WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

«Цитология с основами естественных наук (введение в современную биологию с нуля) Предисловие Настоящее пособие предназначается для кружка учащихся при вузе, средней школе ...»

-- [ Страница 1 ] --

Окштейн Игорь Леонидович

Цитология с основами естественных наук

(введение в современную биологию "с нуля")

Предисловие

Настоящее пособие предназначается для кружка учащихся при вузе, средней школе или станции юннатов и реализует попытку введения школьников "с нуля" в современную биологию, базирующуюся

на представлениях о химических и физических основах функционирования живой клетки, а через

цитологию - в современное естествознание, основанное на комплексном, многодисциплинарном подходе к любому природному явлению или объекту. Школьникам дается ключевая информация из физики, химии и цитологии, делающая понятными для них почти любую научно-популярную книгу по химии или биологии, и любой вузовский учебник по зоологии или ботанике. Как показывает практика, этот курс также прививает принятый в естественных науках структурно-функциональный подход, то есть потребность задавать вопросы типа "как это (орган, ткань, органоид клетки) работает?" и позволяет предлагать вполне разумные гипотезы о молекулярных механизмах и некоторых физических явлениях, лежащих в основе функционирования этих живых структур.

Кружок должен быть приблизительно одновозрастным, при этом в зависимости от возраста участников (в нашей практике он колебался от 11 до 16 лет) изучение всего объема курса занимает от 20 до 100 часов лекционно-семинарских занятий.

Курс в разных модификациях используется уже в течение 12 лет в качестве программы первого года обучения на Летней Экологической Школе (ЛЭШ проводится совместно Центральной станцией юннатов и Научно-Творческим объединением "Молодые биологи - школе" при Биологическом факультете МГУ) для школьников, окончивших 6 класс.

Обратите внимание на знаки • "!" -полезная дополнительная информация, необязательная для понимания основной части курса.

• "?" -вопросы, размышление над которыми позволит углубить Ваше понимание материала курса.

Глава 1.

Атомы и молекулы Рис. 1а Как Вы уже, наверное, слышали, большинство окружающих нас предметов состоит из очень мелких, невидимых простым глазом частиц - молекул. Молекулы, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц - атомов. На рис.

1а – молекулы воды, кислорода и еще нескольких веществ.

На рис. 1б показано расположение молекул воды в жидкой воде, кристаллике льда и водяном паре.

Любые молекулы непрерывно двигаются (это движение называется тепловым движением). В жидкостях и газах молекулы летают по всей толще жидкости (по всему объему сосуда с газом), сталкиваясь и отскакивая друг от друга, как бильярдные шары. При повышении температуры жидкости (газа) они двигаются все быстрее и быстрее. Если понижать температуру, то скорость движения молекул будет уменьшаться, и наступит момент (при температуре С), когда молекулы остановятся.

? Как, по-Вашему, должны двигаться молекулы твердых веществ? Почему Вы так думаете?

? На столе стоит стакан с водой. Что находится в пространстве между молекулами воды? Пожалуйста, выберите из следующих вариантов: вода, воздух, вакуум, стекло. Обсудите этот вопрос с учителем.

Любая группа молекул в пустоте (вакууме) самопроизвольно рассеивается (см. рис. 2: молекулам на периферии скопления ничто не может помешать улететь от него сколь угодно далеко). Если рядом оказывается несколько скоплений различных молекул, они, рассеиваясь, проникают друг в друга, и разные молекулы перемешиваются (пример растворение куска сахара в стакане с водой. Даже если воду не перемешивать, молекулы сахара за несколько дней рассеются по всему объему стакана, и раствор станет одинаково сладким в любой точке.) Любой подобный процесс называют диффузией.

Для описания диффузии удобно пользоваться словом "концентрация". Оно имеет несколько похожих, но все-таки разных значений. Вот самое простое из них. Концентрация - это количество частиц данного вещества в единичном объеме (то есть в одном кубическом миллиметре, сантиметре или метре). Тогда диффузия - это процесс рассеивания вещества из области пространства с его высокой концентрацией в области пространства с его низкой концентрацией.

Осмос Рис. Давайте проделаем такой опыт. Возьмем кусочек целлофановой пленки и привяжем его ниткой к стеклянной трубочке (рис. 3). Через эту трубочку наполним получившийся целлофановый мешочек сладкой водой (раствором обычного сахара). Теперь опустим трубочку с мешочком на конце в чистую воду так, чтобы уровни воды в трубке и в стакане сравнялись, и подождем некоторое время. Вода в трубке начнет подниматься все выше и выше над уровнем воды в стакане и, наконец, остановится.

