ЭУМК_Цитология и гистология

Цитология и гистология

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Цитология и гистология

Цитология и гистология

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1 Цели и задачи учебной дисциплины

Цель учебной дисциплины формирование у студентов целостного представления об организации и функционировании клеток и их ансамблей, или тканей.

−формирование у студентов всесторонне развитой, профессионально и общественно реализующейся личности как субъекта успешной социальной, образовательной и научно-исследовательской деятельности и востребованности на рынке труда, способной к творческому сотрудничеству в области научного познания и производства, к поиску альтернатив, к открытости, к восприимчивости, к анализу и критике;

−ознакомление студентов с современными представлениями о биологии клетки как фундаментальной основы развития молекулярной биологии, биохимии и новейших методологических подходов в экспериментальной биологии.

Задачи изучения дисциплины:

1. изучить основные методы исследования, применяемые в гистологии; 2. понимать биологические закономерности пролиферации клеток, их

деления путем митоза и мейоза, а так же их генетически детерминированной физиологической гибели путем апоптоза;

3.изучить микроскопическое и ультрамикроскопическое строение, функциональные особенности, регенераторную активность тканей и органов организма человека и животных;

4.овладеть техникой микроскопирования;

5.обучить студента умению идентифицировать органы, их ткани, клетки

инеклеточные структуры при световой и электронной микроскопии;

6.изучить возрастные, функциональные и адаптационные изменения органов и их структурных элементов;

7.научить студента международной латинской терминологии, выработать навыки работы с научной литературой и уметь ее использовать в ходе своей профессиональной деятельности.

2 Место дисциплины в системе подготовки специалиста

Учебная дисциплина относится к государственному компоненту учебного плана специальности 1-31 01 02 Биохимия и входит в учебный модуль ”Основы биологии“. В учебном плане специальности 1-31 01 01 Биология (по направлениям) дисциплина ”Цитология и гистология“ относится к компоненту учреждения образования учебного модуля ”Анатомия человека

Цитология и гистология

с основами цитологии и гистологии“.

Современная цитология и гистология является базовой для таких специальных дисциплин, как ”Основы ботаники“, ”Основы зоологии“, ”Ботаника“, ”Зоология“ ”Анатомия человека“, ”Физиология растений“, ”Физиология человека и животных“, ”Генетика“, ”Молекулярная биология“ и с другими биологическими науками, так как именно на клеточном уровне реализуются основные процессы обмена веществ, энергии и информации. Это тем более важно иметь в виду в эпоху молекулярной биологии, поскольку роль молекулярно-генетических процессов можно в полной мере оценить только с учетом структурно-функциональной организации клеток и тканей. Кроме того, знания, полученные при изучении дисциплины необходимы студентам для изучения других смежных дисциплин учебных планов по специальности 1-31 01 02 Биохимия и 1-31 01 01 Биология (по направлениям).

Цитология и гистология занимает особое место в системе биологической подготовки студентов, так как она имеет большие перспективы привлечения студентов к научно-творческой деятельности, с непосредственным использованием современных инновационных технологий в ходе учебного процесса. Еѐ изучение обязательно сопровождается выполнением лабораторных занятий, в ходе которых приобретаются навыки микроскопирования, чтения электронограмм, работы с клеточными культурами, срезами тканей и органов.

3 Требования к уровню освоения учебной дисциплины

Освоение учебной дисциплины ”Цитология и гистология“ наряду с другими учебными дисциплинами учебного модуля ”Основы биологии“ специальности 1- 31 01 02 Биохимия должно обеспечить формирование базовой профессиональной компетенции БПК-8 ”Быть способным демонстрировать знание и понимание механизмов наследственности и изменчивости у про- и эукариотических организмов на основе классических генетических подходов и новейших достижений в области молекулярной биологии“.

