Структурные компоненты эукариотической клетки

Общий обзор строения эукариотической клетки. Иерархия структурных компонентов и их краткая характеристика. Световая микроскопия – основной метод изучения клетки. Правила обращения с микроскопом и правила работы с микроскопом.

 

Ядро

Общая характеристика ядра. Одноядерные, многоядерные, безъядерные, мезокариотические и прокариотические клетки. Структурные компоненты ядра. Ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный матрикс. Особенности химического состава, строения и функционирования.

 

3. Плазматическая мембрана (плазмалемма)

Модели биологических мембран. Жидкостно-мозаичная модель. Особенности химического состава и его взаимосвязь со свойствами и функциями мембран. Клеточные стенки (оболочки). Особенности строения клеточных стенок у разных организмов. Плазмодесмы и десмосомы. Синцитий, симпласт, плазмодий.

 

Цитоплазма. Цитоплазматический матрикс. Цитоскелет

Компоненты цитоплазмы. Цитоплазматический матрикс: его химический состав, организация и функции. Цитоскелет. Микрофиламенты. Микротрубочки. Промежуточные филаменты. Особенности химического состава, типологии и функционирования элементов цитоскелета. Особенности организации цитоскелета в специализированных клетках. Включения: эргастические и неэргастические.

 

Немембранные органоиды

Рибосомы. Организация рибосом. Типы рибосом. Клеточный центр. Общая характеристика и функции клеточного центра. Уровни организации клеточного центра. Органоиды движения. Общая характеристика органоидов движения. Строение жгутика. Особенности организации органоидов движения в специализированных клетках и у прокариот.

 

Одномембранные органоиды

Общая характеристика вакуолярной системы клетки. Эндоплазматическая сеть. Гранулярная и агранулярная эндоплазматическая сеть; особенности организации и функционирования. Аппарат Гольджи. Организация и функционирование. Секреторные гранулы. Лизосомы. Типы лизосом, их функции. Автолизосомы. Пероксисомы, глиоксисомы, сферосомы. Особенности химического состава и его связь с функциями. Вакуоли и их производные. Особенности организации одномембранных органоидов в специализированных клетках.

 

Двумембранные органоиды

Митохондрии. Общая характеристика. Строение митохондрий в связи с выполняемыми функциями. Пластиды. Общая характеристика. Основные типы пластид. Строение хлоропластов в связи с выполняемыми ими функциями. Особенности строения хроматофоров у водорослей.

 

Приложение. Химия клетки.

Вода в составе клетки. Основные физико-механические свойства воды в клетках. Биологические функции воды в клетках.

Органические вещества клетки. Полимеры (гомополимеры и гетерополимеры).

Углеводы. Общая характеристика. Моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Представители, структура и функции.

Липиды. Общая характеристика. Триглицериды, диольные липиды, фосфолипиды, стероиды, воски. Представители, структура и функции.

Нуклеотиды и их производные. Представители, структура и функции. Нуклеиновые кислоты. ДНК. Строение, репликация, функции. Семантиды. РНК. Общая характеристика, основные типы РНК, их структура и функции.

Аминокислоты. Классы аминокислот, их роль в клетках.

Белки (протеины). Простые и сложные белки. Структура, химические свойства, представители, функции. Ферменты (энзимы). Общая характеристика, структура и принципы их функционирования. Активные центры. Голоферменты, апоферменты и кофакторы: коферменты (коэнзимы) и простетические группы. Аллостерические центры. Эффекторы: активаторы и ингибиторы. Изозимы и аллозимы.

Неорганические вещества клетки.

Биоген. Кислород. Функции молекулярного кислорода. Углекислый газ и его функции в клетках. Азот, фосфор: формы нахождения в клетках и функции.

Макроэлементы. Калий, натрий, кальций, магний, железо, сера, хлор, йод. Формы нахождения в клетке, основные функции.

Микроэлементы. Представители: марганец, кобальт, медь, цинк, молибден, бор, фтор. Формы нахождения в клетке, основные функции.

Ультрамикроэлементы. Представители. Роль тяжелых металлов в клетке.

