За счет чего растет клетка
Биология. 5 класс
Конспект урока
Урок 8. Деление и рост клеток
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
Клетка, деление клеток, рост клеток
Деление клетки – процесс образования из родительской клетки двух и более дочерних клеток.
Рост клетки – это увеличение объёма, массы и размера клетки.
Обязательная и дополнительная литература по теме
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Подобно большинству других животных, мы рождаемся очень маленькими и затем растём. Схема будущего тела человека в целом сформирована уже тогда, когда конечности и главные органы достигают всего лишь нескольких миллиметров в длину. Части тела новорождённого ребёнка вырастут в дальнейшем в разной степени, пропорции его тела изменятся, и, например, голова перестанет казаться такой уж большой относительно туловища. Рост каждой части тела в значительной степени программируется в клетках эмбриона на ранней стадии развития.
Человекообразные черты на стадии эмбрионального развития мы начинаем приобретать, когда эмбрион достигает 1,5 сантиметра в длину. В момент появления на свет наша длина составляет уже около 50 сантиметров. Затем мы вырастаем примерно до 180 сантиметров – при этом рост зависит от половой принадлежности. Расти человек перестает после достижения стадии половой зрелости.
Основной способ роста – это размножение клеток. Но важную роль играет также увеличение размеров самих клеток. Например, нервные клетки и их отростки увеличиваются особым образом: после того как нервная клетка сформирована, она уже никогда больше не делится, однако она может очень серьезно вырасти. Точно так же никогда больше не делятся и клетки мышц, однако они увеличиваются в размерах и объединяются со специальными клетками, подобными стволовым, и все это для того, чтобы создавать более крупные мышцы. Ещё один «способ» роста человек – увеличение пространства между клетками, как это происходит с хрящами и костями. Все эти процессы происходят с нами благодаря росту и развитию клеток.
Жизнь клетки от момента её появления и до собственного деления, включая само деление, а также гибель клетки называется жизненным циклом клетки.
Деление клетки – сложный процесс, состоящий из ряда этапов, последовательно идущих друг за другом. Главную роль в нём играют события, происходящие в ядре. Каждая хромосома как бы копирует себя. Образуются две одинаковые части. В ходе деления части хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. В ядрах каждой из двух новых клеток их оказывается столько же, сколько было в материнской клетке. Всё содержимое также равномерно распределяется между двумя новыми клетками. Таким образом, в результате деления клетки образуются две дочерние клетки, полностью похожие на материнскую клетку. За счёт процесса деления обеспечивается передача наследственного материала, а значит и всех признаков, от материнской клетки к дочерним.
Молодые клетки отличаются от старых. Они меньше размером, в них много мелких вакуолей. Клеточного сока в клетке очень мало. Ядро расположено посередине клетки. В старых клетках имеется несколько крупных вакуолей или одна большая, наполненная клеточным соком, а цитоплазма с ядром оказывается оттесненной к оболочке.
Вновь образовавшиеся молодые клетки растут, растягиваются, достигают размера взрослых и сами начинают делиться. Так, например, в результате деления и роста клеток растут корни, стебли и листья растения. Число клеток в органах растения увеличивается – растение растёт.
Рост происходит всюду, где идёт размножение клеток. Рост имеет три фазы: деление, растяжение, дифференцировка клеток.
Разбор типового тренировочного задания:
Тип задания: Установите соответствие
РОСТ И РАЗВИТИЕ
РОСТ И РАЗВИТИЕ. С тех пор, как в ходе эволюции возникли многоклеточные организмы, превращение оплодотворенного яйца во взрослую особь совершается в каждом поколении в процессе роста и развития. Рост, т.е. увеличение размеров, достигается за счет повышения количества таких субъединиц, как молекулы и клетки. Развитие, т.е. качественное изменение, обеспечивается синтезом новых соединений и образованием клеток разных типов в результате дифференцировки.
