Реферат: Основы цитологии. Основы цитологии. Учение о клетке Структура цитоплазмы различных клеток

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СТАВРОПОЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»

КАФЕДРА БИОЛОГИИ С ЭКОЛОГИЕЙ

ХОДЖАЯН А. Б., МИХАЙЛЕНКО А. К., МАКАРЕНКО Э. Н.

Основы ЦИТОЛОГИИ:

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Учебное пособие для студентов первого курса ФВСО

Взаимоотношение" href="/text/category/vzaimootnoshenie/" rel="bookmark">взаимоотношения между липидами и белками (например, в области расположения фермента Na -К –АТФ-азы ).

Самой универсальной моделью, отвечающей термодинамическим принципам (принципам гидрофильно-гидрофобных взаимодействий), морфо-биохимическим и экспериментально-цитологическим данным, является жидкостно-мозаичная модель. Однако все три модели мембран не исключают друг друга и могут встречаться в разных участках одной и той же мембраны в зависимости от функциональных особенностей данного участка.

СВОЙСТВА МЕМБРАНЫ

1. Способность к самосборке. После разрушающих воздействий мембрана способна восстановить свою структуру, т. к. молекулы липидов на основе своих физико-химических свойств собираются в биполярный слой, в который затем встраиваются молекулы белков.

2. Текучесть. Мембрана не является жесткой структурой, большая часть входящих в её состав белков и липидов может перемещаться в плоскости мембраны, они постоянно флюктуируют за счет вращательных и колебательных движений. Это определяет большую скорость протекания химических реакций на мембране.

3. Полупроницаемость . Мембраны живых клеток пропускают, помимо воды, лишь определённые молекулы и ионы растворённых веществ. Это обеспечивает поддержание ионного и молекулярного состава клетки.

4. Мембрана не имеет свободных концов . Она всегда замыкается в пузырьки.

5. Асимметричность . Состав наружного и внутреннего слоев как белков, так и липидов различен.

6. Полярность . Внешняя сторона мембраны несёт положительный заряд, а внутренняя – отрицательный.

ФУНКЦИИ МЕМБРАНЫ

1) Барьерная – плазмалемма отграничивает цитоплазму и ядро от внешней среды. Кроме того, мембрана делит внутреннее содержимое клетки на отсеки (компартменты), в которых зачастую протекают противоположные биохимические реакции.

2) Рецепторная (сигнальная) – благодаря важному свойству белковых молекул – денатурации, мембрана способна улавливать различные изменения в окружающей среде. Так, при воздействии на мембрану клетки различных средовых факторов (физических, химических, биологических) белки, входящие в ее состав, меняют свою пространственную конфигурацию, что служит своеобразным сигналом для клетки. Это обеспечивает связь с внешней средой, распознавание клеток и их ориентацию при формировании тканей и т. д. С этой функцией связана деятельность различных регуляторных систем и формирование иммунного ответа.

3) Обменная – в состав мембраны входят не только структурные белки, которые образуют ее, но и ферментативные, являющиеся биологическими катализаторами. Они располагаются на мембране в виде «каталитического конвейера» и определяют интенсивность и направленность реакций метаболизма.

4) Транспортная – молекулы веществ, диаметр которых не превышает 50 нм, могут проникать путем пассивного и активного транспорта через поры в структуре мембраны. Крупные вещества попадают в клетку путем эндоцитоза (транспорт в мембранной упаковке), требующего затраты энергии. Его разновидностями являются фаго - и пиноцитоз .

Пассивный транспорт – вид транспорта, в котором перенос веществ осуществляется по градиенту химической или электрохимической концентрации без затраты энергии АТФ. Выделяют два вида пассивного транспорта: простая и облегченная диффузия . Диффузия – это перенос ионов или молекул из зоны более высокой их концентрации в зону более низкой концентрации, т. е. по градиенту.

Простая диффузия – ионы солей и вода проникают через трансмембранные белки или жирорастворимые вещества по градиенту концентрации.

Облегченная диффузия – специфические белки-переносчики связывают вещество и переносят его через мембрану по принципу «пинг-понга». Таким способом через мембрану проходят сахара и аминокислоты. Скорость такого транспорта значительно выше, чем простой диффузии. Кроме белков - переносчиков, в облегченной диффузии принимают участие некоторые антибиотики – например, грамитидин и ваномицин. Поскольку они обеспечивают транспорт ионов, их называют ионофорами .

Активный транспорт – это вид транспорта, при котором расходуется энергия АТФ, он идёт против градиента концентрации. В нем принимают участие ферменты АТФ-азы. В наружной клеточной мембране находятся АТФ-азы, которые осуществляют перенос ионов против градиента концентрации, это явление называется ионным насосом. Примером является натрий-калиевый насос. В норме в клетке больше ионов калия, во внешней среде – ионов натрия. Поэтому по законам простой диффузии калий стремится из клетки, а натрий – в клетку. В противовес этому натрий-калиевый насос накачивает против градиента концентрации в клетку ионы калия, а ионы натрия выносит во внешнюю среду. Это позволяет поддерживать постоянство ионного состава в клетке и её жизнеспособность. В животной клетке одна треть АТФ расходуется на работу натрий-калиевого насоса.

Разновидностью активного транспорта является транспорт в мембранной упаковке – эндоцитоз . Крупные молекулы биополимеров не могут проникать через мембрану, они поступают в клетку в мембранной упаковке. Различают фагоцитоз и пиноцитоз. Фагоцитоз – захват клеткой твердых частиц, пиноцитоз – жидких частиц. В этих процессах выделяют стадии:

1) узнавание рецепторами мембраны вещества; 2) впячивание (инвагинация) мембраны с образованием везикулы (пузырька); 3) отрыв пузырька от мембраны, слияние его с первичной лизосомой и восстановление целостности мембраны; 4) выделение непереваренного материала из клетки (экзоцитоз).

Эндоцитоз является способом питания для простейших. У млекопитающих и человека имеется ретикуло-гистио-эндотелиальная система клеток, способная к эндоцитозу – это лейкоциты, макрофаги, клетки Купфера в печени.

ОСМОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТКИ

Осмос – односторонний процесс проникновения воды через полупроницаемую мембрану из области с меньшей концентрацией раствора в область с более высокой концентрацией. Осмос обусловливает осмотическое давление.

Диализ – односторонняя диффузия растворенных веществ.

Раствор, в котором осмотическое давление такое же, как и в клетках, называют изотоническим. При погружении клетки в изотонический раствор её объем не изменяется. Изотонический раствор называют физиологическим – это 0,9% раствор хлорида натрия, который широко применяется в медицине при сильном обезвоживании и потери плазмы крови.

Раствор, осмотическое давление которого выше, чем в клетках, называют гипертоническим . Клетки в гипертоническом растворе теряют воду и сморщиваются. Гипертонические растворы широко применяются в медицине. Марлевая повязка, смоченная в гипертоническом растворе, хорошо впитывает гной.

Раствор, где концентрация солей ниже, чем в клетке, называют гипотоническим . При погружении клетки в такой раствор вода устремляется в нее. Клетка набухает, ее тургор увеличивается, и она может разрушиться. Гемолиз – разрушение клеток крови в гипотоническом растворе.

Осмотическое давление в организме человека в целом регулируется системой органов выделения.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ КЛЕТКИ

Снаружи любой клетки формируется поверхностный аппарат , включающий цитоплазматическую мембрану, надмембранный комплекс и субмембранные структуры.

Надмембранный комплекс. Наружная клеточная мембрана животных клеток покрыта слоем олигосахаридных цепей. Это углеводное покрытие мембраны называют гликокаликсом. Он выполняет рецепторную функцию.

У растительных клеток поверх наружной клеточной мембраны располагается плотный целлюлозный слой с порами, через которые осуществляется связь между соседними клетками посредством цитоплазматических мостиков.

У клеток грибов поверх плазмалеммы – плотный слой хитина .

У бактерий – муреина .

Надмембранный комплекс животной клетки (гликокаликс ) создает необходимое для клетки микроокружение, является местом, где находятся внеклеточные ферменты, выполняет рецепторную функцию и т. д. Однако клетки растений, грибов и прокариот отличаются от животных клеток тем, что их клеточная оболочка выполняет каркасную, защитную и важнейшую функцию – осморегуляции.

Кроме того, у многих бактерий и некоторых растительных клеток снаружи клеточной стенки формируется слизистая капсула, которая надежно защищает клетку от чрезмерной потери влаги, резкого перепада температур и других неблагоприятных факторов окружающей среды. Сравнительная характеристика поверхностных аппаратов (ПАК) прокариотических и различных эукариотических клеток приведена в таблице 2.

Таблица 2

ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ КЛЕТКИ

ЦИТОПЛАЗМА

Цитоплазма (греч. citos – клетка, plazma – вылепленная) – это внутренняя среда клетки. Включает гиалоплазму, цитоскелет, органоиды и включения.

❇ Гиалоплазма (матрикс) заполняет пространство между плазмалеммой, ядерной оболочкой и другими внутриклеточными структурами. Это тонкозернистое, полупрозрачное, вязкое, студенистое вещество цитоплазмы.

Химический состав. Гиалоплазма – это коллоидный раствор с высоким содержанием воды и белков. Гиалоплазма способна переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное. Состав гиалоплазмы определяет осмотические свойства клетки.

Н2О 70 – 75%,

белки 10 – 20%,

липиды 1 – 5%,

углеводы 0,2 – 2%,

нуклеиновые кислоты 1 – 2%,

минеральные соединения 1 – 1,5%,

АТФ и другие низкомолекулярные органические вещества 0,1 – 0,5%.

Функции : 1) транспортная : обеспечивает перемещение веществ в клетке;

2) обменная : является средой для протекания химических реакций внутри клетки;

3) собственно внутренняя среда клетки , в которую погружены все другие компоненты цитоплазмы и ядро.

❇ Органоиды – это постоянные структуры цитоплазмы, выполняющие в клетке определенные функции. Исходя из мембранного принципа строения и функциональной принадлежности, все органоиды клетки делятся на две большие группы: органоиды общего и специального назначения.

Органоиды специального значения присутствуют у простейших (органоиды движения – ложноножки, реснички, жгутики) , органоид осморегуляции – сократительная вакуоль, органоиды защиты и нападения – трихоцисты, светочувствительный глазок – стигма) и в специализированных клетках многоклеточных организмов (реснички , жгутики , микроворсинки ).

Органоиды общего значения встречаются абсолютно во всех эукариотических клетках и подразделяются на немембранные и мембранные.

К немембранным органоидам клетки общего значения относятся рибосомы, клеточный центр (центросома), микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты (микрофибриллы).

Мембранные органоиды могут быть одно - и двумембранные.

Одномембранный принцип строения имеют эндоплазматическая сеть (ЭПС), комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы и растительные вакуоли. Одномембранные органоиды клетки объединяются в вакуолярную систему , компоненты которой представляют собой отдельные или связанные друг с другом отсеки, распределенные закономерным образом в гиалоплазме. Так, различные вакуоли (вакуоли растительных клеток, пероксисомы, сферосомы и др.) возникают из пузырьков эндоплазматического ретикулума, в то время как лизосомы – из пузырьков вакуолярного комплекса аппарата Гольджи.

Двумембранными органоидами клетки являются митохондрии и пластиды (лейкопласты, хлоропласты и хромопласты).

Таким образом, все мембранные элементы цитоплазмы представляют собой замкнутые, закрытые объемные зоны, отличные по составу, свойствам и функциям от гиалоплазмы. Для их описания часто употребляют термин «компартмент» – купе.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (РЕТИКУЛУМ)

Органоид общего значения, имеющий одномембранный принцип строения. В 1945 году К. Портер с сотрудниками увидел в электронном микроскопе большое число мелких вакуолей и каналов, соединяющихся друг с другом и образующих что-то наподобие рыхлой сети (ретикулум). Было видно, что стенки этих вакуолей и канальцев ограничены тонкими мембранами.

Структура: ЭПС представляет собой сеть из пузырьков , каналов , цистерн , густо оплетающих центральную часть цитоплазмы (эндоплазму) и занимающих 50-70 % ее объема.

Различают два вида ЭПС: гранулярную (зернистую, шероховатую) и агранулярную (гладкую). На мембранах гранулярной сети расположены рибосомы, на гладкой их нет.

Основными функциями ЭПС являются: синтетическая – на гранулярной – синтез белка в рибосомах, на гладкой – углеводов и липидов; транспортная – синтезированные вещества перемещаются по каналам ЭПС внутри клетки и за её пределы.

Типы ЭПС

Шероховатая

(гранулярная) ЭПС

Гладкая

(агранулярная) ЭПС

В структуре преобладают цистерны , несущие на мембране гранулы.

Преобладают каналы и пузырьки, просвет которых отграничен от цитоплазмы одной мембраной, на которой гранулы отсутствуют.

Гранулы – рибосомы

Рибосомы отсутствуют, в мембрану встроены ферменты по принципу каталитического конвейера.

Функции: 1) синтез белков . В отличие от свободных рибосом цитоплазмы, которые синтезируют белки для «домашнего» пользования, на гранулярной ЭПС происходит синтез «экспортируемых» белков клетки и их сегрегация;

2) синтез ферментов для внутриклеточного пищеварения;

3) синтез структурных белков клеточных мембран;

4) транспортная;

5) компартментализация

Функции: 1) синтез липидов (главным образом, предшественников стероидов);

2) синтез углеводов (олигосахаридов);

3) образование пероксисом, вакуолей растительных клеток ;

4) детоксикация вредных веществ (например, барбитураты, аспирин и др. в гладкой ЭПС клеток печени);

♦ лейкопласты – эти пластиды широко представлены в клетках подземных органов растений (корни, клубни, луковицы и др.), так как они выполняют запасающую функцию .

♦ хромопласты обнаруживаются в клетках лепестков цветов, созревших плодов. Создавая яркую окраску, они способствуют привлечению насекомых для опыления цветков, животных и птиц для распространения плодов и семян в природе.

ОРГАНОИДЫ СПЕЦИАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

Реснички и жгутики выполняют двигательные функции. В световой микроскоп эти структуры видны как тонкие выросты клетки с постоянным диаметром 200нм (0,2 мкм). Реснички обычно короче и многочисленнее, чем жгутики, но и те, и другие имеют одинаковую структуру основания, построенную из костяка микротрубочек. Снаружи этот вырост покрыт цитоплазматической мембраной . Внутри выроста расположена аксонема . В основании ресничек и жгутиков в цитоплазме видны хорошо красящиеся мелкие гранулы – базальные тельца.

