- •Аудиторная работа
- •Задание 7. Строение эукариотической растительной клетки
- •Задание 8. Строение животной эукариотической клетки
- •Задание 9. Поверхностный комплекс животной клетки
- •Задание 7. Патология митоза
- •З адание 2. Генетический материал эукариотической клетки
- •Задание 4. Нуклеосомный уровень компактизации хроматина
- •Задание 8. Проверка усвоения материала
- •Задание 6. Политенные (или гигантские) хромосомы
- •Задание 8. Проверка усвоения материала
- •Растений
- •Задание 2. Строение метафазной хромосомы
- •Задание 5. Показания для цитогенетического анализа хромосом
- •Половые хромосомы
Что такое включения? Какие выделяют типы включений в зависимости от их состава и способа использования клеткой?
Аудиторная работа
компоненты прока-
Задание б. Основные риотической клетки
Изучите схему субмикроскопического строения бактериальной клетки (рис. 3). На рисунке обозначьте: клеточную стенку, плазмалемму, мезосомы, фотосинтетические мембраны, цитоплазму, рибосомы, хромосому, плазмиды, скопление запасных веществ.
Ответьте на вопросы:
Какие древнейшие прокариоты, живущие в настоящее время, занимают промежуточное положение между вирусами и бак териями?
В каких структурах клетки происходит синтез АТФ у гете ротрофных и автотрофных прокариот?
Какие системы жизнеобеспечения присущи любой клетке? Чем представлена система самовоспроизведения в прокарио- тической клетке?
Рис 3. Обобщенная схема строения клетки бактерий"
Задание 7. Строение эукариотической растительной клетки
Рассмотрите схему строения растительной клетки (рис. 46). На рисунке обозначьте: оболочку, плазмалемму, цитоплазму, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, ЭПС, вакуоли, рибосомы, ядро, ядрышко, ядерную мембрану, кариоплазму.
Перечислите структуры, свойственные только растительным клеткам.
Какие органеллы, характерные для животных клеток, отсутствуют в клетках высших растений?
Приготовьте временный препарат листа элодеи. Зарисуйте 1-2 клетки, обозначьте: оболочку, плазмалемму, цитоплазму, ядро, хлоропласты. Обратите внимание на движение хлоропластов под воздействием света. Укажите основные структурные отличия между животными и растительными клетками.
-18-
-19-
Задание 8. Строение животной эукариотической клетки
Рассмотрите схему субмикроскопического строения животной клетки (рис. 4а). На рисунке обозначьте: ПМ, цитоплазму, ЭПС, КГ, митохондрии, лизосомы, рибосомы, клеточный центр. Обратите внимание на компартментацию клетки, определяемую большим количеством внутриклеточных мембран. Рассмотрите электронные микрофотографии органелл эукариотической клетки.
На микропрепаратах под малым и большим увеличениями микроскопа рассмотрите строение клеток слизистой полости рта человека или клеток печени крысы. Зарисуйте 1-2 клетки, обозначьте: ПМ, цитоплазму, ядро, включения гликогена (клетки печени).
Задание 9. Поверхностный комплекс животной клетки
В клеточной оболочке животной клетки различают над-мембранный комплекс (гликокаликс), ПМ и кортикальный (корковый) слой, который изнутри примыкает к ПМ.
Изучите по табл. 5 особенности организации и функции компонентов поверхностного комплекса животной клетки.
Ответьте на вопросы:
• Как поступают в клетку неполярные(холестерин и его производные) вещества (1), полярные высокомолекулярные соединения (2) и ионы (3):
а) свободно без участия мембранных пузырьков; ' б) через белковые ионные насосы;
в) только путем эндо- и экзоцитоза при помощи мем бранных пузырьков;
г) путем осмоса?
