Гіпермаркет Знань>>Біологія>>Біологія 10 клас. Повні уроки>>Біологія: Будова клітин прокаріотів. Повні уроки

Тема

• Будова клітин прокаріотів.

Мета уроку

• познайомитися із структурою прокаріотичної клітини.

Задачі уроку

• вивчити будову клітин прокаріотів.

Хід уроку

Будова прокаріотичної клітини

Клітини всіх прокаріотичних організмів не мають чітко оформленого ядра, що є першою ознакою тих, що відрізняють їх від еукаріотичних організмів. Прокаріоти мають іншу назву бактерії. Діти, подивіться на малюнок 1, щоб мати уяву про вигляд бактерій.

Мал. 1 Бактерія

Мал. 2 Будова клітини прокаріота

Назва прокаріоти пішла від двох слів латинського "про" - перед і грецького "каріон" - ядро. Спадковий апарат прокаріот представлений однією кільцевою молекулою ДНК, що не утворює зв'язків з білками і містить по одній копії кожного гена, бактерії гаплоїдні організми. Крім того, бактерії можуть містити ДНК у формі крихітних плазмид. Друзі, подивіться на малюнок 2, щоб зрозуміти структуру клітини прокаріота.

Клітинна стінка бактерій є поверхневим шаром бактерійної клітини, завтовшки 0.01-0.04 мкм, розташований зовні від цитоплазматичної мембрани.

Однією з особливостей в клітинній стінці бактерій є наявність в ній даімінопімелинової кислоти (амінокислота зустрічається тільки у бактерій і синьо-зелених водоростей) і муреїну (пептидогликана). На відміну від вірусів, бактерії, завдяки наявності клітинної стінки, здатні, витримувати екстремальні умови середовища.

Окрім захисної функції, клітинна стінка у бактерій визначає їх форму, підтримує осмотичний тиск усередині клітини.

Давайте, учні, розглянемо таблицю 1, щоб зрозуміти основні розрізняльні риси в будові прокаріотів від еукаріотів.

Табл. 1 Порівняльна характеристика прокаріотів і еукаріотів.

У 1884 р. Крістіан Грамм запропонував особливий спосіб забарвлення бактерійної клітини, за допомогою якого бактерії можуть бути розділені на дві групи: грампозитивні і грамнегативні. Хімічний склад клітинних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій різниться.

У грампозитивних бактерій муреїн складає до 90 % маси клітинної стінки і утворює багатошаровий (до 10 шарів) каркас, при цьому муреїн ковалентний пов'язаний з тейхоєвими кислотами. Такі бактерії при забарвленні по методу Грама міцно утримують комплекс генціанового фіолетового і йоду; вони забарвлюються в синьо-фіолетовий колір.

У грамнегативних бактерій поверх двух-трьох шарів муреїну розташовується шар ліпополісахаридів. Ці бактерії при забарвленні по методу Грама не здатні міцно утримувати комплекс генціанового фіолетового і йоду і, відповідно, знебарвлюються спиртом, фарбуючись додатковим барвником - фуксином в рожево-червоний колір.

Плазматична мембрана бактерій має товщину 5-7 нм, і може бути описана загальноприйнятою моделлю будови мембран, запропонованою в 1972 році С. Синджером і Дж. Ніколсоном. Давайте, діти, розглянемо наступне відео про типи бактерій залежно від хімічного складу.

Відео 1 «Грам позитивні та грам негативні бактерії»

Рідко-мозаїчна модель будови мембрани

У мембран розрізняють зовнішню і внутрішню сторони. Структурною одиницею мембрани є фосфоліпіди. Фосфоліпіди - амфипатичні молекули, тобто в одній молекулі є як гідрофільні, так і гідрофобні ділянки. Фосфоліпіди розташовані в два шари. Фосфоліпідниі біслой утворюється за рахунок гідрофільних полярних голівок, які звернені до води, а ланцюги залишків жирних кислот формують внутрішнє гідрофобне середовище із залишками жирних кислот другого (внутрішнього) шару фосфоліпідів.