Базальное тельце по своей структуре весьма сходно с центриолью клеточного центра. Оно также состоит из 9 триплетов микротрубочек – (9х3)+0 . На базальном тельце тоже можно видеть конусовидные сателлиты с головками и другие дополнительные структуры. Часто в основании реснички лежит пара базальных телец, расположенных под углом друг к другу, подобно диплосоме.

Аксонема – сложная структура, состоящая в основном из микротрубочек. В своем составе, в отличие от базального тельца, содержит 9 дуплетов

микротрубочек по периферии и 2 микротрубочки в центре – (9х2)+2 . Содержит белок динеин , считается, что именно он обеспечивает перемещение, скольжение микротрубочек относительно друг друга, так как основной белок ресничек – тубулин – не способен к сокращению, укорочению.

Микроворсинки всасывающих клеток кишечного эпителия представляют собой фибриллярную систему, характеризующуюся структурным постоянством. Центральное место в ней занимает пучок микрофиламентов актиновой природы, идущий параллельно длинной оси микроворсинки. Отдельные микрофибриллы этого пучка создают правильную систему контактов с субмембранной областью гиалоплазмы и на вершине ворсинки, и на ее боковых поверхностях при помощи коротких поперечных филаментов, расположенных через определенные промежутки. В этих участках обнаружен ά-актинин.

❇ Включения – это непостоянные компоненты цитоплазмы. Они представлены гранулами, вакуолями, содержащими вещества, синтезированные клеткой в процессе ее жизнедеятельности. Различают 3 вида включений.

Трофические – являются запасом питательных веществ в клетке (капельки жира, гликогена, белка и т. д. ).

Пигментные – придают клеткам характерную окраску (меланин в клетках кожи) и участвуют в определенных процессах жизнедеятельности.

Секреторные – синтезируются с целью выведения из клетки и использования этих продуктов другими клетками (ферменты, гормоны в секреторных клетках).

❇ Цитоскелет представлен микротрубочками, микрофиламентами и микрофибриллами (промежуточными филаментами).

Микротрубочки создают направление упорядоченного перемещения веществ в клетке. Встречаются в свободном состоянии в цитоплазме клеток или как структурные элементы жгутиков, ресничек, митотического веретена, центриолей. Микротрубочки разрушаются под воздействием колхицина.

СТРУКТУРА ЦИТОСКЕЛЕТА

Характерис-тика	микротрубочки	микрофибриллы	микро-филаменты
Диаметр (нм)
Химический состав		виментин и др.	актин, реже немышечный миозин
Белковая природа	глобулярный белок	фибриллярные	глобулярный белок (актин)
Физико-химические свойства	лабильные белки	стабильные белки	лабильный белок (актин)
	1) опорно-каркасная ; 2) формообразующая ; 3) создают направле-ние упорядоченного перемещения веществ в клетке	опорно-каркасная (укрепляют клетку, придают ей жесткость и упругость)	двигательная – сокращаясь, обеспечивают перемещение веществ в клетке

· Микрофибриллы или промежуточные филаменты – это пучки нитей, локализованные по периферии клетки и вокруг ядра. Их называют скелетными фибриллами. Они тоньше микротрубочек, но толще микрофиламентов, за что и получили своё название. Максимальное их скопление выявляется в местах наибольшего растяжения и сжатия клетки. По химической природе промежуточные филаменты представлены разнообразными классами белков, это тканеспецифичные структуры .

· Микрофиламенты – это белковые нити толщиной около 4 нм. Большинство из них образовано молекулами актинов, которых выявлено около 10 видов.

Ядро (лат. nucleus, греч. karyon) – главный компонент эукариотической клетки. При повреждении ядра клетка погибает. Форма ядра обычно круглая, шарообразная, но может быть и другой: палочковидной, серповидной, лопастной и зависит как от формы клетки, так и от функций, которые она выполняет. В клетках с высокой физиологической активностью форма ядер сложная, что увеличивает отношение поверхности ядра к его объёму. Например, сегментоядерные лейкоциты имеют многолопастные ядра. Размеры ядра, как правило, зависят от величины клетки: при увеличении объёма цитоплазмы растёт и объём ядра. Соотношение объёмов ядра и цитоплазмы называется ядерно-плазменным соотношением.

В современном представлении в структуру ядра входят:

◈ КАРИОПЛАЗМА – внешне бесструктурный компонент ядра, который по химическому составу аналогичен гиалоплазме, но в отличие от цитоплазматического матрикса содержит очень много нуклеиновых кислот. Он создает специфическое микроокружение для ядерных структур и обеспечивает взаимосвязь с цитоплазмой.

◈ ЯДЕРНЫЙ МАТРИКС представлен фибриллярными белками, осуществляющими структурную (скелетную) функцию в топографической организации всех ядерных компонентов, регуляторную (принимают участие в репликации, транскрипции, процессинге), транспортную (перемещают продукты транскрипции внутри ядра и за его пределы).

◈ ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ ЯДРА состоит из трех основных компонентов:1 – ядерной оболочки; 2 – поровых комплексов; 3 – ядерной ламины (плотной пластинки).

① Ядерная оболочка образована уплощенными цистернами и имеет соответственно наружную и внутреннюю мембрану .

Наружная мембрана ядерной оболочки переходит во внутреннюю лишь в области ядерных пор.

Между мембранами находится перинуклеарное пространство 10–50 нм.

② Ядерные поры составляют 10–12% площади поверхностного аппарата ядра. Это не просто сквозные дыры в ядерной оболочке, а комплексы, в которых, кроме мембран, имеется система правильно ориентированных в пространстве периферических и центральных глобул. По границе поры в ядерной оболочке располагаются 3 ряда гранул, по 8 штук в каждом: один ряд расположен со стороны ядра, другой – со стороны цитоплазмы, третий – в центральной части поры. От этих глобул отходят фибриллярные отростки. Такие фибриллы, идущие от периферических гранул, обычно сходятся в центре. Здесь же располагается центральная глобула. Типичные поровые комплексы у большинства эукариотических клеток имеют диаметр около 120

нм.

◈ ЯДРЫШКИ – несамостоятельные и непостоянные структуры ядра. Их количество (обычно от 1 до 10), форма могут значительно варьировать в зависимости от типа клеток. Ядрышки активно функционируют в период между делениями клетки, в начале деления (профазу) они исчезают. Образуются в телофазу на специфических участках спутничных хромосом, называемых «ядрышковыми организаторами». У человека это 13 – 15; 21 – 22 хромосомы. Ядрышки представляют собой определенные участки ДНП хроматина, связанные со структурными и функциональными белками ядерного матрикса. В них синтезируется р-РНК и происходит формирование субъединиц рибосом. Через ядерную оболочку субъединицы попадают в цитоплазму, где собираются в целостные рибосомы, осуществляющие синтез белка в клетке. Таким образом, ядрышки являются местом синтеза р-РНК и образования субъединиц рибосом.

◈ ХРОМОСОМЫ (ХРОМАТИН) – самый главный постоянный компонент ядра эукариотической клетки. По химической природе является дезоксирибонуклеопротеидным комплексом – ДНП (ДНП = ДНК + белки). Молекулы ДНК способны к репликации и транскрипции. В неделящейся клетке ДНП ядра представлены в виде длинных тонких нитей, носящих название «хроматин» , на которых происходит транскрипция. В начале деления клетки (профаза) удвоенные в S-период интерфазы ДНП-комплексы спирализуются и представляют собой короткие палочковидные структуры – хромосомы . Хроматин – это интерфазное состояние хромосом клетки.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЯДРЕ КЛЕТКИ

ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ ЯДРА	Ядерная оболочка	Наружная и внутренняя мембраны; перинуклеарное пространство	 барьерная (разграниче- ние содержимого ядра и цитоплазмы);  защитная (обеспечение сохранности наследственного материала клетки);  транспортная (доставка веществ из ядра в цитоплаз- му и наоборот);  структурная (упоря-доченная укладка хроматина ядра и структурная органи- зация порового комплекса).
Поровый комплекс	Группа глобулярных белков, связанных фибриллярными белками – (8х3)+1 . В стенке поры глобулярные белки расположены в 3 ряда по 8 глобул и 1 глобула в центре
Ядерная ламина (пластинка)	Аморфные белки, представляющие собой плотный слой, соединенный с внутренней мембраной
Кариоплазма	Коллоидный раствор белков	 внутренняя среда ядра
Ядерный матрикс	Фибриллярные белки, формирующие плотную сетку по всему объему ядра	 каркасная («скелет» ядра);  регуляторная (принимает участие в репликации, транскрипции, процессинге), транспортная (перемещение продуктов транскрипции внутри ядра и за его пределы)
Хроматин	Дезоксирибонуклео-протеидные комплексы, в которых выделяют участки эухроматина и гетерохроматина	 хранение наследственной информации;  воспроизведение ;  передача наследственной информации дочерним клеткам
Ядрышки	Формируются в областях хромосом, отграниченных вторичными перетяжками. Представляют собой фибриллярные и гранулярные компоненты.	 синтез р-РНК ;  формирование субъединиц рибосом

1.2 СТРУКТУРА ЦИТОПЛАЗМЫ РАЗЛИЧНЫХ КЛЕТОК

Компоненты цитоплазмы	прокарио-тическая клетка	растительная клетка	клетка грибов	животная клетка
Гиалоплазма
О Р Г А Н О И Д Ы О Р Г А Н О И Д Ы			преимущественно гладкая ЭПС		преимущественно гранулярная ЭПС
митохонд-рии
комплекс
рибосомы	70 S	70 S – в строме митохондрий; 80 S – в гиалоплазме, на ЭПС
перокси-сомы		у высших растений	у низших грибов
лизосомы		преимуществен-но аутофагосомы	преимущест-венно фагосомы	преимущественно фагосомы
клеточный		у низших растений	у высших грибов
пластиды

трубочки
филаменты	единичные
фибриллы
реснички
	имеются у отдельных видов	имеются у отдельных видов
ворсинки
Включения	белки, липиды, углеводы (гликоген), поли-фосфаты, гранулы волютина	белки (глютин), липиды, углеводы (крахмал), кристаллы оксалатов	белки, липиды, углеводы (гликоген)	белки, липиды, углеводы (гликоген), секреторные гранулы, пигменты
Цитоскелет		преобладают микротрубочки	преобладают микро-трубочки	микротрубочки, микрофибриллы, микрофиламенты

1.3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИТОПЛАЗМЕ ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ

	* Гиалоплазма (цитоплазма-тический матрикс)	Коллоидный раствор белков , включающий и другие органические, минеральные вещества	 собственно внутренняя среда клетки;  обменная;  транспортная.
* Включения	Временные внутри-клеточные структуры , накапливающиеся в клетке и использующиеся ею в процессе метаболизма	 трофические (запас питательных веществ);  секреторные;  пигментные.
* Цитоскелет	Микротрубочки, микрофи-ламенты, промежуточные филаменты (микрофибриллы )	 опорно-каркасная;  формообразующая;  циклоз.
* О Р Г А Н О И Д Ы		*Гладкая ЭПС* – система каналов, пузырьков ограниченных одинарными мембранами	 синтез липидов;  синтез олигосахаридов;  образование пероксисом;  транспортная;  детоксикация;  компартментализация.
*Шероховатая (гранулярная) ЭПС* – система уплощенных цистерн и каналов, на мембране которых располагаются рибосомы	 синтез белков;  созревание белков;  транспортная;  компартментализация.
Мито-хондрии	Наружная мембрана – гладкая; внутренняя – с кристами ; межмембранное пространство; матрикс, в котором ДНК , рибосомы , собственные белки	 аккумуляция энергии (синтез АТФ);  синтетическая (синтез собственных белков);  генетическая (цитоплазматическая наследственность);  компартментализация.
Комплекс Гольджи	Система уплощенных мембранозных мешков , окруженных множеством макро - и микропузырьков (вакуолей). Формирующая поверхность находится возле ядра и содержит микропузырьки . Созре-вающая поверхность вклю-чает макропузырьки , образующие вакуолярную зону комплекса Гольджи	 хранение, упаковка, созревание веществ, синтезированных в клетке;  формирование первичных лизосом;  образование секреторных гранул;  синтез полисахаридов;  синтез липидов;  компартментализация.
Лизосома	Пузырек, окруженный одинарной мембраной, с гомогенным содержимым (набором гидролаз )	 гетерофагия;  аутофагия;  компартментализация.
Перокси-сома	Пузырек, окруженный одинарной мембраной, с кристаллоподобной сердцевиной (оксидазы ) и матриксом (каталазы )	 перекисное окисление;  компартментализация.
Рибосома	Малая и большая субъединицы	 синтез белков (трансляция).
Микро-трубочка	Полый цилиндр , образованный спирально расположенными димерами белка тубулина	 опорно-каркасная (сетка цитоскелета, основание для ресничек и жгутиков);
Клеточ-ный центр	Центросфера и диплосома (2 центриоли ). Каждая центриоль – это полый цилиндр (9х3)+0 из 9 триплетов микротрубочек	 центр организации микротрубочек (ЦОМТ);  участие в делении клетки (формирование веретена деления).
Микрофи- ламенты	Актин , реже немышечный миозин	 сократительная;  образование десмосом.
Реснички и жгутики	Выросты цитоплазмы (длина ресничек 10 – 20 мкм, жгутиков >1000 мкм), покрытые плазмалеммой	 движение клетки;  транспорт веществ и жидкости.

Контрольные тестовые вопросы к разделу:

«Структурная организация клетки»

1) Сходство строения и жизнедеятельности клеток организмов разных царств живой природы – одно из положений:

1) теории эволюции;

2) клеточной теории;

3) учения об онтогенезе;

4) законов наследственности.

2) По строению клетки все организмы разделяются на две группы:

1) прокариоты и эукариоты;

3) рибосомные и безрибосомные;

4) органоидные и безорганоидные.

3) Лизосомы формируются в:

1) комплексе Гольджи;

2) клеточном центре;

3) пластидах;

4) митохондриях.

4) Роль цитоплазмы в растительной клетке:

1) защищает содержимое клетки от неблагоприятных условий;

2) обеспечивает избирательную проницаемость веществ;

3) осуществляет связь между ядром и органоидами;

4) обеспечивает поступление в клетку веществ из окружающей среды.

5) Собственные ДНК и рибосомы в клетках эукариот имеют:

1) лизосомы и хромопласты;

2) митохондрии и хлоропласты;

3) клеточный центр и вакуоли;

4) аппарат Гольджи и лейкопласты.

6) Наличие различных пластид характерно для клеток:

1) грибов;

2) животных;

3) растений;

4) бактерий.