Процессам роста и развития присущи определенные физические ограничения, удерживающие увеличение размеров и изменения формы в известных пределах. С увеличением линейных размеров вдвое площадь поверхности увеличивается в 4 раза, а объем в 8 раз. Это имеет важнейшее значение для таких параметров, как регуляция температуры и прочность структуры, необходимой для поддержания возрастающей массы организма. Хотя клетки бывают самых разных размеров – от крошечного сперматозоида до огромного яйца страуса – их размеры тем не менее ограничиваются теми расстояниями, которые могут быстро преодолеть питательные вещества и продукты распада, диффундируя в цитоплазме. Некоторые из самых крупных клеток нашего тела – нервные и мышечные – справляются с этими ограничениями, сочетая увеличение длины с сильным сокращением диаметра. С другой стороны, уменьшение размеров клеток тоже не может быть безграничным: необходим некий минимальный объем, где могли бы разместиться все разнообразные внутриклеточные структуры.
Рост и развитие традиционно воспринимаются как процессы, идущие по нарастающей (со знаком «плюс»); на самом же деле они могут идти и со знаком «минус». Поэтому в общем смысле рост представляет собой изменение, а не «приращение». Фундаментальное свойство роста – обновление, т.е. утрата отдельных частей и добавление новых. При росте с положительным знаком процессы синтеза идут активнее, чем процессы распада. При старении преобладает обратное соотношение. На протяжении большей части жизни взрослого организма синтез и распад сбалансированы. Можно сказать, что в состоянии равновесия организм в каждый данный момент чуть-чуть умирает и чуть-чуть возрождается. Время полужизни содержащихся в организме веществ измеряется периодами от нескольких минут до нескольких месяцев. В состоянии постоянного обновления находятся все органеллы клетки. Продолжительность жизни клеток многих типов ограниченна, а это означает, что их число остается постоянным только потому, что образуются новые клетки данного типа. Обновление возможно даже на тканевом уровне – например, в яичниках созревают новые фолликулы для замещения утраченных в предыдущем менструальном цикле.
РОСТ КЛЕТОК
Все живое состоит из клеток. Поскольку клетки не могут быть крупнее некоторых максимальных размеров, рост организма возможен только за счет увеличения числа клеток. Последнее достигается с помощью митоза – клеточного деления, при котором сначала на две части делится ядро, а затем цитоплазма.
Каждая из двух клеток, образовавшихся в результате митоза, вдвое меньше исходной. Поэтому прежде чем приступить к следующему делению, клетки должны пройти период роста, в ходе которого у них удваивается число органелл и пополняется количество цитоплазмы. Лишь после восстановления нормальных размеров клетки готовы к следующего делению. См. также КЛЕТКА.
Форма и размеры клеток зависят от их функции. Тело человека построено из клеток нескольких сот разных типов, которые по их способности к делению можно разбить на три категории. Наивысшей митотической активностью обладают клетки обновляющихся тканей, названных так потому, что они постоянно обновляются на клеточном уровне. Например, эпидермальные клетки делятся, находясь в базальном слое кожи; затем по мере продвижения к поверхности кожи они дифференцируются, а оказавшись на поверхности, отмирают и слущиваются, прожив лишь несколько недель. Эпителиальные клетки, выстилающие пищеварительный тракт, иногда живут всего несколько дней, после чего отмирают и выводятся с фекальными массами. Сперматозоидам, яйцеклеткам и клеткам крови уготована та же судьба: они рождаются, стареют и гибнут, и процесс замены их новыми клетками повторяется многократно.
Клетки второй категории способны к митозу, но потенциально могут существовать до тех пор, пока жив организм в целом. Такие клетки составляют т.н. разрастающиеся ткани: они растут только в период роста всего тела, а после того, как организм достигает окончательных размеров, митотическая активность прекращается. Разрастающиеся ткани образуют многие внутренние органы – печень, почки и железы, как эндо-, так и экзокринные.
