иии / мроекулярная биология клетки / Глава2

21

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ

1. МИКРОПРЕПАРАТЫ. КЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ И ВКЛЮЧЕНИЯ ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ

Гранулярная эндоплазматическая сеть в перикарионе двигательных нейронов

Глыбки (скопления) рибосом в перикарионе (теле) нервной клетки впервые обнаружил Франц Ниссль при окраске метиленовым синим, поэтому в нейронах скопления рибосом иногда называют веществом Ниссля (хроматофильным веществом) (рис. 2-8).

Рис. 2-8. Вещество Ниссля. Многочисленные глыбки (скопления) рибосом в теле клетки свидетельствуют о развитой гранулярной эндоплазматическая сети в двигательных нейронах [из Voss H., 1957].

Миофибриллы скелетного мышечного волокна

Структурно-функциональная единица скелетной мышцы — скелетное мышечное волокно, имеет форму протяжённого цилиндра с заострёнными концами (рис. 2-9). Этот многоядерный поперечнополосатый цилиндр достигает в длину 40 мм при диаметре до 0,1 мм. Поперечная исчерченность скелетного мышечного волокна определяется регулярным чередованием в миофибриллах различно преломляющих поляри-

22

зованный свет участков (дисков) — изотропных и анизотропных: светлые (Isotropic, I-диски) и тёмные (Anisotropic, А-диски) диски. Разное светопреломление дисков определяется упорядоченным расположением по длине тонких актиновых и толстых миозиновых нитей; толстые нити находятся только в тёмных дисках, светлые диски не содержат толстых нитей. Каждый светлый диск пересекает Z-линия. Участок миофибриллы между соседними Z-линиями определяют как саркомер.

Рис. 2-9. Скелетная мышца состоит из поперечнополосaтых мышечных волокон. Значительный объём волокон занимают миофибриллы. Расположение светлых и тёмных дисков в параллельных друг другу миофибриллах совпадает, что приводит к появлению поперечной исчерченности, обусловленной упорядоченной упаковкой толстых (миозиновых) и тонких(актиновых) нитей [из BloomW., Fawsett D.W., 1968]. [из: Bloom W., Fawsett D.W., 1968].

23

Комплекс Гольджи в чувствительном нейроне

Тела нейронов имеют округлую форму (рис. 2-10). Местами можно видеть толстый отросток, который на некотором расстоянии от перикариона Т-образно разветвляется на центральную и периферическую ветви. Отметить ядро с ядрышком нейрона, начальный отдел отростка, нейроплазму, элементы комплекса Гольджи.

Рис. 2-10. Чувствительный нейрон. Импрегнация нитратом серебра. Сферической формы тело клетки (перикарион) содержит крупное ядро. Вокруг ядра находится чёрного цвета ретикулярная сеть комплекса Гольджи [из Golgi C., 1898].

Меланосомы пигментной клетки

Пигментные клетки (меланоциты) синтезируют пигменты (меланины), заключённые в специальные пузырьки — меланосомы. В коже человека присутствуют меланины двух типов — эумеланин (чёрный пигмент) и феомеланин (красный пигмент). Эумеланин — фотопротектор; феомеланин, наоборот, может способствовать ультрафиолетовому повреждению кожи вследствие образования свободных радикалов в ответ на облучение.

При малом увеличении видны крупные клетки с сильно разветвлёнными отростками (рис. 2-11). Меланин образуется и хранится в меланосомах. Ядро клеток плохо различимо из-за маскирующих его меланосом.

Препарат рассмотреть при большом увеличении, зарисовать и обозначить тело клетки, отростки, ядро, пигментные включения.

24

Рис. 2-11. Пигментная клетка. Неокрашенный препарат. Коричневый цвет клетки обусловлен присутствием в цитоплазме большого количества мелких везикул с пигментом.

Липидные включения бурой жировой клетки

Различают белую и бурую жировые клетки (адипоциты). Белый адипоцит — крупная округлая клетка, содержит однукрупную каплю жира, оттесняющую на периферию цитоплазму, уплощённое ядро и органеллы. Бурая жировая клетка имеет полигональную форму (рис.2-12). В цитоплазме рассеяны многочисленные мелкие капельки жира и митохондрии. Ядро клетки расположено эксцентрично. Бурый цвет клетки обусловлен присутствием железосодержащих пигментов в митохондриях.