7) Сходство функций хлоропластов и митохондрий состоит в том, что в них происходит:

1) синтез молекул АТФ;

2) синтез углеводов;

3) окисление органических веществ;

4) синтез липидов.

8) В митохондриях в отличие от хлоропластов не происходит синтез молекул:

2) глюкозы;

9) Эукариоты:

1) способны к хемосинтезу;

2) имеют мезосомы;

3) не имеют многих органоидов;

4) имеют ядро с собственной оболочкой.

10) Лейкопласты - это органоиды клетки, в которых:

4) накапливается крахмал.

11) Эндоплазматическая сеть обеспечивает:

1) транспорт органических веществ;

2) синтез белков;

3) синтез углеводов и липидов;

4) все перечисленные процессы.

1) растений;

2) бактерий;

3) животных;

4) грибов.

13) В клетках прокариот имеются:

2) рибосомы;

3) митохондрии;

4) всё перечисленное.

14) В митохондриях происходит:

1) накопление синтезируемых клеткой веществ;

2) клеточное дыхание с запасанием энергии;

3) формирование третичной структуры белка;

4) темновая фаза фотосинтеза.

15) На шероховатой эндоплазматической сети находится много:

1) митохондрий;

2) лизосом;

3) рибосом;

4) лейкопластов.

16) Общим признаком животной и растительной клетки является:

1) гетеротрофность; 3) наличие хлоропластов;

2) наличие митохондрий; 4) наличие жесткой клеточной стенки.

17) Хромопласты - это органоиды клетки, в которых:

1) происходит клеточное дыхание;

2) осуществляется процесс хемосинтеза;

3) находятся пигменты красного и желтого цветов;

18) Ядрышко участвует в синтезе:

1) митохондрий;

2) лизосом;

3) субъединиц рибосом;

4) ядерной оболочки.

19) Клеточный центр участвует в:

1) удалении отживших органоидов клетки;

2) обмене веществ между клеткой и окружающей средой;

3) формировании веретена деления;

4) синтезе АТФ.

20) Согласно клеточной теории, клетка – это единица:

1) мутации и модификации;

2) наследственной информации;

3) эволюционных превращений;

4) роста и развития организмов.

21) Структура ядра клетки, в которой сосредоточена наследственная информация:

1) хромосомы;

2) ядрышко;

3) ядерный сок;

4) ядерная оболочка.

22) Ядерное вещество свободно располагается в цитоплазме:

1) бактерий;

2) дрожжей;

3) одноклеточных водорослей;

4) одноклеточных животных.

23) В клетках растений, грибов и бактерий клеточная мембрана состоит:

1) только из белков;

2) только из липидов;

3) из белков и липидов;

4) из полисахаридов.

24) Пластиды имеются в клетках:

1) всех растений;

2) только животных;

3) всех эукариот;

4) во всех клетках.

25) Функция аппарата Гольджи заключается в:

1) накоплении белков для последующего выведения;

2) синтезе белков и последующем их выведении;

3) накоплении белков для последующего расщепления;

4) синтезе белков и последующем их расщеплении.

26) Гликокаликс характерен для клеток:

1) животных;

2) всех прокариот;

3) всех эукариот;

4) всех перечисленных.

27) Хлоропласты – это органоиды клетки, в которых:

1) происходит клеточное дыхание;

2) осуществляется процесс фотосинтеза;

3) находятся пигменты красного и желтого цветов;

4) накапливается вторичный крахмал.

28) К немембранным органоидам клетки относится :

1) эндоплазматический ретикулум;

2) клеточный центр;

3) аппарат Гольджи;

4) лизосомы.

29) Ядро отсутствует в клетках:

1) простейших;

2) низших грибов;

3) бактерий;

4) одноклеточных зеленых водорослей.

30) Клеточный центр участвует в:

1) синтезе белков;

2) синтезе углеводов;

3) делении клетки;

4) синтезе рибосом.

31) Органоиды клеток эукариот, внутренняя мембрана которых образует многочисленные кристы, – это:

1) лизосомы;

2) пероксисомы;

3) рибосомы;

4) митохондрии.

32) Ядерная оболочка:

1) отделяет ядро от цитоплазмы;

2) состоит из двух мембран;

3) пронизана порами;

4) обладает всеми перечисленными свойствами.

33) Рибосомы:

1) имеют мембрану;

2) находятся на поверхности гладкой эндоплазматической сети;

3) состоят из двух субъединиц;

4) участвуют в синтезе АТФ.

34) Плазматическая мембрана клетки:

1) хранит наследственную информацию;

2) обеспечивает транспорт аминокислот к месту синтеза белка;

3) обеспечивает избирательный транспорт веществ в клетку;

4) участвует в синтезе белков.

35) Двумембранное строение имеют следующие органоиды:

1) митохондрии;

2) лизосомы;

3) рибосомы;

4) центриоли.

36) Лизосомы участвуют в:

1) транспорте веществ, синтезированных в клетке;

2) накоплении, химической модификации и упаковке синтезированных в клетке веществ;

3) синтезе белков;

4) удалении отживших органоидов клетки.

37) Ядрышко участвует в:

1) энергетическом обмене;

2) синтезе рибосом;

3) организации деления клетки;

4) транспорте синтезированных в клетке веществ.

38) Рибосомы:

1) окружены двойной мембраной;

2) находятся на поверхности шероховатой эндоплазматической сети;

4) осуществляют внутриклеточное пищеварение.

39) Наличие в клетке целлюлозной клеточной стенки характерно для:

1) грибов;

2) животных;

3) растений;

4) бактерий.

40) Субъединицы рибосом образуются в:

1) шероховатой ЭПС;

2) кариоплазме;

3) комплексе Гольджи;

4) ядрышке.

41) В лизосомах находятся ферменты, осуществляющие процесс:

1) гликолиза;

2) окислительного фосфорилирования;

3) гидролиза биополимеров;

4) расщепления перекиси водорода.

42) Р. Гук впервые увидел под микроскопом и описал клетки:

1) простейших; 3) клубня картофеля;

2) пробки; 4) кожи угря.

43) Основная функция лизосом в клетке – это:

1) внутриклеточное пищеварение;

2) синтез белка;

3) образование молекул АТФ;

4) репликация ДНК.

44) Клетки растений в отличие от клеток животных не способны:

1) осуществлять дыхание;

2) к фагоцитозу;

3) осуществлять фотосинтез;

4) к синтезу белка.

45) B аппарате Гольджи образуются:

1) лизосомы;

2) рибосомы;

3) хлоропласты;

4) митохондрии.

46) Митохондрии отсутствуют в клетках:

1) бактерий;

2) животных;

3) грибов;

4) растений.

47) Клеточная стенка растительных клеток преимущественно состоит из:

1) сахарозы;

2) гликогена;

4) целлюлозы.

48) Прокариотической клеткой является:

1) спирохета;

2) вирус СПИДа;

3) лейкоцит;

4) малярийный плазмодий.

49) Окисление пировиноградной кислоты с освобождением энергии происходит в:

1) рибосомах;

2) ядрышке;

3) хромосомах;

4) митохондриях.

50) Обмен веществ между клеткой и окружающей средой регулируется:

1) плазматической мембраной;

2) эндоплазматической сетью;

3) ядерной оболочкой;

4) цитоплазмой.

51) Животные клетки в отличие от растительных способны к:

1) синтезу белка; 3) обмену веществ;

2) фагоцитозу; 4) делению.

52) Ферменты для внутриклеточного пищеварения содержатся в:

1) рибосомах;

2) лизосомах;

3) митохондриях;

4) хлоропластах.

53) Каналы эндоплазматической сети ограничены:

1) одной мембраной;

2) полисахаридами;

3) двумя мембранами;

4) слоем белка.

54) Все прокариотические и эукариотические клетки имеют:

1) митохондрии и ядро;

2) вакуоли и комплекс Гольджи;

3) ядерную мембрану и хлоропласты;

4) плазматическую мембрану и рибосомы.

55) О единстве органического мира свидетельствует:

1) наличие ядра в клетках живых организмов;

2) клеточное строение организмов всех царств;

3) объединение организмов всех царств в систематические группы;

4) разнообразие организмов, населяющих Землю.

Ответы на контрольные тестовые вопросы:

1)-2; 2)-1; 3)-1;4)-3; 5)-2; 6)-3; 7)-1; 8)-2; 9)-4; 10)-4; 11)-4; 12)-2; 13)-2; 14)-2;

15)-3; 16)-2; 17)-3; 18)-3; 19)-3; 20)-4; 21)-1; 22)-1; 23)-3; 24)-1; 25)-1; 26)-1;

27)-2; 28)-2; 29)-3; 30)-3; 31)-4; 32)-4; 33)-3; 34)-3; 35)-1; 36)-4; 37)-2; 38)-2;

39)-3; 40)-4; 41)-3; 42)-2; 43)-1; 44)-2; 45)-1; 46)-1; 47)-4; 48)-1; 49)-4; 50)-1;

51)-2; 52)-2; 53)-1; 54)-4; 55)-2;

Библиография:

1. , Биология: Учебник. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2005. – 592 с.

2. Под ред. Биология с основами экологии: Учебник. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб.:Издательство «Лань», 2004. – 688 с.: ил. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

3. Биология. Т. I, II, III. – М.:Мир, 1990.

4. Биохимия и молекулярная биология . Пер. с англ. под ред. с соавт. – М.: Изд-во НИИ биомем химии РАМН, 1999.

5. С. Общая цитология:Учебник. – 2-е изд. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1984. – 352с., ил.

6. , Основы общей цитологии: Учебное пособие. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. – 240с., Ил. 65.

7. Биологические мембраны. – М., 1975.

8. Финеан Дж., Колмэн Р . Мембраны и их функции в клетке. – М., 1977.

9. Intermediate First Year, Zoology : Authors (English Telugu Versions): Smt. K. Srilatha Devi, Dr. L. Krishna Reddy, Revised Edition: 2000.

10. A textbooik of cytology, genetics and evolution, ISBN -0, P. K. Gupta (a textbook for university students, published by Rakesh Kumar Rastogi for Rastogi publications, Shivaji Rood, Meerut - 250002.

Основы ЦИТОЛОГИИ: СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Учебное пособие для студентов первого курса ФВСО. – Ставрополь: Изд - во СтГМА. – 2009. – 50с.

Доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой биологии с экологией;

Кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры биологии с экологией;

Кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры биологии с экологией.

ЛР № от

Сдано в набор. Подписано в печать. Формат 60х90 1/16. Бумага типог. №1. Печать офсетная. Гарнитура офсетная. Усл. печ. л. 2,0.

Уч.-изд. л 2,2. Заказ 2093. Тираж 100

Ставропольская государственная медицинская академия,

г . Ставрополь, ул. Мира, 310.

Доктор с.-х. наук, профессор кафедры зоологии и анатомии Брянского государственного университета

Зав. лабораторией популяционной цитогенетики НИИ ФиПИ БГУ

главная страница сайта ОБЩАЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ http://afonin-59-bio.narod/ru

e-mail: afonin.salix@

последнее обновление страницы 29.04.2010

ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ

Введение в биологию. Уровни организации живой природы

Основы цитологии

Химия клетки

Структурные компоненты клетки

Обмен веществ

Энергетический обмен

Пластический обмен. Фотосинтез

Биосинтез белков

Прокариоты (бактерии)

Размножение
Деление клеток. Клеточный цикл. Митоз. Кариотип
Мейоз. Гаметогенез
Индивидуальное развитие

1. Введение в биологию. Уровни организации живой природы

Биология как наука , изучающая жизнь во всех ее проявлениях. Основные разделы биологии. Биология как естественнонаучный фундамент для разнообразных областей человеческой деятельности. Связь биологии с другими науками.

Определение жизни . Жизнь как одна из высших форм движения материи, одна из альтернативных форм существования объективной реальности. Основные свойства биологических систем: обмен веществ и самовоспроизведение с изменением.

Признаки биологических систем. Высокая степень упорядоченности. Наличие генетической программы строения, развития и функционирования. Биологические системы как открытые проточные системы. Саморегуляция; обратные связи; гомеостаз. Рост и развитие; устойчивость развития. Целостность и дискретность. Другие признаки жизни.

Краткая характеристика уровней жизни.

Молекулярно-генетический уровень; хранение, воспроизведение и начальная реализация наследственной информации; мутации.

Клеточный уровень; клетка как элементарная биологическая система. Упорядоченность и единство обменных процессов в клетках.

Онтогенетический (организменный) уровень; завершение реализации наследственной информации в ходе онтогенеза; онтогенез как объект действия естественного отбора.

Популяционно-видовой уровень; дифференциальное воспроизведение генотипов; изменение генотипической структуры популяций; эволюция видов.

Биогеоценотический уровень; взаимодействие популяций в биогеоценозах; круговорот веществ и поток энергии в биогеоценозах; эволюция биогеоценозов.

Биосферный уровень. Жизнь как космическое явление. Эволюция биосферы.

Биология – наука о живой природе

Биология (буквально – «наука о жизни») – представляет собой совокупность наук о живой природе. Биология изучает строение и функционирование живых существ, их происхождение и развитие, их взаимодействие друг с другом и с неживой природой.

Термин «биология» в 1802 г. ввел в широкое употребление Ж. Б. Ламарк (хотя этот термин использовался другими учеными и ранее).

К основным биологическим дисциплинам относятся: ботаника, зоология, анатомия и физиология человека, а также общебиологические дисциплины. В пределах основных дисциплин выделяются более частные, например, энтомология, ихтиология, орнитология и т.д.

К основным разделам общей биологии относятся науки, изучающие наиболее общие закономерности жизненных явлений: теория эволюции, классическая генетика, молекулярная биология, цитология, биоэнергетика, биология развития (эмбриология), популяционная биология, экология и учение о биосфере.

Современная биология является основой медицины и здравоохранения. Биология образует естественнонаучный фундамент и других видов человеческой деятельности. Например, генетика является теоретической основой селекции и сельского хозяйства; использование данных генетики позволяет выводить новые высокопродуктивные породы животных, сорта растений и штаммы микроорганизмов. Экология является теоретической основой ведения сельского, лесного и промыслового хозяйства, теоретической основой охраны природы. Без экологических знаний невозможно устойчивое развитие человечества. Микробиология, цитология и генетика создают основу современных биотехнологий, которые широко используется в промышленности, сельскохозяйственном производстве и здравоохранении.

Биология тесно связана с другими науками: химией, физикой, географией, математикой, с компьютерными технологиями. В результате интеграции биологии с другими науками возникли такие дисциплины как биохимия, иммунология, биофизика, радиология, космическая биология, биогеография, биологическая статистика и другие.

