Тема урока: Прокариотическая клетка. (Слайд 1)

Цели урока:

·         создать представление о двух уровнях клеточной организации:  эукариотическом и прокариотическом;

·         обеспечить усвоение знаний о строении прокариотических клеток в сравнении с эукариотами;

·         сформировать знания о бактериях и синезеленых, об их роли в природе и жизни человека;

·         развивать умение сравнивать;

·         развивать интерес и бережное отношение к природе.

Оборудование:

·         компьютер с мультимедийным проектором ,презентация,

·         Периодическая система химических элементов,

·         учебник биологии для 10-го класса,

·         сообщения учащихся

·         гербарии растений из семейства бобовых.

Тип урока:

Изучения и первичного закрепления новых знаний.

Ход урока

I. Проверка знаний. (Слайд 2)

 Б е с е д а    п о    в о п р о с а м:

1. Расскажите историю открытия клетки.

2. Какова история создания клеточной теории?

3. Охарактеризуйте основные положения клеточной теории.

4. Какие методы используют для изучения клеток?

II. Изучение нового материала.

План изучения темы.  (Слайд 3)

1. Строение клеток прокариот, особенности положения ядерного вещества и других органоидов.

2. Распрстранение бактерий, их роль в природе, медицине, хозяйственной деятельности людей.

3. Цианобактерии: особенности строения, функционирования, экологическая роль.

1. Особенности строения клеток прокариот. (Лекция).

(Слайд 4)

    В настоящее время в биологии по строению клетки все живые организмы следует делить на прокариоты (буквально – доядерные) или «безъядерные» и эукариоты – «ядерные». В группу прокариот попали все бактерии и цианеи, а в группу эукариот – грибы, растения и животные.

В ХIХ веке немецкий ученый Э. Геккель впервые обратил серьезное внимание на существенные отличия микроорганизмов от растений и животных. Он предложил выделять все микроорганизмы в само­стоятельное царство Протиста (Ргоtistа). (Слайд 5)

                                                      Протисты

высшие                                           низшие

микроскопические животные                    бактерии, сине-зеленые

(простейшие), микроскопичес-            водоросли (цианобактерии) -

кие водоросли, грибы (пле-             имеют прокариотическое

сени и дрожжи) - имеют эука-                 строение клеток
риотическое строение клеток

            Из-за возможности обмена генами между представителями различных видов и даже родов систематизировать прокариот довольно сложно. Удовлетворительная систематика прокариот не построена до сих пор; все существующие системы являются искусственными и классифицируют бактерии по какой-либо группе признаков, не учитывая их филогенетического родства. (Слайд 6)

Прокариоты могут иметь различную форму. В связи с этим различают:

- кокки - шарообразные клетки и их скопления (диплококки, тетракокки, срептококки - цепочка кокков, стафилококки - скоп­ления кокков в виде виноградной грозди);

       - бациллы - прямые палочки;

       - вибрионы - короткие изогнутые палочки;

        - спириллы и спирохеты - извитые бактерии;

       - простекобактерии - обладают выростами.

Известны бактерии, имеющие форму куба, треугольника, шестилучевой звезды. Бактерии, имеющие форму треугольника и плоского диска, - обитатели сверхсоленых водоемов жарких пус­тынь.

По типу питания прокариоты подразделяются на гетеротрофов (используют углерод в органической форме) и автотрофов (используют углерод углекислоты).

По типу источника энергии их можно разделить на фототрофов (используют солнечный свет) и хемотрофов (источник энергии у них - окисление органического или неорганического ве­щества).

Тип дыхания может быть аэробный (происходит с использованием атмосферного кислорода) и ана­эробный (происходит в отсутствие атмосферного воздуха, и акцеп­тором водорода является кислород, содержащийся в связанном со­стоянии в неорганических соединениях азота или серы - в нитратах или сульфатах).

Если окислительно-восстановительный процесс происходит без участия кислорода или содержащих его соединений, а акцепто­ром водорода является органическое вещество, то такой процесс называется брожением.

Среди прокариот известны микроорганизмы, способные пе­реключаться с кислородного существования на бескислородное, их называют факультативными анаэробами (кишечная палочка). Наряду с этим есть строгие анаэробы, которые при контакте с ки­слородом воздуха погибают (метанообразующие бактерии).