Учні, подивіться на малюнок 3. Так виглядає мембрана зовні.

Мал. 3 Мембрана бактерії

Ліпідний біслой з обох боків покритий білками. Білки можуть бути інтегральними, міцно вбудованими в мембрану або асоційованими. Останні неміцно або оборотно пов'язані з мембраною і здатні відчіплюватися навіть при м'яких діях. Інтегральні білки можуть бути ковалентний пов'язані кінцевою карбоксильною групою білку з фосфоліпідами мембрани.

Цитоплазма у молодої бактерії гомогенна. У старих клітин вона сильно гранульована і має розкидані по усієї клітини бульбашки. Частина з них є аеросомами (що містять повітря), функція яких, підтримка клітини на плаву. Окрім бульбашок, в цитоплазмі прокаріотичної клітини є численні випинання плазмалеми всередину клітини. Це енергетичні структури клітини, які беруть участь в процесах живлення.

Мал. 4 Різномаїття видів бактерій

За формою і особливостям об'єднання клітин : розрізняють декілька морфологічних груп бактерій : кулясті (коки), прямі паличкоподібні (бацили), зігнуті (вібріони), спірально зігнуті (спірили) та ін. Коки, зчеплені попарно, дістали назву диплококи, сполучені у вигляді ланцюжка, - стрептококи, у вигляді грон - стафілококки та ін. Діти, подивіться на малюнок 4. Які види бактерій на малюнку зображені?

Учні, давайте розглянемо наступне відео, щоб зрозуміти, які існують види бактерій.

Відео 2 «Види бактерій»

Типи живлення у бактерій

Ну ось ми з вами і підійшли до другої властивості живих організмів : живлення. На відміну від вірусів, бактерії самостійно добувають енергію і пластичні речовини за рахунок живлення. Діти, давайте подивимося відео про бактерії та віруси.

За типом живлення всі організми (включаючи і бактерії) ділять на два типи: автотрофні і гетеротрофні організми. До автотрофних відносять організми здатні отримувати енергію і синтезувати речовини з неорганічних речовин (процеси фотосинтезу і хемосинтезу). До гетеротрофних організмів відносять організми окислюючі органічні речовини в процесі бродіння і дихання.

Бродіння

Метаболічний процес, при якому регенерується ATP, а продукти розщеплювання органічного субстрату можуть служити одночасно, і донорами, і акцепторами водню. При зброджуванні глюкози і інших вуглеводів утворюються такі продукти, як етанол, лактат, пропионат, форміат, бутират, сукцинат, капронат, ацетат, н-бутанол і так далі. Залежно від того, які продукти переважають, розрізняють спиртове, молочнокисле, пропіоновокисле, мурашинокисле, маслянокислое і оцтове бродіння.

Друзі, подивіться на малюнок 5, щоб мати уяву про бактерії бродіння та бактерії фотосинтезу.

Мал.5 Бактерії бродіння та фотосинтезу.

Фотосинтез

У прокаріотичних клітинах, здатних до фотосинтезу (синьо-зелені водорості, зелені і пурпурні бактерії) є по-різному структуровані великі випинання мембрани, - хроматофори або тилакоїди, в яких накопичуються фотосинтетичні пігменти. На підставі наявності пігментів у прокаріот в 1931р. Ван-Ніль висловив припущення про існування бактерійного фотосинтезу, що підтвердилося експериментальними даними отриманих при вивченні основних груп фотосинтетичних бактерій.

Хемосинтез

Бактерії, які використовують як джерело вуглецю СО2, а в якості донорів водню використовують неорганічні з'єднання називаються хемоавтотрофами. Енергія може виділятися при окисленні водню, сірководня, сірки, заліза (III), аміаку і інших неорганічних з'єднань.