Определение жизни

Объектом исследования общей биологии является жизнь – одна из высших форм движения материи, одна из альтернативных форм существования объективной реальности.

К материи относится все частицы и поля, из которых состоит окружающий нас мир. Материя непрерывно изменяется, движется. К низшим формам движения материи относятся физико-механическое и химическое, к высшим – биологическое и социальное.

Объективная реальность – это все то, что существует независимо от нашего сознания, независимо от наших взглядов, знаний, желаний. К объективной реальности относится материя, а также связанные с ней идеальные (нематериальные) явления и процессы, например, информация. С точки зрения биологии, объективная реальность существует одновременно в двух альтернативных формах: живой и неживой.

Классическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».

В настоящее время для определения жизни широко используется системный подход. Система – это определенным образом организованная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих единое целое. При этом свойства всей системы несводимы к сумме свойств составляющих её элементов.

На основе системного подхода можно дать следующее определение жизни (по М. В. Волькенштейну): «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Однако приведенные определения жизни, основанные на биохимическом подходе, не охватывают всего многообразия различий между живым и неживым. Биологические системы обладают рядом существенных особенностей, которые в неживых системах или вообще не обнаруживаются, или встречаются как исключение.

Свойства и признаки жизни

Биологические системы характеризуются двумя основными свойствами:

1. Обмен веществ. Любая биологическая система является открытой системой. Это означает, что она не может существовать без обмена с внешней средой химическим веществом, энергией и информацией.

2. Самовоспроизведение с изменением. Любая биологическая система способна воспроизводить себе подобную.

Кроме указанных свойств выделяются разнообразные признаки биологических систем:

1. Особенности химического состава. В состав биологических систем входят вещества (биологические молекулы), которые в неживой природе не обнаруживаются: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды, разнообразные низкомолекулярные органические вещества.

2. Биологические системы характеризуются такой высокой степенью упорядоченности, такой строгой системой соподчинения (иерархичностью), которые никогда не встречаются в неживой природе.

3. Биологические системы представляют собой продукт реализации генетической программы строения, развития и функционирования. Эта программа реализуется в процессе развития биологической системы в определенных условиях внутренней и внешней среды. Например, фенотип формируется на основе генотипа в определенных условиях развития организма.

4. Биологические системы являются открытыми проточными системами. Они постоянно поглощают высокоорганизованную энергию (в виде химической или световой энергии) и выделяют низкоорганизованную (в виде тепла). Разность в уровне организации энергии используется для повышения уровня организации биологических структур.

5. Биологические системы – это саморегулирующиеся системы, способные поддерживать свою структуру в условиях изменяющейся внешней среды. В основе саморегуляции биологических систем лежит множество обратных связей между составляющими их элементами. Сохранение постоянства внутренней среды организма или иной биологической системы иначе называется гомеостаз. Существует три принципа гомеостаза: избыточность структур, полифункциональность структур, делокализация структур.

6. Рост и развитие. Рост проявляется как накопление количественных изменений (увеличение объема, массы, числа клеток). Развитие проявляется как переход количественных изменений в качественные (появление новых органов и новых функций).

7. Целостность и дискретность. Любая биологическая система является целостной системой, реагирующей на воздействия как единое целое. В то же время, биологические системы одного уровня дискретны, то есть более или менее отграничены друг от друга (термин «дискретность» означает «прерывистость, обособленность»).

Целостность и дискретность наиболее отчетливо проявляются на уровне отдельных организмов – индивидов (от лат. individ – неразделимый). Однако целостность и дискретность характеризует все биологические системы. Например, клетки, организмы, популяции, сообщества – это целостные системы, которые более или менее отграничены друг от друга.

Кроме перечисленных признаков биологических систем можно выделить и множество других:

– раздражимость,

– ритмичность,

– инерционность,

– пространственная анизотропия,

– необратимость развития (временная анизотропия),

– способность к адаптивной эволюции и др.

Краткая характеристика уровней жизни

Жизнь может существовать только одновременно на нескольких уровнях: молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционно-видовом, биогеоценотическом, биосферном.

1. Молекулярно-генетический уровень

На этом уровне происходит хранение, воспроизведение и начальная реализация наследственной информации. При хранении и воспроизведении наследственной информации возникают мутации – случайные, ненаправленные изменения генетического материала.

2. Клеточный уровень

Клетка – это элементарная биологическая система, обладающая всеми свойствами и признаками жизни. В сущности, жизнь начинается с клетки. На клеточном уровне протекают все обменные процессы. Упорядоченность и физиологическое единство обменных процессов обеспечиваются самой морфологической организацией клетки.

3. Онтогенетический (организменный) уровень

Онтогенезом называется индивидуальное развитие организма с момента образования зиготы до гибели этого организма. В ходе развития формируются все признаки организма, составляющие его фенотип, то есть полностью завершается реализация наследственной информации. Поэтому именно онтогенез является объектом действия естественного отбора.

4. Популяционно-видовой уровень

Популяции являются конкретной формой существования видов, поэтому популяционный и видовой уровень объединяют вместе. На популяционно-видовом уровне в ходе естественного отбора происходит дифференциальное (неодинаковое) воспроизведение генотипов, изменяется генотипическая структура популяций, протекает эволюция видов.

5. Биогеоценотический уровень

Этот уровень включает конкретные естественноисторические сообщества организмов в единстве с их средой обитания. В биогеоценозах происходит круговорот веществ и поток энергии. Популяции разных видов взаимодействуют между собой и эволюционируют в составе конкретных биогеоценозов («биогеоценоз – арена первичных эволюционных преобразований»). Поскольку эволюционируют популяции, постольку эволюционируют и биогеоценозы.

6. Биосферный уровень

Совокупность всех биогеоценозов образует биосферу. Биосфера – это геологическая оболочка Земли, сформировавшаяся в результате деятельности биологических систем. В результате исторического развития органического мира Земли осуществляется глобальный круговорот веществ с переносом и трансформацией энергии. Следовательно, на биосферном уровне жизнь выступает как космическое явление.

Все перечисленные уровни образуют иерархичную систему, в которой каждый уровень характеризуется собственной спецификой, а явления одного уровня не могут быть описаны на других уровнях.

2 Основы цитологии

Краткая история цитологии. Создание светового микроскопа. Световая микроскопия – специфический метод цитологии. Работы Р. Гука, А. ван Левенгука, К. Ф. Вольфа. Универсальность клеточной организации, гомологичность растительных и животных клеток. Основные положения клеточной теории Т. Шванна и М. Шлейдена. Работы Р. Вирхова («каждая клетка от клетки»). Клетка как элементарная биологическая система.

Цитология – наука о клетке. Современные методы изучения клетки: электронная микроскопия, биохимические и биофизические методы, биотехнологические методы, использование компьютерных технологий.

Современное определение клетки. Основные типы клеток (эукариотический и прокариотический). Животные и растительные клетки.

Структурные компоненты эукариотической клетки: ядро, плазмалемма и цитоплазма. Ядро – строение и функции; ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный матрикс. Плазмалемма (плазматическая мембрана) – строение и функции. Клеточные оболочки. Цитоплазма; цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и включения. Немембранные органоиды; рибосомы, клеточный центр и органоиды движения. Одномембранные органоиды; эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, сферосомы, вакуоли; вакуолярная система клетки. Двумембранные органоиды; митохондрии и пластиды.

Прокариотическая клетка. Нуклеоид, кольцевая хромосома. Отсутствие постоянных одномембранных и двумембранных органоидов. Мезосомы.

2.1 Краткая история цитологии

Открытие и дальнейшее изучение клетки стало возможным только после изобретения микроскопа. Это связано с тем, что человеческий глаз не способен различать объекты с размерами менее 0,1 мм, что составляет 100 микрометров (сокращ. микрон или мкм). Размеры же клеток (а тем более, внутриклеточных структур) существенно меньше. Например, диаметр животной клетки обычно не превышает 20 мкм, растительной – 50 мкм, а длина хлоропласта цветкового растения – не более 10 мкм. С помощью светового микроскопа можно различать объекты диаметром в десятые доли микрона. Поэтому световая микроскопия является основным, специфическим методом изучения клеток.

Примечание. 1 миллиметр (мм) = 1.000 микрометров (мкм) = 1.000.000 нанометров (нм). 1 нанометр = 10 ангстрем (Å). Одному ангстрему примерно соответствует диаметр атома водорода.

Первые оптические приборы (простые линзы, очки, лупы) были созданы еще в XII веке. Но сложные оптические трубки, состоящие из двух и более линз, появляются только в конце XVI века. В изобретении светового микроскопа принимали участие Галилео Галилей, отец и сын Янсены и другие ученые. Первые микроскопы использовались для изучения самых разнообразных объектов.

В середине XVII в. выдающийся английский естествоиспытатель Роберт Гук, изучая микроскопическое строение пробки, установил, что она состоит из замкнутых пузырьков, или ячеек, разделенных общими перегородками – стенками. Р. Гук назвал эти ячейки клетками (лат. – cellula). В дальнейшем Р. Гук изучал срезы живых стеблей и обнаружил в них аналогичные ячейки, которые, в отличие от мертвых клеток пробки, были заполнены «питательным соком». Свои наблюдения Р. Гук изложил в своем труде «Микрография, или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол» (1665).

В 1671 г. М. Мальпиги (Италия) и Н. Грю (Англия), изучая анатомическое строение растений, пришли к выводу, что все растительные ткани состоят из пузырьков-клеток. Термин «ткань» («кружево») впервые употребил Н. Грю. В работах Р. Гука, М. Мальпиги и Н. Грю клетка рассматривается как элемент, как составная часть ткани, которая не может существовать вне ткани, вне организма.

Однако голландский микроскопист–любитель Антонио ван Левенгук (1680) наблюдал одноклеточные организмы (инфузории, саркодовые, бактерии) и другие формы одиночных клеток (форменные элементы крови, сперматозоиды). Позже (в XVIII в.) Л. Спалланцани открыл деление одноклеточных организмов. В дальнейшем на основании исследований отдельных клеток сформировались представления о клетке как элементарном организме.

Академик Российской Академии наук Каспар Фридрих Вольф (1759) установил, что клетка есть единица роста, то есть рост организмов сводится к образованию новых клеток.

Долгое время изучались только клетки растений. Лишь в 1830-е гг. чешский гистолог Ян Пуркинье, немецкий физиолог Иоганнес Мюллер и другие исследователи показали, что клеточная организация является универсальной и для животных тканей, а немецкий физиолог Теодор Шванн доказал гомологичность растительных и животных клеток. До начала XIX в. считалось, что происхождение волокон и сосудов не связано с деятельностью клеток. Однако, изучая структуру хряща и хорды, Т. Шванн показал, что коллагеновые волокна являются производными клеток. В своих работах Т. Шванн широко использовал термин cytos (от греч. «полость») и его производные.

2.2 Основные положения клеточной теории

В 1838-1839 гг. Теодор Шванн и немецкий ботаник Маттиас Шлейден сформулировали основные положения клеточной теории:

1. Клетка есть единица структуры. Все живое состоит из клеток и их производных. Клетки всех организмов гомологичны.

2. Клетка есть единица функции. Функции целостного организма распределены по его клеткам. Совокупная деятельность организма есть сумма жизнедеятельности отдельных клеток.

3. Клетка есть единица роста и развития. В основе роста и развития всех организмов лежит образование клеток.

Клеточная теория Шванна–Шлейдена принадлежит к величайшим научным открытиям XIX в. В то же время, Шванн и Шлейден рассматривали клетку лишь как необходимый элемент тканей многоклеточных организмов. Вопрос о происхождении клеток остался нерешенным (Шванн и Шлейден считали, что новые клетки образуются путем самозарождения из живого вещества).

Только немецкий врач Рудольф Вирхов (1858-1859 гг.) доказал, что каждая клетка происходит от клетки.

В конце XIX в. окончательно формируются представления о клеточном уровне организации жизни. Немецкий биолог Ганс Дриш (1891) доказал, что клетка – это не элементарный организм, а элементарная биологическая система. Постепенно формируется особая наука о клетке – цитология.

Дальнейшее развитие цитологии в XX в. тесно связано с разработкой современных методов изучения клетки: электронной микроскопии, биохимических и биофизических методов, биотехнологических методов, компьютерных технологий и других областей естествознания.

Современная цитология изучает строение и функционирование клеток, обмен веществ в клетках, взаимоотношения клеток с внешней средой, происхождение клеток в филогенезе и онтогенезе, закономерности дифференцировки клеток.

В настоящее время принято следующее определение клетки:

Клетка – это элементарная биологическая система, обладающая всеми свойствами и признаками жизни. Клетка есть единица структуры, функции и развития организмов.

2.3 Единство и разнообразие клеточных типов

Существует два основных морфологических типа клеток, различающиеся по организации генетического аппарата: эукариотический и прокариотический. В свою очередь, по способу питания различают два основных подтипа эукариотических клеток: животную (гетеротрофную) и растительную (автотрофную).

Эукариотическая клетка состоит из трех основных структурных компонентов: ядра, плазмалеммы и цитоплазмы.

Эукариотическая клетка отличается от остальных типов клеток, в первую очередь, наличием ядра. Ядро – это место хранения, воспроизведения и начальной реализации наследственной информации. Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышка и ядерного матрикса.

Плазмалемма (плазматическая мембрана) – это биологическая мембрана, покрывающая всю клетку и отграничивающая её живое содержимое от внешней среды. Поверх плазмалеммы часто располагаются разнообразные клеточные оболочки (клеточные стенки). В животных клетках клеточные оболочки, как правило, отсутствуют.

Цитоплазма – это часть живой клетки (протопласта) без плазматической мембраны и ядра. Цитоплазма пространственно разделена на функциональные зоны (компартменты), в которых протекают различные процессы. В состав цитоплазмы входят: цитоплазматический матрикс, цитоскелет, органоиды и включения (иногда включения и содержимое вакуолей к живому веществу цитоплазмы не относят). Все органоиды клетки делятся на немембранные, одномембранные и двумембранные. Вместо термина «органоиды» часто употребляют устаревший термин «органеллы».

К немембранным органоидам эукариотической клетки относятся органоиды, не имеющие собственной замкнутой мембраны, а именно: рибосомы и органоиды, построенные на основе тубулиновых микротрубочек – клеточный центр (центриоли) и органоиды движения (жгутики и реснички). В клетках большинства одноклеточных организмов и подавляющего большинства высших (наземных) растений центриоли отсутствуют.

К одномембранным органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, сферосомы, вакуоли и некоторые другие. Все одномембранные органоиды связаны между собой в единую вакуолярную систему клетки. В растительных клетках настоящие лизосомы не обнаружены. В то же время в животных клетках отсутствуют настоящие вакуоли.