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ОСМОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Растительная клетка

Растительная клеткаотличается от животной главным образом строением клеточной оболочки, наличием хлоропласт, обеспечивающих фотосинтез и вакуолей, заполненных клеточным соком (рис. 2-13).

•Клеточная оболочка состоит из двух слоёв. Внутренний слой прилегает к цитоплазме и называется цитоплазматической или плазма-

25

Рис. 2-12. Бурая жировая клетка. Отдельные капельки жира окрашены в чёрный цвет водным раствором четырёхокиси осмия [из Lentz T.L., 1971].

тической мембраной, над которой формируется наружный толстый слой из целлюлозы, который называется клеточной стенкой. Клеточная оболочка легко проницаема для жидкостей и газов, и пронизана тончайшими канальцами (плазмодесмами), соединяющими соседние клетки.

◊Плазмодесмы — поры, через которые осуществляется обмен веществами между соседними клетками и организация клеток в единое целое. Аналог щелевых межклеточных контактов между животными клетками.

•Пластиды (хлоропласты) — двухмембранные образования, имеющие собственную ДНК; предположительно возникли из цианобак-

26

Рис. 2-13. Строение растительной клетки. 1 — комплекс Гольджи; 2 — свободно расположенные рибосомы; 3 — хлоропласты; 4 — межклеточные пространства; 5 — полирибосомы (несколько связанных между собой рибосом); 6 — митохондрии; 7 — лизосомы; 8 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 9 — гладкая эндоплазматическая сеть; 10 — микротрубочки; 11 — плазмодесмы; 12 — клеточная мембрана; 13 — ядрышко; 14 — ядерная оболочка; 15 — поры в ядерной оболочке; 16 — целлюлозная оболочка; 17 — гиалоплазма; 18 — тонопласт; 19 — вакуоль; 20 — ядро.

терий в результате слияния с растительной клеткой. Обеспечивают фотосинтез АТФ и органических соединений при участии энергии солнца.

•Вакуоль — одномембранная мешкообразная структура, заполненная клеточным соком, принимает участие в поддержании осмотического гомеостаза и формы клетки. Вакуоли развиваются из цистерн эндоплазматической сети. Мембрана, в которую заключена вакуоль, называется тонопласт. В молодой растительной клетке клеточный сок накапливается в мелких вакуолях, во взрослой клетке вакуоли сливаются, ядро и другие органеллы перемещаются на пе-

27

риферию, а вакуоль занимает почти весь объём клетки. В состав клеточного сока входит вода, в которой растворены органические кислоты (щавелевая, яблочная, лимонная и др.), сахара (глюкоза, сахароза, фруктоза), минеральные соли (азотнокислый кальций, сернокислый магний, кислый фосфорнокислый калий, соли железа). Одна из важных функций вакуолей — накопление ионов и поддержание тургора (тургорного давления).

Транспорт воды и поддержание клеточного объёма

1.Фрагменты листьев водного растения валлиснерии расположить на предметном стекле и нанести несколько капель дистиллированной воды, так чтобы листья валлиснерии оставались в водной среде. Объект накрыть покровным стеклом и изучить под микроскопом тургорное состояние клеток. При большом увеличении микроскопа видны прямоугольные клетки, имеющие бесцветную двуконтурную оболочку и прилегающую к ней протоплазму с зелёными хлоропластами (рис. 2-14).

2.Воду, в которой находятся клетки растения, заменить гипертоническим раствором (8% хлористый натрий). Для этого с помощью фильтровальной бумаги впитать воду из-под покровного стекла. Затем под покровное стекло с помощью пипетки накапать гипертонического раствора. В гипертоническом растворе клетки теряют воду и переходят из тургорного состояния в состояние плазмолиза. На препарате видны клетки, у которых в результате потери воды из вакуолей протоплазма с хлоропластами отделяется от клеточной оболочки. Содержимое клетки сжимается.