К третьей категории относятся клетки, которые по окончании ранних стадий развития совершенно утрачивают способность к делению. Примерами могут служить клетки таких тканей, как нервная и мышечная. Хотя эти клетки могут оставаться живыми до тех пор, пока жив организм, они настолько высокоспециализированы, что митоз для них невозможен. Именно поэтому сердце и головной мозг не способны к регенерации. Их клетки могут увеличиваться в размерах, но не в числе, и эти органы, во всяком случае у высших животных, расходуют в процессе развития весь запас эмбриональных клеток, которые могли бы обеспечить в дальнейшем восстановление поврежденной ткани. У низших позвоночных животных – рыб и хвостатых амфибий – сохраняется достаточное количество недифференцированных клеток, чтобы обеспечить регенерацию некоторых частей как головного и спинного мозга, так и сердца. Среди тритонов есть виды, способные регенерировать даже хрусталик и сетчатку глаза после полного иссечения этих структур.
РАСТЕНИЯ
В семенах растений имеется эндосперм, снабжающий зародыш питательными веществами подобно тому, как желток обеспечивает питание развивающемуся зародышу животных. Семена сосудистых растений при прорастании образуют корни и побеги.
Несмотря на значительные различия между корнями и побегами, у них много общего. И те и другие многократно ветвятся, а их растущие кончики, состоящие из недифференцированных клеток, образуют конусы нарастания (верхушечные меристемы). Многократные митотические деления в конусе нарастания постоянно поставляют новые клетки, обеспечивающие рост в длину. Непосредственно за этой зоной пролиферации находятся зоны дифференцировки и растяжения; здесь новообразованные клетки превращаются в специализированные клетки ксилемы и флоэмы – проводящих тканей растения. В процессе дифференцировки эти клетки сильно растягиваются в длину, что обеспечивает очень быстрый рост побегов (например, у бамбука). Между ксилемой и флоэмой расположен слой камбиальных клеток, за счет которых происходит утолщение стеблей и корней.
Приведенное выше описание относится в основном к деревьям и кустарникам. В отличие от них, у многих травянистых растений зона нарастания листьев находится у основания, а не на верхушке. Листья растут у них снизу, и именно поэтому газон приходится подстригать многократно. Деревья и живые изгороди тоже подстригают, чтобы придать им определенную форму, однако при этом их зоны нарастания срезаются. В результате после обрезки ветвей кусты и деревья растут гуще, потому что при повреждении верхушки побега меристемы, отдаленные от его кончика, принимают на себя функции утраченной части. До удаления верхушечной меристемы, оказывавшей на них тормозящее воздействие, эти латеральные меристемы пребывали в латентном состоянии; освободившись от торможения, они дают начало боковым ветвям.
Это явление иллюстрирует механизм, регулирующий рост растения. Верхушечная меристема вырабатывает гормональные вещества (ауксины), которые, перемещаясь вниз по стеблю, тормозят рост других меристем. Ауксины определяют также тропизмы растений, например тенденцию расти в сторону источника света. Инактивируясь на освещенной стороне стебля, они стимулируют удлинение стебля на теневой стороне, заставляя его склоняться в направлении к источнику света.
От света зависят также сроки вегетации: каждый вид растений начинает и заканчивает рост, цветет и производит семена в определенное время года. В умеренных широтах жизненные циклы растений приспособлены к колебаниям температуры и к удлинению или укорочению светового дня. Некоторым видам для цветения необходим длинный, а другим короткий день. Там, где колебания температуры и длины светового дня минимальны, прежде всего в тропиках, в координации жизненных циклов растений может участвовать чередование периодов дождей и засухи.