К двумембранным органоидам относятся митохондрии и пластиды. Эти органоиды являются полуавтономными, поскольку обладают собственной ДНК и собственным белоксинтезирующим аппаратом. Митохондрии имеются практически во всех эукариотических клетках. Пластиды имеются только в растительных клетках.

Прокариотическая клетка не имеет оформленного ядра – его функции выполняет нуклеоид, в состав которого входит кольцевая хромосома. В прокариотической клетке отсутствуют центриоли, а также одномембранные и двумембранные органоиды – их функции выполняют мезосомы (впячивания плазмалеммы). Рибосомы, органоиды движения и оболочки прокариотических клеток имеют специфическое строение.

3 Химия клетки

Химический состав клеток. Вода, неорганические соли, высокомолекулярные органические вещества. Биологические молекулы. Высокая упорядоченность химической структуры, определенная направленность химических реакций в клетках.

Вода в составе клетки. Содержание воды в клетках. Биологические функции воды.

Органические вещества клетки. Углеводы. Строение, представители и функции. Моносахариды. Олигосахариды. Полисахариды. Гликозидные связи.

Липиды. Гидрофобные и гидрофильные участки молекул. Представители, строение и функции. Триглицериды, фосфолипиды, стероиды, терпены, воски. Сложные липиды: гликолипиды, липопротеины.

Нуклеотиды. Строение. Пуриновые и пиримидиновые азотистые основания в составе нуклеотидов. Особенности строения дезоксирибонуклеотидов и рибонуклеотидов. Функции свободных нуклеотидов. Макроэргические соединения.

Нуклеиновые кислоты. Фосфодиэфирные связи. Функции нуклеиновых кислот. Генетический код. Триплеты. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Комплементарные пары нуклеотидов. Кодоны и антикодоны. Репликация (самоудвоение) ДНК. Реакции матричного типа. Автокатализ. Репарация ДНК. Рибонуклеиновая кислота (РНК). Синтез РНК на матрице ДНК. Гетерокатализ. Основные типы РНК, их функции: информационная РНК, рибосомная РНК, транспортная РНК.

Белки (протеины, полипептиды). Аминокислоты, пептидные связи. Простые белки. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белка. Сложные белки (протеиды). Простетические группы. Примеры сложных белков. Функции белков. Ферменты. Структура голофермента; апоферменты и кофакторы (простетические группы и коэнзимы). Активный и аллостерический центры. Аллостерические эффекторы. Классификация ферментов.

Низкомолекулярные органические соединения.

Неорганические вещества клетки. Биогены. Кислород, углерод, водород, азот, фосфор. Содержание биогенов в клетках, формы нахождения и функции.

Макроэлементы. Калий, натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор, йод. Содержание макроэлементов в клетках, формы нахождения и функции.

Микроэлементы. Марганец, кобальт, медь, цинк, молибден, бор, фтор. Содержание микроэлементов в клетках, формы нахождения и функции.

Ультрамикроэлементы. Содержание ультрамикроэлементов в клетках, их значение.

В состав клеток входят две группы химических веществ. К первой группе относятся вещества, которые встречаются как в биологических системах, так и в неживой природе: вода и неорганические соли (а также некоторые низкомолекулярные органические вещества). Ко второй группе относятся органические вещества, которые образуются только в клетках и не могут существовать длительное время вне биологических систем.

Те вещества, которые образуются только в клетках (биогенным путем), образно называются биологические молекулы. Однако каких-то особых «живых молекул» не существует. Присущие клетке свойства и признаки жизни определяются, с одной стороны, высокой упорядоченностью химической структуры, а с другой стороны, такой строго определенной направленностью химических реакций, которая не встречается вне биологических систем.

Оптическая изомерия. Важным биологическим свойством некоторых биологических молекул является оптическая изомерия. Это означает, что существуют растворы моносахаридов и аминокислот, которые способны поворачивать плоскость поляризованного света влево (–) или вправо (+). Оптическая изомерия – это результат существования асимметрических атомов углерода, то есть таких атомов, которые связаны с четырьмя различными заместителями (атомами или группами атомов). Поэтому одно и то же вещество может существовать в виде двух зеркальных изомеров: левовращающего и правовращающего.

). Строение и жизнедеятельность бактерий. ... наука: 1) систематика; 2)генетика; 3)Документ

... : «Основы цитологии» (42 часа) Двойная структура ДНК (объемная схема). I. Клеточная теория – основа науки цитологии . Цитология ... . XXI. Лабораторная работа

Цитология - наука об общих закономерностях развития, строения и функций клеток. Клетка (лат. - cellula) - это микроскопической величины живая система, ограниченная биологической мембраной, состоящая из ядра и цитоплазмы, обладающая свойствами раздражимости и реактивности, регуляции состава внутренней среды и самовоспроизводства. Клетка является основой развития, строения и функций всех животных и растительных организмов. Как обособленная единица живого она обладает признаками индивидуального целого. В то же время в составе многоклеточных организмов клетка является структурной и функциональной частью целого. Если в одноклеточных организмах клетка выступает в роли индивидуума, то в многоклеточных животных организмах различают соматические клетки, составляющие тело организма, и половые клетки, обеспечивающие воспроизведение организмов.

Современная цитология представляет собой науку о природе и филогенетических связях клеток, основах их функций и специальных свойств. Следует отметить особое значение цитологии для медицины, так как в основе развития патологических состояний лежит, как правило, патология клетки.

Несмотря на крупные достижения в области современной биологии клетки, непреходящее значение для развития идей о клетке имеет клеточная теория.
В 1838 г. немецкий зоолог-исследователь Т. Шванн впервые указал на гомологичность, или сходство, клеток растительных и животных организмов. Позже он сформулировал клеточную теорию строения организмов. Поскольку при создании этой теории Т. Шванн широко использовал результаты наблюдений немецкого ботаника М. Шлейдена, последнего по праву считают соавтором клеточной теории. Стержнем теории Шванна-Шлейдена является тезис о том, что клетки представляют собой структурно-функциональную основу всех живых существ.

В конце XIX столетия немецкий патолог Р. Вирхов пересмотрел и дополнил клеточную теорию собственным важным выводом. В книге "Целлюлярная патология, как учение, основанное на физиологической и патологической гистологии" (1855-1859), он обосновал фундаментальное положение о преемственности клеточного развития. Р. Вирхов в противоположность Т. Шванну, отстаивал взгляд на образование новых клеток не из цитобластемы - бесструктурной живой субстанции, а путем деления предсуществующих клеток (Omnis cellula e cellula). Лионский патолог Л. Барр подчеркнул специфичность тканей, дополнив: "Каждая клетка от клетки той же природы".

Первое положение клеточной теории в ее современной трактовке гласит - клетка является элементарной структурно-функциональной единицей живой материи.

Второе положение указывает на то, что клетки разных организмов гомологичны по своему строению. Гомологичность подразумевает сходство клеток по основным свойствам и признакам и отличие - по второстепенным. Гомологичность строения определяется общеклеточными функциями, которые направлены на поддержание жизни клеток и их воспроизводство. В свою очередь, разнообразие в строении является результатом функциональной специализации клеток, в основе которой лежат молекулярные механизмы активации и репрессии генов, составляющие понятие "клеточная детерминация".

Третье положение клеточной теории заключается в том, что различные клетки происходят путем деления исходной материнской клетки.

Новейшие достижения биологии , связанные с научно-техническим прогрессом, дали новые доказательства правильности клеточной теории как одной из важнейших закономерностей развития живого.

Анатомия и физиология как науки, изучающие структуры и механизмы удовлетворения потребностей человека. Человек как биосоциальное существо. Анатомо-физиологические аспекты потребностей человека. Человек как предмет изучения анатомии и физиологии

Анатомия и физиология человека – основные предметы теоретической и практической подготовки медработников. Анатомия – наука о форме, строении и развитии организма. Основным методом анатомии было рассечение трупа (anatemne– рассечение). Анатомия человека изучает форму и строение человеческого тела и его органов. Физиология изучает функции и процессы организма, их взаимосвязь. Анатомия и физиология – составные части биологии, относятся к медико-биологическим наукам. Анатомия и физиология – теоретический фундамент клинических дисциплин. Первоосновой медицины является изучение тела человека. «Анатомия в союзе с физиологией – царица медицины» (Гиппократ). Человеческий организм является целостной системой, все части которого связаны между собой и с окружающей средой. На ранних этапах развития анатомии проводилось лишь описание органов человеческого тела, которые наблюдали при вскрытии трупов, так появилась описательная анатомия. В начале 20 века возникла систематическая анатомия, т.к. организм стали изучать по системам органов. При хирургических вмешательствах потребовалось точно определять местоположение органов, так появилась топографическая анатомия. С учетом запросов художников выделилась пластическая анатомия, описывающая внешние формы. Затем сформировалась функциональная анатомия, т.к. органы и системы стали рассматривать во взаимосвязи с их функциями. Раздел, изучающий двигательный аппарат дал начало динамической анатомии. Возрастная анатомия изучает изменение органов и тканей в связи с возрастом. Сравнительная изучает сходства и различия организма человека и животных. С момента изобретения микроскопа образовалась микроскопическая анатомия.

1. описательная

2. систематическая

3. топографическая

4. пластическая

5. функциональная

6. динамическая

7. возрастная

8. сравнительная

9. микроскопическая

10. патологическая

Методы анатомии:

рассечение, вскрытие, препаровка на трупе с помощью скальпеля на трупе.
наблюдение, осмотр тела невооруженным глазом – макроскопическая анатомия
изучение с помощью микроскопа – микроскопическая анатомия
с помощью технических средств (рентген-лучи, эндоскопия)
метод инъекции красящих веществ в органы
метод коррозии (растворение тканей и сосудов, полости которых были заполнены нерастворяющимися массами)

Физиология – экспериментальная наука. Для экспериментов используют методы раздражения, удаления, пересадки органов, фистул.

Отцом физиологии является Сеченов (перенос газов по крови, теории утомления, активный отдых, центральное торможение, рефлекторная деятельность головного мозга).

Разделы физиологии:

1. медицинская

2. возрастная (геронтология)

3. физиология труда

4. физиология спорта

5. физиология питания

6. физиология экстремальных условий

7. патофизиология

Основными методами физиологии являются: эксперимент и наблюдение. Эксперимент (опыт) может быть острым, хроническим и без оперативного вмешательства.

1. Острый – вивексия (живосечение) – Гарвей 1628 год. От руки экспериментаторов гибло около 200 млн. подопытных животных.

2. Хронический – Басов 1842 год – длительное время изучают функцию организма. Впервые выполнен на собаке (желудочная фистула).

3. Без оперативного вмешательства – 20 век – регистрация электрических потенциалов работающих органов. Получение информации одновременно от многих органов.

Указанные разделы изучают здорового человека – нормальная анатомия и физиология .

Человек – биосоциальное существо. Организм – биологическая система, наделенная разумом. Человеку присущи закономерности жизни (самообновление, самовоспроизведение, саморегуляция). Эти закономерности реализуются с помощью процессов обмена веществ и энергии, раздражимости, наследственности и гомеостаза – относительно динамическое постоянство внутренней среды организма. Организм человека является многоуровневым:

· молекулярный

· клеточный

· тканевой

· органный

· системный

Взаимосвязь в организме достигается путем нервной и гуморальной регуляции. У человека постоянно возникают новые потребности. Способы их удовлетворения: самоудовлетворение или с посторонней помощью.

Механизмы самоудовлетворения:

· врожденные (изменение метаболизма, работа внутренних органов)

· приобретенные (сознательное поведение, психические реакции)

Структуры удовлетворения потребностей:

1. исполнительные (дыхательная, пищеварительная, выделительная)

2. регуляторные (нервная и эндокринная)

Тело человека делят на части:

· туловище

· конечности

Система органов – группа органов, сходных по происхождению, строению и выполняемым функциям. Органы располагаются в полостях, заполненных жидкостью. Они сообщаются с внешней средой. Совокупность анатомических терминов, определяющих положение органов в теле и их направление – анатомическая номенклатура.

В теле человека условно проводят линии и плоскости:

фронтальная (параллельно линии лба)
сагиттальная (перпендикулярная линии лба)
медиальная (проходит через середину тела)

Органы характеризуют по отношению к осям и плоскостям:

1. проксимальный (верхний)

2. дистальный (нижний)

3. вентральный (задний)

4. дорсальный (задняя, спинная)

5. медиальный (ближе к срединной линии)

Типы телосложения:

· брахиморфное – невысокие и широкие люди, сердце большое, легкие широкие, диафрагма стоит высоко

· долихоморфное – длинные кости, сердце стоит вертикально, легкие длинные, диафрагма расположена низко

Врачевание возникло раньше, чем появились первые сведения о строении тела человека и животных. В древние времена вскрытие животных производилось при жертвоприношениях и приготовлении пищи, вскрытие человека при бальзамировании. Медицина в античной Греции достигла небывалых успехов для того времени. Впервые точные сведения о строении тела появились у врача и философа Гиппократа. Аристотель впервые назвал сердце главным органом, приводящим в движение кровь. Большое значение на развитие медицины и анатомии имела Александрийская школа, т.к. ее врачам разрешалось вскрывать трупы с научной целью. К началу нашей эры была подготовлена почва для развития медицины.

Клавдий Гален создал первую теорию кровообращения: печень – центральный кроветворный орган, а сердце – главный циркулятор в организме. В странах запада и востока господствовали религиозные запреты, которые тормозили развитие медицины. Абу – Али – Ибн - Сина (Авиценна) - таджикский ученый – собрал все известные сведения о медицине того времени в книгу «Введение в анатомию и физиологию». Выделились специальные школы во Франции и Италии. Основоположником современной анатомии считают бельгийского ученого того времени Андреаса Везалия (1514 – 1564). Он, рискуя жизнью, добывал трупы для изучения на кладбищах и на основе собственного препарирования создал труд «семь книг о строении тела человека». Дедушкой анатомии считают Гиппократа. Сервет и Гарвей опровергнули теорию Галена о кровообращении. Сервет правильно описал малый круг кровообращения, Гарвей – большой. Для утверждения данных теорий важное значение имело открытие Мальпиги капилляров (1661). Азелио описал лимфатические сосуды в брыжейке собаки. Очень важным для развития физиологии явилось открытие в 1 половине 18 века рефлекса французским физиологом Рене Декартом и теория Дарвина о том, что организмы развиваются в процессе эволюции под действием борьбы за существование, естественного отбора и наследственности. В 1839 году Шванн открыл клеточную теорию организмов, в которой доказал, что новые клетки образуются путем деления материнских, животные клетки отличаются от растительных… В 17 веке в Москве создается первая медицинская школа при аптекарском приказе. Основатель первой анатомической школы – Загорский, его ученик – Буяльский – профессор кафедры анатомии – предложили метод бальзамирования трупов. Основоположник топографической анатомии – Пирогов Н.И. – разработал метод последовательных распилов замороженных трупов для изучения топографии органов. Развитию анатомии способствовали труды Мечникова, Бехтерева, Тимирязева, Северцова, Воробьева, Стефаниса, Зернова.

