Struttura cellulare di un organismo vegetale
Agli albori dello sviluppo della vita sulla Terra, tutte le forme cellulari erano rappresentate da batteri. Risucchiavano la materia organica disciolta nell'oceano primordiale attraverso la superficie del corpo.
Nel corso del tempo alcuni batteri si sono adattati per produrre sostanze organiche da quelle inorganiche. Per fare questo, hanno usato l'energia della luce solare. Emerse il primo sistema ecologico in cui questi organismi erano produttori. Di conseguenza, l'ossigeno rilasciato da questi organismi è apparso nell'atmosfera terrestre. Con esso, puoi ottenere molta più energia dallo stesso cibo e utilizzare l'energia aggiuntiva per complicare la struttura del corpo: dividere il corpo in parti.
In natura esistono sia piante unicellulari che piante pluricellulari. Ad esempio, nel mondo sottomarino puoi trovare alghe unicellulari che hanno tutte le funzioni inerenti a un organismo vivente.
Un individuo multicellulare non è solo un insieme di cellule, ma un unico organismo capace di formare vari tessuti e organi che interagiscono tra loro.
La struttura di una cellula vegetale in tutte le piante è la stessa ed è costituita dagli stessi componenti. La sua composizione è la seguente:
guscio (placca, spazio intercellulare, plasmodesmi e plasmolemma, tonoplasto);
vacuoli;
citoplasma (mitocondri; cloroplasti e altri organelli);
nucleo (membrana nucleare, nucleolo, cromatina).
Riso. 1. La struttura di una cellula vegetale.
Protoplasma è la sostanza vivente del corpo; in esso si svolgono le reazioni metaboliche più complesse caratteristiche della vita.
Nel protoplasma è presente un gran numero di film di membrana, nella formazione dei quali i composti delle proteine con fosfatidi (sostanze simili ai grassi) svolgono un ruolo importante. A causa della presenza di membrane, il protoplasma ha enormi superfici interne, sulle quali i processi di adsorbimento (assorbimento) e desorbimento (rilascio) delle sostanze e il loro movimento avvengono ad alta velocità.
Un gran numero di membrane che separano il contenuto della cellula consentono alle varie sostanze presenti nella cellula di non mescolarsi e di muoversi contemporaneamente in direzioni opposte.
Tuttavia, le proprietà fisico-chimiche delle membrane non sono costanti; cambiano continuamente a seconda delle condizioni interne ed esterne, il che rende possibile l'autoregolazione dei processi biochimici.
Molto difficile. È costituito da composti organici e inorganici sia nello stato colloidale che disciolto.
Un oggetto conveniente per studiare la composizione chimica del protoplasma è il phycomycete plasmodium, che è un protoplasma nudo senza guscio.
Composizione chimica del protoplasma piante superiori prossimo al precedente, ma può variare a seconda della specie, dell'età e dell'organo della pianta.
Il protoplasma contiene fino all'80% di acqua (nel protoplasma dei semi dormienti - 5-15%). Permea l'intero sistema colloidale del protoplasma, essendo il suo elemento strutturale. Nel protoplasma si verificano continuamente reazioni chimiche, per il corso delle quali è necessario che i composti reagenti siano in soluzione.
La parte principale del protoplasma ècitoplasma , che rappresenta il contenuto semiliquido della cellula e ne riempie lo spazio interno.
Il citoplasma contiene il nucleo, i plastidi, i mitocondri (condriosomi), i ribosomi e l'apparato di Golgi.
La membrana esterna del citoplasma, confinante con la membrana cellulare, è chiamata plasmalemma. Il plasmalemma lascia passare facilmente l'acqua e molti ioni, ma trattiene molecole di grandi dimensioni.
Al confine del citoplasma con il vacuolo si forma anche una membrana, chiamata tonoplasto.
Nel citoplasma si trova il reticolo endoplasmatico, che è un sistema di membrane ramificate collegate alla membrana esterna. Le membrane del reticolo endoplasmatico formano canali e prolungamenti, sulla cui superficie avvengono tutte le reazioni chimiche.
Le proprietà più importanti del citoplasma sono la viscosità e l'elasticità. La viscosità del citoplasma cambia a seconda della temperatura: con l'aumento della temperatura la viscosità diminuisce e, viceversa, con la diminuzione aumenta. Con una viscosità elevata, il metabolismo nella cellula diminuisce, con una viscosità bassa, aumenta.
L'elasticità del citoplasma si manifesta nella sua capacità di ritornare alla sua forma originale dopo la deformazione, che indica una certa struttura del citoplasma.
Il citoplasma è capace di movimento, che è strettamente correlato alle condizioni circostanti. La base del movimento è la contrattilità delle proteine del citoplasma delle cellule. Un aumento della temperatura accelera il movimento del citoplasma, la mancanza di ossigeno lo ferma. Probabilmente il movimento del citoplasma è strettamente connesso alla trasformazione delle sostanze e dell'energia nella pianta.
La capacità del citoplasma di rispondere alle condizioni esterne e di adattarsi ad esse è chiamata irritabilità.
La presenza di irritabilità caratterizza un organismo vivente. La risposta del citoplasma agli effetti della temperatura, della luce e dell'umidità richiede il dispendio di energia, che viene rilasciata durante la respirazione. Le foglie della mimosa timida, quando stimolate meccanicamente, si piegano rapidamente, ma con frequente ripetizione di irritazione cessano di rispondere ad essa; quest'ultimo sembra essere dovuto ad una mancanza di energia. L'irritabilità del citoplasma è alla base di tutti i tipi di movimento e di altri fenomeni dell'attività vitale delle piante.
Nucleo - l'organello più importante e più grande della cellula. La dimensione del nucleo dipende dal tipo di pianta e dallo stato della cellula (nelle piante superiori, in media, da 5 a 25 micron). La forma del nucleo è spesso sferica, nelle cellule allungate - ovale.
Una cellula vivente di solito ha un solo nucleo, ma nelle piante superiori le cellule fortemente allungate (da cui si formano le fibre liberiane) contengono diversi nuclei. Nelle cellule giovani prive di vacuolo, il nucleo occupa solitamente una posizione centrale; negli adulti, con la formazione dei vacuoli, viene spostato alla periferia.
Il nucleo è un sistema colloidale, ma più viscoso del citoplasma. Differisce dal citoplasma nella composizione chimica; il nucleo contiene proteine basiche e acide e vari enzimi, oltre a un gran numero di acidi nucleici, acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA). Il DNA predomina nel nucleo e normalmente non si trova nel citoplasma.
Il nucleo è separato dal citoplasma da un sottile guscio, o membrana nucleare, in cui sono presenti dei fori: i pori. Lo scambio tra nucleo e citoplasma avviene attraverso i pori. Sotto la membrana si trova il succo nucleare, nel quale sono immersi uno o più nucleoli e cromosomi. Il nucleolo contiene acido ribonucleico (RNA), coinvolto nella sintesi proteica, e proteine contenenti fosforo.
Il nucleo prende parte a tutti i processi vitali della cellula; quando viene rimosso, la cellula muore.
plastidi
presente solo nelle cellule vegetali. Sono chiaramente visibili al microscopio convenzionale, poiché sono più densi e rifrangono la luce in modo diverso rispetto al citoplasma.
In una cellula vegetale adulta si distinguono 3 tipi di plastidi:
i cloroplasti sono di colore verde
i cloroplasti sono gialli o arancioni,
i leucoplasti sono incolori.
La dimensione dei plastidi dipende dal tipo di pianta e varia da 3-4 a 15-30 micron. I leucoplasti sono generalmente più piccoli dei cloroplasti e dei cromoplasti.
I mitocondri si trovano in tutte le cellule viventi e si trovano nel citoplasma. La loro forma è molto varia e variabile, dimensioni 0,2-5 micron. Il numero di mitocondri in una cellula varia da decine a diverse migliaia. Sono più densi del citoplasma e hanno una composizione chimica diversa; contengono il 30-40% di proteine, il 28-38% di lipidi e l'1-0,6% di acido ribonucleico.
I mitocondri si muovono nella cellula insieme al citoplasma, ma in alcune cellule, a quanto pare, sono anche capaci di movimento indipendente. Il ruolo dei mitocondri nel metabolismo cellulare è molto importante.
I mitocondri sono i centri in cui avviene la respirazione e la formazione di legami macroergici, racchiusi nell'acido adenosina trifosforico (ATP) e dotati di un grande apporto di energia (pp. 70, 94-96).
Il rilascio e il trasferimento dell'energia risultante avvengono con la partecipazione di un gran numero di enzimi situati nei mitocondri.
Nel citoplasma èapparato del Golgi , la cui forma è diversa nelle diverse celle. Può presentarsi sotto forma di dischi, bastoncini, grani. L'apparato del Golgi è dotato di numerose cavità circondate da una membrana a due strati. Il suo ruolo è ridotto all'accumulo e alla rimozione dalla cellula di varie sostanze prodotte dalla cellula.
Ribosomi - si tratta di particelle submicroscopiche sotto forma di grani di dimensioni fino a 0,015 micron. I ribosomi contengono molte proteine (fino al 55%) e sono ricchi di acido ribonucleico (35%), che costituisce il 65% di tutto l'acido ribonucleico (RNA) nella cellula.
Le proteine vengono sintetizzate nei ribosomi dagli amminoacidi, cosa possibile solo in presenza di RNA. I ribosomi si trovano nel citoplasma, nel nucleo, nei plastidi e possibilmente nei mitocondri.
Una caratteristica della cellula vegetale è la presenza di un guscio resistente, che conferisce alla cellula una certa forma e protegge il protoplasma dai danni. Il guscio può crescere solo con la partecipazione del protoplasma.Parete cellulare le cellule giovani sono costituite principalmente da cellulosa (fibra), emicellulose e sostanze pectiniche.
Le molecole di cellulosa sembrano lunghe catene raccolte in micelle, la cui posizione non è la stessa nelle diverse cellule. Nel lino, nella canapa e in altre fibre, che sono cellule allungate, le micelle di cellulosa si trovano lungo la cellula con una certa angolazione. Nelle cellule con lo stesso diametro, le micelle sono disposte in tutte le direzioni sotto forma di una griglia. Gli spazi intermicellari della conchiglia contengono acqua.
Durante la vita di un organismo vegetale possono verificarsi cambiamenti nella struttura della membrana cellulare: il guscio può ispessirsi e modificarsi chimicamente. L'ispessimento della membrana avviene dall'interno per effetto dell'attività vitale del protoplasma, e non avviene su tutta la superficie interna della cellula; rimangono sempre luoghi non ispessiti: pori costituiti solo da un sottile guscio di cellulosa.
Attraverso i pori situati nelle cellule vicine una di fronte all'altra, passano i fili più sottili del citoplasma - plasmodesmi, grazie ai quali viene effettuato lo scambio tra le cellule. Tuttavia, con un ispessimento molto forte delle membrane, il metabolismo diventa molto difficile, nella cellula rimane pochissimo protoplasma e tali cellule muoiono, ad esempio le fibre liberiane di lino e canapa.
A seconda della natura del tessuto vegetale possono verificarsi cambiamenti chimici anche nella membrana cellulare. La cutinizzazione avviene nei tessuti tegumentari: l'epidermide. Allo stesso tempo, negli spazi intermicellari del guscio di cellulosa, la cutina si accumula, una sostanza simile al grasso che è difficile da permeare ai gas e all'acqua.
Tuttavia, la cutinizzazione non porta alla morte cellulare, poiché i depositi di cutina non ricoprono l’intera superficie cellulare. Nelle cellule del tessuto tegumentario solo la parete esterna è cutinizzata, formando la cosiddetta cuticola.