Для специальности 1-31 01 01 Биология (по направлениям) в рамках учебного модуля ”Анатомия человека с основами цитологии и гистологии“ должно обеспечить формирование базовой профессиональной компетенции СК-2 ”Характеризовать структурно-функциональную организацию клеток эукариот, закономерности их пролиферации и дифференцировки, классификацию основных тканей и структурноанатомические особенности органов тела человека для оценки их физиологических функций“.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

Цитология и гистология

–принципы структурно-функциональной организации клеток эукариот;

–закономерности пролиферации клеток, их деления путем митоза и мейоза,

атакже их генетически детерминированной физиологической гибели путем апоптоза;

–свойства стволовых клеток и закономерности функциональной специализации порождаемых ими клеточных клонов при формировании тканей и органов многоклеточных организмов;

–классификацию и морфофизиологию основных тканей животных и человека, закономерности их гистогенеза и регенерации;

уметь:

–настраивать световой микроскоп и исследовать с его помощью готовые цитологические и гистологические препараты;

–изготавливать препараты растительных и животных клеток и проводить их цитологическое исследование;

–идентифицировать гистологические препараты основных типов тканей и делать их зарисовки;

владеть:

− навыками работы со световым микроскопом; − методами фиксации и окраски препаратов; − подходами визуализации клеточных органелл.

4 Объем дисциплины и виды учебной работы

Учебный курс ”Цитология и гистология“ изучается студентами на первом курсе дневной формы получения высшего образования специальности 1-31 01 02 Биохимия специализации 1-31 01 02 01 Аналитическая биохимия, специальности 1-31 01 01 Биология (по направлениям) направление специальности 1-31 01 01-01 Биология (научнопроизводственная деятельность); 1-31 01 01-03 Биология (биотехнология).

В соответствии с учебными планами УВО дневной формы получения высшего образования для изучения дисциплины предусмотрено:

− для специальности1-31 01 01 Биология (по направлениям) направление специальности 1-31 01 01-01 Биология (научно-производственная деятельность) всего 120 часов академических, из них на самостоятельную работу 42 часа и 78 часов аудиторных занятий (26 часов УСР), в том числе: 48 часов – лекционных занятий (из них 16 часов УСР), 30 часов – лабораторных занятий (из них 10 часов УСР). Трудоемкость учебной дисциплины составляет 3 зачѐтные единицы.

− для направления специальности 1-31 01 01-03 Биология

Цитология и гистология

(биотехнология) предусмотрено всего 150 часов, из них 78 часов аудиторных занятий (26 часов УСР), в том числе: 48 часов – лекционных занятий (из них 16 часов УСР), 30 часов – лабораторных занятий (из них 10 часов УСР) и 72 часа самостоятельной работы. Трудоемкость учебной дисциплины составляет 4 зачѐтные единицы.

− для специальности 1-31 01 02 Биохимия всего 180 часов академических, из них на самостоятельную работу 96 часов и 84 часа аудиторных (24 часа УСР), в том числе: лекции – 50 часов (из них16 на УСР), 34 часа – лабораторные занятия (из них 8 часов УСР). Трудоемкость учебной дисциплины составляет 5 зачѐтные единицы.

Для изучения дисциплины на заочной форме получения высшего образования предусмотрено всего 120 часов академических, из них 20 часов аудиторных: 12 часов лекций, 8 часов лабораторных занятий; 100 часов самостоятельной работы. Трудоемкость учебной дисциплины составляет 3 зачѐтные единицы.

Форма текущей аттестации − экзамен.

Преподавание учебной дисциплины ”Цитология и гистология“ проводится по блочно-модульному принципу с выделением 3 основных блоков (модулей): ”Клеточная теория. Методы цитологии и гистологии“; ”Цитология“ и ”Гистология“.

Основными методами (технологиями) обучения являются:

–элементы проблемного изучения дисциплины, реализуемые на лекционных занятиях и при самостоятельной работе;

–элементы учебно-исследовательской деятельности, реализуемые на лабораторных занятиях и при самостоятельной работе.

Контроль усвоения знаний: оценка учебных достижений студентов осуществляется по 10-балльной шкале, утвержденной Министерством образования Республики Беларусь, в соответствии с критериями оценки результатов учебной деятельности обучающихся в учреждениях высшего образования (Письмо Министерства образования Республики Беларусь от 28.05.2013 г. № 09-10/53-ПО).

Цитология и гистология

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Раздел 1 ВВЕДЕНИЕ

Тема 1.1 Введение в цитологию и гистологию. Микроскопия. Клеточная теория

Цитология и гистология, их цели и задачи, место среди других биологических наук. Возникновение и развитие цитологии и гистологии. Изобретение микроскопа и ранние микроскопические исследования живых организмов (работы Р. Гука, М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгука и др.).

