Урок 22. Клітинна теорія: історія та сучасні

Урок 22. Клітинна теорія: історія та сучасні

---

Місце уроку в темі:  Другий вступний урок до теми «Біологія клітин». Він демонструє еволюцію клітинної теорії – від перших спостережень до сучасних досліджень. 

Проблема уроку: Як історичний розвиток наукових ідей формує наше розуміння сучасних біологічних процесів?

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• клітинна теорія
• історія науки
• мікроскопія
• наукове спостереження
• сучасні дослідження
• клітинна будова
• інноваційні методи
• науковий метод

План уроку

1. Мотивація – відкриття клітин (5 хв) 
2. Тобі може знадобитися – історичні етапи клітинної теорії (10 хв) 
3. Життєва ситуація  – аналіз мікроскопічних зображень (15 хв) 
4. Попрактикуймо самостійно – практичні завдання (10 хв) 
5. Рефлексія (5 хв)

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

🛠 Як провести:

• Ще раз нагадайте учнівству про відкриття Роберта Гука та походження терміну «клітина».

Поставте питання:

• Що могло надихнути вчених того часу робити спроби дослідити об’єкти невидимі оком?»
• Чому відкриття клітин стало революційним?
• Як ці перші відкриття вплинули на подальший розвиток біологічних наук?

Перші мікроскопи з’явились тільки у XVII столітті, і науковці вперше побачили невідомі до цього «клітинки» в тканинах рослин і тварин. Як би ви відчули себе, побачивши щось, що раніше було невидимим?

Рис 1. Гравюра мікроскопа Роберта Гука – першовідкривача, та автора терміна «клітина» (англ. – cell) з його праці «Мікрографії», 1665 рік. Мікроскоп створив Крістофер Кок. Джерело: Вікіпедія

Подумайте: 
Яке відкриття могло перевернути уявлення про життя того часу? Чи могли б ви передбачити, як це відкриття вплине на подальший розвиток науки?

Запрошення до обговорення:
Запишіть у кілька слів, що вас найбільше вражає в ідеї того часу, і які питання виникають щодо того, як науковці тодішнього періоду відважувалися досліджувати невідоме.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

🛠 Як провести:

• Покажіть учням мікроскопічні зображення клітин: від малюнків Гука до сучасної електронної мікроскопії.
• Запропонуйте учням порівняти, як змінились методи дослідження клітин від XVII століття до сьогодні.
• Дайте учням час для ознайомлення з додатковими ресурсами (BioNinja, Khan Academy), обговоріть чи можуть вони бути корисними.

Питання для обговорення:

• Як ви думаєте, що було б, якби Гук або Левенгук не взяли участь у створенні мікроскопа?
• Які сучасні методи дозволяють досліджувати клітини ще детальніше?

Чому клітинна теорія змінила біологію?
Клітинна теорія – один з фундаментальних принципів біології, який пояснює, що живі системи складаються з клітин, клітини є основними одиницями життя, а всі нові клітини походять від попередніх клітин. 

Як людство дійшло цього висновку?
1665 рік – Роберт Гук вперше описав «клітини», спостерігаючи зріз кори дерева через мікроскоп. Він помітив маленькі комірки, які нагадали йому кімнати в монастирі – келії, отже він і назвав їх «cellulae». Роберт Гук також може бути відомий вам з курсу фізики як першовідкривач закону залежності між деформаціями та механічними напруженнями.

1674 рік – Антоні ван Левенгук розробив більш досконалий та потужний мікроскоп і описав дрібних ракоподібних, чоловічі гамети – сперматозоони та одноклітинні організми, зокрема інфузорій, яких назвав «анімалькулі». Фактично він заклав основи наукової мікроскопії.

1831 рік – англійський природознавець Роберт Броун вивчав різні види рослин, зразки яких він зібрав під час подорожі до Австралії. Броун був дуже уважним до деталей, а клітини рослин особливо цікавили його. Розглядаючи їх під мікроскопом, він побачив дещо нове – кожна клітина містила круглий і непрозорий елемент. Він назвав його ядром.

