Коллоквиум Цитология

Коллоквиум Цитология.

1)Краткая история цитологии, её возникновение и развитие. Микроскопия как основной метод цитологии

Открытие и дальнейшее изучение клетки стало возможным только после изобретения микроскопа.

Первые оптические приборы (простые линзы, очки, лупы) были созданы еще в XII веке.

В изобретении светового микроскопа принимали участие Галилео Галилей, отец и сын Янсены и другие ученые. Первые микроскопы использовались для изучения самых разнообразных объектов.

В середине XVII в. Роберт Гук, изучая микроскопическое строение пробки, открыл клетки.

В дальнейшем Р. Гук изучал срезы живых стеблей и обнаружил клетки, заполненые «питательным соком».

«Микрография, или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол» (1665) Р.Гук

1671 г. М. Мальпиги (Италия) и Н. Грю (Англия), изучая анатомическое строение растений, пришли к выводу, что все растительные ткани состоят из пузырьков-клеток.

Термин «ткань» («кружево») впервые употребил Н. Грю. В работах Р. Гука, М. Мальпиги и Н. Грю клетка рассматривается как элемент, как составная часть ткани, которая не может существовать вне ткани, вне организма.

Антонио ван Левенгук (1680) открыл одноклеточные организмы (инфузории, саркодовые, бактерии) и другие формы одиночных клеток (форменные элементы крови, сперматозоиды).

в XVIII в. Л. Спалланцани открыл деление одноклеточных организмов.

Каспар Фридрих Вольф (1759) установил, что клетка есть единица роста, то есть рост организмов сводится к образованию новых клеток.

Ян Пуркинье, Иоганнес Мюллер и другие исследователи показали, что клеточная организация является универсальной и для животных тканей, а немецкий физиолог Теодор Шванн доказал гомологичность растительных и животных клеток.

Т. Шванн показал, что коллагеновые волокна являются производными клеток.

*пункт 5

2)Основные положения клеточной теории.

Клетка – элементарная единица живого: вне клетки нет жизни.

Клетка – единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование, состоящее из сопряженных функциональных единиц – органелл или органоидов.

Клетки сходны – гомологичны – по строению и по основным свойствам.

Клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала (ДНК): клетка от клетки.

Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).

Клетки многоклеточных организмов тотипотентны, т.е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию – к дифференцировке.

3)Особенности структурно-функциональной организации прокариотических и эукариотических клеток.

Прокариотическая клетка:

~не имеют ядра

~область расположения ДНК в цитоплазме – нуклеоид

~ДНК кольцевая и не связана с белками

~меньше эукариотических

~в состав клеточной стенки входит муреин

~мембранные органоиды отсутствуют

~рибосомы мелкие

~микротрубочки отсутствуют

~цитоплазма неподвижна

~реснички и жгутики имеют особую структуру

Эукариотическая клетка:

~Имеют ядро, в котором находятся хромосомы

~В цитоплазме расположены различные мембранные органоиды.

~Одномембранные органоидам относятся: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, сферосомы, вакуоли и некоторые другие.

~Двумембранные органоиды: митохондрии и пластиды.

4) Общая характеристика клетки. Химический состав и свойства биомембран.

Клетка – наименьшая структура, обладающая всеми критериями живого:

1.Растет

2.Развивается

3.Размножается

4.передает по наследству признаки

5.реагирует на внешние раздражители

6.способна к движению.

Усилиями ученых М. Шлейдена и Т. Шванна в 1838-1839 гг. была создана клеточная теория, дополненная Р. Вирховым.

Величина клеток очень разнообразна примерно от 5 мкм до 200 мкм.

Формы клеток:

1.Призматическая - находятся на поверхности органов, несут защитные ф-и, приближены друг к другу вплотную.(эпителиальные ткани).

2.Веретеновидная - имеют утолщенную часть – брюшко, где лежит ядро и основные органеллы, и два конца, фиксированные к субстрату. Имея точку опоры и сократительные филаменты, они способны изменить свой объем и длину(гладкие миоциты, обр.мышцы внутр.полых органов)

3.Шаровидная - находятся в жидкости. Такую форму имеют яйцеклетка, окруж.фолликулярной жидкостью, и лейкоциты, наход.в крови.

