1.Кліти́на (від лат. cellula — комірка) — структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Від середовища, яке її оточує, клітина відмежована плазматичною мембраною (плазмалемою). Розрізняють два типи клітин: прокаріотичні, що не мають сформованого ядра, характерні для бактерій та архей, та еукаріотичні, в яких наявне ядро, властиві для всіх інших клітинних форм життя, зокрема рослин, грибів та тварин. До неклітинних форм життя належать лише віруси, але вони не мають власного метаболізму і не можуть розмножуватись поза межами клітин-живителів. Історія відкриття та дослідження клітин

Більшість еукаріотичних клітин мають розміри до 100 мкм, а прокаріотичні ще на порядок менші, тому людина не може бачити їх неозброєним оком. Відкриття та дослідження клітин стало можливим тільки після винайдення Янсеном оптичного мікроскопа (1590 року).

1665 року, вивчаючи будову корка під мікроскопом, Роберт Гук вперше помітив, що тканина живого організму, складається із маленьких комірок. Ці комірки він назвав «клітинами». Гук припускав, що клітини порожні, а живою речовиною є клітинні стінки^[1]. Його дослідження стали поштовхом для систематичного вивчення анатомії рослин, зокрема такими вченими як Мальпігі та Грю. Їхні результати підтвердили висновки Гука про те, що тіло рослин складається із щільно розміщених комірок^[2].

Мікроскоп, який використовував Роберт Гук, давав збільшення тільки до 30X, що робило майже не можливим вивчення внутрішньої будови клітин. У другій половині XVII століття торговцю тканинами Антоні ван Левенгуку вдалось змайструвати кращий однолінзовий мікроскоп із збільшенням 300X. З його допомогою Левенгук спостерігав живі клітини, зокрема одноклітинні водорості і найпростіших із ставкової води, бактерії, людські еритроцити тасперматозоїди. Свої відкриття він описав у ряді повідомлень до Лондонського королівського товариства^[3].

Подальше дослідження клітин обмежувалось двома факторами: по-перше мікроскопи у XVIII столітті мали порівняно невелику роздільну здатність, по-друге біологія в той час мала переважно описовий, а не експериментальний характер. Тому нові досягнення в цій галузі були зроблені аж у 30-их роках XIX століття, коли почали використовуватись дволінзові мікроскопи. Використовуючи такий прилад англійський ботанік Роберт Браун відкрив 1833 рокуядро, як сферичне тільце, наявне в рослинних клітинах^[4]. Ян Пуркіньє встановив, що живим компонентом клітини є внутрішній вміст, який він назвав«протоплазмою»^[2].

У 1838 році ботанік Матіас Шлейден дійшов важливого висновку, що всі рослинні тканини складаються із клітин, а зародки рослин завжди розвиваються із однієї клітини. Роком пізніше німецький цитолог Теодор Шванн поширив аналогічні висновки і на тканини тварин. Таким чином він став першим, хто встановив фундаментальну схожість між рослинними та тваринними тканинами. На основі накопичених спостережень Шванн створив клітинну теорію, згідно з якою клітина є основною структурною та функціональною одиницею живих організмів^[4].

Через 20 років клітинна теорія була доповнена ще одним важливим принципом, встановити який у великій мірі вдалось завдяки дослідженням клітинного поділу Карлом Негелі. 1855 року Рудольф Вірхов довів, що всі клітини утворюються із інших клітин шляхом поділу. Таким чином була встановлена роль клітини як одиниці розмноження живих організмів^[4]. До кінця XIX століття було описано всі структури клітини, які можна було вивчати за допомогою оптичного мікроскопа^[1]. І тільки у 1950-их роках, коли Паладе, Протер та Шестранд, розробили методи фіксації і фарбування біологічних зразків для електронної мікроскопії, стало можливим вивчення ультраструктури клітини^[5]

У формуванні сучасної клітинної біології, крім цитології, що зосереджується в першу чергу на будові клітини та її компонентів, важливу роль відіграли такі галузі біологічної науки як біохімія та генетика. Внаслідок стрімкого розвитку цих дисциплін у XX столітті уявлення про життєдіяльність клітин були значно розширені^[6].