(Слайд 7)

Бактерии

(по строению клеточной стенки)

Грамположительные                                                                             Грамотрицательные
стафилококки, стрептококки                                                                                      менингококки,

пневмококки, возбудители                                                                                     кишечная палочка

сибирской язвы, столбняка, газовой гангрены

Такое название бактерии получили по имени бактериолога Грама, открывшего особенности окраски клеток бактерий. Грамположительные окрашиваются по методу Грама в фиолетовый цвет, а грамотрицательные не окрашиваются. (Слайд 8)

Основная особенность прокариот - отсутствие ядра, ограни­ченного оболочкой. Наследственная информация заключена в од­ной хромосоме (нуклеоиде), состоящей из одной молекулы ДНК и имеющей форму кольца. Бактериальная клетка имеет клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану, окружающую цитоплазму с нуклеоидом и рибосомами. Имеется мезосома (срединное тельце). У некоторых прокариот цитоплазматическая мембрана имеет инва­гинации (впячивания внутрь клетки).

В зависимости от особенностей метаболизма в клетке могут присутствовать мембранные структуры, например: пигментсодержащие образования - для фотосинтеза; образования, покрытые не мембраной, а только слоем белка, - газовые везикулы и карбоксисомы - хранилища фермента, необходимого для фиксации углеки­слоты. Могут содержаться запасные вещества: полисахариды, сера, гликоген, полифосфаты.

Особенности строения клеточной стенки бактерий. Клеточ­ная стенка имеет сетчатую структуру и различается у разных бактерий толщиной и химическим составом. Жесткость клеточной стенке при­дает гетерополимер пептидогликан. Он состоит из короткого пептида и углеводного компонента. У грамположительных бактерий пепти­догликан многослоен, но кроме него в клеточной стенке содержится другой гетерополимер - тейхоевая кислота. В клеточной стенке грамотрицательных бактерий пептидогликан однослоен, и кроме него здесь содержатся липиды, полисахариды и белки.

Микоплазмы (примитивные бактерии) не имеют клеточной стенки. У архибактерий отсутствует пептидогликановая «сетка», содержатся только белки и полисахариды.

Строение цитоплазматической мембраны. Она представ­ляет собой белково-липидный комплекс - 50-75 % белков и 15-45 % липидов. Под электронным микроскопом выглядит как два плотных слоя, разделенных прозрачным промежутком.

Выполняет транспортную, барьерную и энергетическую функции.

На мембране находятся ферменты, осуществляющие синтез молекул, обладающих высокими энергетическими связями (АТФ). В цитоплазматическую мембрану «встроена» и дыхательная цепь -система переносчиков электронов, в результате функционирования которой также образуется АТФ и генерируется электрохимический потенциал клетки.

Особенности поверхности клетки. Клетки прокариот по­крыты полисахаридной или белковой капсулой. Для передвижения в водной среде некоторые клетки имеют один, два или много жгу­тиков, а также могут иметь ворсинки.

Размножаются прокариоты делением надвое, по типу дроб­ления. Сначала делится нуклеоид, затем цитоплазма. Мезосома участвует в расхождении дочерних нуклеоидов. Половой процесс -конъюгация - наблюдается у кишечной палочки. При наступлении неблагоприятных условий бактерии образуют эндоспоры, экзоспоры, миксоспоры или цисту.

(Слайд 9)

Для конспекта учащихся: Нет ядра, генетический материал - нуклеоид - кольцевая ДНК в цитоплазме, не связана с гистонами, нет ядрышка, ЭПС, митохондрий, пластид, центриолей, есть мембрана, клеточная стенка (муреин), 70S(коэффициент сегиментации) рибосомы, мезосомы (дыхание), фотосин­тетические мембраны (фотосинтез, О2 не образуется), пили (фимбрии), жгутики (простые). Размножаются путем деления после удвоения бактериальной хромосомы. Имеют особые ме­ханизмы генетической рекомбинации: конъюгация, трансдукция, трансформация. Способны к азотофиксации.

Форма тела: кокки, бациллы, спириллы, вибрионы. Различа­ют грамположителъиые и грамотрицателъные бактерии. Об­разуют споры для перенесения неблагоприятных условий.

2. Распрстранение бактерий, их роль в природе, медицине, хозяйственной деятельности людей.(Сообщения учащихся) (Слайды 10, 11)

Для конспекта учащихся: Известны бактерии: молочнокислого брожения, уксуснокис­лого брожения, гнилостные, клубеньковые, болезнетворные.

 Бактериальные заболевания: дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, холера, бактериальная ди­зентерия, сальмонеллез.

3. Цианобактерии: особенности строения, функционирования, экологическая роль. (Лекция).