1838-1839 рр. – Маттіас Шлейден і Теодор Шванн сформулювали основи клітинної теорії: «Усі живі організми складаються з клітин».

1855 рік – Рудольф Вірхов додав останній принцип: «Кожна клітина походить від іншої клітини» («Omnis cellula e cellula»).

Сучасна клітинна теорія включає такі основні положення:

1. Клітина – елементарна одиниця живого, основна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів.
2. Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів мають спільне походження і подібні за своєю будовою і хімічним складом, основними проявами життєдіяльності та обміном речовин.
3. Розмноження клітин відбувається шляхом їх поділу. Нові клітини завжди виникають з попередніх клітин.
4. У багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини, різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особин і утворюють тканини.
5. Із тканин формуються органи, які тісно пов’язані між собою.

Сучасні дослідження клітин
Сьогодні клітинна біологія (цитологія) зробила величезний крок уперед завдяки сучасним технологіям. Наприклад, завдяки електронній мікроскопії ми можемо бачити детальну структуру клітинних органел, а методи CRISPR–Cas9 дозволяють редагувати ДНК клітин для лікування тяжких хвороб, зокрема серпоподібно-клітинну анемію.

Хочете дізнатися більше?

🔗 BioNinja: Cell Biology – навчальні матеріали

🔗 Khan Academy: Cell Theory – навчальне відео

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 15 хв.

Під час уроку:

• Запропонуйте учням проаналізувати кожне зображення та додати підпис, що пояснює його особливості.
• Потім запропонуйте підписати складові клітин на Рис. 10 та 11.
• Обговоріть отримані результати.

Запитання для дискусії:

• Як ви визначили, до якого типу належить клітина?
• Чому важливо вміти розрізняти клітини різних типів та організмів?
• Яке практичне застосування має знання будови клітин у медицині?

🔬 Ви – науковці в лабораторії, яка отримала невідомі мікроскопічні зображення. Ваше завдання – визначити, які клітини перед вами, описати їхні характеристики та зробити висновок про їхнє походження. А також на реальних мікрофотографіях клітин підписати їх складові частини.

Завдання:

• Розгляньте наступні зображення, отримані за допомогою мікроскопа.
• Використовуючи знання з попереднього уроку, підпишіть кожне зображення, пояснивши, яка це клітина (рослинна, тваринна чи бактеріальна) та опишіть за якими ознаками ви це визначили.
• На Рис.10 та 11 підпишіть складові клітин.
• Перевірте одне одного, обмінявшись зошитами після виконання завдання.

Завдання 1:📸

Зображення для аналізу:

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Яку функцію може виконувати ця клітина з огляду на певні особливості її будови?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 2:

Підпишіть складові частини клітин на Рис. 10 та 11:

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

Поради:

• Використовуйте схеми клітин на дошці, щоб пояснити їхні відмінності.
• Допоможіть учням зрозуміти масштаб клітин, порівнюючи їхні розміри з реальними об’єктами (наприклад, товщина людської волосини ≈ 50-100 мкм).

Завдання 1: Типи клітин

На рис. 12 зображені три типи клітин. Розгляньте зображення:

Напишіть дві схожі риси у будові прокаріотичної та еукаріотичних клітин:

1. _____________________________________________________________________
2. _____________________________________________________________________

Напишіть три відмінні риси у будові прокаріотичної та еукаріотичних клітин які ви бачите на Рис 12:

1. _____________________________________________________________________
2. _____________________________________________________________________
3. _____________________________________________________________________

Підрахуйте співвідношення розмірів бактеріальної клітини до клітини мезофілу листка (палісадної паренхіми) рослини якщо 1 мм дорівнює 1000 мікрометрів (мікрон):

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Співвідношення = 1: ____________

Вкажіть назву типу клітинного поділу в результаті якого утворюються дві генетично ідентичні клітини для росту та відновлення організмів: __________________________________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 1: Типи клітин

Напишіть дві схожі риси у будові прокаріотичних та еукаріотичних клітин:

1. Обидва типи клітин мають клітинну мембрану.
2. Обидва типи клітин містять рибосоми/цитоплазму.