-20-
-21-
Для каких клеток крови человека важное значение имеет транспорт веществ в мембранной упаковке (пино- и фагоцитоз)? Какие элементы цитоскелета клетки, соединяясь с ПМ, обеспечивают изменение ее конфигурации и далее - пино- и фагоцитоз? Липосомы - это искусственно приготовленные из фос-фолипидов мембранные пузырьки. Почему их можно использовать для введения внутрь клеток лекарственных препаратов?
Таблица 5
Поверхностный комплекс животной эукариотической клетки
Компонент |
Особенности и функции |
Гликокаликс |
Представлен периферическими белками ПМ и углеводами (2 - 10%) в составе гликолигшдов и гликопро-теидов. Определяет межклеточные узнавания, антигенные, адгезивные и рецепторные свойства клетки. |
Плазмалемма |
Бислой фосфолипидов (25 - 60%) в комплексе с белками (40 - 75%). Периферические белки расположены на поверхности ПМ, связаны с полярными головками ли-пидных молекул. Основная их функция - рецепторная. Полупогруженные в бислой белки связаны с липидами гидрофобными взаимодействиями. Пронизывающие бислой белки определяют рецепторную, ферментативную и транспортную функции. |
Кортикальный слой |
Представлен микротрубочками и микрофиламентами. Определяет форму клетки, передачу внешних сигналов глубинным структурам клетки. |
Задание 10. Ядро
Изучите по табл. 6 особенности строения и функции компонентов ядра. На электронной микрофотографии ядра найдите оболочку, поры, хроматин, ядрышко. Обратите внимание на связь наружной мембраны ядерной оболочки с каналами ЭПС.
-22-
Ответьте на вопросы:
Сколько ядер имеют большинство клеток человека? Ка кие клетки человека безъядерные? Имеют два и много ядер?
Зависит ли количество пор в ядерной мембране от фун кционального состояния клетки? Увеличивается или уменьшается их количество с повышением синтети ческой активности в клетке? Чем это можно объяснить?
Таблица 6 Функции компонентов ядра
Компонент |
Функции |
Оболочка |
Состоит из двух мембран, пронизана порами. Разъединяет процессы транскрипции и трансляции, обеспечивает передачу внешних воздействий на хромосомы. |
Плотная пластинка |
Белковый слой, подстилающий внутреннюю ядерную мембрану, сохраняет форму ядра, способствует упорядоченному расположению хромосом в ядре. |
Перинуклеоляр-ное пространство |
Регулирует ядерно-цитоплазматические перемещения веществ и структур. |
Поровый комплекс |
Состоит из двух рядов белковых гранул, отверстие поры закрыто тонкой диафрагмой. Через поры осуществляется избирательный транспорт молекул и частиц из ядра в цитоплазму и обратно. |
Кариоплазма |
Коллоид в форме геля, выполняет опорную функцию за счет фибриллярных белков, обеспечивает нормальное функционирование генетического материала. |
Ядрышко |
Одно или несколько в одном ядре. В ядрышке синтезируются рРНК и образуются субчастицы рибосом. |
Хроматин |
Форма существования хромосом в интерфазе. Комплекс ДНК и белков. Обеспечивает хранение и передачу наследственного материала, регулирует все обменные процессы в клетке. |
-23-
Задание 11. Митохондрии (УИРС)
Рассмотрите на электронной микрофотографии субмикроскопическое строение митохондрии. Найдите наружную и внутреннюю мембраны, кристы, матрикс, рибосомы. Пользуясь материалом табл. 7, ответьте на вопросы:
Какие факты свидетельствуют о том, что митохондрии - потомки древних прокариотических клеток, вступивших на ранних этапах происхождения эукариотической клетки в эндосимбиотические отношения с другими прокарио- тическими клетками?
Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе - 7,9%, в печени - 18,4%, в сердце - 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохонд рий?
В каких клетках человека - эмбриональных или взрослого организма - митохондрии более многочисленны?
