Розділ біології вивчає будову клітини. Все про клітці. Клітка - це

Біологія- наука про живих системах, закономірності та механізми їх виникнення, існування і розвитку.

Існуюча жива природа пройшла тривалий багатоетапний шлях історичного розвитку. Елементарною структурною одиницею біологічних систем є клітина.

Вперше клітини за допомогою мікроскопа побачив і описав в 1665 р Р. Гук. У 1839 р Т. Шванн і М. Шлейден створили клітинну теорію, згідно з якою клітини є основою живих істот. У 1858 р Р. Вірхов доповнив клітинну теорію положенням про те, що будь-яка клітина походить від іншої клітини в результаті поділу.

Клітини характеризуються фізико-хімічними властивостями, розмірами, формою.

Клітини діляться на прокариотические і еукаріотичні. Прокаріотичні клітини давніші (виникли близько 3-3,5 млрд років тому) і влаштовані більш просто. Вони утворюють організми-прокаріоти (бактерії, синьо-зелені водорості). Еукаріотичні клітини виникли пізніше (близько 1-1,4 млрд років тому), мають більш складну будову і утворюють одноклітинні і багатоклітинні організми-еукаріоти (рослини, гриби, тварини).

Особливу групу найдрібніших організмів, які не мають клітинної будови, складають віруси. Вони займають прикордонне стан між живими біологічними системами і неживими і відбулися, очевидно, від клітинних організмів. Вивчення морфофункціональних особливостей різних бактерій і вірусів є важливим моментом для розуміння їхньої участі у виникненні і розвитку стоматологічних захворювань людини.

Тема 1.1. Клітинний і неклітинний рівні організації біологічних систем

Мета.Знати основні сучасні методи вивчення клітин. Знати і вміти аналізувати структуру клітинних і неклітинних організмів при світловий або електронної мікроскопії. Мати уявлення про фізико-хімічні властивості клітин, функції їх структур.

Завдання для студентів

Робота 1. Методи вивчення клітин

Вивчіть і перепишіть у зошит таблицю.

Назва методів	їх характеристика
1. Світлова мікроскопія	Вивчення клітин в світловий мікроскоп на основі цитохімічних, гістохімічних, імунохімічних та інших досліджень. При цьому виявляються певні речовини (наприклад, глікоген, ліпіди), хімічні групи (наприклад, альдегідні, аміногрупи) або марковані специфічними антитілами речовини
2. Електронна мікроскопія	Трансмісивна (просвічує) електронна мікроскопія заснована на проходженні випромінюваного електронною гарматою пучка електронів через клітинні структури з неоднорідною електронної щільністю, що на флюоресцируют екрані створює площинне зображення об'єкта. Сканирующая (растрова) електронна мікроскопія заснована на скануванні електронним пучком поверхні досліджуваного об'єкта
3. Поляризаційна мікроскопія	Вивчення структур на основі променезаломлення. Спрямований на об'єкт поляризований пучок світла пропускається через розташований між об'єктивом і окуляром аналізатор, який визначає в залежності від просторового розташування молекул в об'єкті характер відхилення площини поляризації світла

Закінчення табл.

Назва методів їх характеристика

4. Флюоресцентная мікроскопія	Вивчення здатності речовин випромінювати видиме світло при висвітленні об'єкта ультрафіолетовими променями (аутофлюоресценція) або при фарбуванні флуоресцентними барвниками, які зв'язуються з різними структурами або речовинами клітин. Наприклад, акридіновий помаранчевий, зв'язуючись з ДНК, дає желтозеление світіння, а з РНК - червоно-помаранчеве
5. Культура тканин	Клітини попередньо виділяють з органів і тканин і культивують в спеціальних приладах в умови стерильності з використанням поживних середовищ і певного газового складу. Культура тканин використовується для цитологічних, фармакологічних, токсикологічних, мікробіологічних, генетичних досліджень, з метою біотехнологій і біоінженерії
6. Рентгеноструктурний аналіз	Дослідження атомної структури речовин за допомогою дифракції рентгенівських променів. При цьому визначається рід атомів, їх розташування в структурі кристалів, рідин, молекул

Робота 2. Хімічний склад клітини

Вивчіть і перепишіть таблицю.

Робота 3. Молекулярна організація біологічної мембрани

(По Б. Альберту, 1994) Вивчіть по рис. 1 тривимірне зображення мембрани. Зверніть увагу на те, що ліпіди в мембрані утворюють бішар (представлені фосфоліпідами, холестеролом і гліколіпідами). Білки занурені в бішар ліпідів, їх менше, молекули крупніше. Відзначте, що білки можуть пересуватися в ліпідах і саме вони в основному визначають специфіку функцій мембран.

Робота 4. Будова бактерії

Вивчіть по рис. 2 будова прокариотической (бактеріальної) клітини.

Мал. 1.Будова біологічної мембрани:

1 - ліпідний бішар; 2 - молекула білка; 3 - молекула ліпіду

Мал. 2.Будова клітини прокаріотів:

1 - джгутик; 2 - рибосоми; 3 - запасні поживні речовини; 4 - капсула; 5 - плазматична мембрана; 6 - кільцева молекула ДНК (нуклеоїд); 7 - стінка клітини; 8 - Мезосоми; 9 - цитоплазма; 10 - тилакоїди (фотосинтетичні мембрани)

Робота 5. Будова тваринної клітини

Вивчіть на мікропрепаратах і по рис. 3 і 4 будова тваринної клітини, включення глікогену і жиру. Замалюйте кілька клітин.

Мал. 3.Будова тваринної клітини:

1 - оболонка клітини; 2 - цитоплазма; 3 - ядро

Мал. 4.Включення глікогену в клітинах епітелію: 1 - включення глікогену в цитоплазмі клітин

A. Будова клітин багатошарового плоского ороговевающего епітелію слизової оболонки твердого неба людини. Забарвлення гематоксиліном - еозином (по Л.І. Фалін, 1963).

Б. Включення глікогену в цитоплазмі клітин епітелію слизової оболонки губи людини. ПАС-реакція (по Л.І. Фалін, 1963).

B. Включення жиру в цитоплазмі клітин печінки. Забарвлення осмієм. Розгляньте під великим збільшенням мікроскопа клітини печінки.

Знайдіть в цитоплазмі жирові включення у вигляді круглих чорних крапель різної величини. Замалюйте кілька клітин з включеннями жиру.

Позначте: 1 - оболонка клітини; 2 - ядро; 3 - цитоплазма з жировими включеннями.

Робота 6. Будова поверхневого апарату тваринної клітини(По А.А. Заварзін, 1982) Вивчіть по рис. 5 і замалюйте молекулярну структуру поверхневого апарату.

Мал. 5.Будова поверхневої структури тваринної клітини: 1 - поверхневий апарат клітини; 2 - надмембранний структури (гликокаликс); 3 - плазматична мембрана; 4 - субмембранние структури (мікрофіломенти і мікротрубочки); 5 - біліпідний шар; 6 - інтегральний білок; 7 - полуінтегральние білки; 8 - тунельний білок; 9 - поверхневий білок; 10, 11 - глікопротеїди і гліколіпіди гликокаликса

Робота 7. органели еукаріотичних клітин

Заповніть таблицю, вказавши функції перерахованих органел.

Робота 8. ультрамікроскопічних будова тваринної і рослинної клітини

Вивчіть на електроннограммах, по рис. 6 будова еукаріотів.

Мал. 6.Будова еукаріотичної клітини:

а - тваринного походження; б - рослинного походження; 1 - ядро \u200b\u200bз хроматином і ядерцем; 2 - плазматична мембрана; 3 - клітинна стінка; 4 - плазмодесми; 5 - гранулярна ендоплазматична сітка; 6 - гладка ендоплазматична сітка; 7 - утворюються піноцитозні вакуолі; 8 - пластинчастий комплекс; 9 - лізосоми; 10 - жирові включення; 11 - центросома; 12 - мітохондрії; 13 - полірібосоми; 14 - вакуоль; 15 - хлоропласт

Робота 9. Порівняльна характеристика прокаріотів і еукаріотів

Вивчіть і перепишіть таблицю.

характерні особливості	прокаріотичні клітини	еукаріотичні клітини
Поверхневий апарат клітини: Надмембранний структури; Плазматична мембрана; Субмембранние структури	Утворені клітинною стінкою, містять зміцнюючий матеріал - муреин. Зовні від клітинної стінки у ряду бактерій розташовується капсула Є. Утворює впячивания всередину цитоплазми - Мезосома і тилакоїди Чи не виражені	У рослинних клітин утворені клітинною стінкою, що містить целюлозу, а у тварин клітин - гликокаликсом, що складається з молекул гликолипидов і глікопротеїдів Утворюють опорно-скоротливу систему, що складається з микрофибрилл і мікротрубочок
органели цитоплазми	рибосоми	Ендоплазматична мережа, центросома, мітохондрії, пластинчастий комплекс, рибосоми, лізосоми. Рослинні клітини мають вакуоль і пластиди
ядерний апарат	Ядро відсутня. Нуклеоїд - одна кільцеподібна хромосома, розташована в цитоплазмі. Складається з ДНК і невеликої кількості білків	Ядро має двухмембраннойоболонкою, Каріоплазма, хроматин (хромосоми), ядерця. Хромосоми складаються з ДНК і білків

Робота 10. Будова вірусу

Вивчіть по рис. 7 будова бактеріофага і його електронну мікрофотографію (по Н. Гріну, 1990). Замалюйте схему будови вірусу, позначте його структури.

Мал. 7.Будова вірусу:

а - будова бактеріофага; б - електронна мікрофотографія бактеріофага; 1 - головка вірусу; 2 - комірець; 3 - стержень; 4 - чохол; 5 - базальна пластинка з шипами і відростками

Робота 11. Особливості будови: ДНК і РНК-вірусів тварин(По А.П. Коротяєва, 1998) Вивчіть рис. 8 і замалюйте на вибір кілька вірусів різної форми і розмірів.

Мал. 8.ДНК (а) і РНК-содержат (б) віруси

Питання для самопідготовки

1. Які основні властивості біологічних систем?

2. Які рівні організації біологічних систем є еволюційно зумовленими?

3. Які основні положення клітинної теорії Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вірхова? Сучасний стан клітинної теорії?

4. Які основні фізико-хімічні властивості клітини?

5. Яке сучасне уявлення про молекулярну організації біологічної мембрани і її функціях?

6. Як влаштовані прокариотические клітини?

7. Як влаштовані еукаріотичні клітини?

8. Як влаштовані віруси?

9. Які існують гіпотези походження еукаріотів?

тестові завдання

1. органел прокаріотів клітин Є:

1. Мітохондрії

2. Рибосоми

3. Центросома

4. Пластинчастий комплекс

2. СТІЙКІСТЬ певних видів бактерій

До лізоциму СЛИНИ І сліз пояснюється наявністю

У ЇХ клітинної стінки:

2. Мягких ліпідів

3. муреин

4. полісахариди

3. ХВОРОБОТВОРНІ властивості ДЕЯКИХ ВИДІВ бактерій обумовлені наявністю в їхніх клітинної стінки:

1. полісахариди. муреина

2. полісахариди. ліпідів

3. полісахариди. капсульних полісахаридів

4. полісахариди. білків

4. ПО СУЧАСНІЙ КЛІТИННОЇ ТЕОРІЇ, КЛЕТКА - ЦЕ

1. Відкрита

2. Закрита

3. Елементарна

4. Універсальна

5. Цілісна

5. ВЛАСТИВОСТІ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ Є:

1. Цілісність і дискретність

2. Розмноження

3. Метаболізм

4. Низька ентропія (негентропії)

5. Спадковість і мінливість

6. Висока ентропія

6. еволюційного-обумовлених рівнем організації БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ Є:

1. Молекулярно-генетичний

2. Клітинний

3. Тканинний

4. Популяційно-видовий

5. Біогеоценотіческій

7. Біологічні МЕМБРАНИ КЛІТИН ЗАБЕЗПЕЧУЮТЬ:

1. Компартментацію

2. Бар'єрну функцію

3. Формування рибосом і полісом

4. Транспорт речовин

5. Рецепцію

Встановіть відповідність.

8. МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ клітин:

1. Світлова мікроскопія

2. Поляризаційна мікроскопія

3. Флюоресцентная мікроскопія

4. Електронна мікроскопія

5. Рентгеноструктурний аналіз

6. Культура тканин

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДУ:

а) Дослідження живих клітин в живильному середовищі

б) Вивчення конфігурації молекул біополімерів

в) Вивчення клітинних структур на основі розсіювання ними пучка електронів

г) Вивчення клітин в світловому мікроскопі

д) Дослідження клітин, забарвлених речовинами-флюорохромами

е) Вивчення клітин на основі подвійного променезаломлення)

9. ТИП клітки:

1. Прокаріотів

2. еукаріотичного

ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНЕВОГО АПАРАТУ:

а) Клітинна стінка містить муреин

б) Клітинна стінка містить целюлозу

в) плазматична мембрана

г) Гликокаликс містить ліпопротеїни і гліколіпіди

д) Субмембранние структури - мікрофібрили і мікротрубочки.

10. органел клітин

еукаріотів:

1. Гладка ендоплазматична

мережу (ЕРС)

2. Рибосоми

3. Мітохондрії

4. Центросома

5. Пластинчастий комплекс

6. Лізосоми

ЇХ ФУНКЦІЇ:

а) Синтез білка

б) Синтез вуглеводів і ліпідів

в) Розподіл клітин

г) Освіта енергії

д) Внутрішньоклітинний переварювання речовин

е) Виділення речовин з клітини

література

Основна

Кн. 1. - С. 18-21, 24-51, 54-55.

Пехов А.П.

Додаткова

Альберт Б., Брейд Д.та ін. Молекулярна біологія клітини. - М .: Світ, 1994. - Т. 1.

Гілберт С.Біологія розвитку. - М .: Світ, 1995. - Т. 1-3. Грін Н, Стаут У., Тейлор Д.Біологія. - М .: Світ, 1990. - Т. 1. Заварзін А.А., Харазова А.Д.Основи загальної цитології. - Л .:

Вид-во ЛДУ, 1982.

Тема 1.2. Організація спадкового матеріалу у про- і еукаріот. Реалізація генетичної

інформації та її регуляція

Мета.Знати молекулярну структуру і властивості нуклеїнових кислот, хромосом, стадії біосинтезу білка, принципи регуляції генної активності. Вміти виявляти ДНК в ядрах клітин за допомогою реакції Фельгена.

Завдання для студентів

Робота 1. ДНК в ядрах клітин

На постійному препараті під великим збільшенням мікроскопа розгляньте в ядрах клітин епітелію слизової оболонки ротової порожнини ДНК, виявлену за допомогою реакції Фельгена.

Замалюйте кілька ядер, в яких ДНК пофарбована в пурпурномаліновий колір.

Робота 2. Молекулярна структура ДНК еукаріот

Розгляньте рис. 1. Замалюйте будову вторинної (2) структури

Мал. 1.Будова ДНК еукаріот.

Структури ДНК: 1 - первинна; 2 - вторинна; 3 - третинна.

А - аденін; Г - гуанін - пуринові азотисті основи; Ц - цитозин; Т - тимін-піримідинові азотисті основи; Д - дезоксирибоза; Ф - залишок фосфорної кислоти; Н - нуклеотид

Робота 3. Структурно-функціональна організація ДНК у про- і еукаріот

Вивчіть таблиці, перепишіть їх в робочий зошит.

ознаки	прокаріоти	еукаріоти
кількість генів	4 тис. (Е. coli)	Близько 30 тис. (Чоловік)
кількість ДНК	4 млн пар нуклеотидів	3-7 млрд пар нуклеотидів
кодують послідовності
Зв'язок ДНК з гистонами	Відсутнє	формує нуклеосоми
Укладання ДНК	Кільцева, містить 100 петель по 40 тис. Пар нуклеотидів	Лінійна з замкнутими в теломери кінцями, має 4 рівня спирализации
кількість репліконов
Активно працюють ділянки	Більше 90% генів	Менше 10% генів
процесинг	Відсутнє	Здійснюється при переході пре-мРНК з ядра в цитоплазму
регуляція транскрипції	оперон	складна каскадний

Робота 4. Організація спадкового матеріалу у прокаріотів (нуклеоїд)

Розгляньте рис. 2 і зверніть увагу на укладку ДНК у вигляді петель.

Мал. 2.Укладання ДНК в нуклеоиде прокаріотів:

1 - кільцева молекула ДНК; 2 - укладання ДНК у вигляді петель; 3 - білки, що зв'язують петлі ДНК

Робота 5. Рівні організації интерфазного хроматину

Розгляньте по рис. 3 рівні організації спадкового матеріалу у еукаріот.

Мал. 3.Схема різних рівнів компактизации хроматину: а - нуклеосомна нитка; б - мікрофібрилами; в - інтерфазна хромонеми; г - молекулярна організація нуклеосомної нитки: 1 - нуклеосома; 2 - ДНК; 3 - гістони Н2А, Н2В, Н3 і Н4; 4 - гистон Н1

Робота 6. Біосинтез білка у прокаріот і еукаріот

Вивчіть і замалюйте процес біосинтезу білка за схемою 1.

Схема 1.Біосинтез білка у прокаріот (а) і еукаріот (б)

Робота 7. Транскрипція і процесинг у еукаріот

Вивчіть транскрипцію і процесинг по рис. 4.

Мал. 4.Транскрипція і процесинг в еукаріот:

1 - ДНК; 2 - пре-мРНК; 3 - РНК-полімераза; 4 - кодогенная ланцюг ДНК; 5 - Екзони; 6 - інтрони; 7 - зріла мРНК; Т - термінатор; КЕП і полі-А - кінцеві послідовності нуклеотидів; ТАЦ і АУГ - ініціаторние триплети

Робота 8. Трансляція. Етапи рибосомного циклу

Вивчіть і замалюйте по рис. 5 процес трансляції.

Мал. 5.Процес трансляції:

1 - мала субодиниця рибосоми; 2 - велика субодиниця рибосоми; 3 - аміноацільний (А) центр; 4 - пептідільний (П) центр; 5 - АУГ-инициаторного триплет мРНК; 6 - термінатор мРНК; 7 - инициаторного тРНК; 8 - амінокислоти формується поліпептиду; 9 - ковпачок

Робота 9. Регуляція активності генів у прокаріот (схема Жакоба-Моно)

Розгляньте і замалюйте зображення регуляції синтезу білка шляхом індукції і репресії (рис. 6).

Мал. 6.Регуляція синтезу білка шляхом індукції (а, б) і репресії (в, г): а - структурні гени оперона блоковані; б - дерепрессірованіе генів індуктором; в - при недостатній кількості кінцевого продукту (корепрессора) оперон дерепрессірован, а при надмірному - блокований (г)

Робота 10. Основні принципи регуляції активності генів у еукаріот

Вивчіть і перепишіть.

1. У еукаріот не встановлено оперон організації генів, так як гени, що визначають синтез ферментів одного ланцюга біохімічних реакцій, можуть бути розсіяні в геномі і не мають, як у прокаріотів, єдиної регулюючої системи (ген-регулятор, промотор, оператор і т.д .).

2. Регуляція транскрипції в еукаріот комбінаційна, тобто активність кожного гена регулюється великим числом генів-регуляторів.

3. У багатьох еукаріотичних генів в ДНК є кілька зон, відомих різними білками.

4. У еукаріот існують білки-регулятори, що контролюють роботу інших регуляторних білків, і їх дія може характеризуватися плейотропних ефектом.

5. У регуляції експресії еукаріотичних генів важливу роль відіграють гени енхансери (підсилюють транскрипцію) і сайленсери (гальмують транскрипцію).

6. У регуляції транскрипції беруть участь гормони, а генної активності - гістони хромосом.

7. Регуляція експресії генів здійснюється на всіх етапах реалізації спадкової інформації.

Питання для самопідготовки

1. Які особливості організації спадкового матеріалу у про- і еукаріот?

2. Яка молекулярна організація і функції нуклеїнових кислот?

3. Що таке ген? Яке визначення гена Ви вважаєте більш точним?

4. Які особливості будови генів у про- та еукаріот?

5. Що таке генетичний код і які його властивості?

6. Які основні етапи біосинтезу білка, в чому їх суть?

7. Які механізми регуляції генної активності у прокаріот (схема Жакоба-Моно)?

8. Які основні принципи регуляції генної активності у еукаріот?

тестові завдання

Виберіть одну правильну відповідь.

1. елементарна одиниця ФУНКЦІЇ СПАДКОВОГО МАТЕРІАЛУ Є:

2. транскрипції ЗДІЙСНЮЄ ФЕРМЕНТ

1. ДНК-полімераза

2. РНК-полімераза

3. геліказу

3. мультігенних РОДИНИ І КОМПЛЕКСИ В геномі

1. Прокаріоти

3. Еукаріоти

Виберіть кілька правильних відповідей.

4. ВЛАСТИВОСТІ ДНК ЯК ВЕЩЕСТВА спадковості Є:

1. Хімічна стабільність

2. Реплікація

3. Репарація

4. Здатність до трансляції

5. Біосинтез БЕЛКА ВІДБУВАЄТЬСЯ ЗА УЧАСТЮ ОРГАНЕЛ:

1. Лізосоми

2. Гладка ЕПС

3. Рибосоми

4. Полісоми

6. ОСОБЛИВОСТЯМИ РЕГУЛЮВАННЯ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНОВ У еукаріотів Є:

1. Відсутність оперон організації генів

2. Наявність оперон організації генів

3. Наявність комбінаційної регуляції транскрипції

4. Регуляція експресії генів на всіх етапах реалізації генетичної інформації

Встановіть відповідність.

7. триплетів ДНК:

Триплетів мРНК:

Встановіть правильну послідовність.

8. УПАКОВКИ ДНК в хромосомах еукаріотів:

1. хромонеми

2. Хроматида

3. нуклеосомної нитка

4. мікрофібрилами

9. БИОСИНТЕЗА БЕЛКА У еукаріотів:

1. Трансляція

2. Транскрипція

3. Процессинг

4. Посттрансляція

10. РЕГУЛЮВАННЯ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНОВ У прокаріотів

(СХЕМА Жакоб-МОНО):

1. Зчитування інформації з структурних генів

2. Освіта комплексу індуктор-репрессор

3. Надходження індуктора в цитоплазму прокаріоти

4. Звільнення оператора від репрессора

5. Освіта поліцістронной транскрипта

6. Синтез окремих пептидів

література

Основна

Біологія / Под ред. В.Н. Яригіна. - М .: Вища школа, 2001. - Кн. 1. - С. 65-138, 147-152, 163-171.

Пехов А.П.Біологія із загальною генетикою. - М .: Изд-во РУДН, 1993. - С. 95-112, 141-154, 166-171.