Nelle membrane cellulari può depositarsi anche la suberina, una sostanza del sughero, anch'essa grassa e impermeabile all'acqua e ai gas. La deposizione di suberina, o suberina, avviene rapidamente su tutta la superficie della membrana, ciò interrompe lo scambio della cellula e porta alla sua morte. Potrebbe esserci anche lignificazione del guscio. In questo caso è impregnato di lignina, che porta alla cessazione della crescita cellulare e successivamente, con una lignificazione più forte, alla sua morte.
Una cellula vegetale giovane è completamente piena di protoplasma, ma man mano che la cellula cresce, i vacuoli si riempionocitoplasma . Inizialmente, i vacuoli appaiono in gran numero sotto forma di piccole goccioline, quindi i singoli vacuoli iniziano a fondersi in uno centrale e il protoplasma viene respinto verso le pareti cellulari.
Cambiamenti che si verificano in una cellula vegetale durante la sua crescita
— cellula giovane,
— formazione di vacuoli,
— fusione dei vacuoli e spinta del protoplasma verso il guscio.
La linfa cellulare che riempie il vacuolo è una soluzione acquosa di sostanze organiche e minerali. Può contenere zuccheri, acidi organici e minerali e loro sali, enzimi, proteine solubili e pigmenti. Molto spesso, il pigmento antocianico si trova nella linfa cellulare, il cui colore cambia a seconda della reazione dell'ambiente.
Cellula- un sistema biologico integrale e complesso, la più piccola unità strutturale degli organismi multicellulari. Parti della cellula assicurano il suo normale funzionamento e, durante la riproduzione, la trasmissione dei tratti ereditari dai genitori ai figli. A differenza delle cellule vegetali, le cellule animali niente plastidi , nessuna parete cellulare .
I corpi di tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule. Esistono organismi i cui corpi sono costituiti da una sola cellula: si tratta di batteri, alghe e funghi unicellulari, protozoi. Il corpo della maggior parte degli animali è costituito da molte cellule.
La scienza si occupa dello studio della struttura, dello sviluppo e dell'attività delle cellule citologia(dal greco. cito- "cellula", loghi- "la scienza").
Le cellule di tutti gli animali hanno una struttura comune e differiscono dalle cellule vegetali. La maggior parte delle cellule animali sono molto piccole: la loro dimensione è di 10-100 micron (micrometro). Pertanto, è necessario studiarne la struttura ad alto ingrandimento del microscopio. Le forme delle cellule animali sono molto diverse: le cellule muscolari sono molto allungate in lunghezza, hanno una forma a fuso, le cellule del sangue sono ovali, le cellule della pelle sono piatte, allungate o a calice. Alcune cellule hanno processi e sporgenze, altre cellule sono lisce.
La dimensione e la forma delle cellule dipendono dal lavoro (funzione) che svolgono nel corpo.
All'esterno, la cellula animale è ricoperta di elastico membrana cellulare. Separa il contenuto della cellula dall'ambiente esterno ed è in grado di far passare alcune sostanze all'interno della cellula e altre all'esterno, garantendo il metabolismo. In una cellula vegetale si trova la membrana esterna guscio denso contenente cellulosa. A differenza delle cellule vegetali, le cellule animali non hanno tale membrana.
Il contenuto principale della cellula, che ne riempie l'intero volume, è granulare viscoso citoplasma. È in costante movimento, in esso si svolgono tutti i processi vitali della cellula. Nel citoplasma si formano periodicamente vescicole piene di liquido. vacuoli. Svolgono un ruolo importante nella digestione: qui si accumulano i nutrienti; i prodotti di scarto nocivi vengono rimossi attraverso i vacuoli e, di conseguenza, viene mantenuta una composizione relativamente costante del citoplasma. tra la cellula e l’ambiente metabolismo.
Il posto centrale nel citoplasma è occupato da un corpo denso e arrotondato - nucleo. In esso ci sono cromosomi, costituito da lunghe molecole di materia organica. Regolano i processi che si verificano nella cellula, assicurano il trasferimento dei tratti ereditari alle cellule figlie durante la riproduzione.
Oltre al nucleo, il citoplasma ne contiene altri organelli(organelli) - componenti della cellula che svolgono determinate funzioni - "organi cellulari".
Mitocondri sono responsabili della trasformazione e dell'immagazzinamento dell'energia, che viene poi spesa per i processi vitali della cellula. SU ribosomi nell'apparato si formano le proteine golgi- grassi e carboidrati. Inoltre, all’interno dell’apparato del Golgi si accumulano proteine, grassi e carboidrati. Qui arrivano attraverso i tubi reticolo endoplasmatico- questo organoide copre l'intero spazio della cellula con una rete di tubuli ramificati ed è responsabile del trasporto delle sostanze formate nella cellula. Nell'apparato di Golgi, le sostanze vengono “impacchettate” sotto forma di grumi e goccioline, quindi entrano nel citoplasma e vengono utilizzate per lo scopo previsto. Lisosomi coinvolti nella distruzione di proteine, grassi e carboidrati non necessari.
Nelle cellule animali niente plastidi caratteristico delle cellule vegetali. L'assenza di cloroplasti è una differenza importante tra le cellule animali. È in essi che le piante sintetizzano le sostanze organiche da quelle inorganiche. Gli animali, a differenza delle piante, si nutrono di sostanze organiche già pronte.
La cellula animale contiene organoide che non si trova nelle cellule vegetali. È chiamato centro cellulare. La base del centro della cellula è costituita da due corpi cilindrici. Svolgono un ruolo importante nella divisione delle cellule animali, garantendo una distribuzione uniforme del materiale ereditario della cellula madre nelle cellule risultanti.
Nel citoplasma delle cellule di tutti gli organismi viventi si trovano numerosi grani piccoli e grandi, goccioline di proteine, grassi e carboidrati. Queste sostanze si formano in diverse parti della cellula, trasportate, distribuite e utilizzate nel processo del metabolismo.
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Tsygankova Natalya Nikolaevna, insegnante di biologia.
Argomento della lezione: La cellula è l’unità base della vita. Struttura cellulare.
Tipo di lezione: Una lezione per scoprire nuove conoscenze.
Tecnologia di costruzione della lezione: educazione allo sviluppo, tecnologie salvavita.
Bersaglio: studiare la struttura della cellula, identificare il ruolo degli organelli cellulari.
Compiti:
- educativo: conoscere la struttura della cellula e il ruolo degli organelli cellulari.
- sviluppando : analizzare, confrontare e generalizzare i fatti; stabilire relazioni causali; determinare gli organelli nelle cellule vegetali mediante esperimenti; essere in grado di organizzare attività congiunte per il risultato finale; essere in grado di esprimere i tuoi pensieri.
- educativo : raggiungere consapevolmente l'obiettivo; sviluppare un atteggiamento positivo nei confronti del lavoro insieme.
Risultati pianificati della sessione di formazione:
Soggetto:
Conoscere la struttura della cellula;
Considera gli organelli cellulari e il loro ruolo nella cellula;
Essere in grado di distinguere le cellule batteriche da quelle vegetali, fungine e animali.
Metasoggetto:
- normativo: - determinare autonomamente l'obiettivo dell'attività educativa, cercare modi per risolvere il problema e mezzi per raggiungere l'obiettivo;
Partecipa a una discussione collettiva sul problema, sii interessato alle opinioni degli altri, esprimi le tue;
- comunicativo: - discutere le informazioni nel gruppo di lavoro;
Ascolta un amico e giustifica la tua opinione;
Esprimi i tuoi pensieri e le tue idee.
- cognitivo: - lavorare con il libro di testo;
Trova le differenze;
Creare progetti;
Lavorare con testi informativi;
Spiegare il significato di parole nuove;
Confrontare ed evidenziare le caratteristiche;
Essere in grado di utilizzare organizzatori grafici, simboli, diagrammi per strutturare le informazioni.
Personale:
- essere consapevoli dell'incompletezza della conoscenza, mostrare interesse per nuovi contenuti;
Stabilire una relazione tra lo scopo dell’attività e il suo risultato;
Valutare il proprio contributo al lavoro del gruppo.
Formazione dell'UUD:
UUD cognitivo
Continua la formazionecompetenzelavorare con il libro di testo.
Continua la formazionecompetenzetrovare circadifferenze, elaborare schemi di sostegno, lavorare con testi informativi, spiegare il significato di nuove parole, confrontare ed evidenziare caratteristiche.
Continua la formazionecompetenzeutilizzare organizzatori grafici, simboli, diagrammi per strutturare le informazioni.
UUD comunicativo
Continua la formazionela capacità di organizzare autonomamente l'interazione educativa quando si lavora in gruppo (coppia).
Continua la formazionela capacità di ascoltare un amico e giustificare la tua opinione.
Continua la formazionela capacità di esprimere i propri pensieri e idee.
UUD regolamentare
Continuare la formazione della capacità di individuare e formulare autonomamente un problema di apprendimento, determinare lo scopo delle attività di apprendimento (formulazione della domanda della lezione), proporre versioni.
Continua la formazionela capacità di partecipare a una discussione collettiva sul problema, di interessarsi alle opinioni degli altri, di esprimere la propria.
Continua la formazionela capacità di determinare i criteri per lo studio della struttura della cellula.
Continuare a sviluppare competenze in dialogo con l'insegnante per migliorare i criteri di valutazione autosviluppati.
Continua la formazionela capacità di lavorare secondo un piano, confrontare le proprie azioni con l'obiettivo e, se necessario, correggere gli errori da soli.
Continua ad apprendere le basi dell'autocontrollo, dell'autovalutazione e della valutazione reciproca.
UUD personale
Creazione di condizioni (DZ) per l'autosviluppo e l'autoeducazione basate sulla motivazione all'apprendimento e alla conoscenza di sé.
Riconoscere l'incompletezza della conoscenza, mostrare interesse per nuovi contenuti
Stabilire una relazione tra lo scopo dell’attività e il suo risultato
Valutare il proprio contributo al lavoro del gruppo.
Forme di lavoro: individuale,frontale, gruppo.
Metodi: cercare parzialmente.
Tecnologie dell'informazione R risorse: libro di testo, libro di esercizi, PC, cipolla - rapa, microlaboratorio.
Termini e concetti di base: Membrana cellulare, citoplasma, nucleo, cromosomi, plastidi, cloroplasti, vacuoli.
Durante le lezioni
IO . Motivazione
Ragazzi, buon pomeriggio!
Buon pomeriggio ragazzi!
Guardiamoci e sorridiamo. Dicono che un sorriso sia il bacio dell'anima. Prendete posto. Sono contento che tu sia di buon umore, il che significa che oggi lavoreremo in modo molto amichevole e attivo. Non ne dubito nemmeno.
Oggi dobbiamo studiare un argomento molto interessante del corso di biologia. Che cosa? Chiamerai più tardi.
Quindi ora voglio mostrarvi alcune diapositive. Attenzione!
diapositiva numero 1
Ora ascolta un estratto della poesia. Cosa dice?
Dare un'occhiata
Nella nostra gabbia-teremok,
Nel citoplasma qua e là
Gli organelli vivono.
Lì succede -
Il citoplasma gira
Quel movimento aiuta
In una gabbia, trasformazioni meravigliose.
Leeuwenhoek non li ha visti,
Robert Hooke ne sarebbe sorpreso.
diapositiva numero 2
Di cosa sono fatti tutti gli organismi viventi ... (cellule ). Giusto.
Allora qual è l'argomento della lezione di oggi? (versione per bambini )
L'insegnante scrive l'argomento parlato alla lavagna e i bambini sui quaderni.
Argomento della lezione"Struttura cellulare".
II . Aggiornamento del materiale appreso.
Abbiamo parlato del fatto che tutta la vita sulla Terra ha una struttura cellulare e che le loro cellule hanno una struttura simile.
