Многообразие живых клеток

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Управление образования администрации города Екатеринбурга

Образовательное учреждение МАОУ СОШ № 171

Проект

Многообразие живых клеток

Исполнитель: Ваховская Кристина

Учащаяся 6 "Б" класса

МАОУ СОШ № 171

Научный руководитель:

Старкова Влада Александровна

Учитель биологии

Екатеринбург 2016 г.

Содержание

Введение

Глава 1. Основные разновидности живых клеток и особенности их строения

1.1 Общий план строения эукариотических клеток, также характеризующий строение животной клетки

1.2 Особенности строения растительной клетки

1.3 Особенности строения грибной клетки

1.4 Общий план строения прокариотических клеток, также характеризующий строение бактериальной клетки

Глава 2. Изучение особенностей строения клеток

2.1 Материалы и методы исследования

2.2 Результаты исследования

Выводы

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Актуальность работы: В современном мире выделяют одноклеточные, многоклеточные организмы и также неклеточную форму жизни - Вирусы. В свою очередь, клеточная форма жизни подразделяется на две большие группы: эукариотические - это организмы, чьи клетки, обладают оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой, и прокариотические, не обладающие оформленным ядром и рядом других клеточных органоидов. Растительные, животные и грибные клетки относятся к эукариотам, а бактериальные, напротив, прокариоты. При высоком многообразии клеток важно учитывать, что их форма может быть различной: округлой (яйцеклетка), цилиндрической, кубической, призматической (клетки эпителия), дисковидной (эритроциты), веретеновидной (мышечные клетки), звездчатой (нервные клетки). Размеры клеток также варьируют от 2-100 мкм. При таком многообразии клеток, особенностей их строения и выполняемых функций, важно видеть и понимать уникальность каждой из них.

Цель: изучить строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток.

Задачи:

. Изучить строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток под микроскопом.

. Выявить сходства и различия между изучаемыми клетками.

. Составить сравнительную таблицу строения клеток растений, животных, грибов и бактерий.

Гипотеза: возможно, что строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток различается.

Объект исследования: клетки живых организмов.

Предмет исследования: строение растительной, животной, грибной и бактериальной клеток.

Методы исследования:

–          теоретические (анализ и синтез)

–          эмпирические (наблюдение, эксперимент, сравнение)

живая клетка растение строение

Глава 1. Основные разновидности живых клеток и особенности их строения

1.1 Общий план строения эукариотических клеток, также характеризующий строение животной клетки

Клетка - структурно-функциональная единица живого. Для всех эукариотических клеток характерно наличие следующих структур:

1)      Клеточная мембрана - это органоид, ограничивающий содержимое клетки от окружающей среды, также регулирует транспорт веществ из клетки и в неё.

2)      Цитоплазма - внутренняя среда клетки, в которую погружены все органоиды клетки и различные продукты жизнедеятельности.

3)      Эндоплазматическая сеть (ЭПС) - система трубочек и расширений, которая связана в единое целое с ядерной мембраной и клеточной мембраной. Данный органоид обеспечивает транспорт веществ внутри клетки, а также осуществляет синтез различных веществ, например, белков, который принадлежит шероховатой ЭПС, а также синтез жиров и углеводов - гладкая ЭПС.

4)      Рибосомы - органоиды округлой или грибовидной формы, состоящие из двух субъединиц, в них синтезируются белки.

5)      Митохондрии - двумембранные органоиды клетки, участвующие в энергетическом процессе. Их ещё иначе называют энергетическими станциями клетки.

6)      Аппарат Гольджи - органоиды, состоящие из стопки плоских цистерн, которые участвуют во всех обменных процессах в клетке, а также в образовании лизосом.

7)      Лизосомы - одномембранные органоиды клетки, выполняющие множество функций, связанных с распадом клеточных структур или молекул.

8)      Клеточный центр - немембранный органоид, состоящий из двух центриолей, который принимает участие в делении клеток животных и низших растений.

9)      Ядро - органоид, окруженный двойной мембраной, которая пронизана ядерными порами. Содержит также структуру, называемую ядрышком. Ядро хранит в себе наследственную информацию (см. рис 1).

Рис 1. Строение животной клетки

1.2 Особенности строения растительной клетки

В растительных клетках встречаются органоиды, которые характерны и для животных, например, ядро, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи (см. рис 2). В них отсутствует клеточный центр, а функцию лизосом выполняют вакуоли. Клеточные структуры, характерные только для растительной клетки:

1)      Клеточная стенка - жесткая клеточная стенка, окружающая клетку, которая состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Клеточная стенка может быть первичной и вторичной. Так, например, клетки мезофилла листа, сохраняют первичную оболочку и по достижении нужных размеров перестают откладывать в неё новые вещества. Однако у большинства клеток этот процесс не прекращается, и между плазматической мембраной и первичной оболочкой у них откладывается вторичная клеточная стенка. Она имеется принципиально схожее с первичной строение, но содержит значительно больше целлюлозы и меньше воды.