Додаткова

Альберт Б.та ін. Молекулярна біологія клітини. - М .: Світ, 1994. -

Гільберт С.Біологія розвитку. - М .: Мир, 1994. Жімулев І.Ф.Загальна і молекулярна генетика. - Н .: Сибірське університетське видавництво, 2003.

Тема 1.3. Відтворення на клітинному рівні

Мета.Знати життєвий цикл клітин, процеси, що протікають в мітотичного циклу і при термінальній диференціювання. Мати уявлення про механізми регуляції клітинного циклу. Вміти визначати на мікропрепаратах фази мітозу і обчислювати митотический коефіцієнт. Знати сутність і біологічне значення мейозу.

Завдання для студентів

Робота 1. Клітинний цикл

Соматичні клітини організму утворюються в результаті мітозу. Надалі можливі три варіанти життєвого шляху (циклу) клітин:

1. Клітини готуються до поділу і закінчують своє життя митозом (мітотичний цикл).

2. Клітини диференціюються, функціонують і гинуть.

3. Клітини переходять в період G 0, в якому можуть перебувати від кількох годин до багатьох років. При певних умовах вони можуть перейти з цього періоду в мітотичний цикл або термінальну диференціювання.

Вивчіть і замалюйте схему життєвого циклу клітин, представлену на рис. 1.

Мал. 1.Життєвий цикл клітин:

G 1 - пресинтетичний період; S - синтетичний період; G 2 - постсинтетичний період;

МЦ(Мітотичний цикл) \u003d G 1 + S + G 2 + мітоз;

G 0 - період клітинного циклу, який включає:

Клітини пролиферативного пулу медленнообновляющіхся тканин;

Клітини, що вийшли з МЦ для репарації ДНК;

Клітини, не здатні пройти МЦ через дефіцит поживних речовин або факторів росту;

Резервні та стовбурові клітини; n - гаплоїдний набір хромосом;

c - одинарний набір ДНК

Робота 2. Подвоєння хромосом і реплікація ДНК у еукаріот

Подвоєння ДНК і хромосом відбувається в S-періоді мітотичного циклу.

Реплікація ДНК починається одночасно в багатьох місцях - точках ініціації (рис. 2а). Відбувається прикріплення комплексу ферментів ( «репликативная машина»), ДНК звільняється від гістонів і розплітається, утворюється реплікаційний вічко (рис. 2б). Поділ вихідних матричних і синтез нових дочірніх ланцюгів ДНК в очку відбуваються одночасно в обидва боки в Реплікаційний качанах (рис. 2в). Після подвоєння ДНК з ними з'єднуються гістони, і хромосома стає подвійний, що складається з двох хроматид, які з'єднані в області центромери (рис. 2г).

Мал. 2а.Початок реплікації ДНК в хромосомі

Мал. 2б.Освіта Реплікаційний очок і Реплікаційний вилок

Мал. 2в.Синтез ДНК в вилці реплікації:

1 - матричні ланцюга ДНК; 2 - фермент геліказа, що розділяє ланцюга матричної ДНК; 3 - ДСБ-білки, що перешкоджають возз'єднання ланцюгів ДНК; 4 - праймаза; 5 - РНК-запал (синтезується РНК-полімераза - праймазой); 6 - ДНКполімеразу, що синтезує дочірні ланцюга; 7 - лідируюча дочірня ланцюг ДНК; 8 - лігаза, що з'єднує фрагменти Окадзакі відстає ланцюга ДНК; 9 - фрагмент Окадзакі (150-200 нуклеотидів); 10 - топоізомераза

Мал. 2г.Завершення подвоєння ДНК і хромосоми

Вивчіть схему реплікації ДНК і подвоєння хромосом, представлену на рис. 2а-2г. Замалюйте рис. 2в.

Робота 3. Мітоз рослинних клітин

Розгляньте під великим збільшенням мікроскопа микропрепарат корінця цибулі. Знайдіть клітини, що знаходяться в інтерфазі і різних фазах мітозу. Замалюйте і позначте:

I - стадії мітозу: 1 - профаза;

2 - метафаза;

3 - анафаза;

4 - телофаза;

II - интерфаза (клітки, що не).

Робота 4. Мітоз клітин людини

Розгляньте під малим збільшенням цитогенетический препарат лімфоцитів крові людини. Знайдіть клітку в стадії мітозу. Переведіть на велике збільшення, поставивши іммерсійний об'єктив (х90). Розгляньте на препараті метафазну пластинку. Зверніть увагу на будову хромосом людини, їх розміри, розташування центромери, кількість хроматид в метафазної хромосомі. Визначте набір хромосом, знайдіть гомологічні хромосоми. Замалюйте метафазні хромосоми з різним розташуванням центромер.

Робота 5. Визначення мітотичного коефіцієнта

На мікропрепаратах корінця цибулі порахуйте число діляться і не діляться клітин в декількох полях зору (близько 1000 клітин). Визначте митотический коефіцієнт за формулою:

число митозов

МК виражається в проміле (% о).

Робота 6. Види тканин в залежності від рівня клітинної проліферації

Стабільні - все клітини знаходяться в стані незворотною диференціювання. Загибель частини клітин протягом життя організму веде до зменшенням загальної кількості клітин в тканини.

Зростаючі - кількість клітин в тканини збільшується, так як частка клітин, що йдуть в мітотичний цикл, перевищує частку клітин, що йдуть в диференціювання.

Оновлюються - відбувається розмноження клітин, однак загальна кількість клітин залишається постійним, так як половина клітин переходить в необоротну диференціювання і гине.

Вивчіть і перепишіть таблицю.

вид тканини	Усереднені параметри проліферації
вид тканини	P c,% T, годинник МК, %%
*Швидко оновлюються тканини:* червоний кістковий мозок; епітелій ротової порожнини, язика, стравоходу, шлунка і тонкої кишки; епідерміс шкіри
*Повільно оновлюються тканини:* паренхіма печінки, паренхіма нирки		Не визначається. Швидкість відновлення клітин - близько 6 міс
*Стабільні тканини:* емаль зубів, кардіоміоцити, нервова тканина	Не визначається
*зростаючі:* ембріональні, регенерирующие, пухлинні		Від 6-10 і більше

Примітка:P c - проліферативний пул; Т - тривалість мітотичного циклу; МК - митотический коефіцієнт. Проліферативний пул - частка клітин, що знаходяться у всіх фазах мітотичного циклу і в пулі G 0, здатних до розмноження.

Робота 7. Стовбурові клітини. Їх біологічне і медичне значення

Стовбурові клітини- це клітини, що зберігають здатність до розмноження протягом усього життя організму. В ембріональному періоді вони потрібні для розвитку органів і тканин, в постембріональному - для росту організму, відновлення тканин, регенерації та вегетативного розмноження.

Вивчіть таблицю.

Вид стовбурових клітин Характеристика значення

тотипотентність	Здатні давати початок будь-якого виду клітин (бластомери на ранніх етапах дроблення)	З ембріональних тотипотентних клітин починається розвиток організму при статевому розмноженні. Соматичні дають початок новим організмам при вегетативному розмноженні
Поліпотентні (плюрипотентні)	Здатні давати різні види клітин (клітини зародкових листків; клітини червоного кісткового мозку)	Формування органів та тканин організму, що розвивається. Необхідні для поновлення або регенерації тканин, в яких немає власних стовбурових клітин - еритроцитів і лейкоцитів, нейронів, кардіоміоцитів
Уніпотентние	При розмноженні утворюють клітини тільки одного виду (епітелій ротової порожнини, слинних залоз)	Джерело клітин для зростання, відновлення і регенерації органів
реконструйовані ембріональні	Виділені ембріональні стовбурові клітини, в яких методами генної інженерії змінено склад генів	Використання в медицині дозволяє вирощувати органи і тканини з заданими властивостями. Їх застосування для репродуктивного клонування є джерелом генномодифікованих організмів

Застосування стовбурових клітин в медицині і стоматології

Удосконалення методів виділення стовбурових клітин, вивчення факторів, що регулюють їх ріст і диференціювання, відкриває широкі можливості для використання таких клітин у медицині. Стовбуровими клітинами, узятими з пуповинної крові або з інших тканин, можна замінювати власні пошкоджені клітини в будь-яких органах, не побоюючись їх відторгнення. Застосування ембріональних клітин, терапевтичне клонування і використання методів генної інженерії дозволять вирощувати органи і тканини і отримувати доступний матеріал для трансплантації. В даний час у експериментальних тварин зі стовбурових клітин вдається отримати цілі зуби або їх окремі тканини (емаль, пульпу і інші). Так, зародки зуба, вирощені у мишей із клітин зубного сосочка, після імплантації дорослим тваринам замість вилучених різців прижилися і сформували повноцінні зуби. У людини зі стовбурових клітин пульпи або апікального горбка видалених зубів мудрості вдалося виростити коріння і періодонтальні зв'язки, на основі яких відновили (поки - за допомогою звичайних методів протезування) коронку зуба. Таким чином в подальшому планується отримання матеріалу для аутотрансплантації. Використання мезенхімальних стовбурових клітин і композитних матеріалів дозволило розробити імплантати для заміщення кісткових дефектів в щелепно-лицевої хірургії. Необхідно відзначити, що в даний час застосування стовбурових клітин знаходиться на стадії експериментальних досліджень або клінічних випробувань. Їх широке впровадження в практичну медицину - справа найближчого майбутнього.

Робота 8. Різні напрямки диференціювання клітин ротової порожнини

Вивчіть і замалюйте схему 1.

Схема 1.Напрямки диференціювання клітин ротової порожнини Робота 9. Регуляція розмноження клітин

У оновлюються тканинах постійне кількість клітин підтримується в результаті саморегуляції, здійснюваної за принципом негативного зворотного зв'язку. При зменшенні кількості клітин включаються механізми, що активують протоонкогени. Індукція цих генів веде до синтезу чинників зростання, надає мітогенний стимуляцію на клітини, які знаходяться в G o-періоде, в тому числі стовбурові клітини. Відбувається їх посилене розмноження і збільшення кількості. Надлишок клітин веде до репресії протоонкогенов і активації генів-супресорів, що відповідають за синтез інгібіторів клітинної проліферації. Періодичні коливання числа клітин, які діляться, які проявляються в добових ритмах проліферації, дозволяють досягти стану динамічної рівноваги - кількість клітин підтримується на тому рівні, який необхідний для даної тканини.

Вивчіть схему 2. Наведіть приклади факторів росту і інгібіторів клітинного поділу.

Схема 2.Саморегуляція клітинної проліферації

Робота 10. Порівняльна характеристика нормальних клітин і клітин злоякісних пухлин

Спонтанно чи при дії канцерогенних факторів можуть відбуватися мутації протоонкогенов або генів супресорів, що регулюють розмноження клітин. Протоонкогени перетворюються на онкогени, які не реагують на регуляторні фактори і утворюють велику кількість факторів росту. Пошкодження генів-супресорів не дозволяє стримувати надмірне розмноження клітин - виникає пухлина. Для клітин пухлини характерна генетична нестабільність - в них виникають нові мутації, які ще більше порушують регуляцію клітинної проліферації. Доброякісна пухлина може трансформуватися в злоякісну.

Вивчіть таблицю.

параметри нормальні клітини пухлинні клітини

Закінчення табл.