Напишіть три відмінні риси у будові прокаріотичних та еукаріотичних клітин:

1. Прокаріотичні клітини не мають ядра, тоді як еукаріотичні містять ядро, оточене ядерною мембраною.
2. Прокаріоти не мають мембранних органел, а еукаріоти мають.
3. У прокаріотів ДНК розташована в цитоплазмі у вигляді нуклеоїду, тоді як у еукаріотів ДНК міститься у ядрі.

Співвідношення розмірів бактеріальної клітини до клітини мезофілу листка рослини: 1:50.

Вкажіть назву типу клітинного поділу в результаті якого утворюються дві генетично ідентичні клітини: Мітоз (для еукаріотичних клітин) або бінарний поділ (можлива відповідь для прокаріотичних клітин).

Завдання 2: Структура клітин

Заповніть таблицю відповідно до того, що містять прокаріотичні та еукаріотичні клітини відповідно до своєї структури (поставте відмітку у поле, якщо відповідна клітина містить струткуру):

	Ядро	Плазміди	Цитоплазма
Прокаріотична клітина
Еукаріотична клітина

На Рис. 13 зображена клітина

Визначте тип клітини, зображеної на Рис. 13 (підкресліть необхідне):

Бактеріальна   Тваринна   Рослинна

Клітина на Рис. 13 містить рибосоми. Що вам відомо про функції рибосом?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Міліметр (мм) містить 1000 мікрометрів (мкм). Довжина клітини на Рис. 13 становить 1,5 мікрометра (мкм). Укажіть довжину клітини в міліметрах (мм):

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Довжина клітини у мм: ____________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 2: Структура клітин

Заповнена таблиця:

• Прокаріот: плазміди та цитоплазма
• Еукаріот: Ядро та цитоплазма

Визначте тип клітини, зображеної на Рис. 13: Бактеріальна.

Що вам відомо про функції рибосом?
Рибосоми забезпечують синтез білків, необхідних для росту, відновлення та функціонування клітини.

У прокаріот рибосоми мають менший розмір (70S), у еукаріот – більші (80S).

Переведення мікрометрів у міліметри: Довжина клітини у мм: 0,0015 мм

Дружня порада для вчителя

Обговорення після виконання:

• Чому рибосоми є в усіх клітинах?
• Як розміри клітини можуть впливати на її метаболізм?

---

Дружня порада для вчителя

Як провести:

• Усне обговорення у форматі «мікрофону» (кілька учнів діляться своїми думками).
• Робота в парах – учні коротко обговорюють свої враження та відповіді.
• Письмовий формат – учні записують відповіді у зошиті.

Закінчіть речення:

• Найцікавішим відкриттям для мене було:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Я не очікував/очікувала, що клітинна теорія

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Питання, яке мені ще хотілося б дослідити

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Все зрозуміло, можу пояснити іншому.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Мені було складно, хочу розібратись глибше.

Обговорення:

• Яке відкриття у розвитку клітинної теорії було для вас найважливішим?
• Якби ви були вченим у XVII столітті, що б ви досліджували?
• Яке відкриття після розгляду зображень реальних клітин вас найбільше вразило?

---

📺 Відео для натхнення:

• Прокаріотичні та еукаріотичні клітини – порівняння Дивовижна історія клітинної теорії (канал TedEd): https://www.youtube.com/watch?v=Pxujitlv8wc

Інтерактивні моделі:

• CRISPR-Cas9: https://www.biointeractive.org/classroom-resources/crispr-cas9-mechanism-applications

Урок 22. Клітинна теорія: історія та сучасні

---

Місце уроку в темі:  Другий вступний урок до теми «Біологія клітин». Він демонструє еволюцію клітинної теорії – від перших спостережень до сучасних досліджень. 