2. Кліти́на (від лат. cellula — комірка) — структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Від середовища, яке її оточує, клітина відмежована плазматичною мембраною (плазмалемою). Розрізняють два типи клітин: прокаріотичні, що не мають сформованого ядра, характерні для бактерій та архей, та еукаріотичні, в яких наявне ядро, властиві для всіх інших клітинних форм життя, зокрема рослин, грибів та тварин. До неклітинних форм життя належать лише віруси, але вони не мають власного метаболізму і не можуть розмножуватись поза межами клітин-живителів.

Усі організми поділяються на одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні. До одноклітинних належать бактерії, археї, деякі водорості і гриби, а такожнайпростіші. Колоніальні та багатоклітинні організми складаються з великої кількості клітин. Різниця між ними полягає в тому, що колоніальні організми складаються з недиференційованих або слабо диференційованих клітин, які можуть виживати одна без одної. Клітини багатоклітинних організмів більш-менш спеціалізовані на виконанні певних функцій і залежні одна від одної в процесах життєдіяльності. До багатоклітинних організмів належить зокрема і людина, тіло якої складається приблизно з 10¹³ клітин.

3.Кліти́нна тео́рія — це фундаментальне узагальнення біології, яке визначає взаємозв'язок усіх проявів життя на Землі з клітиною, характеризує клітину одночасно як цілісну самостійну живу систему та як складову частину багатоклітинних організмів рослин і тварин.

Клітинна теорія — основоположна для загальної біології теорія, сформульована у середині XIX століття, що надала базу для розуміння закономірностей живого світу і для розвиткуеволюційного вчення. Маттіас Шлейден та Теодор Шванн сформулювали клітинну теорію, грунтуючись на безлічі досліджень про клітини (1838) . Рудольф Вірхов пізніше (1858) доповнив її найважливішим положенням (будь-яка клітина походить з клітини).

На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення:

- клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів;

- клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням (гомологічні), будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяльності;

- кожна нова клітина утворюється виключно внаслідок розмноження материнської шляхом поділу;

- у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини - зиготи, спори тощо, - різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації впродовж індивідуального розвитку особини та утворюють тканини;

- із тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою й підпорядковані нервово-гуморальній та імунній системам регуляції.

5. Вагомі докази ролі ДНК у передачі спадкової інформації отримані також в експериментах на мікроорганізмах завдяки явищам трансформації, трансдукції і кон'югації.

Трансформація (від лат. transformatio - перетворення) - включення чужорідної ДНК у геном клітини-хазяїна, що призводить до зміни її структурних і функціональних властивостей. Перенесення спадкової інформації від однієї клітини до іншої здійснюється за допомогою ДНК клітини-донора. Явище трансформації було виявлено в дослідах англійського мікробіолога Гріффітса (1928)

Трансдукція (від лат. transductio — переміщення) полягає в тому, що віруси, залишивши бактеріальні клітини, в яких вони паразитували, можуть захоплювати частину їх ДНК і, потрапивши в нові клітини, передають новим хазяїнам властивості попередніх. Це явище вперше було відкрито в дослідженнях по зараженню бактерій вірусами.

6. Дезоксирибонуклеї́нова кислота́ (ДНК) — один із двох типів природних нуклеїнових кислот, який забезпечує зберігання, передачу з покоління в покоління і реалізацію генетичної програми розвитку й функціонування живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах — довготривале зберігання інформації про структуру РНК і білків.

У клітинах еукаріотів (наприклад, тварин, рослин або грибів) ДНК знаходиться в ядрі клітини в складі хромосом, а також в деяких клітиннихорганелах (мітохондріях і пластидах). У клітинах прокаріотів (бактерій і архей) кільцева або лінійна молекула ДНК, так званий нуклеоїд, знаходиться в цитоплазмі і прикріплена зсередини до клітинної мембрани. У них і у нижчих еукаріот (наприклад дріжджів) зустрічаються також невеликі автономні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Крім того, одно- або дволанцюгові молекули ДНК можуть утворювати геном ДНК-вірусів.

З хімічної точки зору, ДНК — це довга полімерна молекула, що складається з послідовності блоків — нуклеотидів. Кожний нуклеотид складається з азотистої основи, цукру (дезоксирибози) і фосфатної групи (або гомологічної арсеноїдної)

У ДНК зустрічається чотири види азотистих основ (аденін, гуанін, тимін і цитозин)

 Крім кодуючих послідовностей, ДНК клітини містить послідовності, що виконують регуляторні і структурні функції. Ділянки кодуючої послідовності разом ізрегуляторними ділянками називаються генами.