Compila il diagramma sulla composizione della sostanza nella cella.
sostanze cellulari
sostanze inorganiche sostanze organiche
acqua sali minerali proteine grassi carboidrati
III . Aggiornamento di nuovo materiale.
Abbiamo già studiato la struttura della cellula. Considera la differenza tra una cellula vegetale e una cellula animale. Ricordiamo e testiamo la nostra conoscenza.
1. Uno studente lavora alla lavagna concruciverba. Dalle lettere selezionate è necessario comporre la parola chiave della lezione. Risponde alle domande degli studenti.
1. Quali strutture danno il colore verde alle cellule vegetali? 2. Lo scienziato che ha scoperto la cellula. Come si possono vedere le cellule degli organismi viventi? Protegge la cellula dagli influssi ambientali. Cavità con linfa cellulare contenente zuccheri, altre sostanze organiche e sali. 6. Contenuto semiliquido della cella.2. Diverse persone lavorano sucarte individuali. Gli studenti controllano in modo indipendente le risposte, le analizzano.
Prova le attività con la scelta di una risposta corretta
Carta 1.
Scegli la risposta corretta
1. Una cellula vegetale differisce da una cellula animale per la presenza di un organoide:
a) ribosoma; b) mitocondrio; V)cloroplasto ; d) lisosoma
2. La cellula ha una parete cellulare:
UN)verdura ; b) batterico; c) animale
3. Organoide che contiene linfa cellulare:
UN)vacùolo ; b) cloroplasto; c) nucleo;
Carta 2.
Scegli la risposta corretta
1. La membrana cellulare non è tipica per:
a) piante, b) animali , c) funghi.
2. Una cellula vegetale differisce da una cellula animale per la presenza di:
a) ribosoma b)cloroplasti , c) mitocondri.
3. Qual è il nome dell'ambiente cellulare all'interno del quale avvengono i processi metabolici:
a) il nucleo; B)citoplasma ; c) acqua;
IV. Lavoro di laboratorio.
UN) "Fabbricazione di un preparato di cellule della buccia delle squame del bulbo di cipolla"
1 - Preparare il vetrino strofinandolo accuratamente con una garza.
2 - Pipettare 1-2 gocce d'acqua su un vetrino.
3 - Utilizzando un ago da dissezione, rimuovere con attenzione un piccolo pezzo di buccia trasparente dalla superficie interna delle scaglie di cipolla. Metti un pezzo di pelle in una goccia d'acqua e appiattiscilo.
4 - Coprire la pelle con un coprioggetto.
5 - Esaminare la micropreparazione preparata al microscopio. Nota quali parti della cella vedi.
6 - Confrontare con la figura "La struttura della cellula della buccia delle scaglie di cipolla" nel testo del libro di testo.
7 - Disegna sul tuo quaderno 2-3 cellule della buccia di cipolla. Designare il guscio, i pori, il citoplasma, il nucleo, il vacuolo con la linfa cellulare.
b) Lavorare con un computer.
Eseguiamo il compito di controllo dopo aver studiato l'argomento "Strutture cellulari", controlliamo le nostre capacità.
V. Riflessione .
Verifica del livello di comprensione del materiale didattico, dello stato psicologico degli studenti dopo la lezione sulle seguenti domande:
Prima della lezione:
Non sapevo…
Non ho capito…
Non potevo immaginare...
Impossibile esprimere...
Impossibile completare...
Ora:
Scoperto…
Imparato...
Incontrato…
Ricordato...
Hai capito tutto durante la lezione?
Quale parte della lezione è stata la più interessante?
Quale parte della lezione hai trovato difficile?
Qual è il tuo umore dopo la lezione?
Riassumendo con una poesia:
La poesia "Cellule"
La cellula è il fondamento della vita!
Lo ripeteremo ancora!
C'è solo un problema:
Non ci riuscirò mai
Possiamo vedere la gabbia con i nostri occhi.
E vorrei tutto in una volta
Considera e smonta
Ridisegna la cella!
Dopotutto, le cellule sono costituite da:
Tricheco, orso, gallo e balena.
Quercia, pino, cane, gatto,
Sì, e un fungo su una gamba sottile!
Siamo multicellulari:
E quindi deve
Cellule muscolari che esercitiamo
Si sviluppano le cellule cerebrali.
Fornisci queste celle
Otteniamo buoni voti!
VI . Compiti a casa.
Tutti:
Paragrafo §8, domande a pagina 31.
livello creativo :
modellare una cellula con i suoi organelli su cartoncino di plastilina,
scrivere una storia su una cellula.
1. CELLULA VIVENTE……………..3
2. PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELLA CELLA…………………6
3. SCAMBIO DI MATERIALI TRA CELLA E AMBIENTE…………………8
4. NUCLEO CELLULARE……………………15
5. CENTRIOLI E FUSO MITOTICO. ……………19
6. MITOCONDRI………………………21
7. CLOROPLASTICI…………………24
8. RIBOSOMI E ALTRI ORGANELLI DEL CITOPLASMA…25
9. ELENCO DELLA LETTERATURA USATA…………....29
CELLULA VIVENTE.
Poiché la biologia viene solitamente definita come “la scienza degli organismi viventi”, dobbiamo innanzitutto saper distinguere tra “viventi” e “non viventi”. Noi chiamiamo organismo qualsiasi oggetto vivente, sia esso una pianta, un animale o un batterio. È relativamente facile vedere che una persona, una quercia, un cespuglio di rose, un leone o un lombrico sono vivi, mentre le rocce e le pietre sono inanimate. Ma se tali formazioni come i virus siano considerate vive dipende da come definiamo il concetto di "vita".
Quasi tutti gli organismi sono costituiti da unità discrete chiamate cellule. Ogni cellula è un'unità funzionale indipendente e i processi che si verificano nel corpo sono costituiti da un insieme di funzioni coordinate delle sue cellule. Le cellule possono variare notevolmente in termini di dimensioni, forma e funzione. In alcuni degli organismi più piccoli, l'intero corpo è costituito da una cellula. Altri organismi, come l'uomo o la quercia, sono costituiti da molti miliardi di cellule messe insieme.
Nel 1839 il fisiologo ceco Purkinje coniò il termine protoplasma. Quando i ricercatori hanno compreso meglio la struttura e la funzione delle cellule, è diventato chiaro che il contenuto vivente della cellula è un sistema incredibilmente complesso di componenti eterogenei (Fig. 1). Il termine "protoplasma" non ha un chiaro significato fisico o chimico, ma può comunque essere usato per riferirsi a tutti i componenti organizzati della cellula.
Per avere un'idea di come sia il protoplasma possiamo esaminare qualche semplice organismo, come un'ameba o un mixomicete (fungo viscido), in cui questa materia vivente non è coperta da nulla e quindi è ben visibile al microscopio. Il protoplasma di un tale organismo è traslucido ed è incolore o ha un colore leggermente giallastro, rossastro o verdastro. Ha la consistenza viscosa di uno sciroppo denso e al tatto risulterebbe viscoso. Utilizzando un microscopio convenzionale, a volte è possibile distinguere grani o fibre da un materiale più denso, goccioline di sostanze grasse o vescicole piene di liquido (vacuoli); il tutto è sospeso in una “sostanza macinata” semiliquida omogenea trasparente. Tuttavia, nel materiale che, esaminato al microscopio convenzionale, sembrava più o meno omogeneo, il microscopio elettronico rivela strutture sorprendentemente complesse (Fig. 1, IN E G). Come dimostrato dall'analisi diffrattometrica dei raggi X, le membrane cellulari e varie formazioni intracellulari hanno una struttura ancora più fine, apparentemente determinata dalla struttura delle grandi molecole di cui sono composte.
Riso. 1. La struttura della cellula.
UN. Schema di una tipica cellula animale. B. Schema di una tipica cellula vegetale. IN. Micrografia elettronica del nucleo e del citoplasma circostante in una cellula di fegato di rana (X 16.500). G. Micrografia elettronica di mitocondri e microsomi in una cellula di fegato di ratto (X 65.000); sui microsomi sono visibili granuli nucleoproteici e nei mitocondri si possono vedere strutture con doppie membrane nell'angolo in alto a sinistra e a destra. 1 - membrana cellulare; 2 - vescicola pinocitica; 3 - Corpo del Golgi; 4 - centrioli; 5 - ribosoma; 6 - membrana nucleare; 7 - reticolo endoplasmatico; 8- mitocondri; 9 - nucleolo; 10 - nucleo; 11 - citoplasma; 12 - lisosoma; 13 - cloroplasto; 14 - vacùolo; 15 - parete cellulare; 16 - inclusione lipidica.
CARATTERISTICHE PRINCIPALI DELLA CELLA.
Ogni cella contiene nucleo e circondato membrana plasmatica. Gli eritrociti dei mammiferi e le cellule tubolari del floema perdono il nucleo durante la loro maturazione, nei muscoli striati e in molti funghi e alghe ci sono diversi nuclei per cellula. Nelle piante e negli animali più semplici, tutto il materiale vivente è racchiuso in un'unica membrana plasmatica. . Tali organismi possono essere considerati unicellulari o acellulari (cioè aventi un corpo non diviso in cellule). Tuttavia, la loro singola cellula può essere altamente specializzata sia morfologicamente che funzionalmente e può essere molto grande, più grande dell'intero corpo di alcuni organismi multicellulari. Sarebbe quindi errato pensare che un organismo unicellulare debba necessariamente essere più piccolo e più semplice di uno pluricellulare.
In diverse piante e animali, e in diversi organi della stessa pianta o animale, le cellule sono sorprendentemente diverse per dimensione, forma, colore e struttura interna. Presentano però tutte alcune caratteristiche comuni: ogni cellula è circondata da una membrana plasmatica, ha un nucleo e contiene diversi tipi di cellule. organelli intracellulari. Questi ultimi includono i mitocondri, il reticolo endoplasmatico ruvido (granulare) e liscio (agranulare), il complesso di Golgi, i lisosomi e i centrioli.
Tutti gli organismi e le cellule che li costituiscono hanno dimensioni e forma più o meno definite. Sono coinvolti nelle reazioni metaboliche. Sono irritabili, capaci di movimento, crescita, riproduzione e adattamento ai cambiamenti dell'ambiente esterno. Sebbene questo elenco di proprietà sembri abbastanza chiaro e definito, il confine tra vivente e non vivente è piuttosto arbitrario. I virus, ad esempio, hanno solo alcune, ma non tutte, le caratteristiche caratteristiche degli organismi viventi. Se scopriamo di non essere in grado di rispondere ragionevolmente alla domanda, Sono virus vivi, ma possiamo solo decidere se farlo chiamata vivi, allora questo problema si presenterà davanti a noi nella giusta prospettiva. Gli oggetti non viventi possono avere una o più delle proprietà sopra elencate, ma non tutte contemporaneamente. I cristalli in una soluzione satura possono "crescere", un pezzo di sodio metallico inizia a "correre" rapidamente sulla superficie dell'acqua e una goccia di olio che galleggia in una miscela di glicerina e alcool rilascia pseudopodi e si muove come un'ameba.
L'uno o l'altro genere di organismi viventi può sempre essere riconosciuto dalla forma e dall'aspetto caratteristici; gli adulti di ogni genere di organismi, di regola, hanno una certa dimensione. Al contrario, la dimensione e la forma degli oggetti inanimati sono molto meno costanti. Gli organismi viventi non sono omogenei, ma sono costituiti da varie parti che svolgono determinate funzioni speciali; quindi, sono caratterizzati da una specifica organizzazione complessa. L'unità strutturale e funzionale sia delle piante che degli animali è cellula, che a sua volta ha anche una specifica organizzazione; ogni tipo di cellula ha una dimensione e una forma caratteristica dalla quale può essere riconosciuta.
