Тема 3: основы цитологии. Клеточные мембраны.

Тема 3: основи цитології. Клітинні мембрани.

Познай самого себя. Сократ

Пізнай самого себе.

Сократ

Цель изучения темы

Освоить основные положения клеточной теории, изучить общий план строения клетки, строение и функции клеточной мембраны и межклеточных контактов.

Теоретические вопросы для самостоятельного изучения темы:

1. Цитология как наука: определение понятия, цель и задачи изучения. Медицинская цитология.

2. Клетка: определение понятия, общий план строения клетки человека, основные составные части клетки.

3. Основные положения клеточной теории.

4. Формы клеток у человека. Производные клеток, не имеющие клеточного строения.

5. Плазмолемма (клеточная мембрана): строение, основные функции.

6. Межклеточные контакты: основные виды, характерные особенности строения.

7. Трансмембранний транспорт: диффузия, облегченная диффузия, активний транспорт, экзо- и эндоцитоз.

Рекомендуемые темы рефератов

1. Состав и функция биологических мембран различного типа.

2. Рецепторные белки мембран и процессы переноса веществ через плазмолемму.

3. Функциональное значение клеточных соединений различного типа.

4. Строение щелевых контактов и их роль в межклеточном взаимодействии.

МЕТА ВИВЧЕННЯ ТЕМИ

Освоїти основні положення клітинної теорії, вивчити загальний план будови клітини, будову і функції клітинної мембрани і міжклітинних контактів.

ТЕОРЕТИЧНІ ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ ТЕМИ:

1. Цитологія як наука: визначення поняття, мета та завдання вивчення. Медична цитологія.

2. Клітина: визначення поняття, загальний план будови клітини людини, основні складові частини клітини.

3. Основні положення клітинної теорії.

4. Форми клітин у людини. Похідні клітин, що не мають клітинної будови.

5. Плазмолема (клітинна мембрана): будова, основні функції.

6. Міжклітинні контакти: основні види, характерні особливості будови.

7. Трансмембранний транспорт: дифузія, полегшена дифузія, активний транспорт, екзо- і ендоцитоз.

РЕКОМЕНДОВАНІ ТЕМИ РЕФЕРАТІВ

1. Склад і функція біологічних мембран різного типу.

2. Рецепторні білки мембран і процеси переносу речовин через плазмолему.

3. Функціональне значення клітинних з'єднань різного типу.

4. Будова щілинних контактів і їх роль в міжклітинній взаємодії.

Краткий информационный материал

Основой строения эукариотических организмов является клетка (cellula).

Клетка - это ограниченная активной мембраной, упорядоченная структурированная система биополимеров, образующих ядро и цитоплазму, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов, осуществляющих поддержание и воспроизведение всей системы в целом.

Кроме клеток, в организме находятся их производные, которые не имеют клеточного строения (симпласт, синцитий, межклеточное вещество). Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматической мембраной (плазмолеммой). Все клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. В ядре различают хроматин (хромосомы), ядрышки, ядерную оболочку, нуклеоплазму и ядерный белковый остов (матрикс). Цитоплазма неоднородна по своему составу и строению и включает в себя гиалоплазму, в которой находятся органеллы; каждая из них выполняет важную функцию. Кроме того, в гиалоплазме могут встретиться и иные структуры включения (жировые капли, пигментные гранулы). Все эти компоненты выполняют отдельные внутриклеточные функции, необходимые для существования клетки как целого.

Симпласты – крупные образования, состоящие из цитоплазмы со множеством ядер. Примерами симпластов могут быть мышечные волокна позвоночных, наружный слой трофобласта плаценты и др., они возникают вторично за счет слияния отдельных клеток или же в результате деления одних ядер без разделения цитоплазмы, без цитотомии.

Синцитии (соклетия) характеризуются тем, что после деления исходной клетки дочерние остаются связанными друг с другом с помощью тонких цитоплазматических перемычек. Такие синцитии можно наблюдать при развитии сперматогониев.

Цитолемма (плазмолемма, плазматическая мембрана) отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные органеллы, в которых поддерживаются определённые условия среды.