параметри	нормальні клітини	пухлинні клітини
проліферативний пул	Постійний для кожної тканини	прогресивно збільшується
міжклітинні контакти	Обмежують збільшення кількості клітин при контактному гальмуванні	Порушені: немає контактного гальмування проліферації
клітинна мембрана	Забезпечує можливість розмноження клітин при контакті з базальноїмембраною або іншими опорними структурами	Змінено: можливо розмноження клітин без контакту з опорними структурами
адгезія клітин	Нормальна	Знижено: можливий відрив клітин і метастазування
тимчасова характеристика	Одновершинная добовий ритм митозов	Порушення ритму митозов: двувершінний, інвертований, відсутність ритму
просторова організація	строго певна	Порушена внаслідок втрати контролю проліферації і зміни клітинних контактів
розподіл клітин		Значна кількість порушень мітозів, амитозе
набір хромосом	Строго певний (каріотип)	Значні зміни числа і структури хромосом

Робота 11. Мейоз, його особливості в порівнянні з митозом

а) Під великим збільшенням мікроскопа розгляньте препарат поперечного зрізу матки аскариди. Знайдіть овоцити першого порядку на стадії мейозу 1.

Замалюйте і позначте:

1 - овоціт;

2 - цитоплазма;

3 - тетрада.

б) Використовуючи матеріали підручника, лекцій та наочних посібників, вивчіть стадії редукційного і екваціонного поділів мейозу. Відзначте відмінності мітозу і мейозу. Заповніть таблицю.

Порівняльна характеристика мітозу і мейозу

Питання для самопідготовки

1. Що таке життєвий цикл клітин?

2. Що таке мітотичний цикл, з яких періодів він складається? Що відбувається в різні періоди мітотичного циклу?

3. Як утворюються нові клітини? Чим закінчується життя клітин?

4. Які молекулярні процеси лежать в основі подвоєння молекули ДНК? Як відбувається подвоєння хромосом?

5. Фази мітозу. Біологічна сутність і значення мітозу.

6. Що таке політенія, Ендомітоз і полиплоидия?

7. Що таке митотический коефіцієнт і як він визначається?

8. Які види тканин розрізняють в залежності від їх мітотичної активності? Чим вони характеризуються?

9. Чим відрізняються життєві цикли нормальних і пухлинних клітин?

10. Які механізми регуляції клітинного ділення?

11. Що таке стовбурові клітини? Види стовбурових клітин та їх значення для стоматології.

12. Клітинні цикли і напрямки диференціювання при утворенні тканин органів ротової порожнини людини.

13. Яке біологічне значення і сутність мейозу?

14. Як змінюється набір хромосом, хроматид і ДНК в процесі мейозу?

15. Які процеси ведуть до рекомбінації генетичного матеріалу при мейозі?

тестові завдання

Вибрати одну правильну відповідь.

1. ПОДВОЄННЯ ХРОМОСОМ ВІДБУВАЄТЬСЯ В ПЕРІОДІ КЛІТИННОГО циклу:

1. пресинтетичний

2. постсинтетическом

3. синтетичні

5. G o-періоде

2. ЗБІЛЬШЕННЯ КІЛЬКОСТІ МОЛЕКУЛ ДНК в хромосомах ЗАБЕЗПЕЧУЄ:

3. Ендомітоз

5. Політенія

3. стовбурові клітини ЗБЕРІГАЮТЬСЯ В ПЕРІОДІ

КЛІТИННОГО циклу:

5. У диференціювання

4. У мейозу РОЗБІЖНІСТЬ гомологічниххромосом

ВІДБУВАЄТЬСЯ В:

1. Профазі I

2. Метафазі I

3. Анафазе I

4. Метафазі II

5. Анафазе II

Виберіть кілька правильних відповідей.

5. кон'югації гомологічних хромосом в мейозі

НЕОБХІДНА ДЛЯ:

1. Подвоєння хромосом

2. кросинговері

3. репарації

4. ампліфікації

5. впорядкованого розташування гомологічниххромосом

6. До швидше оновлювати тканин належать:

1. Нервова

2. Епітелій кишечника

3. Паренхіма печінки

4. Червоний кістковий мозок

5. Емаль зубів

6. Епітелій мови

7. Ембріональні тканини

Встановіть відповідність.

7. КІЛЬКІСТЬ клітин:

1. Не змінюється

2. Збільшується

3. Зменшується

а) Зростаючі

б) Повільно оновлюються

в) Швидко оновлюються

г) Стабільні

8. ПІСЛЯ РОЗПОДІЛУ:

3. Ендомітоз

КІЛЬКІСТЬ ХРОМОСОМ (n) І ДНК (с)

СКЛАДАЄ В КЛЕТКЕ:

9. ФЕРМЕНТ:

1. геліказу

2. РНК-полімераза

3. ДНК-полімераза

а) Синтез праймерів

б) Вирізання праймерів

в) Роз'єднання матричних ланцюгів ДНК

г) Стабілізація матричних ланцюгів ДНК

д) Синтез дочірніх ланцюгів ДНК

е) Зшивання фрагментів Окадзакі

Встановити правильну послідовність.10. ПОДІЇ ПРИ РЕПЛІКАЦІЇ ДНК:

1. Поділ ланцюгів ДНК

2. З'єднання фрагментів Окадзакі

3. Синтез праймерів

4. Видалення праймерів

5. Синтез фрагментів Окадзакі

література

Основна

Біологія / Под ред. В.Н. Яригіна. - М .: Вища школа, 2001. -

Кн. 1. - С. 55-60, 72-79, 118-144, 200-207.

Пехов А.П.Біологія і загальна генетика. - М .: Изд-во РУДН, 1993. -

С. 64-80, 107-112.

Додаткова

Жімулев І.Ф.Загальна і молекулярна генетика. - Новосибірськ: Изд-во Новосибірського ун-ту, 2002.

Лушніков Е.Ф., Абросимов А.Ю.Загибель клітини (апоптоз). - М .: Медицина, 2001..

Єпіфанова О.І.Лекції про клітинному циклі. - М .: КМК, 2003.

(Ядерні). Прокаріотичні клітини - простіші за будовою, мабуть, вони виникли в процесі еволюції раніше. Еукаріотичні клітини - більш складні, виникли пізніше. Клітини, що складають тіло людини, є еукариотическими.

Незважаючи на різноманіття форм організація клітин всіх живих організмів підпорядкована єдиним структурним принципам.

прокаріотична клітина

еукаріотична клітина

Будова еукаріотичної клітини

Поверхневий комплекс тваринної клітини

Складається з гликокаликса, плазмалемми і розташованого під нею кортикального шару цитоплазми. Плазматична мембрана називається також плазмалеммой, зовнішньої клітинної мембраною. Це біологічна мембрана, товщиною близько 10 нанометрів. Забезпечує в першу чергу розмежувальну функцію по відношенню до зовнішньої для клітини середовищі. Крім цього вона виконує транспортну функцію. На збереження цілісності своєї мембрани клітина не витрачає енергії: молекули утримуються за тим же принципом, за яким утримуються разом молекули жиру - гідрофобним частинам молекул термодинамічно вигідніше розташовуватися в безпосередній близькості один до одного. Гликокаликс вдає із себе «заякоренних» в плазмалемме молекули олігосахаридів, полісахаридів, глікопротеїнів і гліколіпідів. Гликокаликс виконує рецепторну і маркерну функції. Плазматична мембрана тваринних клітин в основному складається з фосфоліпідів і ліпопротеїдів зі вкрапленнями в неї молекулами білків, зокрема, поверхневих антигенів і рецепторів. У кортикальному (прилеглому до плазматичної мембрани) шарі цитоплазми знаходяться специфічні елементи цитоскелета - впорядковані певним чином Актинові мікрофіламенти. Основний і найважливішою функцією кортикального шару (кортекса) є псевдоподіальние реакції: викидання, прикріплення і скорочення псевдоподий. При цьому мікрофіламенти перебудовуються, подовжуються або коротшають. Від структури цитоскелета кортикального шару залежить також форма клітини (наприклад, наявність мікроворсинок).

структура цитоплазми

Рідку складову цитоплазми також називають цитозолем. Під світловим мікроскопом здавалося, що клітина заповнена чимось на зразок рідкої плазми або золю, в якому «плавають» ядро \u200b\u200bі інші органели. Насправді це не так. Внутрішній простір еукаріотичної клітини суворо упорядковано. Пересування органоїдів координується за допомогою спеціалізованих транспортних систем, так званих мікротрубочок, службовців внутрішньоклітинними «дорогами» і спеціальних білків динеина і кінезин, що грають роль «двигунів». Окремі білкові молекули теж не дифундують вільно по всьому внутрішньоклітинного простору, а направляються в необхідні компартменти за допомогою спеціальних сигналів на їх поверхні, впізнаваних транспортними системами клітини.

ендоплазматичнийретикулум

У еукаріотичної клітці існує система переходять одна в одну мембранних відсіків (трубок і цистерн), яка називається ендоплазматичним ретикулумом (або ендоплазматична сітка, ЕПР або ЕРС). Ту частину ЕПР, до мембран якого прикріплені рибосоми, відносять до гранулярності (або шорсткому) Ендоплазматичнийретикулум, на його мембранах відбувається синтез білків. Ті компартменти, на стінках яких немає рибосом, відносять до гладкому (або агранулярного) ЕПР, що бере участь в синтезі ліпідів. Внутрішні простору гладкого і гранулярного ЕПР не ізольовані, а переходять один в одного і повідомляються з просвітом ядерної оболонки.

апарат Гольджі

ядро

цитоскелет

центриоли

мітохондрії

Зіставлення про- і еукаріотичної клітин

Найбільш важливою відмінністю еукаріот від прокаріотів довгий час вважалося наявність оформленого ядра і мембранних органоїдів. Однак до 1970-1980-их рр. стало ясно, що це лише наслідок більш глибинних відмінностей в організації цитоскелету. Деякий час вважалося, що цитоскелет властивий тільки еукаріотів, але в середині 1990-х рр. білки, гомологічні основним білкам цитоскелета еукаріот, були виявлені і у бактерій.

Саме наявність специфічним чином влаштованого цитоскелета дозволяє еукаріотів створити систему рухомих внутрішніх мембранних органоїдів. Крім того, цитоскелет дозволяє здійснювати ендо- та екзоцитоз (як передбачається, саме завдяки ендоцитозу в еукаріотних клітинах з'явилися внутрішньоклітинні симбіонти, в тому числі мітохондрії і пластиди). Інша найважливіша функція цитоскелета еукаріот - забезпечення розподілу ядра (мітоз і мейоз) і тіла (цитотомія) еукаріотні клітини (розподіл прокариотических клеткок організовано простіше). Відмінності в будові цитоскелета пояснюють і інші відмінності про- і еукаріот - наприклад, сталість і простоту форм прокаріотів клітин і значну різноманітність форми і здатність до її зміни у еукаріотичних, а також відносно великі розміри останніх. Так, розміри прокаріотів клітин складають в середньому 0,5-5 мкм, розміри еукаріотичних - в середньому від 10 до 50 мкм. Крім того, тільки серед еукаріот трапляються справді гігантські клітини, такі як масивні яйцеклітини акул або страусів (в пташиному яйці весь жовток - це одна величезна яйцеклітина), нейрони великих ссавців, відростки яких, укріплені цитоскелетом, можуть досягати десятків сантиметрів в довжину.

анаплазія

Руйнування клітинної структури (наприклад, при злоякісних пухлинах) носить назву анаплазії.

