоятельности ученика):
Стимулирование и мотивация познавательного интереса: создание ситуации успеха, неожиданность, проблемный вопрос, новизна.
Контроль и самоконтроль учебной деятельности:
устные (индивидуальный и групповой);
письменные (выполнение разноуровневых заданий).
Ход урока
I . Этап мотивации.
Здравствуйте, я рада вас видеть на уроке. Урок я хотела мы начать со слов
«Удивительный и загадочный мир окружает нас, жителей планеты, образуя глобальную структуру - биосферу, и мы являемся неотъемлемой её частью. Не менее загадочным и во многом ещё не познанным является мир отдельного организма, будь то человек или птица, гриб или растение. Но в основе существования всех этих миров лежит универсальная единица всего живого, функционирование которой обеспечивает нашу жизнедеятельность, формирует нас и придаёт нам индивидуальные черты; которая даёт начало всему живому и при этом сама является живым организмом».
Как выдумаете о чём идёт речь?
Речь идёт о клетке…
II . Этап актуализации материала, пройденного в 5-7 классах.
Краткий повтор понятий из рубрики «Вспомните!».
Работа в парах.
Что такое клетка?
Чем клетки отличаются друг от друга?
С помощью какого научного прибора была открыта клетка?
Какие ещё методы изучения клетки вам известны?
III
. Этап
мотивации учебной и познавательной деятельности учащихся
.
Люди узнали о существовании клетки лишь в XVII в. Незадолго до этого, в 1590 г., голландский шлифовальщик стёкол Захарий Янсен, соединив вместе две линзы, впервые изобрёл примитивный микроскоп. Именно благодаря этому изобретению учёные смогли раскрыть тайну клеточного строения.
Мы сегодня познакомимся со всеми открытиями пользуясь материалами учебника и сетью Интернет.
IV. Этап изучения нового материала.
1. Изучите материал учебника стр. 24-28 и заполните таблицы:
Распределите по графам таблицы учёных:
Р. Броун, К. Бер, Р. Вирхов, К. Гален, К. Гольджи, Р. Гук, Ч. Дарвин, А. Левенгук, К. Линней, Г. Мендель, Т. Шванн, М. Шлейден
Учёные, изучавшие клетку
Фамилии учёных, которые открыли клеткуФамилии учёных, изучавшие части клетки
Фамилии учёных, которые сформулировали клеточную теорию
Фамилии учёных, которые дополнили и развили клеточную теорию
Осуществите взаимопроверку.
2. Заполните таблицу, пользуясь информацией из сети Интернет.
УчёныйВклад, сделанный в изучение клетки
3. Работа в группах
1гр.
Укажите, каково значение клеточной теории?
2гр.
Противоречит ли утверждениям клеточной теории существование вирусов?
4. Решение проблемного вопроса.
Почему дата зарождения цитологии совпадает со временем формулирования клеточной теории, а не со временем открытия клетки?
4. Определите, какое из положений клеточной теории принадлежит Р. Вирхову?
А) клетка –элементарная единица всего живого.
Б) всякая клетка происходит из другой клетки.
В) все клетки сходны по химическому составу.
Г) сходное клеточное строение организмов- свидетельство общности происхождения всего живого.
А теперь по уроку вам необходимо сделать вывод:
О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Первый примитивный микроскоп изобрел З. Янсен.
Р. Гук обнаружил клетки пробки.
А. Ван Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и описал бактерии.
К. Бэр обнаружил яйцеклетку млекопитающих.
Ядро было обнаружено в растительных клетках Р. Брауном.
М. Шлейден и Т. Шванн первыми сформулировали клеточную теорию. «Все организмы состоят из простейших частиц – клеток, а каждая клетка – самостоятельное целое. В организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство».
Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления.
К концу XIX в. были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Возникновение цитологии.
Основные положения современной клеточной теории:
клетка - структурно-функциональная единица всех живых организмов, а также единица развития;
клеткам присуще мембранное строение;
ядро - главная часть эукариотической клетки;
клетки размножаются только делением;
клеточное строение организмов свидетельствует о том, что растения и животные имеют единое происхождение.
V. Этап закрепления новых знаний.
Работа в парах:
- Как называется наука, которая изучает строение клетки?
- Отчего зависели успехи цитологии?
-Перечислите современные положения клеточной теории?
Подумайте для каких организмов
VI. Рефлексия.
Что запомнилось на уроке?
Что удивило?
VII. Этап итогов урока.
Познавательный вопрос
Для каких наук и какое значение имело создание клеточной теории?
VIII. Домашнее задание.
§ 2.1. прочитать, ответить на вопросы.
О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Самый первый примитивный микроскоп изобрел голландский шлифовальщик стекол З. Янсен (1590 г.), соединив вместе две линзы.
Английский физик и ботаник Р. Гук, рассмотрев срез пробки пробкового дуба обнаружил, что она состоит из ячеек, похожих на соты, которые он назвал клетками (1665 г.). Да, да... это тот самый Гук, именем которого назван известный физический закон.
Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.).
Позднее в клеточную теорию добавлялись новые открытия. В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления: "всякая клетка из клетки".
Клеточная теория послужила основой возникновения в XIX в. науки цитологии. К концу XIX в. благодаря усложнению микроскопической техники были открыты и изучены структурные компоненты клеток и процесс их деления. Электронный микроскоп позволил исследовать тончайшие структуры клеток. Было обнаружен удивительное сходство в тонком строении клеток представителей всех царств живой природы.