Si chiama l'insieme dei processi biochimici effettuati dalla cellula, garantendone la crescita, il mantenimento e il ripristino metabolismo, O metabolismo. Il protoplasma di ogni cellula è in continua evoluzione: assorbe nuove sostanze, le sottopone a vari cambiamenti chimici, costruisce un nuovo protoplasma e converte in energia cinetica e termica l'energia potenziale contenuta nelle molecole di proteine, grassi e carboidrati, poiché queste sostanze sono trasformati in altre connessioni più semplici. Questo costante dispendio di energia è uno dei tratti caratteristici degli organismi viventi, peculiare solo a loro. Alcuni tipi di cellule, come le cellule batteriche, sono altamente metaboliche. Altre cellule, come i semi e le spore, hanno un tasso metabolico così basso che è difficile da rilevare anche con gli strumenti più sensibili. Anche all'interno della stessa specie di organismi o in un individuo, l'intensità del metabolismo può variare a seconda di fattori quali età, sesso, condizioni generali del corpo, attività delle ghiandole endocrine, gravidanza.
I processi metabolici sono generalmente divisi in anabolici e catabolici. Anabolismo mamma chiamati quei processi chimici in cui sostanze più semplici si combinano tra loro per formare sostanze più complesse, che portano all'accumulo di energia, alla costruzione di nuovo protoplasma e alla crescita. catabolismo mamma chiamano anche la scissione di queste sostanze complesse, portando al rilascio di energia; in questo caso si verifica la distruzione del protoplasma e il consumo delle sue sostanze costituenti. I processi di entrambi i tipi sono continui e l'interdipendenza tra loro è così grande che è difficile distinguerli. I composti complessi vengono scomposti e le loro parti costituenti si combinano tra loro in nuove combinazioni, formando altre sostanze complesse. Un esempio di combinazione di catabolismo con anabolismo sono le trasformazioni reciproche di carboidrati, proteine e grassi che avvengono continuamente nelle cellule del nostro corpo. Poiché la maggior parte dei processi anabolici richiede un dispendio di energia, sono necessari alcuni tipi di processi catabolici per fornire energia per le reazioni associate alla costruzione di nuove molecole. Le cellule delle piante verdi hanno la capacità di sintetizzare i propri composti organici a partire dai minerali che ricevono dal suolo e dall'aria; gli animali dipendono dalle piante per la loro nutrizione.
Riso. 2. Schema che illustra diversi tipi di movimenti cellulari.
UN. Movimento del flagello. B. movimento ameboide. IN. Ciclosi.
Gli organismi viventi hanno irritabilità te: a cui reagiscono stimoli (stimoli) cioè cambiamenti fisici o chimici nel loro ambiente immediato. Gli stimoli che provocano una reazione nella maggior parte degli animali e delle piante sono cambiamenti nel colore, nell'intensità o nella direzione dei raggi luminosi; cambiamenti di temperatura, pressione o suono; cambiamenti nella composizione chimica del suolo, dell’acqua o dell’atmosfera che circonda un organismo. Alcune cellule altamente specializzate del corpo sono particolarmente sensibili a determinati tipi di stimoli: bastoncelli e coni nella retina dell'occhio rispondono alla luce, alcune cellule del naso e le papille gustative della lingua rispondono a stimoli chimici e cellule specializzate della pelle rispondono ai cambiamenti di temperatura o pressione. Negli animali e nelle piante inferiori tali cellule specializzate possono essere assenti, ma l'organismo nel suo insieme reagisce all'irritazione. Gli animali e le piante unicellulari rispondono all'esposizione al caldo o al freddo, a determinate sostanze, alla luce o al tocco di un microago avvicinandosi o allontanandosi dallo stimolo.
L'irritabilità delle cellule vegetali non è sempre così evidente come l'irritabilità delle cellule animali, ma le cellule vegetali sono anche sensibili ai cambiamenti ambientali. Pertanto, con un cambiamento nell'illuminazione, il flusso di protoplasma nelle cellule vegetali a volte accelera o si ferma. Alcune piante (ad esempio la Venere acchiappamosche che cresce nelle paludi) sono estremamente sensibili al tatto e possono quindi catturare insetti: le foglie di tali piante sono in grado di piegarsi lungo la nervatura centrale, e i loro bordi sono dotati di peli; in risposta all'irritazione prodotta dall'insetto, la foglia si piega, i suoi bordi si avvicinano, ed i peli, intrecciati, non permettono la fuoriuscita della preda; la foglia poi secerne un liquido che uccide e digerisce l'insetto. La capacità di catturare gli insetti si è evoluta come un adattamento che consente a tali piante di ottenere parte dell'azoto di cui hanno bisogno per la loro crescita dalla preda "mangiata".
La crescita del tessuto vivente, cioè l'aumento della massa cellulare, può verificarsi a causa dell'aumento dimensioni singole cellule, aumentando la loro numeri o a scapito di entrambi. L'aumento delle dimensioni delle cellule può essere causato semplicemente dall'assorbimento di acqua, ma questo tipo di gonfiore solitamente non è considerato una crescita. È consuetudine chiamare crescita solo quei processi in cui aumenta la quantità di materia vivente di un organismo, misurata dalla quantità di azoto o proteine. (Perché pensi che l’indicatore della crescita sia la quantità di azoto o proteine, e non la quantità di carboidrati, grassi, zolfo o sodio?) La crescita di varie parti del corpo può avvenire in modo uniforme, oppure alcune parti crescono più velocemente di quanto altri, in modo che le proporzioni del corpo durante la crescita cambino. Alcuni organismi possono crescere indefinitamente mentre altri hanno un periodo di crescita limitato che termina dopo aver raggiunto una certa dimensione. Una delle caratteristiche più notevoli del processo di crescita è che ogni organo in crescita, come ogni cellula in crescita, continua a funzionare contemporaneamente.
Se c'è qualche proprietà che può essere presa in considerazione assolutamente obbligatorio La caratteristica della vita è la capacità di riprodursi. I virus più semplici sono privi di metabolismo, non si muovono né crescono, eppure, poiché sono in grado di riprodursi, oltre che di mutare, la maggior parte dei biologi li considera vivi. Poiché tutti gli esseri viventi provengono solo da esseri viventi e non possono derivare da generazione spontanea, questa capacità di riprodursi è la caratteristica più importante degli organismi viventi.
SCAMBIO DI MATERIALI TRA CELLULA E AMBIENTE
All'esterno, ogni cellula è rivestita da una delicata copertura elastica, che è parte integrante e funzionale della cellula e viene chiamata membrana plasmatica Noè. Questa membrana svolge un ruolo estremamente importante nella regolazione della composizione del contenuto cellulare, poiché attraverso di essa tutti i nutrienti entrano nella cellula e tutti i prodotti di scarto o di secrezione escono. La membrana ritarda la penetrazione di alcune sostanze nella cellula e facilita l'ingresso di altre. Le cellule sono quasi sempre circondate da un ambiente acquoso; può essere acqua dolce o marina (nel caso dei protozoi), linfa dei tessuti (piante superiori), plasma o fluido extracellulare (animali superiori).
La membrana plasmatica si comporta come se fosse permeata di pori ultramicroscopici attraverso i quali passano determinate sostanze e la dimensione di questi pori determina la dimensione massima delle molecole che possono attraversarli. La possibilità che una sostanza passi attraverso la membrana dipende non solo dalla dimensione delle molecole, ma anche dalla carica elettrica della particella diffondente (se ne è dotata), dalla presenza e dal numero di molecole d'acqua associate alla superficie di queste particelle e sulla solubilità delle particelle nei lipidi. La natura chimico-fisica della membrana non è stata ancora del tutto chiarita, ma, a quanto pare, si tratta di un film a tre strati con uno spessore di circa 12 nm. Gli strati esterno ed interno, ciascuno spesso circa 3 nm, sono composti da proteine, e tra loro si trova uno strato di molecole di fosfolipidi, avente uno spessore di 60 nm.
Questo tipo di struttura a tre strati può essere vista nelle micrografie elettroniche ad alta risoluzione. È interessante notare che tutte le membrane plasmatiche delle cellule animali, vegetali e batteriche, nonché le membrane di vari organelli intracellulari, apparentemente hanno una struttura simile a tre strati. Due strati di proteine separati da uno strato di lipidi elementare membrana, sembra essere un'unità base diffusa della struttura della membrana.
Nelle piante, quasi tutte le cellule hanno inoltre uno spessore parete cellulare, costituito da cellulosa e situato all'esterno della membrana plasmatica (la maggior parte delle cellule animali non ne è provvista). La parete cellulare in molti punti è permeata dai più piccoli fori attraverso i quali il protoplasma di una cellula è collegato al protoplasma di altre cellule ad essa adiacenti; attraverso queste aperture le sostanze possono passare da una cellula all'altra. Pareti cellulari dense e forti sostengono il corpo della pianta.
Per comprendere i meccanismi alla base dello scambio di materiali tra la cellula e l'ambiente dobbiamo innanzitutto tenere conto che tutte le molecole presenti nei liquidi e nei gas hanno la tendenza a diffondersi, cioè a muoversi in tutte le direzioni fino a distribuirsi uniformemente in tutto il corpo. lo spazio disponibile. Diffusione può essere definita come la diffusione di molecole da una regione ad alta concentrazione ad una regione a concentrazione minore, a causa del loro movimento termico (Fig. 19). La velocità di diffusione dipende dalla dimensione delle molecole e dalla temperatura. Le molecole che compongono tutte le sostanze, comprese quelle solide, sono in costante movimento. La differenza principale tra i tre stati della materia - solido, liquido e gassoso - è determinata dal grado di libertà di movimento delle molecole. Le molecole di un solido sono relativamente fitte e le forze di attrazione tra di loro consentono loro di oscillare ma non consentono il libero movimento. In un liquido, le distanze tra le molecole sono leggermente maggiori, le forze intermolecolari sono più deboli e le molecole hanno una notevole libertà di movimento. Infine, in una sostanza gassosa, le molecole sono così distanti tra loro che le forze intermolecolari sono trascurabili e la libertà di movimento delle molecole è limitata solo da ostacoli esterni.
Se esamini una goccia d'acqua al microscopio, non sarai in grado di rilevare il movimento delle molecole, ma se aggiungi ad essa una goccia di inchiostro (che contiene piccole particelle di carbone), puoi osservare il movimento continuo e casuale delle molecole. particelle di carbone. Ogni particella di carbone viene continuamente colpita dalle molecole d'acqua e gli shock derivanti da questi impatti mettono in movimento queste particelle. Questo movimento di piccole particelle si chiama moto browniano di nome Roberta
Brown, un botanico inglese che per primo se ne accorse, esaminando al microscopio i granelli di polline contenuti in una goccia d'acqua. Durante la diffusione, ogni molecola si muove in linea retta finché non entra in collisione con qualcosa, come un'altra molecola o la parete di un vaso; poi rimbalza e inizia a muoversi nella direzione opposta. Le molecole continuano a muoversi anche dopo essere state distribuite uniformemente nello spazio disponibile; tuttavia, mentre alcune molecole si muovono, ad esempio, da sinistra a destra, altre si muovono da destra a sinistra e l'equilibrio viene mantenuto. Sostanze diverse (non importa quante) presenti nella stessa soluzione si diffondono indipendentemente l'una dall'altra. La velocità di movimento delle singole molecole può raggiungere diverse centinaia di metri al secondo, ma ogni molecola percorre solo una piccola frazione di nanometro prima di scontrarsi con un'altra, dalla quale rimbalza. Pertanto, il movimento di una molecola in qualsiasi la direzione è molto lentamente. Ciò può essere verificato posizionando un pezzo di vernice sul fondo di un cilindro di vetro pieno d'acqua. Dopo qualche giorno potrete notare che la sostanza colorante risale gradualmente verso l'alto, ma ci vorranno mesi prima che la vernice si distribuisca uniformemente in tutto il cilindro. Pertanto, sebbene la diffusione su distanze molto brevi sia molto rapida, le molecole impiegano molto tempo per percorrere una distanza di pochi centimetri.