2)      Вакуоли - мембранные клеточные органоиды, которые наполнены жидкостью. В растительных клетках выполняют функцию лизосом, т. е пищеварительную функцию, а также наряду с этой функцией осуществляют запас питательных веществ и защиту клетки, накапливая продукты жизнедеятельности.

3)      Пластиды - двумембранные органоиды округлой формы. Среди пластид выделяют хлоропласты (содержат зелёный пигмент хлорофилл), хромопласты (красный пигмент) и лейкопласты (бесцветные). Функция хлоропластов - участие в фотосинтезе.

Рис. 2 Строение растительной клетки

1.3 Особенности строения грибной клетки

У большинства грибов клетка по своему строению и выполняемым ею функциям в целом аналогична клетке растений. Она состоит из твердой оболочки и внутреннего содержимого, представляющего собой цитоплазматическую систему, окруженную цитоплазматической мембраной и содержащую митохондрии, рибосомы, ядро (или ядра), вакуоли и различные включения. Однако грибная клетка имеет ряд специфических особенностей, отличающих ее от растительной клетки и послуживших в числе других аргументов основанием для выделения грибов в самостоятельное царство живой природы.

Клеточная оболочка у грибов выполняет роль защитного барьера и, кроме того, непосредственно участвует в процессах питания гриба и обмена веществ между клеткой и внешней средой. Оболочка клетки может быть однослойной или многослойной, разнообразной по химическому составу. Они могут изменяться с возрастом, при переходе из одной фазы развития в другую, под влиянием условий питания и других факторов. Основу оболочки составляет хитин, полисахариды, простые сахара, белки, липиды и фосфаты. Кроме того, в ее состав входят лигнин подобные вещества, производные нуклеиновых кислот, аминокислоты, различные соли, смолы. Эти и другие компоненты содержатся в оболочках клеток грибов в самых разнообразных сочетаниях, образуя сложные комплексы, характерные для определенных систематических групп грибов. Оболочки молодых клеток обычно тонкие, бесцветные, однородные по структуре. По мере старения оболочка может утолщаться, ослизняться, становиться более темной благодаря отложению пигментов. Наружные слои оболочки клеток (особенно спор) многих грибов кутинизированы, пропитаны воском и жиром, что делает их не смачиваемыми. У трутовых грибов, особенно часто в плодовых телах, наблюдаются лигнификация и опробковение оболочек гиф. Ядро в клетках грибов четко обособлено, снабжено оболочкой и содержит ядрышко. У грибов разных систематических групп число ядер в клетке неодинаково. Хорошо развитый мицелий низших грибов содержит много ядер. Своеобразная особенность грибов - отсутствие в цитоплазме их клеток растительного крахмала. В то же время важнейшая роль, принадлежит гликогену, который является основным запасным веществом грибной клетки и равномерно распределяется по всей цитоплазме в виде мелких гранул.

В клетках гриба есть свои кладовые, где хранятся запасы питательных веществ; гликоген в виде гранул содержится в цитоплазме, там же можно обнаружить капли масла и волютин (питательное вещество, состоящее из полифосфатов, а также соединений, близких к нуклеиновым кислотам), который играет важную роль в процессах обмена. Из других включений в клетках многих грибов содержатся жировые вещества; особенно богаты ими споры, плодовые тела, склероции, старые части мицелия. Жиры находятся в цитоплазме в мелко распылённом состоянии или образуют более крупные капли (липосомы). В состав клеток мицелия, репродуктивных органов, покоящихся структур грибов могут входить и многие другие вещества: пигменты, органические кислоты и их соли, витамины, ароматические эфирные масла, токсины, смолы и др. Некоторые из них играют роль запасных питательных веществ клетки, участвуют в физиологических процессах, выполняют защитную функцию, а другие являются вредными.

Рис. 3 Строение клетки грибов

1.4 Общий план строения прокариотических клеток, также характеризующий строение бактериальной клетки

Прокариотическая клетка устроена следующим образом. Главная особенность этих клеток - это отсутствие морфологически выраженного ядра, но имеется зона, в которой расположена ДНК (нуклеоид). В цитоплазме расположены рибосомы, цитоплазматические мембраны, но у них отсутствует набор других органелл, имеющихся в клетках эукариот, таких, как эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды, центриоли, микротрубочки. Снаружи содержимое клетки прокариот одето цитоплазматической мембраной, которая играет барьерную функцию между собственно цитоплазмой клетки и внешней средой. Поверх цитоплазматической мембраны расположена клеточная стенка (оболочка). В то же время клетки прокариот и эукариот имеют и общие черты строения:

одеты цитоплазматической мембраной, функционирующей как система для активного транспортирования веществ из клетки в клетку;

синтез белка идет на рибосомах;

сходны процессы синтеза РНК и репликации ДНК;

похожи биоэнергетические процессы.

Прокариотическое строение клеток имеют все бактерии, включая архебактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Клетки прокариот могут отличаться друг от друга по строению клеточной стенки, складчатости цитоплазматических мембран, количеству и свойствам внутриклеточных вакуолей, количеством и структурой цитоплазматических выростов и т.д., но общий план строения остается постоянным.

Рис 4. Строение бактериальной клетки

Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой - клеточной стенкой, которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи - капсула. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой. Капсула - необязательная часть клетки, она образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она предохраняет бактерию от высыхания. На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются. Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма. Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра. В центральной части их клетки сконцентрировано вещество, несущее наследственную информации (кольцевая ДНК). Но это вещество не оформлено в ядро. Цитоплазма отделяется от клеточной стенки цитоплазматической мембраной. В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и небольшое количество мембранных структур, выполняющих самые различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений, которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке встречаются и капельки жира.

Глава 2. Изучение особенностей строения клеток

.1 Материалы и методы исследования

Для изучения строения клеток использовались фиксированные препараты и временные препараты (изготавливались самостоятельно). Препараты изучались под световым и электронным микроскопами. Для изучения животных клеток были использованы постоянные, например, эритроциты человека и амфибий, а также строение эпидермиса кожи человека, мышечные клетки, нервные клетки, а для более точного изучения клеточного состава использовалась иммерсия. В свою очередь, для исследования клеточной структуры растительной клетки были использованы такие фиксированные препараты как, строение среза листа камелии, строение хвоинки сосны, а временным препаратом послужило строение эпидермиса луковицы. Грибная клетка была исследована на постоянном препарате строение клетки грибов. Изучение прокариотических, т. е бактериальных клеток изучалось под электронным микроскопом и на временных препаратах, рассматривались молочнокислые бактерии, а также постоянный препарат строения бактериальной клетки. В клетках находились отдельные структуры, и они идентифицировались в соответствии с картинками. Для изучения клеточной структуры растительной, животной, грибной и бактериальной клеток были использованы световой и электронный микроскоп, препаровальная игла, чашки Петри, предметные и покровные стекла, иммерсионное масло, скальпель и пинцет.

2.2 Результаты исследования

В ходе проделанной работы было выявлено, что строение клеток эукариот и прокариот различается, на основании этого была составлена таблица, которая как раз и показывает особенности животной, растительной, грибной и бактериальной клеток (см. Приложение 1). Во-первых, были выявлены отличия растительных клеток от животных:

1)      Наличие прочной клеточной стенки значительной толщины;

2)      2) Наличие особых органоидов - пластид;

3)      3) Развитой сетью вакуолей, в значительной мере обусловливающих осмотические свойства клеток.

Во-вторых, отличия грибной клетки от растительной:

1)      Отсутствие пластид;

2)      Вакуоли более мелкие

В-третьих, животных от грибов:

1)      Отсутствие клеточной стенки

И последнее, отличие эукариот от прокариот, в ходе исследования были выявлены следующие различия, у бактерий отсутствуют:

1)      Ядро

2)      Митохондрии

)        Пластиды

)        ЭПС

)        Лизосомы

)        Аппарат Гольджи

Сходства прокариот и эукариот также были выявлены (см. Приложение 2).

Выводы

1.      В ходе выполнения работы были изучены особенности строения растительной, животной, грибной и бактериальной клеток.

2.      Были выявлены сходства и различия строения клеток: у растительной, бактериальной и грибной клеток, в отличие от животных, есть клеточная стенка, различается лишь состав, например, у грибов клеточная стенка состоит из хитина. Также присутствуют у растительной клетки органеллы характерные лишь для неё - пластиды (хромопласты, хлоропласты и лейкопласты), также у них имеется вакуоль. У бактерий отсутствует ядро, а также для них характерно наличие жгутиков и ресничек.

.        В соответствии с выявленными сходствами и различиями была составлена сравнительная таблица (см. Приложение 1).

Заключение

Актуальность работы: Из данного проекта мы можем понять, что мир без клеток не может существовать и полностью функционировать.

Перспективы дальнейшего исследования: исследования в этом направлении могут быть продолжены. Это могло бы быть не только строение клеток, но и их жизненного цикла.

Назначение работы: исследование может быть интересно, как ребятам, которые только начали изучать биологию, так и учителям для создания открытых уроков.

Что дала работа исследователю: в процессе создания работы я узнала, что клетки делятся на прокариоты и эукариоты, что стало для меня интересной темой. В дальнейшем я буду продолжать расширять свои знания о клеточном мире, ведь это очень интересно. Так же работа помогла мне по-новому взглянуть на наш мир, ведь раньше я совсем не знала, что такое клетка и для чего она служит.

Список литературы

1.      Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология. Полный курс/Билич Г.Л., Крыжановский В.А. - М.: Издательство Оникс, 2009

2.      Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. /Гусев М.В., Минеева Л.А. - М.: Изд-во МГУ, 2004

.        Мошкина И.В. Общая биология. Строение и свойство клетки/Мошкина И.В. - М.: Литера, 2013

.        Герхардт Ф. Методы общей бактериологии. / - М.: Мир, 1983

Приложения

Приложение 1. Сравнительная характеристика внутреннего строения клеток

Приложение 2. Сравнительная характеристика прокариот и эукариот