Создание клеточной теории (Т. Шванн, М. Шлейден, Я. Пуркинье, Р. Вирхов). Основные положения клеточной теории. Достижения цитологии и гистологии в XIX и XX веках. Развитие цитологии и гистологии в России (А. Шумлянский, К. Бэр, И. Чистяков, И. Мечников, А. Максимов, А. Заварзин, Н. Хлопин и др.) и Беларуси (С. Миленков, А. Леонтюк и др.).

Микроскопия как основной метод цитологии и гистологии. Принцип работы и устройство светового микроскопа, формула Э. Аббэ. Методы темного поля, фазового контраста, дифференциально-интерференционного контраста по Номарскому. Поляризационная, флуоресцентная и конфокальная микроскопия. Электронная и атомно-силовая микроскопия. Методы количественного исследования клеток и тканей (морфометрия, цитофотометрия, цитофлуорометрия, проточная цитометрия).

Культуры клеток и тканей, микрохирургия. Способы витального микроскопического исследования клеток. Принципы фиксации и визуализации биологических микроструктур. Наиболее распространенные в цитологии и гистрологии фиксаторы и красители. Методы определения в клетке нуклеиновых кислот, белков, ферментов, углеводов и липидов. Иммуноцитохимия и иммуногистохимия.

Раздел 2 ЦИТОЛОГИЯ

Тема 2.1 Структурно-функциональная организация биологических мембран

Общая характеристика клетки как автономной самовоспроизводящейся системы на основе биологических мембран. Химический состав и свойства биомембран, модели их молекулярной организации. Единство строения и функционирования эукариотической клетки, ее компонентов и органоидов. Особенности структурно-функциональной организации прокариотических клеток. Вирусы как неклеточная форма жизни. Теория гиперцикла М. Эйгена.

Цитология и гистология

Тема 2.2 Цитоплазма

Химический состав цитоплазмы. Одномембранные, двухмембранные и немембранные компоненты и органоиды клетки. Гиалоплазма.

Плазматическая мембрана (плазмалемма). Особенности молекулярной организации плазмалеммы. Пассивный и активный транспорт веществ через плазмалемму. Теории клеточной проницаемости. Молекулярные насосы. Роль плазмалеммы в процессах фагоцитоза, пиноцитоза и специфического эндоцитоза, в межклеточных контактах и коммуникациях. Дериваты плазмалеммы (гликокаликс, микроворсинки и др.).

Тема 2.3 Строение клетки

Плазматическая сеть. Особенности ультраструктуры шероховатой и гладкой плазматической сети. Роль шероховатой плазматической сети в синтезе и транспорте секреторных белков. Воспроизводство клеточных мембран. Связь гладкой эндоплазматической сети с синтезом полисахаридов, жиров, стероидов, дезактивацией продуктов катаболизма. Специализированные типы клеток с развитой шероховатой и гладкой плазматической сетью (плазматические клетки, мышечные волокна, гепатоциты и др.).

Пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи). Ультраструктура диктиосом и их функции: сегрегация, модификация и накопление белков, синтез углеводов. Роль пластинчатого комплекса в секреции. Пластинчатый комплекс диффузного и сетчатого типа в специализированных клетках.

Лизосомы. Химический состав и ультраструктура лизосом. Первичные и вторичные лизосомы, остаточные тельца, аутофагосомы. Роль лизосом в фагоцитозе и некрозе клеток. Лизосомальный цикл. Связь лизосом с комплексом Гольджи. Специализированные типы клеток с развитым лизосомальным аппаратом.

Эндосомы. Фагосомы, пиносомы и опушенные везикулы, их роль в эндоцитозе. Взаимодействие фагосом с лизосомами, фаголизосомы. Ультраструктура опушенных везикул, белок клатрин. Роль опушенных везикул в рециклизации рецепторов и мембранного материала клетки. Эндоцитоз в эндотелии сосудов.

Секреторные везикулы и гранулы. Экзоцитоз. Участие плазматической сети, пластинчатого комплекса и опушенных везикул в формировании секреторных везикул и гранул. Экзоцитоз в бокаловидных клетках кишечника и клетках аденогипофиза.

Цитология и гистология

Пероксисомы (глиоксисомы) клеток животных и растений. Особенности ультраструктуры и воспроизведения пероксисом, роль в метаболизме перекиси водорода, пуринов и других веществ.