4.Звездчатая – нервная ткань. Количество отростков(дендритов) на их теле может доходить до сотен.

5)Изобретение микроскопа и ранние микроскопические исследования живых организмов. Виды световой микроскопии. Методы фиксации

препаратов

Первый микроскоп был создан в Голландии в 1590 г. братьями Янсенами.

В 1665 г. Р. Гук (1635—1703) сконструировал новый микроскоп, позволивший ему увидеть растительную клетку; он впервые ввел понятие клетки.

Научное и систематическое применение микроскопии в биологии и медицине связано с именами М. Мальпиги (1628—1694), Н. Грю (1641—1712), Р. Граафа (1641—1673) и

др.

А. Левенгук – голландский купец, изготовил линзы с 300-кратным увеличением и первый микроскоп.

А. Левенгук впервые описал бактерий и простейших, первым увидел эритроциты – красные кровяные клетки и пронаблюдал их движение в кровеносных сосудах. Открыв сперматозоиды, он стал первым анималькулистом.

Внедрение и совершенствование микроскопии сыграли определяющую роль в возникновении и развитии микроскопической анатомии, патологической анатомии, эмбриологии, бактериологии.

Виды световой микроскопии

1. Темнопольная микроскопия.

o Используют специальный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры неокрашенного материала.

o Позволяет наблюдать живые объекты.

o Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на темном поле.

oлучи от осветителя падают на объект сбоку, в линзы поступают только рассеянные лучи.

2. Фазово-контрастная микроскопия

o позволяет изучать живые и неокрашенные объекты.

oиспользуют для получения высококонтрастного изображения

3. Поляризационная микроскопия

o формирование изображения неокрашенных анизотропных структур (например, коллагеновые волокна и миофибриллы).

4. Интерференционная микроскопия

o объединяет принципы фазово-контрастной и поляризационной микроскопии

o применяется для получения контрастного изображения неокрашенных объектов.

5. Люминесцентная микроскопия

o применяется для наблюдения флюоресцирующих (люминесцирующих) объектов.

oОсновано на способности флюоресцирующих объектов поглощать свет одной длины волны и излучать в другой области спектра.

Методы фиксации

С помощью фиксирующей жидкости (формалин, спирты, глутаральдегид).

Криофиксация – мгновенное замораживание образцов в жидком азоте (–196 C).

Лиофилизация – быстрое замораживание и последующее высушивание в вакууме.

Обезвоживание – выдерживание препарата в спиртах возрастающей крепости.

Заливка – фиксация препарата в парафине, целлоидине, пластических средах и смолах.

Приготовление срезов (с помощью микротома). Виды микротомов:

Криостат – широко применяются в приготовлении срезов для экстренной диагностики новообразований у больных в момент удаления опухоли;

Ультратом (ультрамикротом) – автоматизированный прибор, позволяющий получать срезы из материала, залитого в смолу.

Вибротом – микротом с вибрирующим лезвием для получения тонких срезов фиксированных и нефиксированных тканей без замораживания.

6) Вирусы как неклеточная форма жизни.

впервые были описаны Д.И. Ивановским (1892 г.).

меньше бактерий

распространены в природе повсеместно.

внутриклеточные паразиты

нет структур, присущих типичной клетке.

могут быть:

~палочковидные

~сферические

~гексагональные

не имеют систем энергообеспечения

не могут размножаться в изолированном виде.

формы существования вируса:

~покоящаяся (внеклеточная)

~репродуцирующаяся (внутриклеточная).

Строение типичного вируса

Сердцевина содержит ДНК или РНК.

Основная часть углеводов – гликокаликс – комплекс биополимеров на внешней поверхности плазмалеммы, характерный для животных.

Гликокаликс обеспечивает информационный обмен между клеткой и внеклеточной средой.

Биологические мембраны характеризуются высокой устойчивостью и, в то же время, пластичностью.