Рис. Что произошло? Как Вы уже догадались, в целлофановой пленке имеют ся маленькие дырочки такого размера, что молекулы воды свободно через них проходят, а молекулы сахара "не пролезают" (рис. 4). Молекулы воды могут пролетать сквозь каждую дырочку как внутрь мешочка, так и наружу. Однако внутри мешочка часть объема занята молекулами сахара. Поэтому в непосредственной близости от дырочки внутри мешочка молекул воды всегда меньше, чем снаружи. Это значит, что число молекул, влетающих внутрь мешочка, всегда больше числа вылетающих из него, и постепенно в мешочке молекул воды становится все больше и больше. Вода заполняет мешочек и начинает вытесняться из него в стеклянную трубочку. Подобные явления называют осмосом.

Можно вспомнить о концентрации и сказать, что суть осмоса в том, что вода проникает сквозь целлофановую пленку из области своей высокой концентрации в область своей низкой концентрации, т.е. диффундирует. Иначе говоря, осмос - это диффузия воды сквозь полупроницаемую перегородку (перегородку называют полупроницаемой, если сквозь нее не проходит хотя бы одно из разделенных ею веществ).



Осмос в жизни животных и растений ? Почему при варке варенья фрукты обычно сморщиваются? Попробуйте предложить способ приготовления варенья, при котором они бы не сморщивались.

? Почему у комнатных растений, которые забыли полить, листья повисают как тряпочки?

? Если вылить в чистую воду капельку крови, то имеющиеся в ней клетки нач- нут раздуваться и лопаться.(Рис. 39) Почему?

Рис. ? Что произойдет с клетками крови в предыдущем опыте, если заменить чистую воду насыщенным раствором соли?

? Некоторые одноклеточные организмы (обыкновенная амеба, многие инфузории) обитают в почти чистой (пресной) воде. Почему же они не лопаются?

Глава 2.

Строение клетки многоклеточного животного Все живые существа Земли состоят из клеток - маленьких мешочков размером обычно около 0, мм (мы будем пользоваться другой мерой длины - микрометром (общепринятое сокращение - мкм):

1 мкм = 1/1000 мм).

Рис. ! Что можно и чего нельзя увидеть простым глазом Есть такой способ оценки остроты зрения. Человеку предъявляют две черные протистов размером крупнее 51 мкм.

Рис. Оказывается, клетки разных организмов очень похожи друг на друга по строению. Если мысленно разрезать пополам какую-нибудь клетку многоклеточного животного, то на срезе будет видна картина, изображенная на рис.8 (1-мембрана, 2-ядро, 3-ядрышко, 4- ядерная пора, 5-комплекс Гольджи (диктиосома), 6эндоплазматическая сеть, 7-клеточный центр (состоит из двух центриолей), 8-митохондрии, 9рибосомы).

называются систематическими группами, или таксонами). Самые крупные таксоны - царства. Один из современных вариантов деления живых организмов на царства показан на рис. 9. В рамках этого учебника мы будем изучать только клетки многоклеточных животных. Клетки представителей других царств похожи на животные клетки, но все же заметно от них отличаются. На рис. 9 показаны для сравнения срезы клеток растений, грибов и бактерий. Царство бактерий имеет еще одно название - прокариоты ("про" - "недо-, еще не…", "карион" - "ядро"), связанное с отсутствием в их клетках ядер. Остальные четыре царства носят общее название - эукариоты ("эу" - "настоящий").

Оболочку, покрывающую клетку снаружи, называют клеточной мембраной.

Внутри клетки часто встречаются пузырьки, оболочка которых очень похожа на клеточную мембрану. Их называют мембранными пузырьками, или вакуолями. Различные части клетки называются органоидами. Видны срезы нескольких органоидов: ядра, эндоплазматической сети (ЭПС), комплекса Гольджи, митохондрий, двух центриолей (вместе они имеют название "клеточный центр"). На рис. 11 показан внешний вид этих органоидов. Внутреннее содержимое клетки, за исключением ядра, называют цитоплазмой.