Questo fatto ha un grande significato biologico, poiché ne consegue che il numero di molecole di ossigeno o di nutrienti che possono raggiungere l'organismo solo per diffusione è molto limitato. Solo un organismo molto piccolo, che necessita di un numero relativamente piccolo di molecole di nutrienti o di ossigeno ogni secondo, può sopravvivere sedendosi in un posto e aspettando che queste molecole lo raggiungano per diffusione. Un organismo più grande deve essere in grado di spostarsi da un luogo all'altro, oppure di mettere in movimento l'ambiente e in questo modo fornire a sé le molecole necessarie, oppure, infine, può vivere in un luogo in cui l'ambiente stesso è in costante movimento, per ad esempio, in un fiume o in un mare costa nella zona di marea. Grande le piante terrestri - alberi e arbusti - hanno risolto questo problema in modo speciale: hanno un apparato radicale estremamente ramificato, con l'aiuto del quale ricevono le sostanze di cui hanno bisogno da una vasta area dell'ambiente.
Se le molecole di una determinata sostanza possono passare attraverso una particolare membrana dipende dalla sua struttura e dalla dimensione dei suoi pori. La membrana si chiama permeabile se qualche sostanza lo attraversa, impenetrabile- se non passa alcuna sostanza, selettivamente permeabile O semi permeabile- se alcune sostanze, ma non tutte, possono diffondersi attraverso di esso. Tutte le membrane cellulari (che circondano la cellula stessa, i nuclei, i vacuoli e varie strutture subcellulari) hanno permeabilità differenziale.
Viene chiamata diffusione di un soluto attraverso una membrana semipermeabile dialisi. Per dimostrare il processo di dialisi, puoi prendere un sacchetto di collodio, cellophane o pergamena, riempirlo con una soluzione zuccherina e metterlo in un recipiente pieno d'acqua. Se i pori della membrana non sono troppo piccoli, le molecole di zucchero la attraverseranno. Col tempo, la concentrazione di zucchero nell'acqua che circonda la busta diventerà uguale alla concentrazione nella busta. Successivamente la diffusione delle molecole continuerà, ma la concentrazione non cambierà, poiché la diffusione in entrambe le direzioni avverrà alla stessa velocità.
Ma se prendi una borsa con pori più piccoli, in modo che sia permeabile alle molecole d'acqua, ma impermeabile alle molecole di zucchero più grandi, si osserva un altro fenomeno. Versare nella busta una soluzione di zucchero, chiudere la busta con un tappo attraversato da un tubo di vetro e metterla in un recipiente con acqua. Le molecole di zucchero non attraversano la membrana e quindi rimangono all'interno della busta. Le molecole d'acqua, tuttavia, si diffondono attraverso la membrana nella soluzione zuccherina. Il liquido all'interno della busta contiene il 5% di zucchero, e quindi solo il 95% di acqua. Il liquido che circonda l'esterno della borsa è acqua pura. Pertanto, le molecole d'acqua si spostano da una regione a concentrazione maggiore (100% - all'esterno) a una regione a concentrazione inferiore (95% - all'interno del sacchetto). Questa diffusione di acqua o di altre molecole di solvente attraverso una membrana viene chiamata osmosi.
Quando si verifica l'osmosi, l'acqua sale lungo il tubo di vetro. . Se attraverso le membrane passa tanta acqua quanta ne era originariamente contenuta nella busta, la soluzione zuccherina verrà diluita in un rapporto di 2,5% zucchero: 97,5% acqua, ma la concentrazione di acqua all'esterno sarà comunque superiore alla sua concentrazione all'interno, e l'osmosi continuerà. Alla fine il livello dell'acqua nel tubo di vetro aumenterà così tanto che la pressione esercitata dall'acqua nel tubo sarà uguale alla forza che spinge l'acqua nel sacchetto. Successivamente, la variazione della quantità di acqua nella sacca si interromperà; l'osmosi attraverso una membrana semipermeabile continuerà alla stessa velocità in entrambe le direzioni.
Come misura serve la pressione della colonna d'acqua nel tubo pressione osmotica soluzione zuccherina. La pressione osmotica è causata dalla tendenza delle molecole d'acqua a passare attraverso una membrana semipermeabile e ad uniformare la concentrazione di acqua su entrambi i lati della membrana. Una soluzione zuccherina più concentrata avrebbe una pressione osmotica ancora più elevata e "pomperebbe" l'acqua nel tubo a un livello più elevato. Con una concentrazione del 10% di soluzione zuccherina, l'acqua nel tubo aumenterebbe circa il doppio rispetto al 5%.
La dialisi e l'osmosi sono solo due forme speciali di diffusione. Diffusione- un termine generale per il movimento di molecole da una regione ad alta concentrazione a una regione a concentrazione inferiore sotto l'azione dell'energia termica di queste molecole. dialisiè la diffusione delle molecole di soluto attraverso una membrana semipermeabile, e osmosi- diffusione attraverso la stessa membrana delle molecole del solvente. Nei sistemi viventi, l’acqua è il solvente.
Sali, zuccheri e altre sostanze si dissolvono nel contenuto liquido di qualsiasi cellula vivente, grazie alla quale ha una certa pressione osmotica. Se una cellula viene posta in un liquido con la stessa pressione osmotica della pressione nella cellula, l'acqua non entra né esce dalla cellula e la cellula non si gonfia o si restringe rispettivamente; si chiama questo liquido isotonico O iso-osmosi ceco rispetto al fluido intracellulare. Normalmente, il plasma sanguigno e tutti i fluidi corporei sono isotonici; contengono la stessa quantità di materiale disciolto delle cellule.
Se la concentrazione delle sostanze disciolte nel fluido circostante è maggiore che all'interno della cellula, l'acqua tende ad uscire e la cellula si restringe. Un tale liquido si chiama ipertonico rispetto alla cellula. Se nel liquido c'è meno materiale disciolto che nella cella, si parla di ipotonico cielo; in questo caso l'acqua tende ad entrare nella cellula provocandone il rigonfiamento. La soluzione di cloruro di sodio allo 0,9% (a volte chiamata soluzione "fisiologica") è isotonica rispetto alle cellule umane. Gli eritrociti posti in una soluzione di cloruro di sodio allo 0,6% si gonfiano e scoppiano (Fig. 21), in una soluzione all'1,3% si restringono e in una soluzione allo 0,9% non succede loro nulla.
Se una cellula viene posta in una soluzione che non è isotonica rispetto al suo contenuto, a volte può adattarsi a tale ambiente modificando il contenuto di acqua del suo protoplasma (rigonfiamento o restringimento) fino alla concentrazione dei soluti nella cellula e in l'ambiente diventa lo stesso. Molte cellule sono in grado di aspirare attivamente acqua o alcuni soluti attraverso la membrana plasmatica e di pomparli fuori, mantenendo così una pressione osmotica diversa dalla pressione osmotica dell'ambiente. Si sono sviluppati protozoi che vivono in acque dolci altamente ipotoniche vacuoli contrattili, che assorbono acqua dal protoplasma e la fanno uscire. Anche le piante che vivono in acqua dolce devono affrontare un problema: cosa fare con l'acqua che penetra nelle cellule dall'ambiente ipotonico circostante per osmosi? Le cellule vegetali non hanno vacuoli contrattili per “pompare fuori” l'acqua, ma una forte parete cellulare di cellulosa la protegge dal gonfiore eccessivo. Quando l'acqua entra nella cellula, al suo interno si forma una pressione interna, chiamata turgore che impedisce l'ulteriore penetrazione dell'acqua. Il turgore è generalmente caratteristico delle cellule vegetali; è lui che "sostiene" il corpo della pianta. Quando la pressione del turgore nelle cellule diminuisce a causa della mancanza d'acqua, il fiore appassisce.
Molti organismi che vivono nel mare hanno una capacità fenomenale di accumulare selettivamente determinate sostanze dall'acqua di mare. Le alghe possono accumulare iodio in quantità tali che la sua concentrazione nelle cellule diventa 2 milioni di volte superiore a quella presente nell'ambiente. I cordati primitivi - i tunicati - sono in grado di accumulare vanadio e la concentrazione di questo elemento nelle loro cellule può anche superare la sua concentrazione nell'acqua di mare di circa due milioni di volte. Lo spostamento di acqua o soluti all'interno o all'esterno di una cellula contro un gradiente di concentrazione è un lavoro fisico e richiede energia. La cellula è in grado di spostare le molecole contro il gradiente di concentrazione solo mentre è viva e mentre in essa si svolgono i processi metabolici che forniscono energia. Se una cellula è esposta a qualche veleno metabolico (metabolismo “velenoso”), ad esempio al cianuro di potassio, perde la capacità di creare e mantenere una differenza di concentrazione su entrambi i lati della membrana plasmatica.
NUCLEO CELLULARE
Ogni cellula contiene un piccolo organello solitamente globulare o ovale chiamato nucleo. In alcune cellule il nucleo occupa una posizione relativamente costante e si trova approssimativamente al centro della cellula; in altri si muove liberamente e può trovarsi in quasi tutte le aree. Il nucleo svolge un ruolo importante nella regolazione dei processi che avvengono nella cellula; contiene fattori ereditari, o geni, che determinano le caratteristiche di una determinata cellula e dell'intero organismo, e regola direttamente o indirettamente molti aspetti dell'attività cellulare. Il nucleo è separato dal citoplasma circostante membrana nucleare, costituito da due membrane elementari; La membrana nucleare regola il movimento delle sostanze dal nucleo al citoplasma e viceversa. Al microscopio elettronico si vede che la membrana nucleare è costituita da due strati e che è dotata di pori (Fig. 22) attraverso i quali il contenuto del nucleo comunica con il citoplasma; è possibile che le macromolecole informative passino attraverso questi pori. Apparentemente lo strato più esterno della membrana nucleare passa senza interruzione nelle membrane del reticolo endoplasmatico e del complesso del Golgi.
Nel nucleo di una cellula uccisa mediante fissazione in sostanze chimiche appropriate e colorata con coloranti adatti, vengono rivelate varie strutture. In una cellula vivente sono difficili da vedere con un microscopio ottico convenzionale, ma sono chiaramente visibili in un microscopio a contrasto di fase (Fig. 3). IN carioplasma- sostanza base semiliquida del nucleo - un numero rigorosamente definito di formazioni filamentose allungate, chiamate cromosomi; sono costituiti da DNA e proteine e contengono unità ereditarie - geni. Su una sezione colorata (Fig. 3), le cellule a riposo (tra le divisioni) di solito hanno cromosomi indistinguibili e invece di essi
A. Micrografia elettronica del nucleo e del reticolo endoplasmatico circostante; i pori sono indicati dalle frecce (X 20.000). B. Parte della stessa preparazione a maggiore ingrandimento (X 50.000). 1 - nucleolo; 2 - pori; 3 - glicogeno; 4 - ribosomi; 5 -reticolo endoplasmatico; e - mitocondrio.