Однолетние растения запрограммированы на прекращение роста и отмирание в первый (и единственный) год своей жизни, а продолжение существования вида обеспечивается семенами. В отличие от них многолетние растения, в частности деревья, обладают способностью к потенциально неограниченному росту. За счет верхушечных меристем всех побегов объем тканей ежегодно увеличивается, а за счет камбия происходит рост ствола в толщину и повышается его прочность. Способность деревьев расти до тех пор, пока они живут, а жить до тех пор, пока они растут, демонстрирует пример секвойи с ее гигантскими размерами и потенциальным бессмертием.
Жизнь многолетников удается продлить с помощью вегетативного размножения. У отводков можно вызвать образование корней (иногда при помощи гормонов) и вырастить из них новые растения, обладающие теми же генетическими признаками, что и родительское растение. См. также ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ.
ЖИВОТНЫЕ
В отличие от растений, рост которых происходит путем удлинения и разрастания в стороны, большинство развивающихся животных растут за счет увеличения размеров каждого органа или ткани. Головной мозг растет вначале быстро, но по мере того, как его клетки прекращают деление и только увеличиваются в размерах, его рост замедляется. Рост и развитие половых органов происходит в основном в период полового созревания. Хотя каждый орган следует своему собственному «расписанию», существует также механизм общего контроля, регулирующий конечные размеры тела животного. У позвоночных эту роль выполняет в основном гормон роста, вырабатываемый гипофизом. Под действием гормона роста происходит в первую очередь удлинение костей, каждая из которых прекращает рост в длину на определенной стадии развития. Связанные с костями ткани (мышцы, нервы, кровеносные сосуды, кожа) перестают расти, когда кривая роста животного достигает плато.
Описанный механизм роста свойствен животным с детерминированным, или ограниченным, ростом, в первую очередь – наземным животным: их размеры не могут перейти некий предел, за которым утрачивается способность поддерживать массу тела. У многих водных животных, напротив, рост продолжается неопределенно долго даже после наступления половой зрелости, и они достигают очень крупных размеров. Это объясняется тем, что в водной среде животные находятся как бы в состоянии невесомости и им не приходится поддерживать свое тело, а потому в процессе эволюции у них не возник механизм ограничения роста. В этом отношении рост рыб сходен с ростом многолетних растений.
Рост рыб на протяжении всей жизни происходит за счет увеличения числа функциональных единиц в их органах и тканях, т.е. в структурах, клетки которых у более высоко организованных животных перестают делиться на относительно ранней стадии жизни. Так, у рыб по мере роста добавляются новые клетки в головном мозге и новые палочки и колбочки в сетчатке глаз; возможна также дифференцировка дополнительных мышечных волокон в сердечной и скелетных мышцах. Кости у рыб растут за счет отложения на их поверхности нового материала. По мере увеличения челюстей на них вырастают как совершенно новые зубы, так и замещающие утраченные. Чешуи увеличиваются в результате добавления новых колец, а плавники удлиняются за счет формирования дополнительных сегментов на кончиках их костных лучей.
Многие животные в процессе развития претерпевают метаморфоз. При этом они получают возможность использовать на разных стадиях жизни разные местообитания и разную пищу. Например, у чешуекрылых личиночная стадия представлена листоядными гусеницами, а взрослая – бабочками, которые питаются нектаром, перелетая с цветка на цветок. На стадии куколки личиночные ткани постепенно разрушаются, а из скоплений недифференцированных клеток – т.н. имагинальных дисков – развиваются крылья и ноги. У лягушек из икры вылупляются растительноядные головастики, которые вначале обитают в воде, а затем превращаются в наземных плотоядных животных, дышащих воздухом. Хвосты и жабры головастиков резорбируются, а взамен развиваются ноги и легкие.
У некоторых животных свойственная зародышу способность к развитию сохраняется во взрослом состоянии, обеспечивая регенерацию утраченных частей тела.