(Слайд 12)

         Среди ученых уже давно идет спор о том, как называть эти организмы - "синезеленые водоросли" или "цианобактерии". Разрешить этот спор достаточно трудно. Ведь название "цианобактерии" указывает на особенности строения клеток этих организмов, сближающие их с бактериями. В то же время традиционное название "синезеленые водоросли" отражает их способность к фотосинтезу. Поэтому обычно используют оба названия.
             Синезеленые водоросли живут преимущественно в пресных водах, но встречаются и на суше. Синезеленые водоросли, способные превращать в органические вещества атмосферный азот, могут жить на голых скалах и в пустынях, первыми заселять вулканические остова. Их можно встретить в условиях, казалось бы, совсем неподходящих для жизни - от горячих источников с температурой 85 градусов до льдов Антарктиды. Оказалось, что они могут быть многочисленны в морях и открытом океане. Например, нитчатая водоросль триходесмиум (Trihodesmium), размножаясь в огромных количествах, окрашивает тропические и субтропические воды в красный цвет. Красное море именно из-за нее получило свое название. Известны синезеленые водоросли, живущие в симбиозе с др. организмами. Вместе с некоторыми грибами они входят в состав лишайников, "сотрудничают" с высшими растениями, например, с водным папоротником азоллой. Только в симбиозе с азоллой водоросль анабена (Anabaena) усердно усваивает азот из воздуха, что позволяет использовать папоротник вместе с водорослью как удобрение на заливаемых водой рисовых полях. Однако цианобактерии могут приносить и большой вред, когда, интенсивно размножаясь летом, вызывают "цветение" водоемов. Вода окрашивается в сине-зеленый или коричневый цвет, приобретает болотный запах. При массовом водорослей в воду попадают ядовитые вещества, которые приводят к гибели рыб. Эти водоросли и при жизни могут выделять в воду вещества, опасные не только для рыб, но и для др. животных, способные раздражать слизистые оболочки и кожу человека, вызывая конъюнктивит и покраснение кожи.
           Попав в аквариум, при сильном освещении и перенасыщенности воды органикой быстро разрастаются и покрывают поверхность грунта, растения, камни, и другие предметы сплошной тёмной синезелёной плёнкой.

        Строение синезеленых водорослей:
для цианобактерий характерна сине-зеленая окраска (отсюда название), но встречается розовая и почти черная, что связано с наличием пигментов: хлорофилла a, фикобилинов (голубого - фикоциана и красного - фикоэритрина) и каротиноидов. Среди синезеленых водорослей имеются одноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) организмы, обычно микроскопические, реже образующие шарики, корочки и кустики размером до 10 см. Некоторые нитчатые цианобактерии способны передвигаться путем скольжения (клетки часто покрыты слизистым чехлом и, скользя по этой слизи, некоторые формы могут двигаться со скоростью 2-11 мкм/с, т.е. немного меньше 4 см/ч). При этом у подвижных форм никогда не бывает жгутиков. Большинство синезеленых водорослей неподвижны.

Размножение цианобактерий:
размножаются цианобактерии делением (одноклеточные) и гормогониями - участками нитей (многоклеточные). Кроме того, для размножения служат: акинеты - неподвижные покоящиеся споры, образующиеся целиком из вегетативных клеток; эндоспоры, возникающие по нескольку в материнской клетке; экзоспоры, отчленяющиеся с наружной стороны клеток, и нанноциты - мелкие клетки, появляющиеся в массе при быстром делении содержимого материнской клетки. Полового процесса у цианобактерий нет, однако наблюдаются случаи перекомбинирования наследственных признаков посредством трансформации.

Для конспекта учащихся: Нет ядра, хроматофоров, вакуолей. Есть нуклеопротеиды. Способны использовать азот воздуха и превращать его в орга­нические формы азота. При фотосинтезе кислород выделяют. Имеют хлорофилл а, синий и бурый пигменты. Могут быть автотрофами и гетеротрофами. Размножаются бесполым путем. Одноклеточные, колониальные, нитчатые и многокле­точные.

II. Закрепление изученного материала.

Учитель предлагает учащимся сравнить строение клеток прокариот и эукариот (их строение было изучено ранее), заполнив таблицу. (Слайд 13)

(Слайд 14)

Домашнее задание: используя параграф 5.1, лекционный материал и до­полнительную литературу разобрать вопросы и терминологию на стр. 140-142 учебника.

При подготовке к уроку использованы:

1. Общая биология. 10 кл. В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. М.: Дрофа, 2009.

2. Биология. 10 кл. Поурочные планы. Профильный уровень. О.Л. Ващенко. Волгоград: Учитель, 2009.

3. Биология. 10 кл. Поурочные планы. А.Ю. Гаврилова. Волгоград: Учитель, 2005.

4. Диск Открытая биология 2.5. ООО Физикон, 2005.

5. Диск Мультимедийное приложение к учебнику Биология 9 кл. С. Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, н. И. Сонин. ООО Дрофа, 2006.

Материалы сайта: http://bioworld.narod.ru/vir/cian.html