Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биология клетки. Учебное пособие
.pdf
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2
ТЕМА: Структурно-функциональная организация эукариотической
(растительной и животной) клетки.
Цель. Получить представление о клетке, как об открытой системе,
структурной, функциональной и генетической единице живого. Показать
существование в клетке потоков вещества, энергии, информации. Выяснить
роль биологических мембран в компартментализации клетки.
В результате изучения материала Вы должны ЗНАТЬ особенности
микроскопического и субмикроскопического строения животной и
растительной клеток, в том числе сходство и различие между ними,
организацию интерфазного ядра и его генетическую роль; УМЕТЬ находить на
микропрепаратах основные структурные компоненты клетки: клеточную
стенку (у растений), цитоплазму, ядро, микроскопические органеллы
(митохондрии, пластиды, пластинчатый комплекс, клеточный центр); различать
на электронных микрофотографиях все структурные компоненты ядра,
органеллы и включения.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
Мембранные и немембранные органоиды клетки
Клетка – основа структурной организации растительных и животных
организмов и человека. Признак многоклеточности является свидетельством
резкого усложнения строения живых организмов в ходе эволюции. С
современных позиций клетка рассматривается, как целостная элементарная
система, обладающая способностью к воспроизведению и регуляции
метаболических процессов.
Строение мембран, мембранных органоидов клетки сходно с
плазматической мембраной. Отличаются они по составу и по соотношению
липидов и протеинов (белков). В клетке постоянно происходит образование и
гибель мембран. Новые мембраны формируются на основе предсушествующих
(имеющихся) структур. Главным местом сборки мембран являются мембраны
гранулярной эндоплазматической сети и наружная мембрана ядерной оболочки.
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) подразделяется:
21
а) гладкая – система каналов, образованная мембранами. Функции:
компартментализация, синтез липидов и углеводов, синтез предшественников
стероидных гормонов, транспорт синтезированных веществ, детоксикация
вредных веществ.
б) гранулярная – система уплощенных мембранных цистерн и каналов с
рибосомами на наружной поверхности. Функции: компартментализация, синтез
экспортных белков, созревание белков, транспорт синтезированных белков.
Комплекс Гольджи (КГ). Мембраны в КГ формируют три вида структур:
плоские цистерны, микро- и макропузырьки.
Функции КГ: созревание, сортировка и упаковка экспортных белков,
формирование первичных лизосом и секреторных гранул; синтез
полисахаридов и липидов, детоксикация, компартментализация.
Лизосомы (Л) – это органоиды овальной формы, покрытые мембраной,
внутри лизосом находится около 60 ферментов (гидролазы), которые
расщепляют органические вещества (20% в мембране, 80% внутри).
Функции Л:
1. Пищеварительная функция.
2. Санитарная функция.
3. Аутолитическая функция, т.е. ауто- и гетерофагия.
Аутофагия – лизис эндогенных веществ.
Гетерофагия – лизис экзогенных веществ.
Пероксисомы – содержат фермент каталазу и др., участвуют в
метаболизме H2O2,которая образуется для последующего окисления
разнообразных веществ.
Митохондрии (МХ) – это органоиды различной формы, которые строятся
из двух мембран. Наружная мембрана – гладкая, а внутренняя мембрана
образует складки, или кристы. На кристах МХ располагаются ферменты
окислительно-восстановительного цикла Кребса. В матриксе МХ находятся
ДНК, РНК, белки.
Функции МХ:
22
1. Энергетическая функция (синтез АТФ, синтез белка).
2. Генетическая функция (саморепродукция).
Пластиды есть только в растительных клетках и встречаются у большинства
зеленых растений. Пластиды окружены двойной мембраной. Наружная мембрана
гладкая, внутренняя образует граны. В тилакоидах гран находится хлорофилл,
каротиноиды и другие пигменты. Различают пластиды трех видов: 1) хлоропласты
– зеленые пластиды, их функции: фотосинтез и генетическая; 2) лейкопласты –
бесцветные пластиды не содержат пигментов. Они приспособлены для хранения
питательных веществ (например, крахмала (амилопласты), липидов и высших
жирных кислот (липидопласты), белков (протеинопласты); 3) хромопласты – не
фотосинтезирующие окрашенные пластиды.
В строме (матриксе) пластид содержится ДНК, все виды РНК, рибосомы,
они способны к самостоятельном делению.
Особые структуры растительных клеток:
1) наличие целлюлозной оболочки (в надмебранном слое);
2) наличие вакуолей;
3) наличие пластид.
Вакуоли (В) растительных клеток образуются из ЭПС, внутри которых
накапливается клеточный сок. Функции В: 1) тургор (внутренне давление
клетки); 2) запас и выведение питательных веществ.