Клетка живет активной жизнью. Шевелится мембрана, разные органоиды перемещаются с места на место, некоторые мембранные пузырьки сливаются в один пузырек, другие, наоборот, разделяются на несколько новых пузырьков. На рис. 12 показаны различные "сюжеты из жизни" мембранных пузырьков. Если в роли экзоцитозом, а ситуацию захвата чего-либо внутрь клетки - эндоцитозом (от слов "эндо-" - "внутрь" и "экзо-" - "наружу").

Любая живая клетка питается, т.е. захватывает из внешней среды съедобные для себя вещества (в виде отдельных молекул или больших групп молекул - пищевых частиц, иногда даже целых клеток меньшего размера), и так или иначе использует эти вещества.

! Как клетка использует захваченные из внешней среды питательные вещества Есть всего два принципиально различных варианта.

1. Молекулы питательных веществ можно использовать для построения других молекул, выполняющих в жизни клетки какие-нибудь более или менее важные функции, например, различных молекул, входящих в состав клеточной мембраны. Этот вариант использования клеткой питательных веществ называется ассимиляцией.

2. Другой вариант - по сути дела сжечь их. Если поджечь, например, кусочек сахара или древесины, то он будет гореть, выделяя энергию в виде света и тепла. Клетка умеет производить похожий процесс (он называется дыханием) с отдельными молекулами пищи. Энергия, которая при этом выделяется, используется клеткой, например, для передвижения или для захвата новых пищевых частиц. Подробнее о дыхании мы поговорим в главе «Диссимиляция. Дыхание клетки». Такой вариант использования веществ называется диссимиляцией.

(первичной лизосомой - от слов "лизис" растворение, расщепление" и "сома" - "тело"), отделившимся от комплекса Гольджи (5). Пузырек результат этого слияния - называют вторичной лизосомой. После этого пищевая частица начинает растворяться. Минут через 20 внутри вторичной лизосомы виднеются только несколько маленьких бесформенных кусочков, почему-то "не захотевших" растворяться (6). Затем вторичная лизосома подплывает к мембране клетки и сливается с ней, выбрасывая из клетки наружу эти "кусочки" (7б).

Другой вариант, гораздо более приемлемый для многоклеточных животных – вторичная лизосома выбрасывает непереваренные остатки в специальную вакуоль накопления на «вечное хранение»

(7а).

? Как Вы полагаете, чем опасен для организма многоклеточного животного выброс непереваренных остатков в пространство между клетками?

Все эти удивительные превращения происходят благодаря деятельности специальных молекул. На рис. 14а показаны молекулы мембраны клетки (они называются рецепторами), обеспечивающие прилипание пищевой частицы к мембране и образование пищеварительной вакуоли. Рецепторы - это молекулы мембраны клетки, которые могут узнавать другие молекулы (лиганды), и прочно к ним прилипать. Коснувшаяся мембраны частица прилипает в том случае, если на ее поверхности имеются лиганды к каким-нибудь рецепторам, имеющимся на поверхности клетки (на мембране обычно имеется около 100 различных разновидностей рецепторов, и каждый из них "узнает" определенный лиганд).



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:

«Лекции по курсу педагогической физиологии ЛЕКЦИЯ 1 Введение в предмет Физиология – это наука о функциях и процессах, протекающих в организме(его органах, тканях, клетках), механизмах их регуляции, обеспечивающих жизнедеятельность человека и животных при контакте с окружающей средой. В физиологии выделяют несколько направлений. Например, физиология частная – изучает функции тканей, систем организма; физиология прикладная – исследует закономерности изменений функций организма в связи с его...»

«МЕЖДУ., ПРАВДОИ., и истинои (Об истории спеkуляций Воkруг роgос,tо8ия B.U. Ленина} ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ МУЗЕЙ О.Абрамова, Г.Бородул11на, Т.Колоскова МЕЖДУ \,J ПРАВДОИ \,J И ИСТ11НО11 (Об истории спе/gдций Bok:pyz роgос).о8ия В. U. Ленина} Москва 1998 Печатается по решению Ученого совета ГИМ О.Абрамова, Г.Бородулина, Т.Колоскова. Между правдой и истиной (Об истории спекуляuий вокруг родословия В.И.Ленина) М., с., илл. - 1998. - 192 Частная жизнь Ленина вызывала и продолжает вызывать...»

«INTERNET: www.derekprince.com Все цитаты из Священного Писания приведены согласно Синодального издания канонических книг Библии на русском языке. Все права закреплены. Всякое воспроизведение и передача какой-либо части данной публикации, будь то электронным, механическим, фотокопирующим, записывающим или каким иным способом, без предварительного согласования с издателем, запрещается, кроме как для небольших цитат в печатных изданиях. Содержание этой книги является издательским вариантом...»

«МЕЖДУНАРОДНАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ИНТЕРВИР НАУЧНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР “ПОТЕНЦИАЛ-2” Технические рекомендации по проектированию сооружений для очистки бытовых сточных вод с применением блочно-модульного водоочистного комплекса “УКОС-БИО-Ф” _ © ООО “НИЦ “ПОТЕНЦИАЛ-2”, 2007 Санкт-Петербург Введение В настоящих технических рекомендациях приведено описание технологии очистки бытовых сточных вод на блочно-модульном водоочистном комплексе (БМВК) “УКОС-БИО-Ф”, а также даны технические характеристики...»

«РОЗДІЛ 3 ВИДАННЯ ОРГАНІВ НАУКОВО - ТЕХНІЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ 1 міс. Періодич- Вартість приймання Індекс та назва видання ність виходу 1,35 на рік Вартість видання з Всероссийский институт научной и технической информации Российской академии наук (ВИНИТИ) 1. АВТОМАТИКА И РАДИОЭЛЕКТРОНИКА 55447 Автоматика и вычислительная техника (с указателями) 12 — Автоматика и телемеханика 55453 12 — Вычислительные машины и системы 55457 12 — 55461 Программное...»

«ВЕЛЬГАН Василий Данилович (доктор психологических наук) БЕДНОСТЬ ПО-АМЕРИКАНСКИ БОГАТЫЕ Нью-Йорк 2012 2 Серия: Противостояние Книга 4-3 БЕДНОСТЬ ПО-АМЕРИКАНСКИ. БОГАТЫЕ. ОБЩЕМИРОВАЯ ОЦЕНКА. В соответствии с данными ООН на нашей планете миллиард человек живут менее чем на доллар в день и лишены самого необходимого. Почему? Исследователи полагают, что богатство страны находится в прямой зависимости от правительственной политики и принятой там экономической системы. Государства, в которых развита...»

«ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1997 УДК 616-006 ББК 55.6 4-46 Черезов А. Е. Общая теория рака: тканевый подход. - М. Изд-во МГУ, 1997.- 252 с. В книге· изложена новая теория механизма канцерогенеза, основанная на нарушении тканевого гомеостаза в результате длительной хронической пролиферации, вызывающей нарушение дифференцировки клеток. Тканевая теория рака объясняет основные факты и проблемы, которые раньше не имели рациональной интерпретации. Описанная в книге общая модель онкогенеза...»

«Ответственный редактор доктор биологических наук профессор Н.К. Христофорова Рецензенты: доктор биологических наук В.И. Шунтов, доктор медицинских наук В.А. Петров, кандидат геолого-минералогических наук В.К. Попов Паничев А.М. Литофагия: геологические, экологические и биомедицинские аспекты / А.М. Паничев; [отв. редактор Н.К. Христофорова]; Тихоокеанский институт географии ДВО РАН. М.: Наука, 2011. – 149 с. – ISBN 978-5-02-037491-1 (в пер.) В книге излагается история изучения и результаты...»

«Ил. 1. Компьютерные игры – один из наиболее значимых и быстро растущих сегментов глобальной массовой культуры. Впечатляют темпы расширения игрового сообщества, равно как и перспективы развития индустрии, занимающейся разработкой, продвижением и продажей игр. Если, по данным компании Johnson and Partners, в настоящее время мировая аудитория лишь онлайновых игр насчитывает 534 млн человек, то к 2013 году предполагается ее увеличение еще на 200 миллионов [1]. При этом, согласно отчетам ESA (The...»

«КОММЕНТАРИЙ К ФЕДЕРАЛЬНОМУ ЗАКОНУ ОТ 29 ДЕКАБРЯ 2012 г. № 273-ФЗ ОБ ОБРАЗОВАНИИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ПОГЛАВНЫЙ) Под редакцией академика РАО, доктора юридических наук, профессора В.Е. Усанова Москва – 2013 УДК 347.254 ББК 67.404.2 (2 Рос) К 35 Комментарий к Федеральному закону от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ Об образовании в Российской Федерации (поглавный) / Под ред. В.Е. Усанова. – М.: ЮРКОМПАНИ, 2013. – 544 с. – (Серия Актуальные комментарии). ISBN 978-5-91677-095-7 Настоящая работа...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.