Рибосомна РНК (рРНК) — вид РНК, що є центральним компонентом рибосоми, комплексу, що збирає білки у клітині. рРНК синтезується вядерці. рРНК разом з 70-80 рибосомними білками потім збираються в дві складні субодиниці (велика і маленька субодиниці).

Функція

Функція рРНК — забезпечити механізм для розшифровки мРНК в амінокислоти (у центрі маленької рибосомної субодиниці) і взаємодіяти з тРНК протягом трансляції, забезпечуючи діяльність пептидил-трансферази (великої субодиниці). Точність трансляції забезпечують обидві субодиниці.

Знання характеристик рРНК важливі для медицини і вивчення еволюції.

• рРНК — ціль деякої кількості клінічних антибіотиків: хлорамфенікол, еритроміцин, казуагаміцин, місрококін, пароміцин, ріцин, сарцин, спектроміцин, стрептоміцин і тіострептон.

• рРНК — найменш піддаваний до змін ген у всіх клітинах. Тому гени, які кодують рРНК (рДНК) — секвенсують для таксономічної ідентифікації груп організмів і оцінки норм розбіжності видів. Див. 16S рРНК.

ХарактеристикА у бактерій

У бактерій, архей, мітохондрій і хлоропластів маленька рибосомна субодиниця містить 16S рРНК, де S в 16S означає одиниці Сведберга; велика рибосомна субодиниця містить два види рРНК (5S і 23S рРНК). Бактеріальні гени 16S, 23S і 5S рРНК зазвичай організовані разом у одниму опероні. У геномі може бути більше одної копії оперону, наприклад, Escherichia coli має сім. Археї можуть містити як містять або єдиний оперон рРНК, так і багато його копій.

У еукаріотів

На відміну від них, еукаріоти звичайно мають багато копій генів рРНК організуваних в тандемних повтореннях; у людини приблизно 300—400 повторень рДНК, присутні в п'яти кластерах (на хромосомах 13, 14, 15, 21 і 22). У маленькій субодиниці еукаріот міститься 18S рРНК, а у великій — три види рРНК (5S, 5.8S і 25S/28S рРНК).

У рослин

[У деяких організмах, особливо рослинах, коли два ядра комбінуються в єдиномій клітині протягом гібридизації, новий організм може вибрати один набір генів рРНК для транскрипції. Гени рРНК іншого батька подавляються і звичайно не трансрибіруються, хоча бувають винятки. Ця добірна перевага транскрипції генів рРНК відома як ядерцева домінантність.

7.Ген — одиниця спадкового матеріалу, що відповідає за формування певної елементарної ознаки. Ген є ділянкою молекули ДНК , що містить інформацію для синтезу РНК. Процес зчитування гену і синтезу РНК називається транскрипцією. У деяких вірусів геном може вважатись також ділянка РНК. Існують різноманітні типи РНК, найвідоміші з яких матрична рибонуклеїнова кислота(мРНК), з якої в процесі трансляції зчитується інформація амінокислотної послідовності білку. Білки відіграють в організмі специфічну роль, яка може проявлятись в характерній ознаці. З цієї точки зору гени розглядаються як носії спадкової інформації, яка передається в результаті розмноження від батьків до нащадків. Експресія генів - це прояв активного стану гену в окремій клітині.

 Існують структурні і функціональні гени. Структурні гени кодують структуру білків і нуклеїнових кислот, але ген не бере безпосередньої участі у синтезі білка. ДНК — матриця для молекул іРНК. Функціональні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів.

Основні властивості гена – дискретність (цілісність), алельність та постійність.

• Дискретність — один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів.

 Розрізняють також Г. алельні й неалельні. Алельні Г. можуть бути домінантними, рецесивними і проміжними, або комбінованими; неалельні — епістатичними, гіпостатичними, комплементарними, або індиферентними. 

8. Генети́чний код — набір правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), що надає всім живим організмам можливість кодування амінокислотноїпослідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів

• Триплетність — три послідовно розміщені нуклеотиди кодують одну з 20 амінокислот, які разом утворюють триплет, або кодон.