Немембранные органоиды клетки
Рибосомы (Р) – это субмикроскопические структуры, состоят из двух
субъединиц – малой и большой. Р располагаются на мембранах гранулярной
ЭПС и свободно в цитоплазме. По химическому составу Р состоят из белка и рРНК в равных соотношениях (1:1). Новые субъединицы рибосом образуются в
ядрышке ядра. Функции Р: синтез белка.
Клеточный центр, или центросома (Ц). Располагается возле ядра и
состоит из двух центриолей и центросферы. Каждая центриоль имеет форму
цилиндра, стенки которых состоят из 9 триплетов микротрубочек. Функции Ц:
активное участие в делении клеток.
23
Микротрубочки (М) – субмикроскопические полые трубочки, которые
состоят из белков тубулинов. Они располагаются в гиалоплазме. Функции М:
1)опорная (цитоскелет); 2) строительная; 3) двигательная.
Реснички и жгутики – это органоиды специализированных клеток
(дыхательный эпителий, сперматозоды и др.). Они состоят из упорядоченно
расположенных микротрубочек: реснички 9х2+2 (в центре). Внутренне строение
жгутиков и ресничек сходно. Функция жгутиков и ресничек: движение.
Ядро выполняет 2 основные функции:
1) удвоение и передачи наследственной информации;
2) регуляции метаболических процессов.
В составе ядра различают: хроматин (ДНК или хромосомы),
поверхностный аппарат, матрикс, кариоплазму, ядрышко.
Хроматин интерфазных ядер (деконденсированные хромосомы)
представляет, собой комплекс ДНК и белка (40% - ДНК, 60% - белки, 1% низкомолекулярной РНК). Белки подразделяются на две группы: гистоны и
негистоновые белки. Гистоны - щелочные белки - распределяются по длине
молекулы ДНК неравномерно в виде блоков. В один блок входит 8 молекул
гистонов, образуя нуклеосому. При их образовании происходит уплотнение
(сверхспирализация) ДНК, в результате чего хромосомная фибрилла, укорачивается
в 5-7 раз. Таким образом современная модель дезоксинуклеопротеидов выглядит
как нить, на которой расположены «бусинки» (нуклеосомы).
Поверхностный аппарат ядра включает 3 части; ядерную оболочку,
поровые комплексы, плотную пластинку. Ядерная оболочка имеет наружную и
внутреннюю мембраны, разделенные перинуклеарным пространством.
Наружная мембрана переходит в мембраны гранулярной эндоплазматической
сети. Поровые комплексы расположены в местах слияния наружной и
внутренней мембран ядерной оболочки и представляют собой два-три кольца
из 8 белковых гранул. С ними тонкими нитями связана гранула, находящаяся в
центре поры. Плотная пластинка выстилает внутреннюю ядерную мембрану и
обеспечивает ее связь с ядерным матриксом.
24
Значение поверхностного аппарата ядра состоит в обеспечении
взаимодействия между ядром и цитоплазмой.
Матрикс ядра – комплекс фибриллярных белков, которые обеспечивают
структурную организацию ядра и участвуют в процессах репликации и
транскрипции. Кариоплазма представляет внутреннюю среду ядра, создающую
микроокружение для его структур.
Ядрышко – производное хромосомы, один из ее локусов с наиболее высокой
концентрацией и активностью синтеза РНК, предшественников рибосом.
Строение эукариотических клеток находится в тесной зависимости с
уровнем их дифференцировки. Дифференцировка клеток - это процесс
появления стойких различий в их строении в связи с выполнением
определенной специфический функции. В основе дифференцировки клеток
лежат процессы синтеза специфических белков (например, белков миозина и
актина в мышечных клетках).
Морфологические проявления дифференцировки : изменение формы и
размера клеток, усложнение строения поверхностного аппарата, установление
постоянных объемных взаимоотношений между ядром и цитоплазмой,
увеличение числа общих и специальных органоидов, синтез специфических
включений. Процессы дифференцировки клеток сопровождаются, как правило,
уменьшением их способности к клеточному делению.
По отношению к уровню дифференцировки клетки подразделяются на
стволовые, малодифференцированные и дифференцированные.
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЗАНЯТИЯ.
I. Изучить особенности строения животной клетки (демонстрация).
Срез печени амфибии, окраска гематоксилин-эозином. При большом
увеличении микроскопа изучить и зарисовать клетки печени. На рисунке
отметить границы клеток, цитоплазму, ядро.
Митохондрии в клетках эпителия кишечника, окраска фуксином и
метиловым зеленым. При иммерсионном увеличении микроскопа изучить и
зарисовать цилиндрической формы клетки с четкими границами и крупными
25
овальными ядрами, над которыми видны митохондрии в виде мелких яркокрасных зерен. На рисунке отметить цитоплазму, ядро, митохондрии.