Цитозоль (гиалоплазма) – матрикс цитоплазмы, в котором размещены органеллы, включения и где проходит множество реакций биологического синтеза и распада (обмен азотистых оснований, углеводов, полисахаридов, жиров, белков и т.д.). Цитозоль содержит различные молекулы, включая белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, и представляет собой коллоидную систему, которая может переходить из золя (жидкое состояние) в гель (густое состояние) и обратно

Органоиды (органеллы) постоянные специализированные структуры в клетках живых организмов. Каждый органоид осуществляет определённые функции, жизненно необходимые для клетки.

Межклеточные контакты – специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации, а также осуществляют информационный обмен (синапс, щелевой контакт).

Типы межклеточных контактов: простой контакт; десмосомный; плотный; щелевидный, или нексус; синаптический, или синапс.

Простые контакты. Расстояние между мембранами соседних клеток составляет 15-20 нм. Благодаря простым контактам осуществляется слабая механическая связь, не препятствующая транспорту веществ в межклеточных постранствах. Разновидность простого контакта- контакт по типу замка, когда плазмолеммы соседних вместе с участком цитоплазмы как бы впячивается друг в друга, чем достигается большая поверхность соприкосновения и более прочная механическая связь.

Десмосомные контакты или пятна сцепления представляют собой небольшие участки взаимодействия между клетками диаметром около 0,5 мкм. Каждый такой участок (десмосома) имеет трехслойное строение и состоит из двух десмосом электронноплотных участков, расположенных в цитоплазме в местах контакта клеток, и скопления электронноплотного материала в межмембранном пространстве. Количество десмосом на одной клетке может достигать 2000. Функциональная роль десмосом- обеспечение механической связи между клетками.

Плотные контакты, или замыкательные пластинки обычно локализуются между эпителиальными клетками в тех органах (в желудке, кишечнике и др.) в которых эпителий отграничивает агрессивное содержимое этих органов (желудочный сок, кишечный сок). Плотные контакты находятся только между апикальными частями эпителиальных клеток, охватывая по периметру каждую клетку. В этих участках межмембранные пространства отсутствуют, а билипидные слои соседних плазмолемм сливаются в одну общую билипидную мембрану. Функциональная роль плотных контактов - прочная механическая связь клеток, препятствие транспорту веществ по межклеточным пространствам.

Щелевидные контакты, или нексусы ограниченные участки контакта соседних цитолемм, диаметром 0,5-3,0 мкм, в которых билипидные мембраны сближены на расстояние 2-3 нм, а обе мембраны пронизаны в поперечном направлении белковыми молекулами коннексонами, содержащими гидрофильные каналы.Через эти каналы осуществляется обмен ионами и микромолекулами соседних клеток, чем и обеспечивается их функциональная связь.

Синаптические контакты, или синапсы специфические контакты между нервными клетками, или между нервными и другими клетками. Функциональная роль синаптических контактов заключается в передаче возбуждения или торможения с одной нервной клетки на другую или с нервной клетки на иннервируемую клетку.

КОРОТКИЙ ІНФОРМАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ

Основою будови еукаріотичних організмів є клітина (cellula).

Клітина - це обмежена активною мембраною, упорядкована структурна система біополімерів, які утворюють ядро і цитоплазму, що беруть участь в єдиній сукупності метаболічних і енергетичних процесів, що здійснюють підтримання та відтворення усієї системи в цілому.

Крім клітин, в організмі знаходяться їхні похідні, які не мають клітинної будови (симпласт, синцитій, міжклітинна речовина). Вміст клітини відокремлено від зовнішнього середовища або від сусідніх клітин плазматичною мембраною (плазмолемою). Всі клітини складаються з двох основних компонентів: ядра і цитоплазми. У ядрі розрізняють хроматин (хромосоми), ядерця, ядерну оболонку, нуклеоплазму і ядерний білковий остов (матрикс). Цитоплазма неоднорідна за своїм складом і будовою, і включає в себе гіалоплазму, в якій знаходяться органели; кожна з них виконує важливу функцію. Крім того, в гіалоплазмі можуть зустрітися і інші структури включення (жирові краплі, пігментні гранули). Всі ці компоненти виконують окремі внутрішньоклітинні функції, необхідні для існування клітини як цілого.