è visibile una rete di fili e grani scuri, chiamati collettivamente cromatina. Prima dell'inizio della divisione nucleare, questi filamenti vengono compattati in cromosomi compatti a forma di bastoncino, che successivamente vengono distribuiti rigorosamente equamente tra due cellule figlie. Ogni organismo è caratterizzato da un numero rigorosamente definito di cromosomi contenuti in ciascuna delle sue cellule costituenti. La mosca della frutta (Drosophila) ha 8 cromosomi, il sorgo 10, i piselli 14, il mais 20, il rospo 22, il pomodoro 24, la ciliegia 32, il ratto 42, l'uomo 46, la patata 48, la capra 60 e nelle anatre 80. I dati forniti si riferiscono alle cellule somatiche di piante e animali superiori, nelle quali il cromosoma di ciascun tipo è rappresentato in numero doppio; viene chiamata una cellula con due serie complete di cromosomi diploide. Gli spermatozoi e gli ovuli, in cui ciascun cromosoma è rappresentato solo al singolare (cioè esiste un corredo completo di cromosomi), sono chiamati aploide cellule. Il numero di cromosomi in essi contenuti è la metà di quello delle cellule somatiche dello stesso organismo. Quando un ovulo viene fecondato da uno spermatozoo, due serie aploidi di cromosomi si uniscono e quindi il loro numero diploide viene ripristinato. Il nucleo contiene un corpo sferico chiamato nucleolo. Nella maggior parte delle cellule, il nucleolo è estremamente variabile: cambia forma e struttura, appare e scompare. Il nucleo può contenere più nucleoli, ma solitamente le cellule di ciascuna specie animale o vegetale ne contengono un certo numero. I nucleoli scompaiono quando la cellula si prepara a dividersi, per poi riapparire; apparentemente partecipano alla sintesi dell'acido ribonucleico, che fa parte dei ribosomi. Se il nucleolo viene distrutto da un fascio focalizzato di raggi X o ultravioletti, la divisione cellulare viene soppressa. Se un'altra parte del nucleo è esposta alle radiazioni, senza intaccare il nucleolo, ciò non accade.
Per scoprire il ruolo del nucleo, è possibile rimuoverlo dalla cellula e osservare le conseguenze di tale operazione. Se si utilizza un microago per rimuovere il nucleo da un animale unicellulare, un'ameba, la cellula continua a vivere e muoversi, ma non può crescere e muore dopo pochi giorni. Pertanto, il nucleo è necessario per i processi metabolici (principalmente per la sintesi degli acidi nucleici e delle proteine) che assicurano la crescita e la riproduzione delle cellule.
Si può obiettare che non è la perdita del nucleo a portare alla morte, ma l'operazione stessa. Per scoprirlo, devi mettere esperienza con controllo sottoporre cioè due gruppi di amebe alla stessa operazione, con la differenza che in un caso viene effettivamente asportato il nucleo, e nell'altro si inserisce un microago nell'ameba, spostato nella cellula nello stesso modo in cui si è fatto quando il nucleo viene rimosso e rimosso lasciando il nucleo nella cellula; questa è chiamata operazione "immaginaria". Dopo tale procedura, le amebe si riprendono, crescono e si dividono; ciò dimostra che la morte delle amebe del primo gruppo non è stata causata dall'operazione in quanto tale, ma dall'asportazione del nucleo.
Una serie classica di esperimenti che dimostrano l'importante ruolo del nucleo nella regolazione della crescita cellulare è stata condotta da Gemmerling su una pianta unicellulare (non cellulare). Acetaularia mediter -nastro. Quest'alga, che può raggiungere i 5 cm di altezza, assomiglia un po' ad un fungo e presenta delle "radici" ed un "gambo" che termina in alto con un grande "cappello" a forma di disco. L'intera pianta è un'unica cellula e contiene un solo nucleo, situato alla base dello stelo. Gemmerling scoprì che se si taglia il gambo, la parte inferiore rimane viva, rigenera il cappello e si riprende completamente dopo l'operazione. . La parte superiore, privata del nucleo, vive per qualche tempo, ma alla fine muore, non potendo ripristinare la parte inferiore. Pertanto l'acetabularia, come l'ameba, necessita di un nucleo per i processi metabolici che sono alla base della crescita; la rigenerazione è, ovviamente, una forma di crescita. Negli esperimenti successivi Gemmerling tagliò prima il gambo appena sopra il nocciolo , e poi tagliarlo una seconda volta appena sotto il cappuccio . Un segmento isolato del gambo, posto nuovamente in acqua di mare, ha ripristinato parzialmente o completamente il cappello. Ciò sembrerebbe suggerire che il nucleo non sia necessario per la rigenerazione; tuttavia, se Gemmerling rimuovesse anche il secondo cappuccio, il terzo cappuccio non si svilupperebbe più.
Sulla base di tali esperimenti, Gemmerling concluse che il nucleo produceva una sostanza necessaria per la formazione del cappello. Questa sostanza si diffonde lungo il fusto e stimola la crescita del cappello. Negli esperimenti appena descritti, dopo il taglio 1 E 2 nel gambo è rimasta una quantità di questa sostanza sufficiente a provocare la formazione di un altro cappello. Tuttavia, dopo che questa sostanza fu esaurita per la formazione di un nuovo cappuccio, la rigenerazione del secondo cappuccio in assenza di nucleo si rivelò impossibile.
In un'altra specie Acetabularia crenulata , il cappello è ramificato e non discoidale. Se un pezzo dello stelo di questa specie (senza nucleo) viene trapiantato nella parte inferiore dello stelo UN . mediterranea(con nucleo UN . mediterranea ), quindi si forma un nuovo cappello nella parte superiore dello stelo, ma la sua forma è determinata non dal pezzo di stelo trapiantato, ma dalla parte inferiore su cui viene trapiantato . Il nucleo, grazie ai geni in esso contenuti, fornisce informazioni specifiche che determinano la forma del cappello rigenerante, e la sua influenza è più forte della tendenza del pezzo di fusto trapiantato a formare un cappello caratteristico della specie UN . crenulata . Il nucleo può controllare l'attività di altre parti della cellula grazie al fatto che i suoi cromosomi codificano le "istruzioni" necessarie per la sintesi delle proteine e di altre sostanze da cui dipendono le caratteristiche strutturali e le funzioni della cellula. Ovviamente, ogni volta che una cellula si divide, l'intero insieme di istruzioni viene raddoppiato e ciascuna delle cellule figlie ne riceve una copia.
CENTRIOLI E FUSO MITOTICO.
Nelle cellule degli animali e di alcune piante inferiori, vicino al nucleo, ci sono due piccoli corpi intensamente colorati: centrioli. I centrioli svolgono un ruolo importante nella divisione cellulare: all'inizio della divisione si allontanano l'uno dall'altro dirigendosi verso i poli opposti della cellula e tra di loro si forma un fuso. Al microscopio elettronico, ciascun centriolo ha la forma di un cilindro cavo, nella cui parete sono incorporati 9 gruppi di tubuli longitudinali, 3 tubuli in ciascun gruppo (Fig. 25). Tipicamente gli assi lunghi dei cilindri dei due centrioli sono perpendicolari tra loro.
Quando una cellula inizia a dividersi, i centrioli divergono verso le estremità opposte. Da ciascun centriolo partono filamenti sottili sotto forma di raggi, che formano una stella, e tra i centrioli divergenti sono allungati filamenti proteici, le cui proprietà sono simili a quelle della proteina muscolare contrattile - actomiosina. Questi fili sono disposti sotto forma di due coni uno di fronte all'altro con le loro basi, formandosi mandrino, si assottiglia verso le estremità, o poli(vicino ai centrioli), e espandendosi verso il centro, o equatore. I fili del fuso si estendono dall'equatore ai poli, tanto che il fuso è un'unica struttura intracellulare: puoi inserire un ago sottile nella cellula e usarlo per muovere l'intero fuso. Utilizzando una tecnica speciale, è possibile rimuovere il mandrino dalla gabbia (Fig. 120). I fusi isolati contengono proteine (principalmente un tipo di proteina) e una piccola quantità di RNA. Alcuni filamenti del fuso si attaccano ai centromeri dei cromosomi e sembrano spingere o tirare i cromosomi verso i poli durante la mitosi.
In un microscopio elettronico, ad alto ingrandimento, i fili del fuso sembrano sottili tubi cavi diritti. Durante la divisione cellulare, prima si allungano e poi si accorciano, ma apparentemente non diventano né più sottili né più spesse. Ciò suggerisce che il cambiamento nelle dimensioni del fuso non avviene a causa di allungamento o contrazione, ma a causa dell'aggiunta di nuovo materiale o della sua rimozione. Si è cercato di segnare il filo in movimento del fuso, "cauterizzandone" alcune sezioni con raggi ultravioletti; contemporaneamente si è potuto vedere che la macchia si sposta dalla regione equatoriale al polo e, giunta alla fine del filo, scompare; Ovviamente il materiale proteico si aggiunge al filo all'equatore, si sposta al polo e lì viene eliminato.
La superficie libera di alcune cellule è ricoperta di ciglia e alla base di ciascun ciglio c'è corpo basale. Questa formazione è molto simile al centriolo, poiché anch'esso possiede 9 tubuli paralleli. Ogni ciglio contiene 9 filamenti longitudinali situati lungo la periferia e altri 2 filamenti situati centralmente. Così come i centrioli, i corpi basali possono raddoppiare.
MITOCONDRI.
Viene chiamato il materiale all'interno della membrana plasmatica ma all'esterno del nucleo citoplasma. Al microscopio convenzionale si presenta come una sostanza fondamentale semiliquida, nella quale sono sospese una varietà di goccioline, vacuoli, granuli e strutture a forma di bastoncino o filamentose. La microscopia elettronica ha dimostrato che il citoplasma è un labirinto estremamente complesso di membrane (Fig. 26) e degli spazi racchiusi da queste membrane. Quando si esamina una sezione sottile di una cellula al microscopio elettronico, queste membrane appaiono come una massa di cordoni cavi simili a vermi, formando i cosiddetti endoplasmatico rete eskuyu. Nello spazio tridimensionale è un sistema di membrane lamellari che riempiono la maggior parte del citoplasma. Il resto è occupato da altre strutture specializzate che svolgono funzioni specifiche; questi sono mitocondri, apparato di Golgi, centrioli e plastidi.
Tutte le cellule viventi, sia vegetali che animali, contengono mitocondri- corpi di dimensione 0,2-5 micron, la cui forma varia da sferica a bastoncino e filiforme. Il numero di mitocondri in una cellula può essere molto diverso: da pochi a più di mille. Nello studio delle cellule viventi, si può vedere che i mitocondri si muovono, cambiano dimensione e forma, si fondono tra loro in formazioni più lunghe o si dividono in strutture relativamente corte. Di solito sono concentrati in quella parte della cellula dove il metabolismo è più intenso.
I mitocondri più grandi sono visibili al microscopio convenzionale, ma i dettagli della loro struttura interna possono essere rivelati solo utilizzando un microscopio elettronico. Ciascun mitocondrio è delimitato da una doppia membrana; lo strato esterno forma una superficie esterna liscia, e numerose pieghe si estendono dallo strato interno sotto forma di sporgenze parallele dirette verso il centro del mitocondrio, che possono incontrarsi e talvolta fondersi con pieghe che si estendono dal lato opposto (Fig. 4). Ciascuno di questi strati è una membrana elementare ed è costituita a sua volta da un doppio strato di molecole di fosfolipidi, ricoperto su entrambi i lati da uno strato di molecole proteiche. Pieghe interne chiamate Cre resistenza, contengono enzimi coinvolti
Riso. 4. Schema della struttura dei mitocondri, che mostra la posizione delle membrane esterna ed interna.
La superficie interna della membrana interna è ricoperta da particelle disposte regolarmente sotto forma di poliedri e collegate alla membrana da uno stelo sottile. Si ritiene che queste formazioni, chiamate "particelle submitocondriali" (1), contengono enzimi coinvolti nella fosforilazione ossidativa.
sistema di trasporto degli elettroni, che svolge un ruolo cruciale nella conversione dell'energia potenziale delle sostanze alimentari in energia biologicamente utile necessaria per lo svolgimento delle funzioni cellulari. L'interno semiliquido del mitocondrio matrice - contiene enzimi del ciclo dell'acido citrico o ciclo di Krebs. I mitocondri, la cui funzione principale è convertire l'energia in una forma biologicamente utile, sono talvolta chiamati le "centrali elettriche" della cellula.