Пластинчатый комплекс в нервных клетках спинального ганглия кошки,
окраска осмиевой кислотой. При иммерсионном увеличении микроскопа изучить
и зарисовать пластинчатый комплекс, расположенный вокруг ядра в виде черной
петлистой сети. На рисунке отметить ядро, пластинчатый комплекс.
Клеточный центр в зиготе лошадиной аскариды. При иммерсионном
увеличении микроскопа изучить и зарисовать митотический аппарат. На
рисунке отметить центриоли, лучистую сферу, нити веретена и хромосомы.
II. Изучить особенности строения растительной клетки.
Пластиды в клетках листа элодеи. От листа элодеи, помещенного в стакан
с водой, отрежьте кусочек и поместите на предметное стекло, затем нанесите
каплю воды и накройте покровным стеклышком. Рассмотрите при малом и при
большом увеличении, обратите внимание на множество округло-овальных
телец зеленого цвета в цитоплазме клеток. Это пластиды. Ядра в неокрашенных
клетках не видны. Зарисуйте в альбом несколько клеток, на рисунке отметьте
клеточную стенку, хлоропласты.
Хромопласты в плодах шиповника (рябины). На предметное стекло
нанесите каплю воды, поместите в нее кусочек мякоти шиповника (рябины),
накройте покровным стеклом. Рассмотрите при малом и большом увеличении
микроскопа, обратите внимание на форму клеток, в цитоплазме которых видны
зернистые или нитевидные оранжевые структуры. Зарисуйте несколько клеток
на рисунке отметьте хромопласты.
III. Рассмотреть цитоплазматические включения (демонстрация)
Жировые включения в клетках печени аксолотля, окраска осмиевой
кислотой с сафранином. При иммерсионном увеличении микроскопа изучить и
зарисовать клетку печени (гепатоцит) с жировыми включениями, имеющих вид
капель черного цвета. На рисунке отметить жировые включения;
Включения гликогена в клетках печени аксолотля, окраска кармином.
При иммерсионном увеличении микроскопа изучить и зарисовать гепатоцит с
26
включениями гликогена, которые имеют вид красных глыбок. На рисунке
отметить включения гликогена;
Секреторные включения (гранулы зимогена) в клетках экзокринного отдела
поджелудочной железы, окраска железным гематоксилином (или хроматропом).
При иммерсионном увеличении микроскопа изучить и зарисовать клетку с
черными (или ярко-красными) гранулами зимогена, расположенными в
надъядерной части клетки. На рисунке отметить гранулы зимогена.
Пигментные включения в эпителиальных клетках кожи головастика. При
большом увеличении микроскопа изучить, зарисовать отростчатой формы
пигментную клетку (хроматофор) с многочисленными коричневыми гранулами
пигмента меланина в цитоплазме. На рисунке отметить форму клетки и
пигмент в цитоплазме.
IV. Изучить электронные микрофотографии (электроннограммы)
эукариотической клетки.
На электроннограммах животной и растительной клетки определить
органеллы, изучить их строение.
V. УИРС.
Временный микропрепарат плѐнки лука. Отделите от внутренней стороны
луковицы чешуйку, отрежьте от неѐ кусочек 1 - 2 мм, поместите его на предметное
стекло, капните каплю метиленового синего и накройте покровным стеклом.
Рассмотрите при малом и при большом увеличении микроскопа, обратите
внимание на форму клеток (они вытянутые, почти прямоугольные), синие ядра с 1 2-мя ядрышками, зернистую цитоплазму и неокрашенные пустоты (вакуоли). На
рисунке отметить клеточную стенку, цитоплазму, ядро, вакуоли.
Плазмолиз в клетках листа элодеи. Возьмите уже приготовленный
временный микропрепарат листа элодеи, а с противоположной стороны
положите полоску фильтровальной бумаги (для впитывания части воды).
Пронаблюдайте за отхождением цитоплазмы от клеточных стенок, которая
постепенно приобретет форму шара. Это явление называется плазмолизом.
Если под покровное стекло добавить вновь воду, то цитоплазма постепенно
27
займѐт прежний объѐм, что называется деплазмолизом. Зарисуйте несколько
клеток, на рисунке отметить плазмолиз.
VI. Программированный контроль.
VII. Заключение.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ:
1. Клетка – структурная и функциональная единица живого. Понятие о
про- и эукариотическои клетке.
2. Строение и функции поверхностного аппарата клетки.
3. Строение цитоплазмы клетки: гиалоплазма, органеллы, включения
4. Микроскопическое и субмикроскопическое строение и функции
митохондрий, пластинчатого комплекса и клеточного центра.
