КЛЕТКА – СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОГО

1. Цитология как наука (предмет, задачи, методы, практическое значение и применение).

2. Клеточная теория. Основные положения клеточной теории.

3. Строение клетки.

4. Биологические мембраны. Цитоплазматическая мембрана: строение, свойства, функции

5. Способы транспорта через мембрану: диффузия, облегченная диффузия, активный мембранный перенос, транспорт в мембранной упаковке, эндоцитоз, экзоцитоз.

6. Цитоплазма, строение и химический состав.

7. Органоиды клетки, их строение и функции.

8. Строение и функции ядра. Хроматин. Хромосомы (строение метафазной хромосомы, типы хромосом). Кариотип, его видовая специфичность. Правила хромосом.

9. Особенности строения прокариотической и эукариотической, растительной и животной клеток (таблицы).

1. Цитология как наука.

История цитологии тесно связана с изобретением, использованием и усовершенствованием микроскопа.

- 1665 г.: Р. Гук, наблюдая впервые под микроскопом тонкий срез пробкового дерева, обнаружил пустые ячейки, которые назвал целлюли, или клетки; фактически Р. Гук наблюдал только оболочки растительных клеток.

- 1671 г.: Н. Грю, М. Мальпиги, изучая анатомию растений, также обнаружили мельчайшие «ячейки», «пузырьки» или «мешочки».

- 1674 г.: А. Ван Левенгук впервые обнаружил, а затем и многократно наблюдал под микроскопом в капле воды одноклеточные животные организмы.

В этот период главной частью клетки считалась ее стенка, и лишь спустя двести лет стало ясно, что главное в клетке не стенка, а внутреннее содержимое. В 18 веке новые сведения о клетке накапливались медленно, причем в области зоологии медленнее, чем в ботанике, поскольку настоящие клеточные стенки, которые служили главным предметом исследования, свойственны только растительным клеткам. По отношению к животным клеткам ученые не решались применить этот термин и отождествить их с растительными клетками.

В дальнейшем по мере усовершенствования микроскопа и техники микроскопирования накапливались и сведения о клетках животных и растений. Уже к 30-м годам 19 века накопилось много сведений по морфологии клетки, и было установлено, что цитоплазма и ядро являются ее обязательными компонентами:

- 1802, 1808 гг.: Ш. Бриссо-Мирбе установил факт, что все растительные организмы образованы тканями, которые состоят из клеток.

- 1809 г.: Ж. Б. Ламарк распространил идею Бриссо-Мирбе о клеточном строении и на животных.

- 1825 г.: Я. Пуркине обнаружил протоплазму – полужидкое студенистое содержимое клеток.

- 1831 г.: Р. Броун обнаружил ядро в клетках растений .

- 1833 г.: Р. Броун пришел к выводу, что ядро является обязательной частью растительной клетки.

- 1839 г.: Т. Шванн обобщил все накопленные к этому времени данные и сформулировал клеточную теорию.

- 1855 г.: Р. Вирхов доказал, что все клетки образуются из других клеток путем деления.

- 1866 г.: Геккель установил, что сохранение и передачу наследственных признаков осуществляет ядро.

- 1866-1898 гг.: описаны основные компоненты клетки, которые можно увидеть под оптическим микроскопом. Цитология приобретает характер экспериментальной науки.

- 1900 г.: за появлением генетики начинает развиваться цитогенетика, изучающая поведение хромосом во время деления и оплодотворения.

- 1946 г.: в биологии началось использование электронного микроскопа, что позволило изучить ультраструктуры клеток.

Цитология – наука, изучающая строение, химический состав и функции клеток, их размножение, развитие и взаимодействие в многоклеточном организме.

Предмет цитологии – клетки одно- и многоклеточных прокариотических и эукариотических организмов.

Задачи цитологии:

1. Изучение строения и функций клеток и их компонентов (мембран, органоидов, включений, ядра).

2. Изучение химического состава клеток, биохимических реакций, протекающих в них.

3. Изучение взаимоотношения клеток многоклеточного организма.

4. Изучение деления клеток.

5. Изучение возможности приспособления клеток к изменениям окружающей среды.

Для решения поставленных задач в цитологии используются различные методы.

Микроскопические методы: позволяют изучить структуру клетки и ее компонентов с помощью микроскопов (светового, фазово-контрастного, люминесцентного, ультрафиолетового, электронного); световое микроскопирование основано на потоке света; изучает клетки и их крупные структуры; электронное микроскопирование – изучение мелких структур (мембраны, рибосомы и др.) в пучке электронов с длиной волны меньше, чем у видимого света.

Цито- и гистохимические методы – основаны на избирательном действии реактивов и красителей на определенные вещества цитоплазмы; используется для установления химического состава и локализации различных компонентов (белков, ДНК, РНК, липидов и т.п.) в клетках.

Гистологический метод – это метод приготовления микропрепаратов из нативных и фиксированных тканей и органов. Нативный материал замораживается, а фиксированный объект проходит этапы уплотнения, заливки в парафин. Затем из исследуемого материала изготавливают срезы, окрашивают и заключают в канадский бальзам.

Биохимические методы позволяют изучить химический состав клеток и протекающие в них биохимические реакции.

Метод дифференциального центрифугирования: основан на разной скорости оседания компонентов клетки; выделяет отдельные компоненты клетки (митохондрии, рибосомы и др.) для последующего изучения другими методами.

Метод рентгеноструктурного анализа: после введения в клетку атомов металла исследуется пространственная конфигурация и некоторые физические свойства макромолекул (белок, ДНК).

Метод авторадиографии – введение в клетку радиоактивных (меченых) изотопов и дальнейшее изучение их включения в вещества, синтезируемые клеткой; позволяет изучить процессы матричного синтеза и деления клеток.

Метод кино- и фотосъемки фиксируют процессы деления клеток.

Микрохирургические методы позволяют пересаживать компоненты клеток (органоиды, ядро) из одной клетки в другую с целью изучения их функций.

Метод культуры клеток – выращивание отдельных клеток на питательных средах в стерильных условиях; дает возможность изучать деление, дифференцировку и специализацию клеток, получать клоны растительных организмов.

Знание основ химической и структурной организации, принципов функционирования и механизмов развития клетки исключительно важно для понимания сходных черт, присущих сложно устроенным организмам растений, животных и человека. Разработка метода ЭКО – пример практического применения цитологических знаний.