• Безперервність — кодони не розділяються між собою, тобто інформація зчитується безперервно. Кожний з кодонів не залежить один від одного і під час біосинтезу зчитується повністю.

• Дискретність — один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів.

• Специфічність — кожний кодон може кодувати лише одну амінокислоту. Завдяки цьому генетичний код не перекривається.

• Виродженість — одна і та ж амінокислота може кодуватися декількома різними кодонами.

• Колінеарність — послідовність кодонів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді

• Наявність термінальних кодонів — беззмістовних, або стоп-кодонів, які не здатні кодувати амінокислоти. Вони виконують функцію роздільника між двома ланцюгами кодонів та переривають синтез поліпептиду.

• Універсальність — єдиний генетичний код є, практично, однаковим в організмах різного рівня складності — від вірусів до людини (хоча існують кілька інших, менш поширених варіантів генетичного коду, див. список на сайті NCBI Taxonomy).

9. Експресія генів в багатьох випадках активно регулюється, змінюючи час та кількість синтезованого генетичного продукту. Кілька кроків у процесі експресії генів можуть модулюватися, зокрема транскрипція і посттрансляційна модифікація. Регулювання експресії генів надає клітині контроль за кількістю та структурою синтезованих біополімерів і є основою диференціації клітин, морфогенезу і адаптації організму до умов навколишнього середовища. Регулювання експресії генів також може приводити до еволюційних змін.

Процес експресії генів відбувається в організмах усіх живих істот: еукаріотів (у тому числі в багатоклітинних організмах), прокаріотів (у бактерій і археїв), а також вірусів — для створення макромолекулярних основ для їх життєдіяльності. Деякі процеси, які відбуваються під час експресії генів можуть модулюватися певними чинниками, наприклад транскрипція, сплайсинг РНК, трансляція і посттрансляційна модифікація білка.

Експресія генів забезпечує підтримання структури та функції клітини, що є основою для диференціації клітин, морфогенезу, а також універсальної адаптованості будь-якого організму до умов існування. Регуляція генів може також служити в якості субстрату для еволюційних змін, оскільки контроль за часом, місцем і інтенсивністю експресії генів може мати величезний вплив на функції (дію) генів у клітині або у багатоклітинному організмі.

У генетиці, вплив експресії генів розглядається на фундаментальному рівні, адже під час цього процесу під дією генотипу формується фенотип. Генетичний код зберігається у ДНК у вигляді нуклеотидної послідовності «яка інтерпретується» під час експресії генів, а властивості продуктів експресії генів призводить до формування фенотипу організму.

10. Здатність клітин здійснювати ефективну репарацію генетичного матеріалу може мати значення також у клітинних механізмах старіння. Існують спостереження, що лінії мишей-довгожителів відрізняються більш стабільними хромосомами, а в мишей із нетривалим терміном життя хромосоми характеризуються більшим пошкодженням, виникненням структурних аберацій, які є наслідком порушення процесів репарації. Існують спостереження, які свідчать про зниження інтенсивності процесів репарації ДНК з віком. Але важко сказати, чи ці зміни - причина старіння організму, чи його наслідок.