I biochimici hanno imparato a omogeneizzare le cellule e poi a separare i mitocondri dagli altri organelli intracellulari mediante centrifugazione differenziale ad alta velocità. Questi mitocondri purificati, quando incubati in vitro, scompongono i carboidrati e gli acidi grassi in anidride carbonica e acqua utilizzando ossigeno e rilasciando fosfati ricchi di energia. Durante questi processi, i mitocondri si gonfiano e si restringono.
I biologi hanno avanzato varie ipotesi sull'origine evolutiva dei mitocondri. Non ci sono mitocondri nelle cellule batteriche, ma hanno membrane in cui, per così dire, sono incorporati enzimi che formano un sistema di trasporto degli elettroni. In alcuni batteri, queste membrane si trovano sotto la membrana plasmatica stessa. Altri batteri, come alcune forme marine, hanno un complesso sistema di sottili placche parallele che attraversano la regione centrale della cellula. Queste membrane lamellari contengono anche enzimi coinvolti nel sistema di trasporto degli elettroni. Si potrebbe supporre che man mano che le cellule diventavano più grandi e complesse, queste membrane si piegavano e alla fine si staccavano per diventare gli organelli isolati che furono i precursori degli odierni mitocondri. Alcuni ricercatori hanno addirittura suggerito che intere cellule batteriche, insieme alle loro membrane di enzimi che trasportano gli elettroni, si siano infiltrate in cellule più grandi e siano passate a un’esistenza simbiotica come i loro mitocondri.
CLOROPLASTICI
Le cellule della maggior parte delle piante contengono plastidi- piccoli corpi in cui avviene la sintesi o l'accumulo di sostanze organiche. I plastidi più importanti sono cloroplasti- contengono pigmento verde clorofilla, che conferisce alla pianta il suo colore verde e svolge un ruolo importante nella fotosintesi catturando l'energia della luce solare. I tipici cloroplasti sono strutture a forma di disco di circa 5 µm di diametro e 1 µm di spessore. Se studiati al microscopio elettronico, si può vedere che i cloroplasti sono costituiti da membrane strettamente disposte parallelamente l'una all'altra. Ogni cellula contiene da 20 a 100 cloroplasti, che possono crescere e dividersi per formare nuovi cloroplasti figli. All'interno di ogni cloroplasto ci sono molti piccoli corpi chiamati cereali; questi corpi contengono clorofilla.
Il cloroplasto non è solo un sacchetto pieno di clorofilla. La capacità stessa di questo pigmento di catturare l'energia della luce dipende dalla sua concentrazione in granuli. Qui, tra gli strati proteici, si trovano uno strato di molecole di clorofilla e uno strato di molecole di fosfolipidi. Per questo motivo le molecole di clorofilla sono distribuite su una vasta area; inoltre, la struttura a strati facilita probabilmente il trasferimento di energia da una molecola all'altra - ad essa adiacente - durante la fotosintesi. Il materiale in cui sono incastonati i grani si chiama stroma. Numerosi grani di un cloroplasto sono interconnessi da fogli di membrane che passano attraverso lo stroma.
Un altro tipo di plastidi sono incolori leucoplasti, che fungono da centri di accumulo di amido e altre sostanze. Plastidi del terzo tipo - cromoplasti- contengono vari pigmenti che determinano il colore di fiori e frutti.
RIBOSOMI ED ALTRI ORGANELLI DEL CITOPLASMA.
Le cellule con una sintesi particolarmente attiva delle proteine secrete (la cosiddetta "sintesi per l'esportazione"), come le cellule del pancreas, sono piene di membrane reticolo endoplasmatico, formare un labirinto complesso; in altre cellule potrebbero esserci poche di queste membrane. Il reticolo endoplasmatico è di due tipi: agranulare, O liscio costituito solo da membrane, e grana polare, O ruvido, alle cui membrane sono attaccati numerosi ribosomi. Riboso Noi - queste sono piccole particelle nucleoproteiche su cui avviene la sintesi proteica; possono essere attaccati alle membrane del reticolo endoplasmatico o liberamente sospesi nella sostanza fondamentale del citoplasma. La stessa cellula può contenere sia il reticolo endoplasmatico granulare che quello liscio. Funzione liscio la rete non è chiara; è possibile che sia coinvolto nell'attività secretoria della cellula. Le membrane densamente addensate del reticolo endoplasmatico talvolta formano tubuli di circa 50-100 nm di diametro. In altre parti della cellula, gli spazi tra le membrane possono essere allargati per formare sacche appiattite chiamate carri armati. Tutte queste membrane dividono il citoplasma in molti compartimenti relativamente separati, nei quali possono verificarsi varie reazioni chimiche. Il reticolo endoplasmatico serve anche a trasportare i substrati di queste reazioni e i loro prodotti attraverso il citoplasma fino alla superficie esterna della cellula e al nucleo.
Dopo la sedimentazione dei mitocondri da cellule omogeneizzate mediante ulteriore centrifugazione, è possibile precipitare un gruppo eterogeneo di particelle più piccole, le cosiddette microsoma; ciò richiede una forza centrifuga di circa 100.000 volte la forza di gravità. Da questa frazione microsomiale è possibile isolare i ribosomi mediante metodi particolari (trattamento con detergenti adeguati). I ribosomi isolati sono in grado di sintetizzare proteine in vitro se vengono forniti "istruzioni" sotto forma di RNA messaggero, un insieme di aminoacidi necessari, una fonte di energia, alcuni enzimi e gli RNA di trasferimento necessari. I ribosomi sono onnipresenti: possono essere trovati in cellule batteriche, vegetali e animali di tutti i tipi. Contengono RNA e proteine e sono costituiti da due subunità di forma quasi sferica, quando combinati si forma una struttura attiva in grado di sintetizzare proteine. I ribosomi stessi vengono sintetizzati nel nucleo e passano nel citoplasma, dove svolgono la loro funzione.
In molte cellule, gruppi di 5-6 ribosomi, chiamati poliribosomi, O polisomi. È generalmente accettato che una cellula batterica, come una cellula di E. coli, contenga circa 6.000 ribosomi, mentre un reticolocita di coniglio ne contenga circa 100.000.I ribosomi di tutti gli organismi, dai batteri ai mammiferi, sono sorprendentemente uniformi in termini di dimensioni, struttura e caratteristiche chimiche. composizione. Contengono quantità approssimativamente uguali di proteine e RNA e non contengono o quasi nessun lipide. La proteina dei ribosomi è caratterizzata da un contenuto piuttosto elevato di aminoacidi basici.
Una delle subunità strutturali del ribosoma ha un peso molecolare di circa 1.300.000, mentre l'altra ha un peso molecolare di circa 600.000. I componenti proteici dei ribosomi di cellule diverse sono sorprendentemente simili nella composizione aminoacidica; tuttavia, la composizione nucleotidica dell'RNA ribosomiale varia significativamente nei diversi organismi.
Oltre ai ribosomi coinvolti nella sintesi delle catene polipeptidiche, la frazione microsomiale contiene una serie di altre particelle meno caratteristiche, che contengono enzimi associati al metabolismo di altri composti chimici.
Complesso di Golgi- un altro componente del citoplasma, presente in quasi tutte le cellule, ad eccezione degli spermatozoi maturi e degli eritrociti, è una rete disordinata di tubuli rivestiti di membrane. Di solito il complesso del Golgi è situato vicino al nucleo e circonda i centrioli. La sua funzione non è ancora del tutto chiara, ma da tempo gli viene attribuito un ruolo importante nella secrezione di alcuni prodotti cellulari. A giudicare da alcuni dati, le proteine sintetizzate nelle cisterne del reticolo endoplasmatico vengono, per così dire, confezionate in piccoli pacchi dalle sue membrane e inviate al complesso del Golgi; qui vengono riconfezionati in vescicole più grandi formate dalle membrane di questo complesso. In questi nuovi “pacchetti” vengono trasportati alla membrana plasmatica, che poi si fonde con la membrana della vescicola, in modo che quando la vescicola si apre, il suo contenuto viene rilasciato dalla cellula. Al microscopio elettronico si vede che il complesso del Golgi è costituito da gruppi di membrane parallele prive di granuli; in alcune zone gli spazi tra le membrane possono allungarsi, formando piccole bolle o vacuoli riempiti di materiale. Secondo alcuni citologi, il complesso del Golgi funge da deposito temporaneo delle sostanze prodotte nel reticolo endoplasmatico, e i suoi tubuli sono collegati alla membrana plasmatica, che facilita la secrezione di questi prodotti cellulari.
È possibile che nelle cellule vegetali il complesso del Golgi secerna cellulosa per le pareti cellulari. Di solito si presenta come corpi isolati sparsi in tutta la cellula, ciascuno dei quali è costituito da un pacco di vescicole appiattite, leggermente allungate lungo i bordi.
Lisosomi- un gruppo di organelli intracellulari presenti nelle cellule animali - di dimensioni simili ai mitocondri, ma leggermente meno densi; sono corpi limitati dalla membrana che contengono una varietà di enzimi in grado di idrolizzare i componenti macromolecolari della cellula: proteine, polisaccaridi e acidi nucleici. Nelle cellule intatte, questi enzimi sono isolati dal resto della cellula, all'interno dei lisosomi, presumibilmente per impedire loro di digerire il contenuto cellulare. Quando la membrana lisosomiale si rompe, vengono rilasciati; questo può, almeno in parte, spiegare la lisi delle cellule morte o morenti e il riassorbimento (riassorbimento) delle cellule che avviene, ad esempio, nella coda di un girino durante la metamorfosi. Poiché i lisosomi si aprono e rilasciano gli enzimi in essi contenuti, che possono scomporre i principali componenti chimici della cellula, de Duve li ha chiamati la "borsa del suicidio".
Oltre a questi elementi viventi, il citoplasma può contenere vacuoli- cavità riempite con un liquido acquoso e separate dal resto del citoplasma da una membrana vacuolare. I vacuoli sono molto comuni nelle cellule vegetali e animali inferiori, ma sono rari nelle cellule animali superiori. La maggior parte dei protozoi (protozoi) hanno vacuoli digestivi, che contengono cibo in fase di digestione, e riduttore sì, vacuoli, pompando l'acqua in eccesso fuori dalla cellula. Infine, il citoplasma può contenere granuli di amido o proteine di riserva, nonché goccioline di olio.
Esistono tre principali differenze strutturali tra cellule animali e vegetali: 1) le cellule animali, a differenza delle cellule vegetali superiori, hanno un centriolo; 2) le cellule vegetali, a differenza delle cellule animali, contengono plastidi nel citoplasma e 3). le cellule vegetali hanno una parete cellulare rigida di cellulosa che impedisce loro di cambiare posizione o forma, mentre le cellule animali solitamente hanno solo una sottile membrana plasmatica e sono quindi in grado di muoversi e cambiare forma.
Sia le cellule vegetali che quelle animali sono nella maggior parte dei casi troppo piccole per essere viste ad occhio nudo. Il loro diametro varia da circa 1 a 100 µm e una macchia con un diametro di 100 µm è già al limite visivo. Alcuni tipi di amebe hanno un diametro di 1-2 mm; alcune piante unicellulari, come l'acetabularia, possono raggiungere una lunghezza di 1 cm o più. Le singole cellule più grandi sono le uova di pesci e uccelli. Le uova dei grandi uccelli possono avere un diametro di diversi centimetri. In un uovo di gallina, la cellula vera e propria è solo il tuorlo; la proteina è un materiale non cellulare secreto dall'ovidotto del pollo.