Субмикроскопическое строение и функции эндоплазматической сети, рибосом,
лизосом, микротрубочек и микрофиламентов, пероксисом.
5. Микроскопическое и субмикроскопическое строение органелл
растительной клетки (пластид, вакуолей).
6. Клеточные включения.
7. Интерфазное ядро и его генетическая роль. Структурные компоненты
интерфазного ядра и их функции.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
ТЕМА: Биология эукариотической клетки. Клеточный конвейер.
Литическая система клетки.
Цель. Изучить формы движения организмов (амебоидное, жгутиковое,
ресничное и мышечное), клеточный конвейер и литическую систему клетки.
Данное занятие является продолжением тех работ, которые выполнены на
предыдущих занятиях по структуре и функции клетки. Проработав материал
занятия, вы должны ЗНАТЬ формы движения животной клетки. Уметь
поставить эксперимент и провести наблюдения за процессом фаго- и
пиноцитоза в условиях in vivo и анализировать электронограммы.
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ.
28
1. Изучение морфологии и движения живых объектов.
A. Амѐба обыкновенная (Amoeba proteus). На предметное стекло в капле
воды поместить две-три амѐбы, покрыть покровным стеклом и под бинокуляром
или при малом увеличении микроскопа рассмотреть организм. Отметить: размеры
и форму тела, обратить внимание на псевдоподии, структуру цитоплазмы (экто- и
эндоплазмы), ядро, сократительную вакуоль и токи эндоплазмы в эктоплазму,
формирующую псевдоподии, которые амѐба выпускает для передвижения и
захвата пищи, и на соприкосновение тела с субстратом только в некоторых
точках. Отметить частоту пульсации сократительной вакуоли и определить
промежуток времени между двумя пульсациями. На рисунке отметить: экто- и
эндоплазму, псевдоподии, сократительную вакуоль.
B. Тетрахимена (Tetrahymena pyriformis). На предметном стекле сделать
ловчую сеть из ваты и поместить на неѐ каплю жидкости с тетрахименами.
Обратить внимание на постоянную форму тела инфузории, обеспечиваемую
поверхностным аппаратом и цитоскелетом клетки, расположение ресничек, на
мерцательное движение ресничек в каждом ряду и характер движения
тетрахимены. Зарисовать тетрахимену и на рисунке отметить реснички, перистом
(ротовое отверстие), сократительные вакуоли, микро- и макронуклеусы.
C. Дилептус (Dileptus arser) - инфузория-хищник. Обратить внимание на
форму организма и пронаблюдать за его движением. На рисунке отметить
хоботок, "тело", перистом.
2. Изучение клеточного конвейера.
Для работы используйте ранее приготовленные Вами препараты (амѐба,
тетрахимена, дилептус).
A. Для наблюдения за процессом пищеварения у амѐбы и тетрахимены к
капле воды с этими организмами добавить растѐртый кармин. Проследить за
формированием пищеварительных вакуолей, за изменением их количества,
размерами и движением в эндоплазме, а также выбросом кармина из клетки. На
рисунке отметить путь движения кармина в клетке (амѐба, тетрахимена) от
момента его поступления в клетку до удаления из неѐ.
29
B. В среду с дилептусами (инфузориями-хищниками) внести меченых
кармином теграхимен и наблюдать охоту этого организма за тетрахименами
(инфузория-хищник парализует жертву электрическим током, который
генерируется плазматической мембраной на кончике хоботка, затем
захватывает еѐ перистомом). Проследить за формированием пищеварительной
вакуоли, еѐ передвижением и выбросом непереваренных продуктов. На рисунке
отметить путь движения меченых пищевых частиц от момента их захвата до
выброса (эндо-и экзопиноцитоз).
С. Пиноцитоз. В среду с амѐбами ввести каплю раствора куриного белка
и наблюдать за пиноцитозом, который продолжается примерно полчаса.
Картину пиноцитоза отразить на рисунке, на котором отметить пиноцитозные
каналы, рафлы и пиноцитозные пузырьки.
3. Демонстрация электронограмм и схем - изучить:
a) ультраструктуры, обеспечивающие различные формы движения
(амебоидное, ресничное, жгутиковое и мышечное),
b) ультраструктурную организацию первичных, вторичных лизосом и
остаточных телец,
c) ультраструктуру пироксисом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ
1. Назовите основные компартменты эукариотической клетки.
2. Функции лизосомного аппарата клетки.
3. Отличия первичных и вторичных лизосом.
4. Функции плазматической мембраны.
5. Органоиды специального назначения, обеспечивающие движение, их строение.
6. Дать определение процессам - эндоцитоз и экзоцитоз.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]