13.Стать – це сукупність ознак та властивостей організму, яка забезпечує відтворення нащадків та передачу спадкової інформації. Пере¬давання спадкових ознак і властивостей нерозривно пов’язане з розмноженням організмів, а останнє – з поділом клітин. Статеве розмноження рослин і тварин (в тому числі людини) супроводжується заплідненням – злиттям двох статевих клітин (гамет) – чоловічої (сперматозоїд) і жіночої (яйце-клітина). У результаті утворюється запліднена яйцеклітина – зигота, яка дає початок розвитку нового покоління організмів. В ядрах незрілих статевих клітин, така як і в ядрах соматичних клітин, всі хромосоми парні, набір хромосом подвійний (2n), диплоїдний – 46 хромосом. У ньому кожна хромосома має собі гомологічну хромосому, яка повторює всі розміри і особливості її морфології. Отже, хромосоми із однієї пари називаються гомологічними (від грецьк. homologos – згідний), а хромосоми з різних пар – негомологічними хромосомами. 22-ві пари хро¬мосом диплоїдного набору у чоловіків та жінок за формою однакові, вони називаються аутосомами. Хромосоми 23-ої пари у них різні, вони назива¬ються статевими хромосомами (гетерохромосомами). У жінок статеві хромосоми представлені двома Х-хромосомами, а у чоловіків – однією Х-хромосомою та однією Y-хромосомою меншого розміру. В Х-хромосомі людини знаходиться значна кількість генів, зокрема, рецесивні гени, які визначають дальтонізм (кольорову сліпоту), гемо-філію (незгортання крові), близькозорість, іхтіоз, м’язову атрофію та ін. У людини Y-хромосома відіграє вирішальну роль у формуванні чоло¬вічої статі. Вона складається із двох ділянок: гомологічної, відпо-від¬ній ділянці Х-хромосоми, і негомологічної Х-хромосоми. Гени, локалізо¬вані тільки в Y-хромосомі, які не мають алелей в X-хромосомі, успадко¬вуються голандрично, тобто передаються з Y-хромосомою від батька до сина. В Y-хромосомі виявлено 9 генів гомологічних з Х-хромосомою і 5 у ділян¬ці, негомологічній з Х-хромосомою. встановили, що диплоидные попередники статевих клітин на се менниках чоловіків (сперматогонии) також мають по 46 хромосом, а гаплоидные (сперматоциты 1-го розподілу) — по 23 хромосоми.

Після цього було вивчені багато клітин із різних органів прокуратури та тканин чоловіки й скрізь нормальне число хромосом дорівнювала 46.

Жіночий каріотип відрізняється від чоловічого лише однієї статевої хромосомою. Інші 22 пари однакові в чоловіків і жінок. Ці 22 пари хромосом називаються аутосомами. Нормальний каріотип складається з 44 аутосом (22 пари) і двох статевих хромосом — XX в жінок і XY чоловіки, т. е. жіночий каріотип має великі статеві хромосоми, а чоловічої — одну велику підтримку і одну малень кую.

У статевих клітинах людини перебуває одинарний (гаплоидный) набір хромосом — 23, а соматичних клітинах — подвійний (диплоидный) набір — 46. Ці відкриття стимулювали подальше изу чение хромосом. Розробив методи дослідження хромосом у культурі лімфоцитів периферичної крові й інших об'єктах. Нині хромосоми щодо легко досліджують в лим фоцитах периферичної крові. Венозную кров вміщують у спеці альную сприятливе середовище, додають фитогемаглютинин, який стимулює клітини до поділу, і поміщають на 72 год. в термостат. За 6 год. остаточно інкубації сюди додають колхицин, який через держивает процес розподілу клітин на стадії метафазной платівки. Потім культуру вміщують у гіпотонічний розчин NaCl, у якому клітини набухають, що зумовлює легкому розриву оболонок ядра і переходу хромосом в цитоплазму. Після цього препарати забарвлюють ядерними барвниками, зокрема ацетоорсеином, і розглядають в світловому мікроскопі з иммерсией.

Під мікроскопом враховують загальна кількість хромосом, фото графируют їх, потім із фото вирізають ножицями кожну хромосому і наклеюють на чистий аркуш паперу на ряд, починаючи з самої біль шой (першої) хромосоми і закінчуючи найменшої (двадцять другий) та статевої У-хромосомою. Люминесцентная методика дозволяє швидко і проводити масові дослідження з виявлення біль ных з різними типами хромосомних аномалій. Сукупність коли чественных (число хромосом та його розміри) і якісних (морфо логия хромосом) ознак диплоидного набору одиничної клітини позначається терміном «каріотип». Будова хромосом змінюється залежно від стадії розподілу клітин (профазы, метафазы, анафазы, телофазы).

У каріотипі людини виділені такі групи хромосом:

A 1-3 пари метацентричні;

B 4-5 пари субметацентричні;

C 6-12 пари субметацентричні коротші;

D 13-15 пари акроцентричні з вторинною перетяжкою і сателітом;

E 16-18 пари субметацентричні;

F 19-20 пари субметацентричні коротші;

G 21-22 пари акроцентричні з вторинною перетяжкою.

Y -хромосома в чоловічому наборі подібна до 21-22 G-групи, X-хромосома подібна до хромосоми C-групи.

Вторинні перетяжки і сателіти мають 5 пар хромосом, які називають організаторами ядерця (13-15 та 21 і 22 пари).