Тема 2.4 Митохондрии как двумембранные органоиды клетки

Размеры, форма и ультраструктура митохондрий. Свойства наружной и внутренней митохондриальных мембран, кристы, матрикс. Окислительное фосфорилирование. Грибовидные тельца. Хемиосмотическая теория П. Митчела. Особенности генома и белоксинтезирующей системы митохондрий. Размножение митохондрий. Гипотезы происхождения митохондрий.

Тема 2.5 Пластиды растительных клеток

Онтогенез и структурно-функциональные перестройки пластид. Структура и функции хлоропластов. Геном хлоропластов.

Тема 2.6 Цитоскелет

Цитоскелет. Микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты как основные компоненты цитоскелета.

Химический состав и ультраструктура микрофиламентов. Актин и ассоциированные с ним белки. Молекулярные механизмы сокращения актиномиозиновых комплексов. Специализированные структуры на основе микрофиламентов (микроворсинки эпителия и миофибриллы мышечных тканей).

Химический состав и ультраструктура микротрубочек. Тубулины и ассоциированные с ними белки. Клеточный центр, ультраструктура материнской и дочерней центриоли. Удвоение центриолей в клеточном цикле. Ахроматиновое веретено. Реснички и жгутики.

Особенности химического состава и супрамолекулярной структуры промежуточных филаментов. Классификация белков промежуточных филаментов. Роль промежуточных филаментов в поддержании размеров и формы клеток и внутриклеточных структур. Кератиновые волокна эпителиальных клеток.

Микротрабекулярная сеть.

Тема 2.7 Структура рибосом и биосинтез белка

Химический состав и ультраструктура малой и большой субъединиц эукариотических рибосом. Белоксинтезирующая система. Центры связывания и катализа рибосомы. Особенности эукариотической и РНК, стартовый и терминирующие кодоны. Этапы биосинтеза белка − инициация, элонгация,

Цитология и гистология

терминация. Стадии элонгации полипептиджной цепи − связывание, транспептидация, транслокация. Регулирующие трансляцию белки.

Тема 2.8 Клеточное ядро

Роль ядра в хранении, редупликации и транскрипции генов. Морфология, химический состав и архитектура клеточного ядра. Кариолимфа.

Ультраструктура нуклеолеммы. Различия химического состава и свойств наружной и внутренней мембран нуклеолеммы. Ламина. Поровые комплексы и их функции.

Химический состав и строение ядерного матрикса. Роль ядерного матрикса в проддержании размеров и формы ядра.

Хроматин как сложный комплекс нуклеиновых кислот и белков. Генетическая гетерогенность ДНК: уникальные и повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Гистоны и негистоновые белки хроматина. Эухроматин и гетеро-хроматин. Уровни организации хроматина: нуклеосомы, нуклеомеры, фибриллы 30 нм, петлевые домены, хромомеры, хромонемы, хроматиды, хромосомы, хромосомные территории. Конфигурация Рабля.

Химический состав и функции ядрышка. Компоненты активного ядрышка: ядрышковый организатор (фибриллярный центр), плотный фибриллярный компонент, гранулярный компонент, околоядрышковый гетерохроматин, белковый матрикс. Транскрипция и процессинг рибосомальной РНК.

Тельца Кахаля. Перихроматиновые и интерхроматиновые фибриллы и гранулы.

Включения. Экзогенные включения металлов и красителей. Эндогенные включения гликогена, липидов и пигментов (меланина, липофусцина и др.).

Особенности организации растительной клетки. Клеточная стенка.

Центральная вакуоль, сферосомы. Пластиды. Включения в клетках растений. Плазмодесмы.

Тема 2.9 Размножение и гибель клеток

Генетический контроль размножения соматических клеток (число Хейфлика). Модель клеточного цикла Говарда и Пелка. Пресинтетический, синтетический и постсинтетический периоды. Репликация ДНК и репликон.

Митоз как основной способ размножения соматических клеток. Фазы митоза (профаза, метафаза, анафаза, телофаза). Мофрология митотических хромосом. Цитотомия (цитокинез). Пролиферативный пул. Генетическая и эпигенетическая регуляция клеточного цикла (циклины, факторы роста, митогены и др.). Эндомитоз и полиплоидия. Политения и политенные