Проблема уроку: Як історичний розвиток наукових ідей формує наше розуміння сучасних біологічних процесів?

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• клітинна теорія
• історія науки
• мікроскопія
• наукове спостереження
• сучасні дослідження
• клітинна будова
• інноваційні методи
• науковий метод

План уроку

1. Мотивація – відкриття клітин (5 хв) 
2. Тобі може знадобитися – історичні етапи клітинної теорії (10 хв) 
3. Життєва ситуація  – аналіз мікроскопічних зображень (15 хв) 
4. Попрактикуймо самостійно – практичні завдання (10 хв) 
5. Рефлексія (5 хв)

---

Перші мікроскопи з’явились тільки у XVII столітті, і науковці вперше побачили невідомі до цього «клітинки» в тканинах рослин і тварин. Як би ви відчули себе, побачивши щось, що раніше було невидимим?

Рис 1. Гравюра мікроскопа Роберта Гука – першовідкривача, та автора терміна «клітина» (англ. – cell) з його праці «Мікрографії», 1665 рік. Мікроскоп створив Крістофер Кок. Джерело: Вікіпедія

Подумайте: 
Яке відкриття могло перевернути уявлення про життя того часу? Чи могли б ви передбачити, як це відкриття вплине на подальший розвиток науки?

Запрошення до обговорення:
Запишіть у кілька слів, що вас найбільше вражає в ідеї того часу, і які питання виникають щодо того, як науковці тодішнього періоду відважувалися досліджувати невідоме.

---

Чому клітинна теорія змінила біологію?
Клітинна теорія – один з фундаментальних принципів біології, який пояснює, що живі системи складаються з клітин, клітини є основними одиницями життя, а всі нові клітини походять від попередніх клітин. 

Як людство дійшло цього висновку?
1665 рік – Роберт Гук вперше описав «клітини», спостерігаючи зріз кори дерева через мікроскоп. Він помітив маленькі комірки, які нагадали йому кімнати в монастирі – келії, отже він і назвав їх «cellulae». Роберт Гук також може бути відомий вам з курсу фізики як першовідкривач закону залежності між деформаціями та механічними напруженнями.

1674 рік – Антоні ван Левенгук розробив більш досконалий та потужний мікроскоп і описав дрібних ракоподібних, чоловічі гамети – сперматозоони та одноклітинні організми, зокрема інфузорій, яких назвав «анімалькулі». Фактично він заклав основи наукової мікроскопії.

1831 рік – англійський природознавець Роберт Броун вивчав різні види рослин, зразки яких він зібрав під час подорожі до Австралії. Броун був дуже уважним до деталей, а клітини рослин особливо цікавили його. Розглядаючи їх під мікроскопом, він побачив дещо нове – кожна клітина містила круглий і непрозорий елемент. Він назвав його ядром.

1838-1839 рр. – Маттіас Шлейден і Теодор Шванн сформулювали основи клітинної теорії: «Усі живі організми складаються з клітин».

1855 рік – Рудольф Вірхов додав останній принцип: «Кожна клітина походить від іншої клітини» («Omnis cellula e cellula»).

Сучасна клітинна теорія включає такі основні положення:

1. Клітина – елементарна одиниця живого, основна одиниця будови, функціонування, розмноження і розвитку всіх живих організмів.
2. Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів мають спільне походження і подібні за своєю будовою і хімічним складом, основними проявами життєдіяльності та обміном речовин.
3. Розмноження клітин відбувається шляхом їх поділу. Нові клітини завжди виникають з попередніх клітин.
4. У багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини, різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особин і утворюють тканини.
5. Із тканин формуються органи, які тісно пов’язані між собою.

Сучасні дослідження клітин
Сьогодні клітинна біологія (цитологія) зробила величезний крок уперед завдяки сучасним технологіям. Наприклад, завдяки електронній мікроскопії ми можемо бачити детальну структуру клітинних органел, а методи CRISPR–Cas9 дозволяють редагувати ДНК клітин для лікування тяжких хвороб, зокрема серпоподібно-клітинну анемію.

