Усі лабораторні роботи. 6-11 класи

Лабораторна робота № 3

Особливості будови клітин прокаріотів і еукаріотів

Мета: вивчити особливості будови клітин прокаріотів й еукаріотів, навчитися розпізнавати клітини рослин, тварин, грибів та бактерій на мікрофотографіях, схемах, мікропрепаратах.

Обладнання та матеріали: світловий мікроскоп, предметне та накривне скло, пінцети, скляні та дерев’яні палички, препарувальні голки, розчин йоду, розчин метиленової зелені з метановою кислотою, склянка з водою; постійні препарати бактерій, цибулина, препарат клітин гриба мукора; мікрофотографії бактерій, тваринних та рослинних клітин, клітин грибів.

Хід роботи

1. Ознайомтеся зі схемами будови тваринної і рослинної клітин.

2. Підготуйте мікроскоп до роботи.

Завдання 1. Вивчення клітин рослин

1. Приготуйте препарат клітин шкірки цибулі. Під мікроскопом ви побачите клітини. Розгляньте їх.

2. Замалюйте клітини, які ви розглянули під мікроскопом.

3. Порівняйте побачене під мікроскопом з малюнком.

4. Зробіть висновки.

Завдання 2. Вивчення клітин тварин

1. Приготуйте препарат епітелію шкіри жаби. З поверхні шкіри жаби час від часу цілими клаптями злущується білувата тонка плівочка, що складається з одного або двох шарів змертвілих клітин епітелію. Ця плівка завжди є в акваріумі, де утримують жаб. Невеликий шматочок плівочки (близько 0,5 см²) помістіть у краплину води на предметне скло, розправте препарувальними голками від складок та накрийте накривним склом. Зафарбуйте плівку метиленовою зеленню з метановою кислотою. Після фарбування краще видно ядра клітин.

Замість препарату епітелію шкіри жаби можна зробити препарат епітелію людини. Для цього слід провести стерилізованою скляною паличкою по внутрішній поверхні щоки, перенести зіскребок на предметне скло та отримати в краплині слини препарат епітелію ротової порожнини.

2. Замалюйте клітини, які ви розглянули під мікроскопом. Порівняйте побачене під мікроскопом з малюнком.

3. Зробіть висновки.

Завдання 3. Вивчення клітин бактерій

1. Приготуйте препарат клітин бактерій. Для цього стерилізованою скляною або дерев’яною паличкою зіскребіть із поверхні зубів біля ясен наліт, що містить бактерії, перенесіть його на предметне скло та накрийте накривним склом.

2. Розгляньте препарат спочатку при малому, а потім при великому збільшенні.

3. Замалюйте клітини та їх частини, які ви побачили під мікроскопом.

4. Зробіть висновки.

Завдання 4. Вивчення клітин грибів

1. Приготуйте препарат клітин грибів. Для цього необхідно зібрати плісняву білого кольору зі шматочка хліба або овочів — міцелій гриба мукора — і помістити її на предметне скло та накрити накривним склом.

2. Розгляньте препарат спочатку при малому, а потім при великому збільшенні.

3. Замалюйте клітини та їх частини, які ви побачили під мікроскопом.

4. Зробіть висновки.

Виконання роботи

Всі живі організми (виключаючи різного роду інфекційні агенти, наприклад віруси) мають клітинну будову. Розрізняють два типи будови клітин: прокаріотичні, або без’ядерні (бактерії тощо) і еукаріотичні (рослини, тварини та гриби).

Крім наявності ядра еукаріотичні і прокаріотичні клітини мають ряд інших відмінностей. Ці відмінності представлені в таблиці.

Характеристика	Прокаріоти	Еукаріоти
Розмір клітин	У середньому 0,5-10 мкм	У середньому 10-100 мкм
Генетичний матеріал	Кільцева молекула ДНК, що кріпиться в певному місці із внутрішнього боку клітинної мембрани. Іноді її називають бактеріальною хромосомою	Різна кількість лінійних молекул ДНК, що разом зі специфічними білками пістонами формують хроматин (при підготовці до поділу він конденсується, формуючи хромосоми)
Ядро	Немає	Двомембранне, внутрішнє середовище називається каріоплазмою, у ній міститься хроматин, ядерця та інші ядерні структури
Органели	Лише рибосоми. За необхідності (наприклад, для забезпечення фотосинтезу) ферментативні системи розташовуються на внутрішніх впинаннях мембрани	Наявні немембранні (рибосоми, клітинний центр), одномембранні (ЕПС, апарат Гольджі, вакуолі) та двомембранні (мітохондрії, пластиди) органели
Поверхневий апарат	Плазматична мембрана; на її поверхні клітинна стінка різного хімічного складу (побудована із целюлози, муреїну тощо), іноді є слизова капсула	Плазматична мембрана; на її поверхні у рослин целюлозна, а у грибів хітинова клітинна стінка, у тварин — глікокалікс