Симпласти - великі утворення, що складаються з цитоплазми з безліччю ядер. Прикладами симпластів можуть бути м'язові волокна хребетних, зовнішній шар трофобласта плаценти та ін., вони виникають вдруге за рахунок злиття окремих клітин або ж в результаті ділення одних ядер без поділу цитоплазми, без цитотомії.

Синцитії (соклетія) характеризуються тим, що після розподілу вихідної клітини дочірні залишаються пов'язаними один з одним за допомогою тонких цитоплазматичних перемичок. Такі сінцітіі можна спостерігати при розвитку сперматогонієв.

Цитолема (плазмолема, плазматична мембрана) відокремлює вміст будь-якої клітини від зовнішнього середовища, забезпечуючи її цілісність; регулює обмін між клітиною і середовищем; внутрішньоклітинні мембрани поділяють клітину на спеціалізовані органели, в яких підтримуються певні умови середовища.

Цитозоль (гіалоплазма) - матрикс цитоплазми, в якому розміщені органели, включення і де проходить безліч реакцій біологічного синтезу і розпаду (обмін азотистих основ, вуглеводів, полісахаридів, жирів, білків і т.д.). Цитозоль містить різні молекули, включаючи білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, і являє собою колоїдну систему, яка може переходити з золя (рідкий стан) в гель (густий стан) і назад.

Органели постійні спеціалізовані структури в клітинах живих організмів. Кожен органоїд здійснює певні функції, життєво необхідні для клітини.

Міжклітинні контакти - спеціалізовані клітинні структури, що скріплюють клітини для формування тканин, що створюють бар'єри проникності і службовці для міжклітинної комунікації, а також здійснюють інформаційний обмін (синапс, щілинний контакт).

Типи міжклітинних контактів: простий контакт; десмосомний; щільний; щельовидний, або нексус; синаптичний, або синапс.

Прості контакти. Відстань між мембранами сусідніх клітин становить 15-20 нм. Завдяки простим контактам здійснюється слабкий механічний зв'язок, який не перешкоджає транспорту речовин в міжклітинному просторі. Різновид простого контакта- контакт за типом замка, коли плазмолеми сусідніх разом з ділянкою цитоплазми як би випинається один в одного, чим досягається велика поверхня зіткнення та міцнішає механічна зв'язок.

Десмосомні контакти або плями зчеплення представляють собою невеликі ділянки взаємодії між клітинами діаметром близько 0,5 мкм. Кожна така ділянка (десмосоми) має тришарову будову і складається з двох десмосом електронноплотних ділянок, розташованих в цитоплазмі в місцях контакту клітин, і скупчення електронноплотного матеріалу в міжмембранному просторі. Кількість десмосом на одній клітині може досягати 2000. Функціональна роль десмосом - забезпечення механічного зв'язку між клітинами.

Щільні контакти, або замикальні пластинки зазвичай локалізуються між епітеліальними клітинами в тих органах (в шлунку, кишечнику та ін.), в яких епітелій відмежовує агресивний вміст цих органів (шлунковий сік, кишковий сік). Щільні контакти знаходяться тільки між апікальними частинами епітеліальних клітин, охоплюючи по периметру кожну клітину. У цих ділянках міжмембранний простір відсутній, а біліпідні шари сусідніх плазмолем зливаються в одну загальну біліпідну мембрану. Функціональна роль щільних контактів - міцний механічний зв'язок клітин, який перешкоджає транспорту речовин по міжклітинному простору.

Щілиноподібні контакти, або Нексус обмежені ділянки контакту сусідніх цитолемой, діаметром 0,5-3,0 мкм, в яких біліпідні мембрани зближені на відстань 2-3 нм, а обидві мембрани пронизані в поперечному напрямку білковими молекулами коннексонами, що містять гідрофільні канали. Через ці канали здійснюється обмін іонами і мікромолекулами сусідніх клітин, чим і забезпечується їх функціональний зв'язок.

Синаптичні контакти, або синапси специфічні контакти між нервовими клітинами, або між нервовими та іншими клітинами. Функціональна роль синаптичних контактів полягає у передачі збудження або гальмування з однієї нервової клітини на іншу або з нервової клітини на уннервуючу клітину.