Воробьев разработал метод исследования нервной системы при помощи бинокулярной лупы с предварительной обработкой материала растворами слабых кислот.

Збарский вместе с Зерновым разработали метод бальзамирования (Ленин). Тонков вместе с учениками проводили опыты и исследования сосудистой системы. Изучением кровеносных сосудов и периферических нервов занимался Шевкуненко. Достижения в изучении лимфатической системы связаны с именами Иосифова, Стефаниса, Жданова.

Значительные результаты были получены благодаря открытию новых методик электрической регистрации деятельности органов. Изучение нервной регуляции явилось одним из самых крупных достижений физиологии 19 века (Сеченов – процесс торможения, 1862 год). В начале 20 века И.П.Павловым было создано учение о ВНД и о двух сигнальных системах. Посников открыл причины смерти на органном уровне. Клод Бернар – о внутренней среде организма (pH)., Овсянников – с/с центр, Сеченов – перенос газов кровью, утомление, активный отдых, центр торможения, рефлекторная деятельность головного мозга, Введенский – регистрация биопотенциалов, парабиоз. 1889 год – Лунин – открытие витаминов, Анохин – функциональные системы.

Огромны заслуги Павлова и в изучении физиологии кровообращения и пищеварения. Им и его учениками был разработан метод физиологической хирургии. В настоящее время больших успехов достигло исследование физиологических процессов, происходящих в в отдельных клетках и их структурных элементах. Успехи электрофизиологии тесно связаны с использованием электроники и радиотехники. Электрофизиологические исследования получили большое значение в медицине (электрокардиография, электроэнцефалография).

Лекция №2. «Основы цитологии – клетка».

Организм многоклеточных состоит из клеток и межклеточного вещества. Клетка является элементарной единицей живого. Это основа строения, развития и жизнедеятельности. Шванн в 1839 году открыл клеточную теорию (размножаются делением, если клетка теряет ядро, то теряет способность к делению – эритроцит). В состав клеток входят белки, углеводы, липиды, соли, ферменты и вода. В клетке выделяют цитоплазму и ядро. Цитоплазма включает в себя гиалоплазму , органеллы и включения. Ядро расположено в центре клетки и отделено двуслойной оболочкой. Имеет шаровидную или вытянутую форму. Оболочка – кариолемма – имеет поры, необходимые для обмена веществ между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра жидкое – кариоплазма, в которой содержатся плотные тельца – ядрышки. В них выделяется зернистость – рибосомы. Основная масса ядра – ядерные белки – нуклеопротеиды, в ядрышках – рибонуклеопротеиды, а в кариоплазме – дезоксирибонуклеопротеиды. Клетка покрыта клеточной оболочкой, которая состоит из белковых и липидных молекул, имеющих мозаичную структуру. Оболочка обеспечивает обмен веществ между клеткой и межклеточной жидкостью.

ЭПС – система канальцев и полостей, на стенках которых располагаются рибосомы, обеспечивающие синтез белка. Рибосомы могут и свободно располагаться в цитоплазме.

Митохондрии – двумембранные органоиды, внутренняя мембрана которых имеет выросты – кристы. Содержимое полостей – матрикс. Митохондрии содержат большое количество липопротеидов и ферментов. Это энергетические станции клетки.

Аппарат Гольджи (1898) – система трубочек, выполняет выделительную функцию в клетке.

Клеточный центр – шаровидное плотное тело – центросфера – внутри которой имеются 2 тельца – центриоли, соединенные перемычкой. Участвует в делении клеток.

Лизосомы – круглые или овальные образования с тонкозернистым содержимым. Выполняют пищеварительную функцию.

Основная часть цитоплазмы – гиалоплазма.

Внутриклеточные включения – это белки, жиры, гликоген, витамины и пигменты.

Основные свойства клетки:

· обмен веществ

· чувствительность

· способность к размножению

Клетка живет во внутренней среде организма – кровь, лимфа и тканевая жидкость. Основными процессами в клетке являются окисление, гликолиз – расщепление углеводов без кислорода. Проницаемость клетки избирательна. Она определяется реакцией на высокую или низкую концентрацию солей, фаго- и пиноцитоз. Секреция – образование и выделение клетками слизеподобных веществ (муцин и мукоиды), защищающие от повреждения и участвующие в образовании межклеточного вещества.

Виды движений клетки:

1. амебоидное (ложноножки) – лейкоциты и макрофаги.

2. скользящее – фибробласты

3. жгутиковый тип – сперматозоиды (реснички и жгутики)

Деление клеток.

1. непрямое (митоз, кариокинез, мейоз)

2. прямое (амитоз)

При митозе ядерное вещество распределяется равномерно между дочерними клетками, т.к. хроматин ядра концентрируется в хромосомах, которые расщепляются на две хроматиды, расходящиеся в дочерние клетки.

Фазы митоза:

1. Профаза (хромосомы в ядре в виде округлых телец, клеточный центр увеличивается и концентрируется возле ядра, формируются хромосомы и растворяются ядрышки)

2. Метафаза (расщепляются хромосомы, растворяется ядерная оболочка, клеточный центр переходит в веретено деления, хромосомы образуют на экваторе экваториальную пластинку, на них образуются продольные нити)

3. Анафаза (дочерние хромосомы расходятся к полюсам, происходит деление цитоплазмы в экваториальной плоскости)

4. Телофаза (образуются дочерние клетки)

При созревании половых клеток хромосомный набор уменьшается вдвое, а при оплодотворении восстанавливается вновь. Сокращенное число – гаплоидное, полное – диплоидное. Человек имеет 46 – 2n. Дочерние клетки приобретают набор хромосом, идентичный материнскому. Процессы наследственности связаны с молекулами ДНК. Прямое деление (амитоз) – деление путем перешнуровки. Сначала делится на 2 ядро, затем цитоплазма.

образовательное учреждение
«Свердловский областной медицинский колледж»
ОП.03 Анатомия и физиология человека
специальность 31.02.01 Лечебное дело
СПО углубленной подготовки очная форма обучения
Раздел 2. Отдельные вопросы цитологии и гистологии
Лекция 2.
Тема 2.1. Основы цитологии. Клетка. Строение и жизненный
цикл клетки
Кагилева Т.И.
преподаватель высшей
квалификационной категории
2016-2017 г.г.

Cодержание учебного материала
1. Строение микроскопа.
2. Видоспецифичность клеток.
3. Дифференцировка, рост и размножение клеток.
4. Определение клетки. Строение клетки. Функции клетки.
5. Химический состав клетки.
6. Жизненный цикл клетки.
7. Возбудимые клетки. Потенциал действия и покоя.
8. Обмен веществ в клетке

1. Строение микроскопа.

Микроскоп - это оптический прибор, позволяющий получить
обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие
детали его строения, размеры которых лежат за пределами
разрешающей способности глаза.
В микроскопе выделяют 2 системы:
- оптическую,
- механическую.
Оптическая система - объективы, окуляры и осветительная
система.
Объектив - состоит из нескольких линз, определяет полезное
увеличение объекта. Увеличение объектива обозначено на нем
цифрами.
Окуляр - состоит из 2-3 линз. Увеличение окуляров обозначено на
них цифрами: х7, х10, х15.
Осветительное устройство - состоит из зеркала или
электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и
светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они
предназначены для освещения объекта пучком света.
Механическая система - подставка, коробка с микрометренным
механизмом и микрометренным винтом, тубусодержатель, винт
грубой наводки, кронштейн конденсора, винт перемещения
конденсора, револьвер, предметный столик.
В учебных лабораториях обычно используют световые
микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с
использованием естественного или искусственного света. Наиболее
распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ,
МИКМЕД, МБР, МБИ и МБС. Они дают увеличение в пределах от
56 до 1350 раз.
Устройство микроскопа МБР-1.
1 - основание (штатив);
2 - микрометрический винт;
3 - макрометрический винт;
4 - винты, перемещающие столик;
5 - предметный столик;
6 - тубусодержатель; 7 - окуляр; 8 - тубус;
9 - револьвер; 10 - объективы;
11 - отверстие предметного столика;
12 - конденсор; 13 - диафрагма;
14 - винт конденсора; 15 - зеркало.

Правила работы с микроскопом

При работе с микроскопом необходимо соблюдать операции в
следующем порядке:
Окуляр
1. Работать с микроскопом следует сидя.
Тубус
2. Микроскоп осмотреть, вытереть от пыли мягкой салфеткой объективы, окуляр,
зеркало.
3. Микроскоп установить перед собой, немного слева на 2-3 см от края стола. Во
время работы его не сдвигать.
4. Открыть полностью диафрагму, поднять конденсор в крайнее верхнее положение.
5. Работу с микроскопом всегда начинать с малого увеличения.
Держатель
6. Опустить объектив 8 х в рабочее положение, т. е. на расстояние 1 см от
предметного стекла.
7. Глядя одним глазом в окуляр и пользуясь зеркалом с вогнутой стороной, направить
свет от окна в объектив, а затем максимально и равномерно осветить поле
зрения.
8. Положить микропрепарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект
находился под объективом. Глядя сбоку, опускать объектив при помощи
Винт грубой фокусировки
макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой объектива и
Винт точной фокусировки
микропрепаратом не станет 4-5 мм.
9. Смотреть одним глазом в окуляр и вращать винт грубой наводки на себя, плавно
поднимая объектив до положения, при котором хорошо будет видно
изображение объекта. Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив.
Фронтальная линза может раздавить покровное стекло, и на ней появятся
царапины.
10. Передвигая препарат рукой, найти нужное место, расположить его в центре поля
зрения микроскопа.
11. Если изображение не появилось, то надо повторить все операции пунктов 6, 7, 8, 9.
12. Для изучения объекта при большом увеличении сначала нужно поставить
выбранный участок в центр поля зрения микроскопа при малом увеличении.
Затем поменять объектив на 40 х, поворачивая револьвер, так чтобы он занял
рабочее положение. При помощи микрометренного винта добиться хорошего
изображения объекта. На коробке микрометренного механизма имеются две
риски, а на микрометренном винте - точка, которая должна все время находиться
между рисками. Если она выходит за их пределы,
ее необходимо возвратить в нормальное положение. При несоблюдении этого
правила, микрометренный винт может перестать действовать.
13. По окончании работы с большим увеличением, установить малое увеличение,
поднять объектив, снять с рабочего столика препарат, протереть чистой
салфеткой все части микроскопа, накрыть его полиэтиленовым пакетом и
поставить в шкаф.
Револьверная
головка
Объектив
Предметный
столик

2. Видоспецифичность клеток

Тело человека имеет клеточное строение.
Клетки находятся в межклеточном веществе,
которое обеспечивает им механическую
прочность, питание и дыхание.
Клетки разнообразны по размерам, форме,
функциям. Изучением строения и функций
клеток занимается цитология.
Видоспецифичность - свойство какого либо
признака (всегда генетически
детерминированного) характеризовать только
какой-то один вид организмов по сравнению
с другими видами.
Весьма многочисленное количество видов
микроорганизмов является условнопатогенными или патогенными для человека
и животных, т.е. микроб определенного вида
при соответствующих условиях может
вызывать характерное для него
инфекционное заболевание.
Видовой, или видоспецифический,
иммунитет - генетически закреплённая
невосприимчивость, присущая каждому виду.
Например, человек никогда не заболевает
чумой крупного рогатого скота. В пределах
вида имеются особи, не восприимчивые к
некоторым патогенам (например, среди
людей встречаются лица, устойчивые к
возбудителям кори или ветряной оспы).
Брюшной тиф
Salmonella typhi
Сибирская язва
Bacillus anthracis

3. Дифференцировка, рост и размножение 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 2 части делится ядро, а затем
цитоплазма.
Каждая из 2 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.
Постмитотический (пресинтетический)
период характеризуется ростом клетки,
увеличением ее объема.
В этой стадии следует выделить 2
взаимосвязанных явления:
- усиление процессов обмена веществ,
- увеличение количества органоидов
клетки.
Пятидневный зародыш зуба был помещён в десну,
через 36 суток он прорезался и полностью вырос
через 49 дней
Митотическое деление клеток.
И - интерфаза, П1 - ранняя профаза,
П2 - поздняя профаза,
М - метафаза (экваториальная пластинка, материнская звезда),
А1 - ранняя анафаза, А2 - поздняя анафаза, Т - телофаза

Дифференцировка клетки

В синтетический период интерфазы клетка
прекращает рост и переходит в фазу
дифференцировки.
Дифференцировка – это процесс
формирования морфологических
особенностей клеток, обеспечивающих
выполнение специфических функций. Эту
стадию иногда называют стадией
пролиферативного покоя – в клетке активно
осуществляются метаболические процессы,
начинаются процессы дифференцировки
клетки.
Выбор пути дифференциации клеток
определяется межклеточными
взаимодействиями. Влияние
микроокружения изменяет активность
генома дифференцирующейся клетки,
активируя одни и блокируя другие гены.
Только дифференцированные клетки могут
полноценно выполнять свои функции.

4. Определение клетки. Строение клетки. Функции клетки.