Види прокаріотів

Пурпурні серобактерії

Клітини мають темно-червоний колір із-за низького вмісту бактеріофлорофілла а і високого вмісту червоних і коричневих пігментів. У клітинах деяких пурпурних серобактерій знайдений бактеріохлорофіл b, спектр поглинання світла, завдяки наявності цього пігменту зміщений в область інфрачервоного випромінювання - 1100 нм. Це анаеробна група організмів, тобто для росту і розвитку не мають потреби у присутності кисню.

Зелені серобактерії

Зелені бактерії містять бактеріохлорофіл з і d, і в невеликій кількості бактеріохлорофіл а. Наявність цих пігментів дозволяє бактеріям абсорбувати світло приблизно до 850 нм. Як і пурпурні серобактерії, зелені серобактерії використовують сірководень як донора водню і електронів. Проте на відміну від останніх, ця група бактерій в процесі фотосинтезу виділяє сірку в середу.

Пурпурні несірчані бактерії

За допомогою методів генетичного аналізу було показано, що ця група організмів пішла від пурпурних серобактерій, які в процесі еволюції перейшли на використання неорганічних і органічних з'єднань в процесі фотосинтезу.

Ціанобактерії

Мал. 6 Ціанобактерії Ціанобактерії - фототрофні прокаріоти, що використовують для своєї життєдіяльності енергію світла, причому вони здійснюють оксигенний фотосинтез, тобто синтезують органічну речовину з вуглекислого газу і води, при цьому звільняється молекулярний кисень. Це єдині прокаріоти, здатні до оксигенного фотосинтезу. Учні, подивіться на малюнок 6. Так виглядають ціанобактерії.

Дихання

Більшість бактерій використовують як джерело вуглецю органічні речовини, отримання енергії відбувається за рахунок окислення органічних речовин в процесі дихання. Дихання в безбарвних клітинах бактерій відбувається на невеликих утвореннях, які сталися шляхом впячивания мембрани (процес аналогічний освіті хроматофор).

Розмноження

Більшість бактерій розмножуються шляхом ділення надвоє, рідше брунькуванням, а деякі (наприклад, актиноміцети) - за допомогою екзоспор або обривків міцелія. Відомий спосіб множинного ділення. Багатоклітинні прокаріоти можуть розмножуватися відділенням від трихом однієї або декількох клітин. Відмітною особливістю бактерій є здатність до швидкого розмноження. Друзі, давайте розглянемо відео про розмноження бактерій.

Відео 4 «Розмноження бактерій»

Різноманітність типів живлення у бактерій привела до їх масового поширення. На земній кулі не так вже багато місць, де немає бактерій.

Давайте, друзі, подивимося наступне відео.

Відео 5 «Бактерії навколо нас»

Бактерії були знайдені в грунті на глибині до 11 км, в прісній і солоній воді, в льодовиках, в атмосфері на висоті 16 км. Саме бактерії визначають межі біосфери на нашій планеті. Проте, не дивлячись на відкриття великої кількості мікроорганізмів учені досі не можуть достовірно визначити прародителя усіх прокаріот.

Контролюючий блок№1

1)    Звідки пішла назва «прокаріотична клітина»?
2)    Чим саме відрізняються прокаріоти від еукаріотів?
3)    Назвіть основні властивості клітини прокаріотів.
4)    Які види бактерій ви знаєте?

Список використаної літератури

1) Урок на тему «Еукаріотичні та прокаріотичні клітини» Роваченко Ю.І., вчителя біології, м. Львів, сш №4.
2)Урок на тему «Будова прокаріотів» Мащенко О.В., вчителя біології,  м. Київ, сш №1.
3) Урок на тему «Прокаріотичні клітини»  Сивашко П.О., вчителя біології,  м. Донецьк, сш №2.
4) Медников Б. М.. Аксиомы биологии. Москва, 2008г.
5) Штрбанова К.Т. Кто мы? Книга о жизни, клетках и ученых. Москва, 2008.

Відредаговано та вислано Чепець Т.П.

Над уроком працювали

Чепець Т.П.

Роваченко Ю.І.

Мащенко О.В.

Сивашко П.О.

Бех О.П.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.