ПРОЦЕСС РОСТА У ЧЕЛОВЕКА
Рост в высоту каждого человека предопределен его генами, о чем свидетельствуют расовые различия, например между пигмеями и бурунди. У высоких родителей дети обычно бывают тоже высокими, а дети тучных родителей предрасположены к полноте. Однако характер телосложения зависит также от питания и гормональных воздействий. Современный человек несколько выше ростом, чем были его предки, жившие несколько веков назад; это отчасти можно объяснить улучшением питания и здравоохранения, а отчасти – проявлением «гибридной мощности», создающейся в результате смешения генофондов при браках между людьми разных национальностей или рас.
Гормон роста способствует росту в детском и юношеском возрасте, но с наступлением зрелости его влияние ослабевает. Избыток гормона роста приводит к гигантизму, а его недостаточность – к карликовости.
Неудивительно, что питание оказывает глубокое влияние на рост, особенно в раннем возрасте. Плохое питание в период развития плода может вызвать нарушения пролиферации клеток в развивающемся головном мозге и привести к умственной отсталости. Дети, которые недоедают, растут медленнее тех, кто питается нормально, но если вовремя перевести их на достаточное питание, они догоняют по росту своих однолеток и, став взрослыми, мало или совсем не отличаются по росту от других людей.
На рост в утробе матери оказывают также влияние условия в матке, причем немалое значение имеет ограниченность пространства. У близнецов масса при рождении обычно бывает меньше, чем у ребенка, родившегося в результате одноплодной беременности, а у троен – меньше, чем у двоен. В таких случаях последующий ускоренный рост может, в конечном счете, сгладить прежнее отставание.
Жизнедеятельность клеток. Рост и деление клеток. Дыхание и питание клеток. Движение цитоплазмы.
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Тема: Жизнедеятельность клеток. Рост и деление клеток. Дыхание и питание клеток. Движение цитоплазмы.
Цель урока : используя знания о клетке, доказать, что клетка обладает признаками живого организма.
1.образовательные: сформировать знания о жизнедеятельности клетки – движении цитоплазмы, рост, деление, дыхание, питание. ;
2.воспитательная: развивать понимание того, что растительная клетка живая ;
3. развивающие: продолжить формирование умений обсуждать проблему, систематизировать, выделять главное, объяснять новые понятия, анализировать результаты своей деятельности, делать выводы, творческое мышление, монологическую речь и умение публично выступать.
Учащиеся должны знать:
Основные процессы происходящие в клетке.
Тип урока: комбинированный
Оборудование : компьютер с мультимедийным проектором.
Методы обучения : беседа, словесные, объяснительно-иллюстративные, работа с учебником.
Формы организации учебной деятельности (УД): фронтальная, индивидуальная.
Проблемный вопрос урока: Какие процессы присущи клетке?
Технологическая карта урока
Записывают основные положения в тетрадь.
Формирование собственной позиции.
Задает вопросы. Просит сформулировать выводы.
Отвечают на вопросы. Делают выводы по пройденной теме.
Дать установку на подготовку к следующему уроку
Делают записи домашнего задания в дневниках
Озвучивает домашнее задание
Записывают домашнее задание
Целостно обобщить полученную информацию
Задает вопросы: Итак, что же мы узнали нового по этой теме и что мы умеем? Что могу я и что умею?
Отвечают на вопросы. Делятся впечатлением
Действия преподавателя и действия учеников
Учащиеся встают и приветствуют друг друга комплиментами (в парах)
Проверка домашнего задания
Организационный момент: приветствие, проверка готовности учащихся к уроку, наличие учащихся; ознакомление с темой, целями урока и планом работы на уроке.
Какую тему мы изучали на прошлом уроке?
Дайте определение термину органоиды клетки?
Какие органоиды клетки вы знаете?
Работа с микроскопом.
Рассказать о строении микроскопа и о функциях его частей.
Рассказать о строении клетки, назвать все органоиды клетки и выполняющие ими функции.