3.Далее следует вновь заменить вышеуказанным способом гипертонический раствор на дистиллированную воду. При замене раствора клетки насыщаются водой и возвращаются к прежнему тургорному состоянию, которое после плазмолиза называется деплазмолизом.

Рис. 2-14. Движение воды через клеточную оболочку растительной клетки. А — тургор; Б — плазмолиз; В — деплазмолиз.

28

ТИПОВЫЕ ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ

Пояснение. За каждым из перечисленныхвопросов или незаконченных утверждений следуют обозначенные буквой ответы или завершения утверждений. Выберите один ответ или завершение утверждения, наиболее соответствующее каждому случаю.

1.Что транспортируется путём облегчённой диффузии?

(А)K+

(Б) N2

(В)O2

(Г) H2O

(Д) CO2

2.Холестерин поступает в клетку путём:

(А) фагоцитоза

(Б) пиноцитоза

(В)опосредуемого рецепторами эндоцитоза

(Г) облегчённой диффузии

(Д) активного транспорта

3.Что характерно для мембраны цистерн эндоплазматической сети — депо Ca2+?

(А)Принадлежит гранулярной эндоплазматической сети

(Б) Содержит насос, выкачивающий Ca2+ из цистерны

(В) По Ca2+-каналу ионы выходят в цитозоль по градиенту концентрации

(Г) Ca2+-канал взаимодействует с рецептором, связанным с G-бел- ком

(Д) Концентрация Ca2+ в цитозоле не влияет на состояние Ca2+-кана- лов

4.Функция комплекса Гольджи. Верно всё, КРОМЕ:

(А)сортировка белков по различным транспортным пузырькам

(Б) гликозилирование белков

(В) реутилизация мембран секреторных гранул после экзоцитоза

(Г)упаковка секреторного продукта

(Д) синтез стероидных гормонов

5.В аксонеме АТФазной активностью обладает:

(А) кинезин

(Б) динеин

(В) тубулин

(Г)миозин

(Д) актин

29

6. Микротрубочки. Верно всё, КРОМЕ:

(А)поддерживают форму клетки

(Б) взаимодействуют с кинезином

(В) участвуют во внутриклеточном транспорте макромолекул и органелл

(Г) обеспечивают подвижность микроворсинок

(Д) полярны — на одном конце присоединяются новые СЕ, а на другом — отделяются старые

7.Микрофиламенты. Верно всё, КРОМЕ:

(А)образуют скопления по периферии клетки

(Б) связаны с плазмолеммой посредством промежуточных белков

(В) состоят из двух нитей F-актина

(Г) обеспечивают подвижность хромосом

(Д) обеспечивают подвижность немышечных клеток

Пояснение. Каждый из нижеприведённых вопросов содержит четыре варианта ответов, из которых правильными могут быть один или сразу несколько. Выберите:

A— если правильны ответы 1, 2 и 3 Б — если правильны ответы 1 и 3 В — если правильны ответы 2 и 4 Г — если правилен ответ 4

Д— если правильны ответы 1, 2, 3 и 4

8.Интегральные мембранные белки взаимодействуют с:

(1) периферическими белками

(2) элементами цитоскелета

(3) компонентами внеклеточного матрикса

(4) молекулами мембраны соседней клетки

9.Гликокаликс:

(1)образован олигосахаридами

(2)обеспечивает пристеночное пищеварение

(3)участвует в клеточной адгезии и клеточном узнавании

(4)содержит белки ионных каналов

10.Избирательная проницаемость плазмолеммы. Не требуют непосредственных энергетических затрат:

(1)облегчённая диффузия

(2)пассивный транспорт

(3)обменный транспорт ионов

(4)активный транспорт

30

11.Белки, предназначенные для выведения из клетки, синтезируют:

(1)свободные цитоплазматические рибосомы

(2)митохондриальные рибосомы

(3)свободные полирибосомы

(4)полирибосомы гранулярной эндоплазматической сети

12.Митохондрии:

(1)имеют собственный генетический аппарат

(2)обновляются путём деления

(3)участвуют в синтезе АТФ

(4)в клетках бурого жира выделяют тепло