Завдання 1. Вивчення клітин рослин

Клітка рослин складається із трьох основних частин: поверхневого апарату, цитоплазми і ядра. Поверхневий апарат представлений плазмалемою і клітинною стінкою, яка складається з полісахариду целюлози. Він не розчиняється у воді, але має властивість набухати і формувати щільну оболонку, завдяки якій підтримується форма, розмір клітин і напружений стан їх оболонок — тургор тканин.

Рис. 1. Клітини шкірки цибулі під мікроскопом: 1 — клітинна оболонка; 2 — цитоплазма; 3 — вакуоля; 4 — ядро

Цитоплазма рослинних клітин складається з цитозолю та органоїдів. Немембранні органоїди представлені тільки рибосомами, які беруть участь у синтезі білка. Клітинний центр у більшості рослин відсутній. До одномембранних органел належать гранулярна (на її поверхні розташована велика кількість рибосом, тут відбувається синтез білка) і гладка (формує відсіки, в яких знаходяться ферментативні комплекси для синтезу ліпідів і вуглеводів) ЕПС, апарат Гольджі (перетворення і транспорт синтезованих речовин), центральна вакуоля (у молодих та клітинах, що постійно діляться, є кілька дрібних вакуоль, які при дозріванні клітини зливаються, формуючи велику центральну вакуолю). При цьому, коли розглядаєш під мікроскопом зрілу рослинну клітину, переважну частину її об’єму займає центральна вакуоля. Вона заповнена клітинним соком, а її стінка називається тонопластом. Основна функція полягає в тому, щоб накопичувати деякі неорганічні солі (завдяки яким підтримується осмос) і органічні речовини (цукор, деякі органічні кислоти), деякі відходи життєдіяльності, а також пігменти, які надають забарвлення деяким органам рослини (віночок та ін.). Двомембранні органели у рослин представлені мітохондріями та пластидами. При цьому, основна функція мітохондрій — клітинне дихання, внаслідок якого поживні речовини руйнуються до вуглекислого газу і води. Процес супроводжується виділенням великої кількості енергії, яка накопичується у вигляді молекул АТФ.

Виділяють три типи пластид: хлоропласти, хромопласти і лейкопласти. Основною функцією хлоропластів є фотосинтез. Вони мають специфічну будову і містять хлорофіл, завдяки чому можуть синтезувати органічні речовини з неорганічних під дією сонячного світла. У цьому полягає унікальність зелених рослин, які можуть переводити енергію сонячного світла в енергію хімічних зв’язків синтезованих органічних речовин. Хромопласти формуються з хлоропластів, коли в них руйнується велика частина хлорофілу і на перший план виходять допоміжні фотосинтетичні пігменти: каротиноїди, фікобіліни та ін. Хромопласти присутні не тільки в осінньому листі, але і в клітинах деяких зрілих плодів (шипшина). Лейкопласти — безбарвні пластиди, що не містять пігментів, основною функцією яких є накопичення синтезованих поживних речовин. Їх можна побачити у тих органах рослини, які виконують запасну функцію (бульби, коренеплоди та ін.). Спостерігаючи клітини шкірки цибулі у світловий мікроскоп, можна легко помітити клітинну стінку, яка обмежує клітину. Більшу частину простору клітини займає центральна вакуоля, а цитоплазма зміщена до клітинної оболонки. Добре видно ядро. Більшість органел практично непомітні.

Рис. 2. Будова рослинної клітини: 1 — поверхневий апарат; 2 — гіалоплазма; 3 — апарат Гольджі; 4 — пластиди; 5 — вільна рибосома; 6 — мітохондрія; 7 — лізосома; 8 — гранулярна ЕПС з рибосомами; 9 — агранулярна ЕПС; 10 — плазмодесми; 11 — хроматин; 12 — ядерна оболонка з порами; 13 — ядерце; 14 — вакуолі; 15 — тонопласт

Завдання 2. Вивчення клітин тварин

Клітина тварин складається з трьох основних частин: ядра, цитоплазми і поверхневого апарату. Поверхневий апарат представлений плазмалемою, поверх якої знаходиться глікокалікс. Це тонкий шар, який побудований з білків, ліпідів та вуглеводів і виконує функцію зв’язку клітини з навколишнім середовищем (сприйняття сигналів тощо).