Таблица 7 Строение и функции митохондрий
Элемент органеллы |
Особенности и функции |
Наружная мембрана |
Не образует впячиваний, способна растягиваться, содержит 15% белков и 85% липидов. Характеризуется высокой неспецифической проницаемостью, имеет туннельные белки с широкими порами, проницаема для большинства растворимых низкомолекулярных соединений. |
Внутренняя мембрана |
Легко меняет форму, образует листовидные (кристы) или трубчатые (тубулы) впячивания. Сходна по составу с ПМ прокариот, содержит 75% белков, 20% липидов, значительное количество кардиолипинов. Непроницаема для ионов. Содержит ферменты кислородного этапа дыхания. |
-24-
Матрикс
Внутренняя среда митохондрии, в которой раз мещена ДНК, мелкие рибосомы (70 S), ферменты репликации, транскрипции, трансляции, цикла Кребса. '
Задание 12. Проверка усвоения материала
Проверьте усвоение материала по тестам из методического пособия «Основы цитологии» (с. 16 - 50).
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ
Цель занятия: Знать
Характеристику основных периодов жизненного цикла клетки.
Динамику структуры и функции хромосом в жизненном цикле клетки.
Биологическое значение митоза.
Уметь определять на микропрепаратах фазы митоза.
Ознакомиться с основными механизмами регуляции митоза и его патологией.
Внеаудиторная работа
Задание 1. Жизненный цикл клетки
Жизненный цикл клетки (ЖЦК) - период существования клетки от ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
Жизненный цикл пролиферирующих клеток (способных к делению) складывается из гетерокаталитической интерфазы и
-25-
митотического цикла. В митотическом цикле выделяют период подготовки клетки к делению (автокаталитическая интерфаза) и само деление - митоз. Автокаталитическая интерфаза подразделяется на периоды: G! (пресинтетический), S (синтетический), G2(постсинтетический).
В многоклеточном организме есть клетки, которые после своего рождения вступают в период покоя (Go): они представлены клетками, выполняющими специфические функции в составе той или иной ткани; клетками, выходящими из митотического цикла; небольшим числом стволовых клеток (недифференцированные клетки с широкими потенциями). Все эти клетки рассеяны среди пролиферирующих клеток и практически неотличимы от них по морфологическим признакам.
Ответьте на вопросы:
Какие клетки человека очень быстро обновляются? Как складывается их жизненный цикл?
Приведите примеры высокодифференцированных клеток человека, не способных к делению. Каковы особенности их жизненного цикла?
Способны ли к делению стволовые клетки?
На какие периоды подразделяется подготовка клетки к де лению? Чем характеризуется Gb S, G2 периоды подготовки клетки к делению?
Задание 2. Типы деления клеток
Выделяют три типа деления клеток: митоз - непрямое деление; амитоз - прямое деление (встречается в основном в обреченных на гибель клетках); мейоз (лежит в основе гаметоге-неза - образования половых клеток).
Пользуясь материалом учебника и лекций,
!
ответьте на вопросы:
За счет какого типа деления клеток происходит дробление оплодотворенной клетки, развитие эмбриона, рост орга низма, регенерация тканей и органов?
Дочерние клетки, образовавшиеся в ходе митоза, генети чески идентичны между собой и материнской клеткой?
В каких органах человека происходит мейоз?
Как называются клетки, возникшие в результате мейоза?
Аудиторная работа Задание 3. Митотический цикл клеток
Изучите материал табл. 8 «Митотический цикл». Обратите внимание, что в период S количество генетического материала удваивается за счет репликации ДНК. Репликация ДНК приводит, как правило, к появлению идентичных молекул ДНК, но иногда за счет возможного обмена участками сестринских хроматид (сестринский хроматидный обмен - СХО) идентичность молекул ДНК может немного нарушаться.
Ответьте на вопросы:
В каком состоянии (конденсированном или деконденсиро- ванном) находятся хромосомы в период подготовки клет ки к делению?
Одинакова ли продолжительность автокаталитической интерфазы и митоза делящихся клеток: а) у разных организмов, б) разных органов одного организма?