Хочете дізнатися більше?

🔗 BioNinja: Cell Biology – навчальні матеріали

🔗 Khan Academy: Cell Theory – навчальне відео

---

🔬 Ви – науковці в лабораторії, яка отримала невідомі мікроскопічні зображення. Ваше завдання – визначити, які клітини перед вами, описати їхні характеристики та зробити висновок про їхнє походження. А також на реальних мікрофотографіях клітин підписати їх складові частини.

Завдання:

• Розгляньте наступні зображення, отримані за допомогою мікроскопа.
• Використовуючи знання з попереднього уроку, підпишіть кожне зображення, пояснивши, яка це клітина (рослинна, тваринна чи бактеріальна) та опишіть за якими ознаками ви це визначили.
• На Рис.10 та 11 підпишіть складові клітин.
• Перевірте одне одного, обмінявшись зошитами після виконання завдання.

Завдання 1:📸

Зображення для аналізу:

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Який це тип клітини? __________________________________________________________________

За якими ознаками ви це визначили?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Яку функцію може виконувати ця клітина з огляду на певні особливості її будови?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання 2:

Підпишіть складові частини клітин на Рис. 10 та 11:

---

Завдання 1: Типи клітин

На рис. 12 зображені три типи клітин. Розгляньте зображення:

Напишіть дві схожі риси у будові прокаріотичної та еукаріотичних клітин:

1. _____________________________________________________________________
2. _____________________________________________________________________

Напишіть три відмінні риси у будові прокаріотичної та еукаріотичних клітин які ви бачите на Рис 12:

1. _____________________________________________________________________
2. _____________________________________________________________________
3. _____________________________________________________________________

Підрахуйте співвідношення розмірів бактеріальної клітини до клітини мезофілу листка (палісадної паренхіми) рослини якщо 1 мм дорівнює 1000 мікрометрів (мікрон):

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Співвідношення = 1: ____________

Вкажіть назву типу клітинного поділу в результаті якого утворюються дві генетично ідентичні клітини для росту та відновлення організмів: __________________________________

Завдання 2: Структура клітин

Заповніть таблицю відповідно до того, що містять прокаріотичні та еукаріотичні клітини відповідно до своєї структури (поставте відмітку у поле, якщо відповідна клітина містить струткуру):

	Ядро	Плазміди	Цитоплазма
Прокаріотична клітина
Еукаріотична клітина

На Рис. 13 зображена клітина

Визначте тип клітини, зображеної на Рис. 13 (підкресліть необхідне):

Бактеріальна   Тваринна   Рослинна

Клітина на Рис. 13 містить рибосоми. Що вам відомо про функції рибосом?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Міліметр (мм) містить 1000 мікрометрів (мкм). Довжина клітини на Рис. 13 становить 1,5 мікрометра (мкм). Укажіть довжину клітини в міліметрах (мм):

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Довжина клітини у мм: ____________

---

Закінчіть речення:

• Найцікавішим відкриттям для мене було:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Я не очікував/очікувала, що клітинна теорія

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Питання, яке мені ще хотілося б дослідити

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Все зрозуміло, можу пояснити іншому.
🤔 – Дещо зрозумів(ла), але залишились питання.
👎 – Мені було складно, хочу розібратись глибше.

Обговорення:

• Яке відкриття у розвитку клітинної теорії було для вас найважливішим?
• Якби ви були вченим у XVII столітті, що б ви досліджували?
• Яке відкриття після розгляду зображень реальних клітин вас найбільше вразило?

---

📺 Відео для натхнення:

• Прокаріотичні та еукаріотичні клітини – порівняння Дивовижна історія клітинної теорії (канал TedEd): https://www.youtube.com/watch?v=Pxujitlv8wc

Інтерактивні моделі:

• CRISPR-Cas9: https://www.biointeractive.org/classroom-resources/crispr-cas9-mechanism-applications