Клетка – наименьшая структурно-функциональная единица
организма, обладающая основными свойствами живой
материи: чувствительностью, обменом веществ,
способностью к размножению.
Клеточная оболочка – плазмолемма, покрывает клетку
и отделяет ее от окружающей среды, осуществляет
транспорт веществ, обладает избирательной
проницаемостью.
Цитоплазма состоит из:

- включений (временные образования, продукт
обмена веществ);
- специализированных органоидов (миофибрилл,

10. Строение клетки

11. Функции клетки

1. Обмен веществ и энергии.
2. Возбудимость (приспособленность к быстрой реакции на раздражение).
3. Способность к размножению (амитоз, митоз, мейоз).
4. Способность к дифференцировке (приобретение клеткой
специализированных функций).
Мембрана - клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких слоев молекул,
обеспечивающей избирательную проницаемость веществ. Пространство между
мембранами соседних клеток заполнено жидким межклеточным веществом. Главная
функция мембраны: осуществляется обмен веществ между клеткой и межклеточным
веществом.
Цитоплазма - вязкое полужидкое вещество. Цитоплазма содержит ряд мельчайших
структур клетки - органоидов, которые выполняют различные функции:
эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи,
клеточный центр, ядро.
Эндоплазматическая сеть - система канальцев и полостей, пронизывающая всю
цитоплазму. Основная функция - участие в синтезе, накопление и передвижение основных
органических веществ, вырабатываемых клеткой, синтез белка.
Рибосомы - плотные тельца, содержащие белок и рибонуклеиновую (РНК) кислоту. Они
являются местом синтеза белка.
Митохондрии. Главная функция - захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты,
пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление
с образованием СО2 и Н2О, сопряженное с синтезом АТФ.
Лизосомы - округлые тельца с комплексом ферментов внутри. Их основная функция переваривание пищевых частиц и удаление отмерших органоидов.
Комплекс Гольджи - ограниченные мембранами полости с отходящими от них
трубочками и расположенными на их концах пузырьками. Основная функция - накопление
органических веществ, образование лизосом.
Клеточный центр - образован 2 тельцами, которые участвуют в делении клетки. Эти
тельца расположены возле ядра.
Ядро - важнейшая структура клетки. Полость ядра заполнена ядерным соком. В нем
находятся ядрышко, нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы, хромосомы. В
хромосомах заключена наследственная информация. Для клеток характерно постоянное
количество хромосом. В клетках тела человека содержится по 46 хромосом, а в половых
клетках - по 23.
Митохондрия
Ядро

12. 5. Химический состав клетки.

В состав клеток входят неорганические и органические соединения.
Неорганические вещества - вода и соли.
Вода составляет до 80% массы клетки. Она растворяет вещества,
участвующие в химических реакциях: переносит питательные
вещества, выводит из клетки отработанные и вредные соединения.
Минеральные соли - хлорид натрия, хлорид калия и др., играют
важную роль в распределении воды между клетками и
межклеточным веществом. Отдельные химические элементы:
кислород, водород, азот, сера, железо, магний, цинк, йод, фосфор
участвуют в создании жизненно важных органических соединений.
Органические соединения образуют до 20-30% массы каждой
клетки. Среди них наибольшее значение имеют белки, жиры,
углеводы и нуклеиновые кислоты.
Белки - основные и самые сложные из встречающихся в природе
органических веществ. Молекула белка имеет большие размеры,
состоит из аминокислот. Белки служат строительным материалом
клетки. Они участвуют в формировании мембран клетки, ядра,
цитоплазмы, органоидов. Белки-ферменты являются ускорителями
течения химических реакций. Только в одной клетке насчитывается
до 1000 разных белков. Состоят из углерода, водорода, азота,
кислорода, серы, фосфора.
Углеводы - состоят из углерода, водорода, кислорода. К углеводам
относятся глюкоза, животный крахмал гликоген. При распаде 1 г
освобождается 17,2 кДж энергии.
Жиры образованы теми же химическими элементами, что и
углеводы. Жиры нерастворимы в воде. Входят они в состав
клеточных мембран, служат запасным источником энергии в
организме. При расщеплении 1 г жира освобождается 39,1 кДж
энергии.
Нуклеиновые кислоты бывают двух типов - ДНК и РНК. ДНК
находится в ядре, входит в состав хромосом, определяет состав
белков клетки и передачу наследственных признаков и свойств от
родителей к потомству. Функции РНК связаны с образованием
характерных для этой клетки белков.

13. 6. Жизненный цикл клетки.

Время существования клетки от ее образования до следующего деления или смерти называют
жизненным циклом клетки (ЖЦК), в котором можно выделить несколько периодов (фаз), каждый
из которых характеризуется определенными морфологическими и функциональными особенностями:
- фаза размножения и роста,
- фаза дифференцировки,
- фаза нормальной активности,
- фаза старения и смерти клетки.

14. 7. Возбудимые клетки. Потенциал действия и покоя.

Все клетки способны к электрической активности. В зависимости от характера этой активности клетки
разделяют на:
- возбудимые,
- невозбудимые.
Клетки способные как к поддержанию потенциала покоя на своих плазмалеммах, так и к генерации потенциала
действия, называют возбудимыми. Мембраны нервных клеток, мышечных клеток, клеток железы, рецепторов
являются возбудимыми мембранами. Клетки, имеющие возбудимые мембраны, а также ткани, структуры,
состоящие из таких клеток называют соответственно возбудимыми клетками, возбудимыми тканями,
возбудимыми структурами.
Клетки способные к поддержанию потенциала покоя, но не способные к генерированию потенциала действия,
называют невозбудимыми.
Одноклеточные железы
Нервная клетка
Гладкая мышечная клетка

15. Биологический потенциал

Биологический потенциал - это электрический процесс, возникающий в
возбудимых тканях в процессе их жизнедеятельности. В состоянии
относительного физиологического покоя регистрируется потенциал покоя.
При действии раздражителя, превышающего по силе порог возбудимости
ткани, возникает потенциал действия.
В образовании потенциала принимают участие 4 вида ионов:
1) катионы натрия (положительный заряд);
2) катионы калия (положительный заряд);
3) анионы хлора (отрицательный заряд);
4) анионы органических соединений (отрицательный заряд).
Эти ионы в свободном состоянии находятся во вне- и внутриклеточной
жидкости, однако их концентрация по обе стороны клеточной мембраны
различна. Во внеклеточной жидкости высока концентрация ионов натрия и
хлора, во внутриклеточной жидкости - ионов калия и органических
соединений.
Клеточная мембрана проницаема не для всех ионов. В ней существуют
специальные каналы, которые открываются при изменении электрического
заряда мембраны (потенциалзависимые каналы) или при взаимодействии с
каким-либо химическим веществом.

16. Потенциал покоя

В состоянии относительного физиологического покоя клеточная мембрана хорошо
проницаема для катионов калия, чуть хуже для анионов хлора, практически
непроницаема для катионов натрия и совершенно непроницаема для анионов
органических соединений. В состоянии покоя диффузия ионов идет до тех пор, пока не
установится равновесие - наружная поверхность клеточной мембраны заряжена
положительно, а внутренняя - отрицательно. Заряд мембраны в покое
поддерживается также за счет калий-натриевого насоса - особого механизма переноса
ионов через клеточную мембрану, затрачивающего энергию для работы.
Калий-натриевый насос работает постоянно, транспортируя натрий на наружную
поверхность клеточной мембраны, а калий - на внутреннюю. Это помогает
поддерживать мембранный потенциал на постоянном уровне.

17. Потенциал действия

Потенциал действия - волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в процессе передачи
нервного сигнала. По сути своей представляет электрический разряд - быстрое кратковременное изменение
потенциала на небольшом участке мембраны возбудимой клетки (нейрона, мышечного волокна, железистой
клетки), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по
отношению к соседним участкам мембраны, а его внутренняя поверхность становится положительно заряженной
по отношению к соседним участкам мембраны. Потенциал действия является физической основой нервного или
мышечного импульса, играющего сигнальную (регуляторную) роль.
Основа потенциала действия:
1. Мембрана живой клетки поляризована - её внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к
внешней благодаря тому, что в растворе возле её внешней поверхности находится большее количество
положительно заряженных частиц (катионов), а возле внутренней поверхности - большее количество отрицательно
заряженных частиц (анионов).
2. Мембрана обладает избирательной проницаемостью - её проницаемость для различных частиц (атомов или
молекул) зависит от их размеров, электрического заряда и химических свойств.
3. Мембрана возбудимой клетки способна быстро менять свою проницаемостъ для определённого вида
катионов, вызывая переход положительного заряда с внешней стороны на внутреннюю.

18. Потенциал действия

Потенциал действия - сдвиг мембранного потенциала, возникающий при действии раздражителя, по силе
превышающего порог возбудимости данной ткани. Он является признаком импульсного раздражения.
При действии раздражителя резко повышается проницаемость клеточной мембраны для ионов натрия, и они
устремляются внутрь клетки, превышая заряд, созданный ионами калия на наружной ее поверхности. Таким
образом, заряд клетки меняется на противоположный.
Потенциал действия состоит из 3 компонентов:
1) местных колебаний мембранного потенциала;
2) пика потенциала;
3) следовых потенциалов.
Местные колебания возникают, когда раздражитель еще не достиг пороговой величины. При этом открывается
небольшое количество мембранных каналов для ионов натрия, и они постепенно начинают проходить внутрь
клетки. Заряд постепенно нарастает, и, когда он достигает некоей критической точки, начинается пик.
В фазу деполяризации (восходящая часть) происходит очень быстрое проникновение ионов натрия внутрь клетки
и изменение ее заряда.
В фазу реполяризации (нисходящая часть) идет восстановление потенциала клеточной мембраны. При этом ионы
натрия перестают проникать в клетку, проницаемость мембраны для калия увеличивается, и он достаточно быстро
выходит из нее, а калий-натриевый насос начинает постепенно выкачивать натрий из клетки. В результате заряд
клеточной мембраны приближается к исходному.
Следовые потенциалы представляют собой небольшие колебания заряда клеточной мембраны после
реполяризации. Сначала заряд положителен относительно уровня потенциала покоя, поскольку проницаемость
мембраны для ионов натрия все еще повышена, что замедляет реполяризацию, затем он становится отрицательным
(следовая гиперполяризация), поскольку проницаемость мембраны для натрия возвращается к исходному уровню, а
для калия все еще остается повышенной. В результате из клетки выходит больше калия, чем обычно, и
отрицательный заряд на внутренней поверхности мембраны усиливается. Постепенно проницаемость мембраны для
ионов калия также возвращается к исходному уровню.
Возбудимость клетки в разные фазы потенциала действия различна. В момент местных колебаний заряда она
повышается, в момент пика сначала резко снижается вплоть до абсолютной рефрактерности (фаза деполяризации),
затем постепенно начинает повышаться (фаза реполяризации). При положительном следовом потенциале
возбудимость также повышена, а при следовой гиперполяризации понижена по сравнению с исходным уровнем.

19. Потенциал действия

Простейшая схема, демонстрирующая
мембрану с 2 натриевыми каналами
в открытом и закрытом состоянии

20. 8. Обмен веществ в клетке

Основное жизненное свойство клетки - обмен веществ. Из межклеточного вещества в клетки
постоянно поступают питательные вещества и кислород и выделяются продукты распада.
Вещества, поступившие в клетку, участвуют в процессах биосинтеза.
Биосинтез - это образование белков, жиров, углеводов и их соединений из более простых веществ.
Одновременно с биосинтезом в клетках происходит распад органических соединений. Большинство
реакций распада идет с участием кислорода и освобождением энергии.
В результате обмена веществ состав клеток постоянно обновляется: одни вещества образуются, а
другие разрушаются.

21. Какие 2 системы выделяют в микроскопе?

22. Что такое видоспецифичность клеток?

23. Как осуществляется период роста клеток?

24. Что такое дифференцировка клетки?

25. Назовите органеллы клетки

26. Назовите химический состав клетки

27. Назовите фазы жизненного цикла клетки

28. Мембраны каких клеток называются возбудимыми?

29. Какова основа потенциала действия?

30. Какие 2 процесса происходят в результате обмена веществ в клетке?

31. Тестовый контроль

Тема 2.1.
Основы цитологии. Строение клетки.
1.КАКИМИ СВОЙСТВАМИ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ
КЛЕТКА?
А) СПОСОБНОСТЬЮ ПОГЛОЩАТЬ ЭНЕРГИЮ;
Б) ОСУЩЕСТВЛЯТЬ ПРОЦЕССЫ СИНТЕЗА;
В) СПОСОБНОСТЬЮ К САМОРЕГУЛЯЦИИ;
Г) СПОСОБНОСТЬЮ К САМООБНОВЛЕНИЮ;
Д) ВСЕ ПЕРЕЧИСЛЕННОЕ.
2. КАКИЕ СТРУКТУРЫ НЕ ОТНОСЯТСЯ К
ОРГАНОИДАМ ОБЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ?
А) ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ;
Б) МИТОХОНДРИИ;
В) РЕСНИЧКИ;
Г) ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПЛЕКС;
Д) ЛИЗОСОМЫ.

32.

3.ПРОЦЕССЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ПЕРЕВАРИВАНИЯ
ОСУЩЕСТВЛЯЮТ:
А) МИТОХОНДРИИ;
Б) ЛИЗОСОМЫ;
В) ВАКУОЛИ;
Г) ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПЛЕКС;
Д) ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ.
4.СОВРЕМЕННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ
СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
А) КЛЕТКА – НАИМЕНЬШАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО;
Б) КЛЕТКИ ВСЕХ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ И МНОГОКЛЕТОЧНЫХ
СХОДНЫ ПО СВОЕМУ СТРОЕНИЮ, ХИМИЧЕСКОМУ СОСТАВУ,
ОБМЕНУ ВЕЩЕСТВ;
В) РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК ПРОИСХОДИТ ПУТЕМ ДЕЛЕНИЯ;
Г) В СЛОЖНЫХ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМАХ КЛЕТКИ
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫ И ОБРАЗУЮТ ТКАНЬ;
Д) ВСЕ ПЕРЕЧИСЛЕННОЕ.

33. Спасибо за внимание!

34. Зигота и возникающие из неё виды клеток

Зигота (спаренный, удвоенный) - диплоидная
(содержащая полный двойной набор хромосом)
клетка, образующаяся в результате
оплодотворения (слияния яйцеклетки и
сперматозоида).
У человека первое митотическое деление
зиготы происходит спустя примерно 30 часов
после оплодотворения, что обусловлено
сложными процессами подготовки к первому
акту дробления. Клетки, образовавшиеся в
результате дробления зиготы, называют
бластомерами. Первые деления зиготы
называют «дроблениями», потому, что клетка
именно дробится: дочерние клетки после
каждого деления становятся всё мельче, а
между делениями отсутствует стадия
клеточного роста.
Стадии развития зародыша:
гаметы - яйцеклетка и.сперматозоид,
зигота - сорок шесть хромосом,
морула - 32 клетки;
бластула - зародышевый пузырь (бластосфера);
гаструла – образование зародышевых листков;
нейрула - образование нервной пластинки и её
замыкание в нервную трубку,
органогенез - образование зачатков органов и
их дифференцировка в ходе онтогенеза.
Зигота

35. Стадии развития

морула
бластула
бластула
гаструла
Гаструляцией называется процесс превращения эмбриобласта в зародыш,
состоящий из трех зародышевых листков.
Органогенез
наружный
внутренний
средний

36.