В какой период митотического цикла клетки происходит репликация ДНК и авторепродукция хромосом?
Как называются дочерние хромосомы, образовавшиеся в S-периоде?
-26-
-27-
• Сколько хроматид (1) и молекул ДНК (2) в одной хромосоме в периоды митотического цикла: a) Go; б) G\; в) S; r)G2?
Решите задачу:
Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека (2п2с) составляет -6-10 ~9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в сперматозоиде; яйцеклетке; в соматической клетке: а) перед началом её деления (2п4с); б) после его окончания (2п2с).
Таблица 8 Митотический цикл
Фазы и периоды |
ПС* |
Цитологическая характеристика |
|
Подг повка к делению (автокаталитическая интерфаза) |
Пресин-тетичес-кий период G, |
2п2с |
Хромосомы однохроматидные, декон-денсированные, при световой микроскопии не выявляются. Накапливаются белки и РНК, увеличивается количество митохондрий. |
Синтетический период S |
2п4с |
Репликация ДНК, хромосомы двухро-матидные, деконденсированные, при световой микроскопии не выявляются. Продолжается синтез РНК и белков. |
|
Постсинтетический период G2 |
2п4с |
Остановка синтеза ДНК, хромосомы двухроматидные, деконденсированные, при световой микроскопии не выявляются. Накапливается энергия, синтезируется РНК и белки, формирующие нити веретена деления. |
|
Митоз (М-фаза) |
Профаза |
2п4с |
Начало конденсации хромосом, они различимы при световой микроскопии, двухроматидные. Демонтаж ядерной оболочки, исчезновение ядрышка, деление центриолей и расхождение их к полюсам клетки, построение веретена деления. |
-28-
г
Фазы и периоды |
ПС* |
Цитологическая характеристика |
|
Митоз (М-фаза) |
Метафаза |
2п4с |
Хромосомы максимально конденсированы, двухроматидные, располагаются в плоскости экватора клетки, хорошо различимы при световой микроскопии. К центромерам прикрепляются нити веретена деления. |
Анафаза |
4п4с |
Деление центромер, расхождение сестринских хроматид к различным полю- / сам клетки. Хромосомы максимально конденсированы, однохроматидные, различимы при световой микроскопии. |
|
Телофаза |
2п2с |
Хромосомы однохроматидные, деконденсированные, не выявляемые при световой микроскопии. Формирование ядрышка, цитотомия, образование двух дочерних клеток. |
* n - гаплоидный набор хромосом; с - количество молекул ДНК в гаплоидном наборе.
Задание 4. Митоз в. растительной клетке
Изучите на слайдах и постоянном микропрепарате фазы// митоза в клетках кончика корешка лука. Зарисуйте клетки на/ разных фазах митоза. /л Мк/
/м
Задание 5. Митоз в животной клетке ' W J
Изучите при малом и большом увеличениях микроскопа фазы митоза на препарате «Дробление оплодотворенных яиц аскариды». Зарисуйте бластомеры на стадии метафазы и анафазы.
Задание 6. Пролиферативная активность клеток в ходе восстановитель^ных процессов (УИРС)
Клетки печени, почек, надпочечни/кшИи ряда других органов обновляются медленно. Однако в/процессе восстановле
/У"
Рассмотрите фотографии и постоянные микропрепараты среза печени крысы: а) в норме; б) через два дня после удаления 70% массы печени. Зарисуйте клетки на разных стадиях митоза. Сделайте вывод о состоянии пролиферации в клетках печени после частичной гепатэктомии. Какое значение имеет усиление пролиферации после удаления части органа?
Решите задачу:
В клинику обратился больной с жалобой на длительно незаживающую кожную рану. Цитологический анализ отпечатков, взятых с поврежденного участка кожи, выявил отсутствие делящихся клеток.
Сделайте вывод о состоянии пролиферативных процессов поврежденного участка кожи.