Прозрачное, полужидкое вещество клетки – (цитоплазма)
Накапливает вещества, регулирует давление клеточной жидкости, содержит клеточный сок (вакуоль)
Участвует в образовании органических веществ, придает растению различную окраску, бывают трех видов (пластиды)
Участвует в размножении (ядро)
Защищает клетку от повреждений (оболочка)
Осуществляется обмен веществ между клетками (поры)
Придает клетке форму и прочность (оболочка)
Пребывает в беспрерывном движении (цитоплазма)
Полость в цитоплазме, заполненная клеточным соком (вакуоль)
Контролирует все жизненные процессы клетки (ядро)
Для чего питаются живые организмы?
Чем отличается питание животных от питания растений?
Какие газы поглощаются и выделяются при дыхании?
Чем отличаются тела живой природы от тел неживой природы? Из чего состоят организмы? Нам необходимо доказать, что клетки живые. Как осуществляются жизненно важные процессы в клетке?
Перечислите процессы жизнедеятельности живых организмов (кластер):
Клетка питается, обладает раздражимостью, дышит, выделяет ненужные ей вещества, размножается, т. е. живет.
Как вы представляете движение цитоплазмы?
Одно из важных проявлений жизнедеятельности клетки – движение цитоплазмы. Благодаря движению цитоплазмы ко всем частям клетки доставляются нужные ей вещества и удаляются в вакуоли вещества, выработанные клеткой (ненужные ей), и запасные вещества – на хранение.
Просмотр видео. В клетках листа элодеи под микроскопом можно увидеть, что зеленые пластиды хлоропласты плавно перемещаются вместе с цитоплазмой в одном направлении вдоль клеточной оболочки, по их перемещению можно судить о движении цитоплазмы. Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетке питательных веществ и воздуха.
Питание клетки происходит в результате целого ряда сложных химических реакций, в ходе которых вещества, поступившие в клетку из внешней среды (углекислый газ, минеральные соли, вода), входят в состав тела самой клетки в виде белков, сахаров, жиров, масел, азотных и фосфорных соединений.
Дыхание клетки – тоже сложный процесс химических реакций, дающих клетке энергию. Внешне он выражается в поглощении кислорода и выделении углекислого газа (газообмен).
Все эти сложные процессы жизнедеятельности (питание, дыхание и другие) происходят в отдельных частях клетки. Вещества, образовавшиеся при этом, во время движения цитоплазмы соединяются с другими веществами, вновь распадаются, становятся иными, обеспечивая клетку энергией, необходимой для жизни. Такие процессы образования веществ и их расщепления в клетке называются обменом веществ. Обмен веществ клетки происходит в цитоплазме с участием всех ее компонентов.
Обмен веществ – главное проявление жизнедеятельности клетки и всего организма.
Как вы считаете за счет какого органоида растет клетка?
Живая клетка обладает способностью расти, т. е. увеличиваться в размерах. Рост обеспечивается увеличением объема цитоплазмы и вакуоли.
Важнейшим процессом жизнедеятельности клетки является ее способность к делению – так клетка размножается.
Кто знает, как размножаются клетки?
Деление – сложный процесс, состоящий из ряда этапов, последовательно идущих один за другим.
Главную роль в нем играют события, происходящие в ядре. Наследственный материал (хромосомы) разделяется на две одинаковые части, которые расходятся к противоположным концам клетки. Затем идет разделение цитоплазмы. В итоге из одной материнской клетки образуются две подобные ей дочерние клетки.
Благодаря делению клеток и их растяжению осуществляется рост всего растения. Растения в отличие от других живых существ растут всю жизнь. Отсюда и происходит их название – «растения».
Рисуют этапы деления клетки.
Клетка – это элементарная единица всего живого, которой свойственны дыхание, питание, размножение, рост, развитие. 
1.Присущи ли клетке свойства живых организмов?
2.Какие свойства живого присущи клетке?
3.За счет чего растет клетка?
4.Для чего необходимо движение цитоплазмы?
5.Как происходи газообмен в клетке?
1. Повторить параграф 1,2,3,4,5,6. Параграф 7.