Історія відкриття клітин

Першою людиною, який побачив клітини, був англійський учений Роберт Гук (відомий нам завдяки закону Гука). У році, намагаючись зрозуміти, чому коркове дерево так добре плаває, Гук став розглядати тонкі зрізи пробки за допомогою вдосконаленого ним мікроскопа. Він виявив, що пробка розділена на безліч крихітних осередків, нагадали йому монастирські келії, і він назвав ці осередки клітинами (по-англійськи cell означає «келія, осередок, клітина»). У році голландський майстер Антоній ван Левенгук (Anton van Leeuwenhoek, -) за допомогою мікроскопа вперше побачив у краплі води «звірків» - рухомі живі організми. Таким чином, вже до початку XVIII століття вчені знали, що під великим збільшенням рослини мають пористу будову, і бачили деякі організми, які пізніше отримали назву одноклітинних. Однак клітинна теорія будови організмів сформувалася лише до середини XIX століття, після того як з'явилися більш потужні мікроскопи і були розроблені методи фіксації і забарвлення клітин. Одним з її основоположників був Рудольф Вірхов, проте в його ідеях присутній ряд помилок: так, він припускав, що клітини слабо пов'язані один з одним і існують кожна «сама по собі». Лише пізніше вдалося довести цілісність клітинної системи.

Див. також

Порівняння будови клітин бактерій, рослин і тварин

посилання

Molecular Biology Of The Cell, 4е видання, 2002 г. - підручник з молекулярної біології англійською мовою
Цитологія та генетика (0564-3783) публікує статті українською, російською та англійською мовами за вибором учасника, перекладається на англійську мову (0095-4527)

Wikimedia Foundation. 2010 року.

Дивитися що таке "Клітка (біологія)" в інших словниках:

БІОЛОГІЯ - БІОЛОГІЯ. Зміст: I. Історія біології .............. 424 Віталізм і машинізм. Виникнення емпіричних наук в XVI XVIII ст. Виникнення і розвиток еволюційної теорії. Розвиток фізіології в XIX ст. Розвиток клітинного вчення. Підсумки XIX століття ... Велика медична енциклопедія

- (cellula, cytus), основна структурно функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна жива система. Може існувати як отд. організм (бактерії, найпростіші, недо риє водорості і гриби) або в складі тканин багатоклітинних тварин, ... ... Біологічний енциклопедичний словник

Клітини аеробних спороутворюючих бактерій мають паличкоподібну форму і в порівнянні з неспороносними бактеріями, як правило, більш великих розмірів. Вегетативні форми спороносних бактерій володіють більш слабким активним рухом, хоча їм ... ... біологічна енциклопедія

Цей термін має також інші значення див. Клітка (значення). Клітини крові людини (РЕМ) ... Вікіпедія

Всі живі істоти і організми на складаються з клітин: рослини, гриби, бактерії, тварини, люди. Незважаючи на мінімальний розмір, всі функції цілого організму виконує клітина. Всередині неї протікають складні процеси, від яких залежить життєздатність тіла і робота його органів.

Вконтакте

структурні особливості

Вчені займаються вивченням особливості будови клітини і принципів її роботи. Детально розглянути особливості структури клітини можна тільки за допомогою потужного мікроскопа.

Всі наші тканини - шкірні покриви, кістки, внутрішні органи складаються з клітин, які є з троітельная матеріалом, Бувають різних форм і розмірів, кожен різновид виконує певну функцію, але основні особливості їх будови схожі.

Спочатку з'ясуємо, що лежить в основі структурної організації клітин. В ході проведених досліджень вчені встановили, що клітинним фундаментом є мембранний принцип. Виходить, що всі клітини утворені з мембран, які складаються з подвійного шару фосфоліпідів, куди з зовнішньої і внутрішньої сторони занурені молекули білків.

Яке властивість характерна для всіх типів клітин: однакову будову, а також функціонал - регулювання процесу обміну речовин, використання власного генетичного матеріалу (наявність і РНК), Отримання і витрата енергії.

В основі структурної організації клітини виділяються наступні елементи, що виконують певну функцію:

мембрана - клітинна оболонка, складається з жирів і протеїнів. Її основне завдання - відокремлювати речовини, що знаходяться всередині, від зовнішнього середовища. Структуру має напівпроникну: здатна пропускати і оксид вуглецю;
ядро - центральна область і головний компонент, відділяється від інших елементів мембраною. Саме всередині ядра знаходиться інформація про зростання і розвитку, генетичний матеріал, представлений у вигляді молекул ДНК, що входять до складу;
цитоплазма - це рідка субстанція, яка утворює внутрішнє середовище, де відбуваються різноманітні життєво важливі процеси, містить в собі дуже багато важливих компонентів.

З чого складається клітинне вміст, які функції цитоплазми і її основних компонентів:

рибосома - найважливіший органоид, який необхідний для процесів біосинтезу білків з амінокислот, білки виконують величезну кількість життєво важливих завдань.
мітохондрії - ще один компонент, що знаходиться всередині цитоплазми. Його можна описати одним словосполученням - енергетичний джерело. Їх функція полягає в забезпеченні компонентів харчуванням для подальшого виробництва енергії.
апарат Гольджі складається з 5 - 8 мішечків, які з'єднані між собою. Основне завдання цього апарату - передача протеїнів в інші частини клітини для забезпечення енергетичного потенціалу.
Очищення від пошкоджених елементів виробляють лізосоми.
транспортуванням займається ендоплазматична сітка, по якій білки переміщують молекули корисних речовин.
центриоли відповідають за відтворення.

ядро

Оскільки - клітинний центр, тому слід приділити його будовою і функціями особливу увагу. Даний компонент є найважливішим елементом для всіх клітин: містить спадкові ознаки. Без ядра стали б неможливими процеси розмноження і передачі генетичної інформації. Подивіться на малюнок, що зображає будову ядра.

Ядерна оболонка, яка виділена бузковим цвітом, пропускає всередину потрібні речовин і випускає назад через пори - маленькі отвори.
Плазма являє собою в'язку субстанцію, в ній знаходяться всі інші ядерні компоненти.
ядро розміщується в самому центрі, має форму сфери. Його головна функція - утворення нових рибосом.
Якщо розглянути центральну частину клітини в розрізі, то можна побачити малопомітні сині переплетення - хроматин, головна речовина, що складається з комплексу білків і довгих ниток ДНК, що несуть в собі необхідну інформацію.

клітинна мембрана

Давайте докладніше розглянемо роботу, будова і функції цього компонента. Нижче представлена \u200b\u200bтаблиця, що наочно показує важливість зовнішньої оболонки.

хлоропласти

Це ще один найважливіший компонент. Але чому про хлоропластах не було згадано раніше, запитаєте ви. Та тому, що цей компонент міститься тільки в клітинах рослин.Головна відмінність між тваринами і рослинами полягає в способі харчування: у тварин воно гетеротрофное, а у рослин автотрофне. Це означає, що тварини не здатні створювати, тобто синтезувати органічні речовини з неорганічних - вони харчуються готовими органічними речовинами. Рослини ж, навпаки, здатні здійснювати процес фотосинтезу і містять особливі компоненти - хлоропласти. Це пластиди зеленого відтінку, що містять речовину хлорофіл. З його участю енергія світла перетворюється в енергію хімічних зв'язків органічних речовин.

Цікаво!Хлоропласти в великому обсязі зосереджені головним чином в надземної частини рослин - зелених плодах і листках.

Якщо вам зададуть питання: назвіть важливу особливість будови органічних сполук клітини, то відповідь можна дати наступний.

багато з них містять атоми вуглецю, які мають різними хімічними і фізичними властивостями, а також здатні з'єднуватися один з одним;
є носіями, активними учасниками різноманітних процесів, що протікають в організмах, або є їх продуктами. Маються на увазі гормони, різні ферменти, вітаміни;
можуть утворювати ланцюги і кільця, що забезпечує різноманіття з'єднань;
руйнуються при нагріванні і взаємодії з киснем;
атоми в складі молекул об'єднуються один з одним за допомогою ковалентних зв'язків, не розкладаються на іони і тому повільно взаємодіють, реакції між речовинами протікають дуже довго - по кілька годин і навіть днів.

будова хлоропласт

тканини

Клітини можуть існувати по одній, як в одноклітинних організмах, але частіше за все вони об'єднуються в групи собі подібних і утворюють різні тканинні структури, з яких і складається організм. У тілі людини існує кілька видів тканин:

епітеліальна - зосереджена на поверхні шкірних покривів, органів, елементів травного тракту і дихальної системи;
м'язова - ми рухаємося завдяки скороченню м'язів нашого тіла, здійснюємо різноманітні рухи: від найпростішого ворушіння мізинцем, до швидкісного бігу. До речі, биття серця теж відбувається за рахунок скорочення м'язової тканини;
сполучна тканина складає до 80 відсотків маси всіх органів і грає захисну і опорну роль;
нервова - утворює нервові волокна. Завдяки їй по організму проходять різні імпульси.

процес відтворення

Протягом усього життя організму відбувається мітоз - так називають процес поділу,що складається з чотирьох стадій:

профаза. Дві центриоли клітини діляться і направляються в протилежні сторони. Одночасно з цим хромосоми утворюють пари, а оболонка ядра починає руйнуватися.
Друга стадія отримала назву метафази. Хромосоми розташовуються між центриолями, поступово зовнішня оболонка ядра повністю зникає.
анафаза є третьою стадією, протягом якої триває рух центриолей в протилежному один від одного напрямку, а окремі хромосоми також слідують за центриолями і відсуваються один від одного. Починає стискатися цитоплазма і вся клітина.
телофаза - остаточна стадія. Цитоплазма стискається до тих пір, поки не з'являться дві однакові нові клітини. Формується нова мембрана навколо хромосом і з'являється одна пара центріолей у кожної нової клітини.

Цікаво! Клітини у епітелію діляться швидше, ніж у кістковій тканині. Все залежить від щільності тканин і інших характеристик. Середня тривалість життя основних структурних одиниць становить 10 днів.

Будова клітини. Будова і функції клітини. Життя клітини.

висновок

Ви дізналися яке будова клітини - найважливішою складовою організму. Мільярди клітин складають дивно мудро організовану систему, яка забезпечує працездатність і життєдіяльність всіх представників тваринного і рослинного світу.

Клітка ........................................................................ 1

Будова клітин ............................................................ 2

Цитологія .................................................................. ..3

Мікроскоп і клітина ...................................................... ..4

Схема будови клітини ................................................... .6

Поділ клітини ............................................................ 10

Схема мітотичного поділу клітини .............................. ... 12

клітка

Клітка - елементарна частина організму, здатна до самостійного існування, самовідтворення і розвитку. Клітка - основа будови і життєдіяльності всіх живих організмів і рослин. Клітини можуть існувати як самостійні організми, так і в складі багатоклітинних організмів (клітини тканини). Термін «Клітка» запропонований англійським мікроскопісти Р. Гуком (1665). Клітка - предмет вивчення особливого розділу біології - цитології. Більш систематичне вивчення клітин почалося в дев'ятнадцятому столітті. Одним з найбільших наукових теорій того часу була Клітинна теорія, що стверджувала єдність будови всієї живої природи. Вивчення будь-якого життя на клітинному рівні лежить в основі сучасних біологічних досліджень.

В будові і функціях кожної клітини виявляються ознаки, загальні для всіх клітин, що відображає єдність їх походження з первинних органічних речовин. Приватні особливості різних клітин - результат їх спеціалізації в процесі еволюції. Так, всі клітини однаково регулюють обмін речовин, подвоюють і використовують свій спадковий матеріал, отримують і утилізують енергію. У той же час різні одноклітинні організми (амеби, туфельки, інфузорії і т.д.) досить сильно розрізняються розмірами, формою, поведінкою. Не менш різко розрізняються клітини багатоклітинних організмів. Так, у людини є лімфоїдні клітини - невеликі (діаметром близько 10 мкм) округлі клітини, що беруть участь в імунологічних реакціях, і нервові клітини, частина яких має відростки довжиною більше метра; ці клітини здійснюють основні регуляторні функції в організмі.

Першим цитологічним методом дослідження була мікроскопія живих клітин. Сучасні варіанти прижиттєвої світлової мікроскопії - фазово-контрастна, люмінесцентна, інтерференційна і ін. - дозволяють вивчати форму клітин і загальна будова деяких її структур, рух клітин і їх розподіл. Деталі будови клітини виявляються лише після спеціального контрастування, що досягається забарвленням убитої клітини. Новий етап вивчення структури клітини - електронна мікроскопія, що має значно більшу роздільну здатність структури клітини в порівнянні зі світловою мікроскопією. Хімічний склад клітин вивчається цито - і гистохимическими методами, що дозволяють з'ясувати локалізацію і концентрацію речовини в клітинних структурах, інтенсивність синтезу речовин і їх переміщення в клітинах. Цитофизиологические методи дозволяють вивчати функції клітин.

будова клітин

Клітини всіх організмів мають єдиний план будови, в якому чітко проявляється спільність всіх процесів життєдіяльності. Кожна клітина включає до свого складу дві нерозривно пов'язані частини: цитоплазму і ядро. Як цитоплазма, так і ядро \u200b\u200bхарактеризуються складністю і суворої впорядкованістю будови і, в свою чергу, до складу їх входить безліч різноманітних структурних одиниць, виконують цілком певні функції.

Оболонка. Вона здійснює безпосередню взаємодію із зовнішнім середовищем і взаємодію із сусідніми клітинами (в багатоклітинних організмах).

Оболонка - митниця клітини. Вона пильно стежить за тим, щоб в клітку не проникли непотрібні в даний момент речовини; навпаки, речовини, в яких клітина потребує, можуть розраховувати на її максимальне сприяння.

Оболонка ядра подвійна; складається з внутрішньої і зовнішньої ядерних мембран. Між цими мембранами розташовується перинуклеарное простір. Зовнішня ядерна мембрана звичайно пов'язана з каналамиендоплазматичної мережі.

Оболонка ядра містить численні пори. Вони утворюються змиканням зовнішньої і внутрішньої мембран і мають різний діаметр. У деяких ядрах, наприклад ядрах яйцеклітин, пір дуже багато і вони з правильними інтервалами розташовані на поверхні ядра. Кількість пір в ядерній оболонці варіює в різних типах клітин. Пори розташовані на рівній відстані один від одного. Так як діаметр пори може змінюватися, і в ряді випадків її стінки мають досить складну структуру, складається враження, що пори скорочуються, або замикаються, або, навпаки, розширюються. Завдяки порам каріоплазма входить в безпосередній контакт з цитоплазмою. Через пори легко проходять досить великі молекули нуклеозидів, нуклеотидів, амінокислот і білків, і таким чином здійснюється активний обмін між цитоплазмою і ядром.

цитологія

Наука, що вивчає будову і відправлення клітин, називається цитологією.

За останнє десятиліття вона досягла великих успіхів, що в значній мірі пов'язано з розробкою нових методів дослідження клітини.

Основним «знаряддям» цитології служить мікроскоп, що дозволяє вивчати будову клітини при збільшенні в 2400-2500 разів. Клітини вивчають у живому вигляді, а також після спеціальної обробки. Остання зводиться до двох основних етапів.

Спочатку клітини фіксують, т. Е. Вбивають їх швидкодіючими отруйними для клітин речовинами, що не руйнують їх структури. Другим етапом є забарвлення препарату. Вона заснована на тому, що різні частини клітини з різним ступенем інтенсивності сприймають деякі барвники. Завдяки цьому вдається чітко виявити різні структурні компоненти клітини, які без забарвлення завдяки подібному коефіцієнту заломлення не помітні. Дуже часто застосовують метод виготовлення зрізів. Для цього тканини або окремі клітини після спеціальної обробки укладають в тверду середу (парафін, целлоидин), після чого за допомогою особливого приладу - мікротома, забезпеченого гострою бритвою, розкладають на тонкі зрізи товщиною від 3 мікрон (мікрон \u003d 0,001 мм).

1. Не всі організми мають клітинну будову.

Клітинна організація стала результатом тривалої еволюції, якій передували неклітинні (доклеточного) форми життя. Фіксовані і пофарбовані препарати перед вивченням укладають в середу з високим коефіцієнтом заломлення (гліцерин, канадський бальзам і ін.). Завдяки цьому вони стають прозорими, що полегшує дослідження препарату.

У сучасній цитології розроблений ряд нових методів і прийомів, застосування яких надзвичайно поглибило знання про будову і фізіології клітини.

Дуже велике значення для вивчення клітини має застосування біохімічних і цитохімічних методів. В даний час ми можемо не тільки вивчати будову клітини, але і визначати її хімічний склад і зміни його в процесі життєдіяльності клітини. Багато з цих методів засновані на застосуванні кольорових реакцій, що дозволяють розрізняти певні хімічні речовини або групи речовин. Вивчення розподілу різних за своїм хімічним складом речовин в клітині шляхом кольорових реакцій є цитохимический метод. Він має велике значення для дослідження обміну речовин і інших сторін фізіології клітини.

Мікроскоп і клітина

У сучасній цитології широко застосовують ультрафіолетову мікроскопію. Ультрафіолетові промені невидимі для людського ока, але сприймаються фотографічною платівкою. Деякі грають особливо важливу роль в житті клітини органічні речовини (нуклеїнові кислоти) вибірково поглинають ультрафіолетові промені. Тому по знімках, виготовленим в ультрафіолетових променях, можна судити про розподіл нуклеїнових речовин в клітині.

Розроблено ряд тонких методів, що дозволяють вивчати проникнення різних речовин в клітину з навколишнього середовища.

Для цього, зокрема, застосовують прижиттєві (вітальні) барвники. Це такі фарбувальні речовини (наприклад, нейтральний червоний), які проникають у клітину, не вбиваючи її. Спостерігаючи за живою вітально пофарбованої кліткою, можна судити про шляхи проникнення і накопичення речовин в клітині.

Особливо велику роль у розвитку цитології, а також у вивченні тонкої будови найпростіших зіграла електронна мікроскопія.

Електронний мікроскоп заснований на іншому принципі, ніж світловий оптичний мікроскоп. Об'єкт вивчають в пучку швидко летять електронів. Довжина хвилі електронних променів у багато тисяч разів менше довжини хвилі світлових променів. Це дозволяє отримати значно більшу роздільну здатність, т. Е. Набагато більше збільшення, ніж в світловому мікроскопі. Пучок електронів проходить крізь досліджуваний об'єкт і потім падає на флуоресціюючий екран, на якому і проектується зображення об'єкта. Щоб об'єкт був проникним для електронного пучка, він повинен бути дуже тонким. Звичайні мікротомних зрізи товщиною в 3-5 мк для цього зовсім не підходить. Вони повністю поглинуть пучок електронів. Були створені спеціальні прилади - ультрамікротоми, які дозволяють отримувати зрізи незначної товщини, порядку 100-300 ангстрем (ангстрем - одиниця довжини, рівна однієї десятитисячної мікрона). Відмінності в поглинанні електронів різними частинами клітини настільки малі, що без спеціальної обробки на екрані електронного мікроскопа вони не можуть бути виявлені. Тому досліджувані об'єкти попередньо обробляються речовинами, непроникними або труднопроніцаемимі для електронів. Таким речовиною є чотириокис осмію (Os04). Вона в різного ступеня поглинається різними частинами клітини, які завдяки цьому по-різному затримують електрони.

Застосовуючи електронний мікроскоп, можна отримати збільшення порядку 100000.

Електронна мікроскопія відкриває нові перспективи у вивченні організації клітини.

Схема будови клітини

На рис. 15 і рис. 16 сопоставлена \u200b\u200bсхема будови клітини, як вона представлялася в двадцятих роках цього століття і як вона представляється в даний час.

Зовні клітина відмежована від навколишнього середовища тонкою клітинною мембраною, яка відіграє важливу роль в регуляції надходження речовин в цитоплазму. Основна речовина цитоплазми має складний хімічний склад.

В її структуру входять білки, які знаходяться в стані колоїдного розчину. Білки - це складні органічні речовини, що володіють великими молекулами (молекулярна вага їх дуже високий, вимірюється десятками тисяч по відношенню до атому водню) і великий хімічної рухливістю. Крім білків, в цитоплазмі присутні і багато інших органічні сполуки (вуглеводи, жири), серед яких особливо велике значення в житті клітини відіграють складні органічні речовини - нуклеїнові кислоти. З неорганічних складових частин цитоплазми треба насамперед назвати воду, яка по вазі складає значно більше половини всіх речовин, що входять до складу клітини. Вода важлива як розчинник, так як реакції обміну речовин протікають в рідкому середовищі. Крім того, в клітці присутні іони солей (Са2 +, К +, Na +, Fe2 +, Fe3 + і ін.).

В основній речовині цитоплазми розташовуються органели - постійно присутні структури, які виконують певні функції в житті клітини. Серед них важливу роль в обміні речовин відіграють мітохондрії. У світловому мікроскопі вони видні в формі невеликих паличок, ниток, іноді гранул.

Електронний мікроскоп показав, що структура мітохондрій дуже складна. Кожна мітохондрія має оболонку, що складається з трьох шарів, і внутрішню порожнину.

Від оболонки в цю порожнину, заповнену рідким вмістом, вдаються численні перегородки, що не доходять до протилежної стінки, звані до р Іста м і. Цитофизиологические дослідження показали, що мітохондрії є органоидами, з якими пов'язані дихальні процеси клітини (окислювальні). У внутрішній порожнині, на оболонці і кристах локалізуються дихальні ферменти (органічні каталізатори), що забезпечують складні хімічні перетворення, у тому числі складається процес дихання.

В цитоплазмі, крім мітохондрій, є складна система мембран, що утворює в сукупності ендоплазматичну мережу (рис. 16).

Як показали електронномікроскопіческіе дослідження, мембрани ендоплазматичної мережі подвійні. З боку, зверненої до основної речовини цитоплазми, на кожній мембрані розташовані численні гранули (звані «тільцями Паллада» на ім'я відкрив їх вченого). До складу цих гранул входять нуклеїнові кислоти (а саме рибонуклеїнова кислота), завдяки чому їх називають також рибосомами. На ендоплазматичноїмережі за участю рибосом здійснюється один з основних процесів життєдіяльності клітини - синтез білків.

Частина цитоплазматических мембран позбавлена \u200b\u200bрибосом і утворює особливу систему, звану апаратом Гольджі.

Це утворення виявлено в клітинах вже досить давно, бо його вдається виявити особливими методами при дослідженні в світловому мікроскопі. Однак тонка структура апарату Гольджі стала відома лише в результаті електронномікроскопічних досліджень. Функціональне значення цього органоида зводиться до того, що в області апарату концентруються різні синтезовані в клітці речовини, наприклад зерна секрету в залізистих клітинах і т. П. Мембрани апарату Гольджі знаходяться в зв'язку з ендоплазматичної мережею. Можливо, що на мембранах апарату Гольджі протікає ряд синтетичних процесів.

Ендоплазматична мережа пов'язана із зовнішньою оболонкою ядра. Цей зв'язок грає, мабуть, істотну роль у взаємодії ядра і цитоплазми. Ендоплазматична мережа має також зв'язок з зовнішньою мембраною клітини і місцями безпосередньо переходить в неї.

За допомогою електронного мікроскопа в клітинах був виявлений ще один тип органоидов - лізосоми (рис. 16).

За розмірами і формою вони нагадують мітохондрії, але легко відрізняються від них відсутністю тонкої внутрішньої структури, такої характерної і типовою для мітохондрій. За уявленнями більшості сучасних цитологів, в лізосомах містяться переварюють ферменти, пов'язані з розщепленням великих молекул органічних речовин, що надходять в клітину. Це як би резервуари ферментів, поступово використовуваних в процесі життєдіяльності клітини.

У цитоплазмі клітин тварин зазвичай по сусідству з ядром розташовується центросома. Цей органоид має постійну структуру. Він складається з дев'яти ультрамікроскопічних паличковидних утворень, укладених в особливо диференційовану ущільнену цитоплазму. Центросома - органоид, пов'язаний з поділом клітини.

Мал. 16. Схема будови клітини, за сучасними даними, з урахуванням електронномікроскопічних досліджень:

1 - цитоплазма; 2 - апарат Гольджі, з- центросома; 4 - мітохондрії; 5 - ендоплазматична сітка; 6 - ядро; 7 - ядерце; 8 - лізосоми.

До ромі перерахованих цитоплазматических органоїдів клітини, в ній можуть бути присутніми різні спеціальні структури і включення, пов'язані з обміном речовин і виконанням різних спеціальних, властивих даній клітині функцій. У тваринних клітинах зазвичай присутній глікоген, або тваринний крохмаль. Це резервне речовина, яка споживається в процесі обміну речовин як основний матеріал для окислювальних процесів. Часто є жирові включення в формі дрібних крапель.

У спеціалізованих клітинах, таких, як м'язові клітини, є особливі скоротні волоконця, пов'язані з скорочувальної функцією цих клітин. Ряд спеціальних органоїдів і включень є в рослинних клітинах. В зелених частинах рослин завжди присутні хлоропласти - білкові тіла, які містять зелений пігмент хлорофіл, за участю якого здійснюється фотосинтез - процес повітряного живлення рослини. В якості резервного речовини тут зазвичай знаходяться крохмальні зерна, відсутні у тварин. На відміну від тварин, рослинні клітини мають, крім зовнішньої мембрани, міцними про б О57 оболонка з клітковини і, що обумовлює особливу міцність рослинних тканин.

поділ клітини

В основі здатності клітин до самовідтворення лежать унікальна властивість ДНК самокопіюватися і строго рівноцінне розподіл репродукованих хромосом в процесі мітозу. В результаті поділу утворюються дві клітини, ідентичні вихідної за генетичними властивостями і з оновленим складом ядра і цитоплазми. Процеси самовідтворення хромосом, їх розподілу, освіти двох ядер і ділення цитоплазми розділені в часі, складаючи в сукупності Мітотичний цикл клітини. У разі, якщо після поділу клітина починає готуватися до чергового ділення, мітотичний цикл збігається з життєвим циклом клітини. Однак у багатьох випадках після ділення (а іноді і перед ним) клітини виходять з мітотичного циклу, диференціюються і виконують в організмі ту чи іншу спеціальну функцію. Склад таких клітин може оновлюватися за рахунок ділень малодиференційовані клітин. У деяких тканинах і диференційовані клітини здатні повторно входити в мітотичний цикл. У нервовій тканині диференційовані клітини не діляться; багато з них живуть так само довго, як організм в цілому, тобто у людини - кілька десятків років. При цьому ядра нервових клітин втрачають здатність до поділу: будучи пересаджені в цитоплазму ракових клітин, ядра нейронів синтезують ДНК і діляться. Досліди з клітинами-гібридами показують вплив цитоплазми на прояв ядерних функцій. Неповноцінна підготовка до поділу запобігає мітоз або спотворює його перебіг. Так, в деяких випадках не відбувається поділу цитоплазми і утворюється двуядерная клітина. Багаторазове ділення ядер в клітці, що не призводить до появи багатоядерних клітин або складних надклеточних структур (симпластов), наприклад в поперечно-смугастих м'язах. Іноді репродукція клітини обмежується відтворенням хромосом, і утворюється поліплоїдну клітина, що має подвоєний (порівняно з вихідною клітиною) набір хромосом. Поліплоїдизація призводить до посилення синтетичної активності, збільшенню розмірів і маси клітини.

Одним з основних біологічних процесів, що забезпечують спадкоємність форм життя і лежать в основі всіх форм розмноження, є процес поділу клітини. Цей процес, відомий під назвою каріокінез, або мітозу, з дивовижною постійністю, лише з деякими варіаціями в деталях, здійснюється в клітинах всіх рослин і тварин, в тому числі і найпростіших. При мітозі відбувається рівномірний розподіл хромосом, претерпевающих подвоєння між дочірніми клітинами. Від будь-якої ділянки кожної хромосоми дочірні клітини отримують половину. Не вдаючись в детальний опис мітозу, відзначимо лише його основні моменти (рис.).

У першій стадії мітозу, званої Профазі, в ядрі стають чітко видимими хромосоми у формі ниток.

Мал. Схема мітотичного поділу клітини:

1 - не ділиться ядро;

2-6 - послідовні етапи зміни ядра в профазі;

7-9 - метафаза;

10 - анафаза;

11-13 - телофаза. різної довжини.

У не ділиться ядрі, як ми бачили, хромосоми мають вигляд тонких, неправильно розташованих ниток, що переплітаються один з одним. У профазі відбувається їх вкорочення та потовщення. Разом з тим кожна хромосома виявляється подвійний. По довжині її проходить щілина, що розділяє хромосому на два поруч лежать і абсолютно подібні один одному половини.

На наступній стадії мітозу - метафазі - оболонка ядра руйнується, ядерця розчиняються і хромосоми опиняються лежать в цитоплазмі. Всі хромосоми розташовуються при цьому в один ряд, утворюючи так звану екваторіальну пластинку. Істотні зміни зазнає центросома. Вона ділиться на дві частини, які розходяться, і між ними утворюються нитки, що формують а х р о м атіновое веретено. Екваторіальна пластинка хромосом розташовується по екватору цього веретена.

На стадії анафази відбувається процес розбіжності до протилежних полюсів дочірніх хромосом, що утворилися, як ми бачили, в результаті поздовжнього розщеплення материнських хромосом. Розходяться в анафазе хромосоми ковзають по ниткам ахроматинового веретена і в кінці кінців збираються двома групами в області центросом.

Під час останньої стадії мітозу - телофази - відбувається відновлення структури, що не ділиться ядра. Навколо кожної групи хромосом утворюється ядерна оболонка. Хромосоми витягуються і тоншають, перетворюючись в довгі, безладно розташовані тонкі нитки. Виділяється ядерний сік, в якому з'являється ядерце.

Одночасно зі стадіями анафази і телофази відбувається поділ на дві половини цитоплазми клітини, яке здійснюється зазвичай шляхом простої перетяжки.

Як видно з нашого короткого опису, процес мітозу зводиться в першу чергу до правильного розподілу хромосом між дочірніми ядрами. Хромосоми складаються з пучків ниткоподібних молекул ДНК, розташованих по поздовжній осі хромосоми. Мабуть початку мітозу передує, як це тепер встановлено точними кількісними вимірами, подвоєння ДНК, молекулярний механізм якого ми вже розглянули вище.

Таким чином, мітоз і розщеплення хромосом під час нього є лише видимим вираженням процесів подвоєння (ауторепродукции) молекул ДНК, що здійснюється на рівні молекул. ДНК визначає за посередництвом РНК білковий синтез. Якісні особливості білків «закодовані» в структурі ДНК. Тому очевидно, що чіткий поділ хромосом в мітозі, що базується на редуплікаціі (ауторепродукции) молекул ДНК, лежить в основі «спадкової інформації» в ряді наступних один за одним поколінь клітин і організмів.

Число хромосом, так само як їх форма, розміри і т. П., Є характерною ознакою кожного виду організмів. У людини, наприклад, є 46 хромосом, у окуня - 28, у м'яких пшениць - 42 і т. П.

клітинна біологія (Біологія клітини, цитологія) - наука про клітину.

Клітинна біологія - розділ біології, предметом якого є клітина, елементарна одиниця живого. Клітка розглядається як система, що включає в себе окремі клітинні структури, їх участь в загальноклітинними фізіологічних процесах, шляхи регуляції цих процесів. Розглядається відтворення клітин і їх компонентів, пристосування клітин до умов середовища, реакції на дію різних факторів, патологічні зміни клітин. і механізми їх загибелі.

Цитологія та клітинна біологія

Термін «Клітинна біологія» або «Біологія клітини» у другій половині XX століття витіснив вихідний початковий термін «Цитологія», який визначав науку про клітці. Цитологія належить до ряду «щасливих» біологічних дисциплін, таких як біохімія, біофізика, і генетика, розвиток яких за останні 60 років було особливо бурхливим ( «біологічна революція») і справило в біології кардинальні зміни в розумінні організації та суті життєвих явищ. Класична цитологія, яка на початку була, головним чином. описової морфологічної наукою, ввібравши в себе ідеї, факти і методи біохімії, біофізики та молекулярної біології, стала общебиологической дисципліною, що вивчає не тільки будову, морфологію, а й функціональні і молекулярні аспекти поведінки клітин, як елементарних одиниць живої природи.

Хоча перші описи і уявлення про клітці з'явилися понад 300 років тому, детальне вивчення клітин було пов'язано з розвитком мікроскопії в XIX столітті. У цей час були зроблені головні опису внутрішньоклітинної організації і була сформульована т.зв. клітинна теорія (Т. Шванн. Р. Вірхов), головними постулатами якої є: клітина - елементарна одиниця живого; поза клітиною немає життя (по Р. Вірхову «життя є діяльність клітини, особливості першої є особливості та останньої»); клітини подібні (гомологічних) за своєю будовою і за своїми основними властивостями; клітини збільшуються в числі, розмножуються тільки шляхом ділення вихідних клітин. Клітинна теорія не тільки мала значний вплив на розвиток таких общебиологических дисциплін, як гістологія, ембріологія і фізіологія, а й викликала справжній переворот в медицині, показавши, що в основі будь-яких захворювань організму лежить клітинна патологія, тобто зміна функціонування окремих груп клітин у складі органів і тканин.

Велику роль в становленні і розвитку вітчизняної біології і надалі - клітинної біології зіграли наукові школи таких дослідників, як І.І. Мечников, Н.К. Кольцов, Д.Н. Насонов та інші.

До кінця XIX століття були описані багато внутрішньоклітинні компоненти (ядро, хромосоми, мітохондрії і ін.), Був охарактеризований мітоз як єдиний спосіб розмноження клітин, була створена хромосомна теорія спадковості (цитогенетика). В цей же час і на початку XX століття інтереси цитології були спрямовані на з'ясування функціонального значення внутрішньоклітинних компонентів (цитофізіології). Вирішенню цих завдань допомогло розвиток таких напрямків як цитохімія, культивування клітин, пов'язаних з впровадженням нових методичних прийомів (флуоресцентна мікроскопія, кількісна цитохімія, авторадіографія, диференціальне центрифугування та ін.).

Якісним переломом в аналізі клітинних компонентів і їх функціонального значення було впровадження в 50-их роках XX століття електронної мікроскопії, що дало змогу дослідити клітини на субмікроскопіческом рівні. Сукупність електронно-мікроскопічних і молекулярно-біологічних методів дала можливість тісно пов'язати вивчення морфології компонентів клітин з виявленням їх біохімічних особливостей і встановити їх функціональне значення. Саме в середині XX століття став вживатися термін «клітинна біологія» як визначення науки, яка вивчає не тільки будову клітин, але і функціонально-біохімічні характеристики їх структур і окремих етапів життя клітин взагалі. В цей же час був відкритий клітинний цикл (молекулярна послідовність подій при розмноженні клітин), його регуляція на молекулярному рівні, дана функціонально-біохімічна характеристика багатьох старих і нововиявлених внутрішньоклітинних структур.

Вчення про клітині

В даний час з позицій сучасної молекулярної біології можна зробити наступне визначення, що таке клітина: клітина - це обмежена активною липопротеидной мембраною впорядкована система біополімерів (білків, нуклеїнових кислот, ліпідів) і їх макромолекулярних комплексів, що беруть участь в єдиній сукупності метаболічних (обмінних) і енергетичних процесів, які здійснюють підтримку і відтворення всієї системи в цілому.

Внутрішньоклітинні структурні елементи являють собою функціональні підсистеми, або системи другого порядку. Так, клітинне ядро \u200b\u200bє системою зберігання, відтворення і реалізації генетичної інформації, що містяться в ДНК хромосом; гіалоплазма (основна плазма) - система основного проміжного обміну і синтезу мономерів, а також синтезу білків на рибосомах; цитоскелет - опорно-рухова система клітини; вакуолярна система - система синтезу, модифікації і транспорту деяких білкових полімерів і освіти багатьох клітинних ліпопротеїдних мембран; мітохондрії - органели енергозабезпечення всіх функцій клітини за рахунок синтезу АТФ; пластиди рослинних клітин - система фотосинтезу АТФ і синтезу вуглеводів; плазматична мембрана - бар'єрної-рецепторно-транспортна система клітини.

Важливо підкреслити, що всі ці підсистеми клітини утворюють якесь поєднане єдність, що знаходиться у взаємній залежності. Так, порушення функції ядра відразу позначається на синтезі білків, порушення структури і функції мітохондрій припиняє всі синтетичні і обмінні процеси, порушення елементів цитоскелета зупиняє внутрішньоклітинний транспорт і т.д.

Сучасна біохімія і молекулярна біологія, які вивчають хімічні процеси, що лежать в основі життєдіяльності клітин, не можуть обходитися без інформації про структури, на яких ці процеси відбуваються; так само як і в клітинної біології при вивченні структур і їх функціонального значення неможливо обходитися без знання молекулярних процесів, що відбуваються на цих структурах. Тому все частіше в назвах різних посібників і підручників застосовується термін «молекулярна біологія клітини».

Вивчення біології клітини має величезне практичне значення: це вивчення фізіології організмів, використання клітин в біотехнологічних розробках, використання даних клітинної біології в практичній медицині. Так, наприклад, відомості з області клітинної біології необхідні при вивченні злоякісного росту клітин, для цітодіагностікі захворювання, для застосування стовбурових клітин і т.д. Більш того, будь-які захворювання людини не можна зрозуміти без залучення даних з клітинної біології.

Видатні вітчизняні вчені-цитологи

И.И.Мечников (1845-1916) - знаменитий російський біолог і патолог, один з основоположників експериментальної цитології та імунології, творець наукової школи, почесний член Петербурзької АН, один із засновників Пастерівського інституту в Парижі. У 1883 році И.И.Мечников відкрив явище фагоцитозу, висунув фагоцитарную теорію імунітету (1901); за роботи з вивчення імунітету спільно з П. Ерліхом був визнаний гідним Нобелівської премії в 1908 році.

Величезний вплив на розвиток біології, генетики та цитології в нашій країні зробила наукова школа Н.К.Кольцова (1872-1940). Це був дослідник, ідеї якого на десятиліття випередили багато відкриттів, які стали основами сучасних уявлень в генетиці та біології клітини. Н.К.Кольцова в 1903 році була виявлена \u200b\u200bвнутрішня фібрилярна система, яка була їм визначена як структурна цитоплазматическая структура, що визначає форму і рух клітин. В даний час ця система отримала назву цитоскелет, в його склад входять білкові полімери, з яких утворюються мікротрубочки і нитчасті структури (мікрофіламенти, проміжні філаменти). Іншим найважливішим досягненням Н.К.Кольцова було передбачення матричного принципу подвоєння спадкових структур. За його уявленням, малі молекули ядра збираються на уже існуючому шаблоні, а потім «зливаються» в полімерну молекулу, в копію шаблону. У той час (1927) ще не було відомо про макромолекулах ДНК, але ідея про те, що постійна консервативна спадкова матриця не знищується і не виникає заново, але переходить від батьків до нащадків, було великим пророкуванням. Можна вважати, що це твердження Н.К.Кольцова і стало початком розвитку молекулярної біології. Багаторічні дослідження про форму і поведінці клітин (цитоскелет) і матрична гіпотеза - найбільша заслуга Н.К.Кольцова як «пророка в своїй вітчизні» в розвитку біології. Величезна заслуга Н.К.Кольцова, крім того, полягає в тому, що він виховав цілу плеяду своїх учнів-послідовників: генетиків, фізіологів, ембріологів і цитологів. До них відносяться В.В. Сахаров, Б.Л.Астауров, С.С. Четвериков, Д.П. , А.С. Серебровський, Г.І. Роськин і інші. Тепер прийнято говорити про біологічну російській школі Н.К.Кольцова. Його ім'я тепер носить інститут біології розвитку РАН.

Велику роль у створенні вітчизняної цитології зіграв Д.Н. Насонов (1895-1957). Роботи Дмитра Миколайовича, присвячені вивченню апарату Гольджі, були високо оцінені фахівцями і стали класичними. При вивченні роботи апарату Гольджі Д.Н. Насонов висунув гіпотезу про провідну роль цього органоида в клітинному секреторному процесі. Набагато пізніше за допомогою Електронномікроськопічеськие авторадиографии ця гіпотеза отримала повне підтвердження (Леблон, 1966) і стала аксіомою функціонального значення цієї структури. У 1956 році з ініціативи Дмитра Миколайовича був організований Інститут цитології АН СРСР.

Одним з учнів Н.К.Кольцова був Г.І.Роскін (1882-1964), який працював з ним з 1912 року. Він досліджував скелетні і скоротні структури в різних клітинах, починаючи з одноклітинних і закінчуючи гладкими і поперечно-смугастими м'язами багатоклітинних організмів. Їм було зроблено висновок, що скоротні і опорні елементи утворюють дуже складні системи, що забезпечують рухові і опорні функції - ці системи були названі статокінетичного. Цей цикл робіт є продовженням досліджень цитоскелета, початих Н.К.Кольцова.

З 1930 по 1964 р Г.І.Роскін завідував кафедрою гістології при Московському державному університеті. Продовжуючи вивчати скоротні елементи клітини, Г.І. Роськин приділяв велику увагу вивченню цитології ракових клітин, що призвело до відкриття протиракового препарату круцина, деякий час використовувався в клініці. Особливу увагу Г.І. Роськин приділяв впровадженню в гістологію і цитологію методів цитохімії, що дозволяють локалізувати в клітинах ті або інші полімери або окремі амінокислоти. У цей час кафедра гістології стала пропагандистом цитохимических методів, які знайшли широке застосування не тільки в біологічних дослідженнях, а й у медицині. Пізніше В.Я. Бродський, учень Г.І. Роскіна, став розвивати кількісні гистохимические дослідження, використовуючи спеціальну цітофотометріческую апаратуру. Це призвело до появи нових біохімічних і біофізичних методів, які широко використовуються в клітинної біології.

Великий внесок у вивчення будови і поведінки пухлинних клітин внесений роботами Ю.М. Васильєва (р.1928) і його учнів. Протягом багатьох років його школа вивчає механізми руху нормальних і пухлинних клітин. Їм вперше виявлена \u200b\u200bроль системи мікротрубочок та інших елементів цитоскелету у визначенні напрямку міграції як нормальних, так і пухлинних клітин. Він керує лабораторією механізмів канцерогенезу Онкологічного наукового центру РАМН.

Ю.С. Ченцов (1930г.р.) Завідував кафедрою клітинної біології та гістології з 1970 по 2010. Він є одним із засновників московської школи електронних мікроськопістов. Їм і його учнями вперше створена тривимірна реконструкція центриоли і описано її поведінку в клітинному циклі. Ю.С.Ченцов - один з авторів відкриття ядерного білкового остова (матриксу), він показав, що ядерний матрикс є невід'ємною частиною інтерфазних і мітотичних хромосом. Ю.С.Ченцов відіграв велику роль у вивченні ультраструктури клітинного ядра і мітотичної хромосоми. У роботах по вивченню мітохондрій в м'язовій тканині, Ю.С.Ченцов став одним з авторів відкриття мітохондріального ретикулума і особливої \u200b\u200bструктури - межмітохондріальних контактів. (Daniel Mazia, 1912-1996), американський цитолог, який зіграв велику роль у вивченні процесів ділення і відтворення клітин, в дослідженні структури мітотичного веретена і репродукції центросом. Вважав клітку супрамолекулярної системою, що складається з безлічі взаємозалежних молекулярних систем.

Кейт Портер (Keith Robert Porter, 1912-1997) - канадський біолог, один із засновників електронно-мікроскопічного підходу в біології. Розробив методи виготовлення ультратонких зрізів, методи використання сіток з покриттям в електронній мікроскопії, а також запропонував використовувати тетраокісь осмію для роботи з електронно-мікроскопічними препаратами. К. Портеру належить відкриття цитоскелетних микротрубочек і ЕПР, аутолізосом і облямованих вакуоль. Завдяки йому був заснований перший ведучий журнал з клітинної біології, який носить зараз назву "Journal of Cell Biology".

Джордж Паладе (George Emil Palade, 1912-2008) - американський біолог румунського походження. Виявив на поверхні цистерн ендоплазматичної рибонуклеїнові частки, названі гранули Паладе. Згодом з'ясувалося, що гранули Паладе є асоційовані з ендоплазматичним ретикулумом рибосоми. Паладе багато працював над дослідженням вакуолярної системи і везикулярного транспорту в клітці. У 1974 році йому була присуджена Нобелівська премія.

Крістіан Рене де Дюв (Christian Rene de Duve, 1917-2002) - бельгійський цитолог і біохімік, який відкрив існування в клітці травних органел - лізосом. Лауреат Нобелівської премії (1974).

Альбер Клод (Albert Claude, 1899-1983) - бельгійський біохімік, завдяки якому цитологія з науки описової стала наукою функціональної. Показав безпосередній зв'язок між внутрішньоклітинними структурами і що відбуваються в клітині біохімічними процесами, брав участь у впровадженні в цитологію біохімічних і фізичних методів. А.Клод писав, що клітина - "самостійна і самообеспечиваться одиниця живої матерії, здатна накопичувати, перетворити і використовувати енергію". Лауреат Нобелівської премії (1974).

Розділ біології вивчає будову клітини. Все про клітці. Клітка - це

прокаріотична клітина

еукаріотична клітина

Будова еукаріотичної клітини

Поверхневий комплекс тваринної клітини

структура цитоплазми

ендоплазматичнийретикулум

апарат Гольджі

ядро

цитоскелет

центриоли

мітохондрії

Зіставлення про- і еукаріотичної клітин

анаплазія

Історія відкриття клітин

Див. також

посилання

Дивитися що таке "Клітка (біологія)" в інших словниках:

структурні особливості

ядро

клітинна мембрана

хлоропласти

тканини

процес відтворення

висновок

Цитологія та клітинна біологія

Вчення про клітині

Видатні вітчизняні вчені-цитологи

рекомендована література