Месячный эмбрион человека при внематочной беременности.
Яичник
Матка
Яйцеклетка
Месячный эмбрион человека
при внематочной беременности

37. 38. Пренатальный период развития человека

39. 40. Близнецы

41. Сиамские близнецы

Сиа́мские близнецы́ - это однояйцовые близнецы,
которые не полностью разделились в эмбриональном
периоде развития и имеют общие части тела
или внутренние органы.
Лори и Дори Шапель

42. ЭКО

Экстракорпоральное
оплодотворение -
вспомогательная репродуктивная
технология, используемая в случае
бесплодия.
Синонимы: «оплодотворение в
пробирке», «оплодотворение in
vitro», «искусственное
оплодотворение», в английском
языке обозначается аббревиатурой
IVF (in vitro fertilisation).
Во время ЭКО яйцеклетку
извлекают из организма женщины и
оплодотворяют искусственно в
условиях «in vitro» («в пробирке»),
полученный эмбрион содержат в
условиях инкубатора, где он
развивается в течение 2-5 дней,
после чего эмбрион переносят в
полость матки для дальнейшего
развития.

43. 2. Клетка, определение, строение клетки (клеточная мембрана, мембранный транспорт, органоиды и функции органоидов (митохондрий,

эндоплазматической сети, лизосом, аппарата Гольджи, клеточный центр).
Ядро – строение (кариолемма, кариоплазма, виды, функции хромосом),
функции. Специализированные органоиды (миофибриллы, нейрофибриллы,
жгутики, реснички, ворсинки), включения (трофические, пигментные,
экскреторные) и их функции.

44.

Клетка – наименьшая структурно-функциональная
единица организма, обладающая основными
свойствами живой материи: чувствительностью,
обменом веществ, способностью к размножению.
По форме:
1. шаровидные
2. веретеновидные
3. чешуйчатые (плоские)
4. кубические
5. столбчатые (призматические)
6. звездчатые
7. отростчатые (древовидные)

45. Жизнедеятельность клетки

Обмен веществ и энергии.
Возбудимость (приспособленность к быстрой
реакции на раздражение).
Способность к размножению (амитоз, митоз,
мейоз).
Способность к дифференцировке
(приобретение клеткой специализированных
функций).

46. Состав клетки

Клеточная оболочка – плазмолемма, покрывает клетку и
отделяет ее от окружающей среды, осуществляет
транспорт
веществ,
обладает
избирательной
проницаемостью.
Цитоплазма состоит из:
- гиалоплазмы (коллоидного образования);
- органелл (эндоплазматической сети, митохондрий,
комплекса Гольджи, клеточного центра, лизосом);
включений (временные образования, продукт обмена
веществ);
специализированных
органоидов
(миофибрилл,
нейрофибрилл, жгутиков, ворсинок, ресничек).
Ядро – хранит генетическую информацию, участвует в
синтезе белка (нуклеоплазма, 1-2 ядрышка, хроматин).

47.

48. 49. Мембранный транспорт

Мембранный транспорт -
транспорт веществ сквозь клеточную
мембрану в клетку или из клетки,
осуществляемый с помощью
различных механизмов - простой
диффузии, облегченной диффузии и
активного транспорта.
Важнейшее свойство биологической
мембраны состоит в ее способности
пропускать в клетку и из нее
различные вещества. Это имеет
большое значение для саморегуляции
и поддержания постоянного состава
клетки. Такая функция клеточной
мембраны выполняется благодаря
избирательной проницаемости, то
есть способностью пропускать одни
вещества и не пропускать другие.
Пассивный
(без затрат энергии)
Активный
(энергозависимый,
чувствительный к
ингибиторам и
активаторам)
Диффузия - простая
- облегченная
- обменная
Ионные насосы
Осмос
фагоцитоз
Фильтрация – самопроизвольное
пиноцитоз
Диффузия
взаимопроникновение (тепловое
движение).
Осмос – движение молекул под влиянием
осмотического давления.
Фильтрация – естественное отделение от
воды взвешенных частей.
Фагоцитоз – транспорт крупных частиц за
счет перестройки мембраны.
Пиноцитоз - транспорт жидкости и мелких
частиц из внешней среды за счет
перестройки мембраны.
Активный транспорт ионов насосами
клеточных мембран обеспечивает
поддержание ионных градиентов по обе
стороны мембраны. Доказано участие в
активном транспорте ионов
специализированных ферментных систем
– АТФаз, которые осуществляют гидролиз

50. Строение клетки

51. 52. Эндоплазматическая сеть

53. Лизосомы

54. 55. Клеточный центр

В состав клеточного центра входит 1–2
или иногда большее количество мелких
гранул, называемых центриолями.
Центриоли либо непосредственно
расположены в цитоплазме, либо лежат
в центре сферического слоя
цитоплазмы, который называется
центросомой или центросферой.
Центриоли – это плотные тельца, имеют
относительно постоянное место
расположения в клетке: они занимают
геометрический центр ее, но иногда в
процессе развития могут перемещаться
ближе к периферическим участкам. У
многих видов простейших и в половых
клетках некоторых многоклеточных
организмов центриоли расположены не
в цитоплазме, а в ядре, под его
оболочкой.
Клеточный центр играет важную роль в
процессах деления клетки.
1 - цитоплазма;
2 - ядро;
3 - клеточный центр.

56. Ядро – строение (кариолемма, кариоплазма, виды, функции хромосом), функции.

Клеточное ядро (обычно одно на клетку, есть
примеры многоядерных клеток) состоит из:
ядерной оболочки – кариолеммы, которая отделяет
содержимое ядра от цитоплазмы (барьерная
функция), обеспечивает регулируемый обмен
веществ между ядром и цитоплазмой, принимает
участие в фиксации хроматина;
ядрышка,
кариоплазмы (или ядерного сока).
кариолемма
Ядро регулирует всю активность клетки - несет в
себе генетическую (наследственную) информацию,
заключенную в ДНК.
Ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой,
образованной двумя мембранами. Внешняя мембрана
на стороне, обращённой к цитоплазме, усажена
рибосомами (внутриклеточные частицы,
осуществляющие биосинтез белка), и переходит в
эндоплазматическую сеть, с которой составляет
единую систему канальцев. Ядерная оболочка
пронизана многочисленными порами, через которые
одни молекулы поступают из цитоплазмы в ядро, а
другие выходят из ядра в цитоплазму.
кариоплазма
Ядерный сок, заполняющий ядро, состоит из
различных белков, в т. ч. ферментов, нуклеиновых
кислот, а также из небольших молекул –
аминокислот, нуклеотидов и др., которые идут на
синтез этих биополимеров.
эндоплазматическая
сеть
рибосомы

57. Хромосомы

В геноме присутствует 23
пары различных
хромосом: 22 из них не
влияют на пол, а две
хромосомы (X и Y)
задают пол. Хромосомы с
1-й по 22-ю
пронумерованы в порядке
уменьшения их размера.
Соматические клетки
обычно имеют 23
хромосомных пары: по
одной копии хромосом с
1-й по 22-ю от каждого
родителя соответственно,
а также X хромосому от
матери и Y или X
хромосому от отца. В
общей сложности
получается, что в
соматической клетке
содержится 46
хромосом.

58. Специализированные органоиды (миофибриллы, нейрофибриллы, жгутики, реснички, ворсинки), включения (трофические, пигментные,

экскреторные) и их функции.
Миофибриллы - органеллы клеток
поперечнополосатых мышц,
обеспечивающие их сокращение.
Миофибрилла - нитевидная структура,
состоящая из одинаковых
повторяющихся элементов саркомеров. Каждый саркомер имеет
длину около 2 мкм и содержит два типа
белковых филаментов: тонкие
миофиламенты из актина и толстые
филаменты из миозина. Границы между
филаментами (Z-диски) состоят из особых
белков, к которым крепятся ±концы
актиновых филаментов. Миозиновые
филаменты также крепятся к границам
саркомера с помощью нитей из белка
титина (тайтина). С актиновыми
филаментами связаны вспомогательные
белки - небулин и белки тропонинтропомиозинового комплекса.
У человека толщина миофибрилл
составляет 1-2 мкм, а их длина может
достигать длины всей клетки (до
нескольких сантиметров). Одна клетка
содержит обычно несколько десятков
миофибрилл, на их долю приходится до 2/3
сухой массы мышечных клеток.

59. Нейрофибриллы

В цитоплазме нейрона и его
отростках (главным образом
аксонах) имеется хорошо
развитая сеть цитоскелетных
структур - микроскопические
нити, участвующие в проведении
по нервной системе импульса.
Сеть нейрофибрилл

60. Жгутики, реснички, ворсинки

Жгутики, реснички, ворсинки
Жгутики - поверхностная
структура, служащая для их
движения в жидкой среде или по
поверхности твёрдых сред.
Реснички - тонкие ните- или
щетинковидные выросты
поверхности клеток, способные
совершать ритмические
движения.
Ворсинки – также
поверхностные структуры клетки.
Придают клетке свойство
гидрофобности, обеспечивают их
прикрепление, принимают
участие в транспорте
метаболитов.
Через ворсинки в клетку могут
проникать вирусы.
Р - реснички (пили,)
F - два жгутика
Ворсинки выстилающего эпителия кишечника

61. Включения (трофические, пигментные, экскреторные) и их функции

Включения - это непостоянные структуры клетки, которые появляются в ней и исчезают в
процессе метаболизма. Различают трофические, секреторные, экскреторные и пигментные
включения.
Группа трофических включений объединяет углеводные, липидные и белковые включения.
Наиболее распространенным представителем углеводных включений является гликоген -
полимер глюкозы. В электронном микроскопе гликоген выявляется как осмиофильные гранулы,
которые в клетках, где гликогена много (гепатоцитах), сливаются в крупные конгломераты -
глыбки.
Пигментные включения хорошо выявляются в виде осмиофильных структур разных размеров
и формы. Данная группа включений характерна для пигментоцитов. Пигментоциты,
присутствуя в дерме кожи, защищают организм от глубокого проникновения опасного для него
ультрафиолетового излучения, в радужке, сосудистой оболочке и сетчатке глаза пигментоциты
регулируют поток света на фоторецепторные элементы глаза и предохраняют их от
перераздражения светом. В процессе старения очень многие соматические клетки накапливают
пигмент липофусцин, по присутствию которого можно судить о возрасте клетки. В эритроцитах
и симпластах скелетных мышечных волокон присутствуют соответственно гемоглобин или
миоглобин - пигменты-переносчики кислорода и углекислоты.
Экскреторные включения - это, как правило, продукты метаболизма клетки, от которых она
должна освободиться. К экскреторным включениям относятся также инородные включения -
случайно, либо преднамеренно (при фагоцитозе бактерий, например,) попавшие в клетку
субстраты. Такие включения клетка лизирует с помощью своей лизосомальной системы, а
оставшиеся частицы выводит (экскретирует) во внешнюю среду. В более редких случаях
попавшие в клетку агенты остаются неизменными и могут не подвергнуться экскреции - такие
включения более правильно именовать чужеродными (хотя чужеродными для клетки являются
и включения, которые она лизирует).

62. Стволовые клетки

Стволовые клетки - клетки, входящие в
состав постоянно обновляющихся тканей
и способные развиваться в различных
направлениях, в пределах тканевой
дифференцировки.
Так, в процессе гемопоэза у человека
ежечасно продуцируется, и,
следовательно, разрушается 1 миллиард
эритроцитов и 100 миллионов
лейкоцитов. Такое количество
специализированных клеток,
естественно, может быть обеспечено
только за счет пролиферации некоторого
числа самоподдерживающихся клеток,
которые стали рассматривать как
стволовые.
Поведение и характерные черты
стволовых клеток во многом зависят от
физиологических особенностей тех
тканей, в которых они находятся. Самое
существенное свойство стволовых клеток
- они могут самоподдерживаться в
течение длительного времени и при этом
производить дифференцированные
клетки, которые выполняют в организме
специфические функции.
Стволовые клетки
(электр. микроскоп)
Стволовые клетки
эмбриона

63.

64.

65. 66. Исследования

Стволовые клетки
открывают огромные
перспективы для лечения
тяжелых неизлечимых
заболеваний.
Стволовые клетки испытывают
против инсульта
Стволовые клетки
смешиваются с хрящевыми

Про устройство и эксплуатацию автомобиля

КАФЕДРА БИОЛОГИИ С ЭКОЛОГИЕЙ

Учебное пособие для студентов первого курса ФВСО

1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЯДРЕ КЛЕТКИ

ЛР № ________________ от ________________

1. Строение микроскопа.

Правила работы с микроскопом

2. Видоспецифичность клеток

3. Дифференцировка, рост и размножение клеток

Дифференцировка клетки

4. Определение клетки. Строение клетки. Функции клетки.

10. Строение клетки

11. Функции клетки

12. 5. Химический состав клетки.

13. 6. Жизненный цикл клетки.

14. 7. Возбудимые клетки. Потенциал действия и покоя.

15. Биологический потенциал

16. Потенциал покоя

17. Потенциал действия

18. Потенциал действия

19. Потенциал действия

20. 8. Обмен веществ в клетке

21. Какие 2 системы выделяют в микроскопе?

22. Что такое видоспецифичность клеток?

23. Как осуществляется период роста клеток?

24. Что такое дифференцировка клетки?

25. Назовите органеллы клетки

26. Назовите химический состав клетки

27. Назовите фазы жизненного цикла клетки

28. Мембраны каких клеток называются возбудимыми?

29. Какова основа потенциала действия?

30. Какие 2 процесса происходят в результате обмена веществ в клетке?

31. Тестовый контроль

32.

33. Спасибо за внимание!

34. Зигота и возникающие из неё виды клеток

35. Стадии развития

36.

37.

38. Пренатальный период развития человека

39.

40. Близнецы

41. Сиамские близнецы

42. ЭКО

43. 2. Клетка, определение, строение клетки (клеточная мембрана, мембранный транспорт, органоиды и функции органоидов (митохондрий,

44.

45. Жизнедеятельность клетки

46. Состав клетки

47.

48.

49. Мембранный транспорт

50. Строение клетки

51.

52. Эндоплазматическая сеть

53. Лизосомы

54.

55. Клеточный центр

56. Ядро – строение (кариолемма, кариоплазма, виды, функции хромосом), функции.

57. Хромосомы

58. Специализированные органоиды (миофибриллы, нейрофибриллы, жгутики, реснички, ворсинки), включения (трофические, пигментные,

59. Нейрофибриллы

60. Жгутики, реснички, ворсинки

61. Включения (трофические, пигментные, экскреторные) и их функции

62. Стволовые клетки

63.

64.

65.

66. Исследования

СХОЖИЕ СТАТЬИ

ЛР № от