 

 

ГЛАВА II

ЗАНЯТИЕ 1

ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ

Цитология относится к числу биологических дисциплин. Биология – это совокупность наук о живой природе – о строении, развитии и многообразии живых существ, их взаимоотношениях и связях с внешней средой. Будучи единой, биология включает два раздела: морфологию и физиологию. Морфология изучает форму и строение живых существ; физиология – наука о жизнедеятельности организмов, процессах, протекающих в их структурных элементах, о регуляции функций. К числу морфологических дисциплин относится и цитология (от греч. kytos – ячейка, клетка) – наука, изучающая строение, химический состав, развитие и функции клеток, процессы их воспроизведения, восстановления, адаптации к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Цитология подразделяется на общую, изучающую общие принципы строения клетки, и частную, рассматривающую также особенности строения и функции специализированных клеток.

Цитология традиционно и вполне обоснованно одна из фундаментальных дисциплин в системе биологического и медицинского образования. Следует подчеркнуть, что эта дисциплина является единственной среди множества изучаемых, которая наиболее полно и широко знакомит будущего биолога и врача со строением нормальной клетки. Цитология служит фундаментом ряда биологических и медицинских дисциплин: гистологии, анатомии, генетики, эмбриологии, физиологии, микробиологии, патологической анатомии и тесно связана с ними. Прогресс цитологии связан с развитием современных методов и, в первую очередь, электронной микроскопии, цитохимии, радиоавтографии, молекулярной биологии и разработкой новых методов исследования.

 

Тема 1. ПРЕДМЕТ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

Биология клетки – наука о клетках – элементарных единицах строения, функционирования и воспроизведения живой материи. Объектами цитологических исследований являются клетки многоклеточных организмов, бактериальные клетки, клетки простейших. У многоклеточных форм клетки входят в состав тканей, их жизнедеятельность подчинена координирующему влиянию целостного организма. У бактерий и простейших понятия «клетка» и «организм» совпадают и мы вправе говорить о клетках-организмах, ведущих самостоятельное существование.

Рис. 1. Различные животные клетки:

I ~ нервная; 2 — эпителиальные; 3 — соединительнотканная; 4 — эритроцит; 5 — гладкая мышечная; 6 — сперматозоид; 7 — яйцеклетка.

 

В процессе изучения человека, его структуры подразделяют на клетки, ткани, морфо-функциональные единицы органов, органы, системы и аппараты органов, которые и формируют организм (табл. 1).

Организм един, он может существовать как таковой лишь благодаря своей целостности. Организм целостен, но организован, как и многие сложные системы, по иерархическому принципу. Именно названные структуры и образуют его составляющие элементы. Изучение каждого из уровней организации живого требует своих подходов и методов. Первый уровень организации живого- клетки- изучает ветвь биологических наук, именуемая цитологией.

Современная цитология располагает многочисленными и разнообразными методами исследования, без которых было бы невозможно накопление и совершенствование знаний о строении и функции клеток. К основны, наиболее важным методам исследования относятся:

1. Световая микроскопия;

2. Фазоконтрастная микроскопия;

3. Интерференциальная микроскопия;

4. Флуоресцентная микроскопия;

5. Поляризационная микроскопия;

6. Микроскопия в темном поле;

7. Ультрафиолетовая микроскопия;

8. Электронная микроскопия;

9. Спектральная микроскопия;

10. Радиоавтографическая микроскопия.

Для современной цитологии характерно комплексное изучение клетки, что необходимо для решения основных проблем, стоящих перед этой наукой. Условно можно выделить три основные проблемы современной цитологии (по В.Я. Александрову, 1965):

1. Проблема эволюции клетки и ее структур. Для решения этой проблемы необходимо сравнительное изучение онтогенеза и филогенеза клетки. Филогенетическое изучение клетки, т.е. выяснение основных этапов ее исторического развития, определивших возникновение новых структур и функций, а так же познание закономерностей эволюции клеток выходит за рамки только цитологических исследований. В решении этой проблемы заинтересованы многие биологические науки.

2. Проблема авторегуляции. Для решения этой проблемы необходимы глубокие знания энергетики клетки, возможностей адаптации клеток к измененным условиям среды, координации внутриклеточных процессов и характера взаимодействия клеток в многоклеточном организме.

3. Проблема авторепродукции, основными вопросами которой является рост, саморепродукция и генетические особенности клетки в норме и патологии.

 

Таблица 1