При повреждениях мембраны она способна к самовосстановлению.

Плазмолемма многих клеток животных может образовывать выросты различной структуры (развитие немембранных органелл – ресничек, жгутиков и др.)

Наиболее часто встречаются на поверхности многих животных клеток микроворсинки.

Микроворсинки характерны для клеток эпителия, но обнаруживаются и у клеток других тканей. Число и длина их различны у разных типов клеток.

Основное свойство биологических мембран - избирательная проницаемость.

Функции плазмалеммы:

1.Барьерная функция.

2.Транспортная функция.

3.Энерготрансформирующая функция.

4.Информационно-сигнальная функция.

8) Характеристика клеточных оболочек.

Основные типы клеточных оболочек:

1.У прокариот

клеточная оболочка многослойная.

Внутренний слой на основе муреина.

Внешние слои - разнообразный химический состав.У многих слизистая капсула из полисахаридов.

2. У большинства низших эукариот (у водорослей, у низших грибов и грибоподобных организмов)

клеточная оболочка из целлюлозы (клетчатки) и гемицеллюлоз (целлюлозоподобных веществ).

3. У высших грибовклеточная оболочка содержит грибную клетчатку, лигнин и хитин (у дрожжеподобных

грибов лигнина и хитина почти нет).

4.У высших растений

первичная клеточная оболочка состоит из целлюлозы (клетчатки).

Вторичные оболочки содержат суберин или лигнин.

Смежные клетки разделены срединными пластинками из пектинов.

*У многих низших и высших растений в состав оболочек входят минеральные вещества: кремнезем, известь и др.

9) Транспорт веществ через мембраны (фагоцитоз, пиноцитоз, эндоцитоз, экзоцитоз, диффузия)

Эндоцитоз – процесс поглощения клеткой молекул.

Характерен для специализированных клеток амебоидного типа

Типы эндоцитоза:

Фагоцитоз – поглощение крупных частиц.

Пиноцитоз – поглощение жидкости.

Экзоцитоз – транспорт частиц и капель раствора из клетки наружу. Образуются экзоцитарные пузырьки.

Транспорт веществ через мембраны может осуществляться по градиенту концентрации (от большей концентрации к меньшей) и против градиента концентрации (от меньшей концентрации к большей).

Диффузия - это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Бывает простая и облегченная.

Простая диффузия

Перемещение ч\з мембрану по градиенту концентрации без белков-переносчиков

Без затраты энергии

Пассивный транспорт

Облегченная диффузия:

По градиенту концентрации

С помощью белков-переносчиков

Участки мембраны с белками-переносчиками – каналы

Сопряженный транспорт

Активный транспорт:

Перемещение ионов K, Na, Ca,Mg

Против градиента концентрации

С белками-переносчиками

Натрий-калиевый насос:

Белок-переносчик натрий-калиевая АТФаза

Присоединяет 3 иона Na+

Фосфат ион присоединяется со вн. стороны мембраны

На внешней стороне 3 иона Na+ заменяются на 2 иона K+

Ионы открепляются на вн. стороне мембраны

10) Строение и функции эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС/ЭПР) – это система цистерн и трубочек, связанных между собой в единое внутриклеточное пространство, отграниченное от остальной части цитоплазмы замкнутой внутриклеточной мембраной.

имеется у всех эукариот

два типа: гранулярный (шероховатый) эндоплазматический ретикулум и агранулярный (гладкий)

Основная функция ЭПС: биосинтез и транспортировка различных веществ.

Шероховатая ЭПС (гранулярный ЭПР)

система плоских цистерн, на поверхности которых расположены рибосомы.

Главная функция: биосинтез, транспортировка и начальная модификация белков.

Дополнительная функция: сборка компонентов биологических мембран.

Гладкая ЭПС (агранулярный ЭПР)

образована системой разветвленных трубочек.

Функции: биосинтез липидов и полисахаридов, накопление ионов кальция, детоксикация ядовитых веществ (агранулярный ретикулум печени).

11) Строение и функции, структурная организация аппарата Гольджи.