Рис. 3. Клітина тварин під світловим мікроскопом: 1 — клітинна мембрана; 2 — цитоплазма; 3 — апарат Гольджі; 4 — включення; 5 — ядро; 6 — ядерце; 7 — мітохондрія

Цитоплазма, як і в клітинах інших еукаріотів, містить органели і цитозоль. Крім того, є клітинна опорна система — цитоскелет, яка побудована з мікрониток і мікротрубочок. За допомогою них різні органели займають необхідне місце в клітині і здійснюється їх рух.

Немембранні органоїди представлені рибосомами, які беруть участь у синтезі білка, і клітинним центром, який складається з пари центріолей і бере участь у поділі клітини, формуючи веретено поділу.

Одномембранні органели представлені:

— ЕПС (гранулярною та гладкою);

— апаратом Гольджі;

— лізосомами (формуються в апараті Гольджі й містять ферменти);

— різними типами вакуоль: скоротливі (присутні у прісноводих одноклітинних, слугують для видалення надлишку води та деяких розчинних екскретів), травні (формуються при злитті лізосоми і фагоцитарного пухирця, слугують для перетравлення поживних речовин і чужорідних агентів, наприклад бактерій), екзоцитарні (слугують для виведення неперетравлених харчових залишків з клітини шляхом екзоцитозу) та ін.

Двомембранні органели у тварин представлені лише мітохондріями. Основна функція мітохондрій — клітинне дихання, внаслідок якого поживні речовини руйнуються до вуглекислого газу і води. При цьому виділяється велика кількість енергії, яка накопичується у вигляді молекул АТФ.

Рис. 4. Будова тваринної клітини: 1 — плазмалема; 2 — гіалоплазма; 3 — цитоскелет; 4 — екзоцитоз; 5 — мікроворсинки; 6 — ендоцитоз; 7 — агранулярна ЕПС; 8 — лізосома; 9 — апарат Гольджі; 10 — вільні рибосоми; 11 — клітинний центр; 12 — ядерна оболонка з порами; 13 — ядерце; 14 — хроматин; 15 — гранулярна ЕПС з рибосомами; 16 — мітохондрія

При розгляді клітин під мікроскопом видно клітини, обмежені клітинною мембраною. У цитоплазмі добре помітно ядро, іноді можна також розрізнити деякі одномембранні органели (апарат Гольджі) й мітохондрії.

Завдання 3. Вивчення клітин бактерій

Бактерії — прокаріотичні організми, клітини яких не містять ядра. Розмір таких клітин набагато менший, ніж еукаріотичних, і складає від 0,5 до 10 мкм. Тому в світловий мікроскоп їх вміст практично не помітний. Клітина оточена плазматичною мембраною. Поверх неї розташована клітинна стінка, яка може складатися з муреїну, целюлози тощо. Поверх неї може знаходитися слизова капсула.

Рис. 5. Будова клітини бактерій: 1 — джгутик; 2 — рибосоми; 3 — цитоплазма; 4 — нуклеоїд; 5 — плазматична мембрана; 6 — клітинна стінка; 7 — слизиста капсула

У цитоплазмі знаходяться нуклеоїд — циклічна молекула ДНК, рибосоми, які беруть участь у синтезі білка. Для відмежування різних ферментативних систем формуються впинання плазматичної мембрани. На них можуть також розташовуватися фотосинтетичні пігменти у прокаріотів, здатних до фотосинтезу. При розгляді зіскрібка з поверхні зубів помітно бактеріальні клітини різної форми. Одна з найпростіших класифікацій побудована саме на цій властивості.

Завдання 4. Вивчення клітин грибів

Клітина грибів має типову для еукаріотів будову. Вона оточена плазмалемою, поверх якої знаходиться клітинна стінка. Вона переважно побудована з хітину, а у ооміцетів — з целюлози. У цитоплазмі, крім інших органел, знаходяться запасаючі вакуолі, в яких накопичуються волютин, ліпіди, глікоген та ін. Пластид немає, бо гриби є гетеротрофами.

Рис. 6. Мукор під мікроскопом

Ядер може бути одне або декілька. На різних стадіях розвитку, вони можуть різнитися за плоїдністю. У більшості грибів клітини витягнуті й, сплітаючись у пучки, формують гіфи. Сукупність розгалужених гіф утворюють міцелій.

Гриби можуть бути одноклітинними (мукор, дріжджі) і багатоклітинними (базидіальні гриби).

При розгляді мукора під мікроскопом видно розгалужену клітину цього гриба, деякі вирости якої формують спорангії.