L'esistenza delle dimensioni limite della cella è dovuta al fatto che all'aumentare delle dimensioni della pallina il suo volume aumenta proporzionalmente Cuba raggio e la superficie aumenta proporzionalmente piazza raggio. Poiché il metabolismo cellulare richiede ossigeno e sostanze nutritive, che possono entrare nella cellula solo attraverso la sua superficie, è chiaro che la dimensione della cellula deve avere un certo limite, oltre il quale la superficie non è sufficiente per garantire l'attività metabolica del protoplasma. In ciascun caso particolare, questo valore limite dipende dalla forma della cellula e dall'intensità del suo metabolismo. Raggiunto questo valore, la cella deve fermarsi
crescita o divisione.
ELENCO DELLA LETTERATURA USATA.
1. Alekseeva N., Libro da presepe, casa editrice Cittadella, M., 1995.
2. K. Ville, V. Det'e, BIOLOGIA, casa editrice "Mir", M., 1974.
3. K. Lutsis, Breve libro di consultazione enciclopedica, casa editrice "Russian Encyclopedic Partnership", M., 2003.
MOU "Scuola secondaria Drovyaninskaya"
concorso "La mia migliore lezione sul GEF"
Sinossi di una lezione di biologia in quinta elementare
sul tema "La struttura della cellula"
Insegnante di biologia: Shcherbakova O.V.
Insediamento Drovyanaya 2016
Questo sviluppo della lezione sull'argomento "Struttura della cellula" è stato compilato per il materiale didattico Pasechnik V.V. in conformità con i requisiti dello standard educativo statale federale di seconda generazione. Per questo argomento sono previste due ore.
Per il concorso è stata presentata la prima lezione sul tema "Struttura della cellula".
Argomento della lezione: Struttura cellulare.
Tipo di lezione: Una lezione per imparare nuovo materiale.
Obiettivo didattico principale: formare concetti sul guscio, sul citoplasma, sul nucleo, sui vacuoli; continuare la formazione della capacità di lavorare con un microscopio; insegnare agli studenti a preparare una micropreparazione di buccia di cipolla, a trovare le parti principali della cellula sulla micropreparazione e sul tavolo, a rappresentare schematicamente la struttura della cellula.
Risultati di apprendimento pianificati
Soggetto: gli studenti hanno una conoscenza iniziale della struttura della cellula; hanno acquisito la capacità di preparare un micropreparato di buccia di cipolla, sono in grado di esaminarlo al microscopio e di rappresentare schematicamente la struttura della cellula su un quaderno.
Metasoggetto:
- normativo:- determinare autonomamente l'obiettivo dell'attività educativa, cercare modi per risolvere il problema e mezzi per raggiungere l'obiettivo;
Partecipa a una discussione collettiva sul problema, sii interessato alle opinioni degli altri, esprimi le tue;
- comunicativo:- discutere le informazioni nel gruppo di lavoro;
Ascolta un amico e giustifica la tua opinione;
Esprimi i tuoi pensieri e le tue idee.
- cognitivo: - lavorare con il libro di testo;
Trova le differenze;
Creare progetti;
Lavorare con testi informativi;
Spiegare il significato di parole nuove;
Confrontare ed evidenziare le caratteristiche;
Essere in grado di utilizzare organizzatori grafici, simboli, diagrammi per strutturare le informazioni.
Personale: un motivo cognitivo si forma sulla base dell'interesse per l'apprendimento di nuovi oggetti da parte degli studenti.
Formazione dell'UUD:
UUD cognitivo
Continua a sviluppare la capacità di lavorare con un libro di testo.
Continua la formazione della capacità di trovare differenze, elaborare diagrammi di supporto, lavorare con testi informativi, spiegare il significato di nuove parole, confrontare ed evidenziare caratteristiche.
Continua la formazione di competenze per utilizzare organizzatori grafici, simboli, schemi per strutturare le informazioni.
UUD comunicativo
Continuare la formazione della capacità di organizzare autonomamente l'interazione educativa quando si lavora in gruppo (coppia).
Continua a sviluppare la capacità di ascoltare un amico e giustificare la tua opinione.
Continua a sviluppare la capacità di esprimere i tuoi pensieri e le tue idee.
UUD regolamentare
Continuare la formazione della capacità di individuare e formulare autonomamente un problema di apprendimento, determinare lo scopo delle attività di apprendimento (formulazione della domanda della lezione), proporre versioni.
Continuare la formazione della capacità di partecipare a una discussione collettiva sul problema, di interessarsi alle opinioni degli altri, di esprimere la propria.
Continua la formazione della capacità di determinare i criteri per studiare la struttura della cellula.
Continuare la formazione delle competenze in un dialogo con l'insegnante per migliorare i criteri di valutazione sviluppati in modo indipendente.
Continua a sviluppare la capacità di lavorare secondo il piano, confronta le tue azioni con l'obiettivo e, se necessario, correggi gli errori da solo.
Continua ad apprendere le basi dell'autocontrollo, dell'autovalutazione e della valutazione reciproca.
UUD personale
Creazione di condizioni (DZ) per l'autosviluppo e l'autoeducazione basate sulla motivazione all'apprendimento e alla conoscenza di sé.
Riconoscere l'incompletezza della conoscenza, mostrare interesse per nuovi contenuti.
Stabilire una relazione tra lo scopo dell’attività e il suo risultato.
Valutare il proprio contributo al lavoro del gruppo.
Forme di lavoro: frontale, di gruppo, in coppia
Metodi: parzialmente - ricerca, illustrativo.
Tecnologie dell'informazione risorse: libro di testo, libro di esercizi, tabelle "Struttura della cellula", "Il dispositivo dei dispositivi di ingrandimento", cipolla - rapa, microlaboratorio, computer, attrezzatura multimediale, EOR (Biologia. Batteri. Funghi. Piante. Grado 5. Applicazione elettronica. - M . : Otarda, 2013).
Concetti base della lezione: cellula, membrana cellulare, membrana cellulare, citoplasma, nucleo, vacuoli.
Attività degli studenti: preparare una micropreparazione e studiarla al microscopio, una rappresentazione schematica della struttura cellulare su un quaderno, discutendo i risultati del lavoro.
Durante le lezioni
Motivazione
Insegnante: Buon pomeriggio ragazzi! Guardiamoci e sorridiamo . Dicono che un sorriso sia il bacio dell'anima. Sono contento che tu sia di buon umore, il che significa che oggi lavoreremo in modo molto amichevole e attivo.
Oggi dobbiamo studiare un argomento molto interessante del corso di biologia. Che cosa? Chiamerai più tardi.
Ora ascolta un estratto della poesia. Cosa dice?
Dare un'occhiata
Nella nostra gabbia-teremok,
Nel citoplasma qua e là
Gli organelli vivono.
Lì succede -
Il citoplasma gira
Quel movimento aiuta
In una gabbia, trasformazioni meravigliose.
Leeuwenhoek non li ha visti,
Robert Hooke ne sarebbe sorpreso.
Di cosa sono fatti tutti gli organismi viventi? ( da cellule).
Chi ha inventato il microscopio ottico? ( Anthony van Leeuwenhoek)
Allora qual è l'argomento della lezione di oggi? ( versione per bambini)
Insegnante: Quindi, l'argomento della nostra lezione è "La struttura della cellula".
(L'insegnante scrive l'argomento parlato alla lavagna e i bambini sui quaderni)
Insegnante: Ora proviamo a definire gli obiettivi della nostra lezione
(L'insegnante annota sulla lavagna le versioni proposte dai bambini)
Attivazione delle conoscenze di base
Insegnante: Come possiamo conoscere la struttura di una cellula?
(usando un microscopio)
Ricordiamo la struttura del microscopio
(i bambini indicano l'oggetto)
Quali sono le regole per lavorare con un microscopio? (risposte dei bambini)
Imparare nuovo materiale
La struttura della cellula (Storia dell'insegnante sulla struttura della cellula della buccia di cipolla secondo la tabella. I concetti sono in fase di elaborazione: "membrana cellulare", "membrana cellulare", "pori", "citoplasma", "nucleo", "nucleolo", "vacuolo", "succo cellulare", "pigmenti - sostanze coloranti").
Lavoro di gruppo:
COMPITO PER IL GRUPPO 1: leggi il testo nel libro di testo a pagina 34-36 e compila la tabella "Gli organelli cellulari e le loro funzioni"
COMPITO DEL GRUPPO 2: studiare la struttura di una cellula vegetale in modalità interattiva (lavorare con un'applicazione elettronica - Allegato 1). Per fare ciò, sposta il cursore del mouse sul nome di ciascuno degli elementi della sua struttura e fai clic con il mouse. Leggi le caratteristiche dell'organoide e compila la tabella "Organelli cellulari e loro funzioni".
Organelli cellulari e loro funzioni
| Nome degli organelli | Il valore degli organelli |
| Conchiglia | Protegge il contenuto della cella dall'ambiente, contiene cellulosa. |
| Membrana | Regola il flusso di sostanze dall'ambiente alla cellula e dalla cellula al suo ambiente |
| Regola i processi vitali della cellula e contiene informazioni ereditarie |
|
| Contiene linfa cellulare |
|
| Citoplasma | Si muove costantemente e partecipa al trasporto di sostanze nella cellula |
Fizminutka
“Il nostro riposo è un minuto di educazione fisica,
Prendete posto.
Una volta seduto, due - mi sono alzato,
Tutti alzarono le mani.
Siediti, alzati, siediti, alzati
Vanka - alzandosi in piedi come se fossero diventati,
E poi si sono messi a correre
Come la mia palla rimbalzante.
Preparazione di una micropreparazione della buccia delle scaglie di cipolla. (Spiegazione dell'insegnante e dimostrazione della sequenza di azioni nella preparazione di un micropreparato).
Lo studio della figura 18 del libro di testo e il completamento dell'attività 24 nel libro di esercizi. (Allegato 2)
Lavoro di laboratorio "Preparazione ed esame di una preparazione di scaglie di cipolla al microscopio". (Il lavoro viene svolto secondo la scheda di istruzioni a pagina 36 del libro di testo ed è redatto in un quaderno di esercizi - compito 25. (Allegato 3)
Sistematizzazione e generalizzazione della conoscenza
(lavoro in coppia: gli studenti svolgono vari compiti sull'applicazione elettronica e si valutano a vicenda (Appendice 4)
Riflessione
L'insegnante richiama l'attenzione degli studenti sulla lavagna, dove all'inizio della lezione sono stati formulati gli obiettivi della lezione:
Quali erano i nostri compiti prima della lezione e in che misura sei riuscito a realizzarli?
Elenca le difficoltà che hai incontrato in classe.
Come hai superato queste difficoltà?
Cosa hai imparato in classe oggi?
Cosa hai ottenuto di più studiando l’argomento?
Cosa non ha funzionato e perché?
Compiti a casa
Tutti: da §7 a p.37, domande 1-3 p.38.
Livello creativo: crea un layout di gabbia o componi una fiaba su una gabbia (a scelta degli studenti).
Riassumendo la lezione
La poesia "Cellule"
La cellula è il fondamento della vita!
Lo ripeteremo ancora!
C'è solo un problema:
Non ci riuscirò mai
Possiamo vedere la gabbia con i nostri occhi.
E vorrei tutto in una volta
Considera e smonta
Ridisegna la cella!
Dopotutto, le cellule sono costituite da:
Tricheco, orso, gallo e balena.
Quercia, pino, cane, gatto,
Sì, e un fungo su una gamba sottile!
Siamo multicellulari:
E quindi deve
Cellule muscolari che esercitiamo
Si sviluppano le cellule cerebrali.
Fornisci queste celle
Otteniamo buoni voti!
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