основа – диктиосома – стопка уплощенных одномембранных цистерн.

Диффузная (rndm порядок) и сетчатая (диктиосомы в определенном порядке ) структура АГ

множество мелких вакуолей

слияние вакуолей образует цистерны АГ

В цистернах аппарата Гольджи завершается формирование компонентов плазмалеммы.

Здесь завершается модификация экспортных белков.

отшнуровываются секреторные вакуоли и первичные лизосомы.

У одноклеточных организмов расширенные цистерны аппарата Гольджи образуют сократительные вакуоли.

В передней части сперматозоидов расширенная цистерна аппарата Гольджи образует акросому.

12) Строение и функции и виды лизосом (первичные, вторичные, автолизосомы).

Лизосомы – это одномембранные пузырьки диаметром, содержащие гидролитические ферменты.

Виды лизосом:

Первичные лизосомы

~Отшнуровываются от АГ

~Очень маленькие

~Могут изливать свое содержимое за пределы клетки

~При сливании с фагосомами образуют вторичные лизосомы

~Могут превращаться в автолизосомы

~Обеспечивают экзоцитозВторичные лизосомы

~Пищеварительные вакуоли

~Могут сливаться между собой

~Если остаются непереваренные в-ва становится остаточным тельцем

Автолизосомы

~Образуются при слиянии первичных лизосом и отработанных внутриклеточных структур

~Выполняют роль внутриклеточных чистильщиков

~Количество увеличивается при инфекционных заболеваниях, стрессе, при повреждении клеток

13) Микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты как основные компоненты цитоскелета.

Микрофиламенты

встречаются практически во всех типах клеток

Они располагаются в кортикальном слое цитоплазмы

часто образуют пучки, направляющиеся в клеточные отростки.

Состав: сократительные белки (актин, миозин, тропомиозин, α-актинин)

Функции: структурная, сократительная, каркасная

Промежуточные филаменты, или микрофибриллы

тонкие (10 нм) неветвящиеся, часто располагающиеся пучками нити.

белковый состав различен в разных тканях. (в эпителии – кератин, в мезенхимальных тканях – виметин, мышечные клетки – десмин и т.д.)

Опорно-каркасная функция

Микротрубочки

Участвуют в создании временных и постоянных структур

Прямые, неветвящиеся, длинные полые цилиндры

Стенка микротрубочек построена за счет 13 субъединиц (однослойное кольцо)

В состав входят тубулины

По микротрубочкам могут перемещаться различные мелкие вакуоли

Функции: транспортная, структурная, каркас клетки.

14) Строение и функции лизосом, пероксисом и эндосом.

Лизосомы – *в пункте 12

Пероксисомы (микротельца)

одномембранные пузырьки

отшнуровываются от цистерн шероховатой ЭПС

заполнены гранулярным матриксом

содержат разнообразные ферменты

Эндосомы

мембранные пузырьки

обеспечивают перенос макромолекул с поверхности клетки в лизосомы и их частичный\полный гидролиз на стадиях.

Виды эндосом:

Ранние (периферические) эндосомы

~мембранные пузырьки на ранних этапах после их отделения от плазмолеммы

~располагаются в периферических отделах цитоплазмы

~В них осуществляется ограниченное и регулируемое переваривание макромолекул протеазами

~происходит отщепление лигандов от рецепторов с их сортировкой

~расщепление комплексов рецептор-гормон

Поздние (перинуклеарные) эндосомы

~образуются позднее ранних и располагаются в глубоких отделах цитоплазмы вблизи ядра.

~достигают диаметра 600-800 нм

~характеризуются плотным матриксом

~расщепление веществ

~ранние лизосомы

15) Функции и виды включений.

Включения – непостоянные структурные компоненты цитоплазмы.

Включения животной клетки:

трофические:

лецитин в яйцеклетках;

гликоген;

липиды, имеются почти во всех клетках;

секреторные:

секреторные гранулы в секретирующих клетках (зимогенные гранулы в ацинозных клетках поджелудочной железы);

секреторные гранулы в эндокринных железах и другие;

экскреторные: