"Учение о клетке (общая цитология)"

А. Определение понятия "клетка". Сравнительная характеристика прокариотов и эукариотов

Б. Методы исследования клетки

В. Морфология клетки

1) Общая (описательная) морфология клетки

2) Основные принципы структурной организации клетки

а) мембранный принцип (и основные сведения о

биологической мембране)

б) фибриллярно-трубчатый принцип

в) глобулярный принцип

3) Схема структурной организации клетки (и основные

сведения о ее структурных компонентах)

а) плазматическая мембрана

б) цитоплазма

в) ядро (и виды деления клетки)

г) функциональные аппараты клетки

Г. Физиология клетки

1) Общие проявления жизнедеятельности клетки

а) метаболизм и его структурное обеспечение

2) Жизненный цикл клетки

а) определение

б) деление

в) рост

г) дифференцировка

д) активное функционирование

е) старение

ж) гибель

А. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ “КЛЕТКА”

- Клетка — элементарная единица структуры, функции и разви­тия живой материи, которая характеризуется подразделением на ядро (или нуклеоид), цитоплазму и клеточную мембрану и обладает всем комплексом свойств живого: самовоспроизведе­нием, саморазвитием (ростом), саморегуляцией, обменом ве­ществ и энергии, раздражимостью, подвижностью, адаптаци­ей и способностью противостоять энтропии.

Сравнительная характеристика прокариот и эукариот

Признаки и свойства	Прокариоты	Эукариоты
Морфологически	Отсутствует	Имеется
оформленное ядро
Нуклеоид@	Имеется	Отсутствует
Форма молекулы ДНК	Кольцевая	Линейная
Длина ДНК	1 (условно)	1000 (по отношению к прокариотам)
Ядерные белки, связанные с ДНК	Отсутствуют	Имеются
Некодирующая ДНК*	Как правило, отсутствует	Имеется
Плоидность генома	Гаплоидный	Диплоидный* *
Фенотипические	Каждая мутация реали-	Возможно сохранение
проявления мутаций	зуется в фенотипе	мутантного рецессивного гена в гетерозиготном состоянии
Деление митозом	Не характерно***	Характерно
Клеточная оболочка	Плазмалемма + клеточная стенка (из пептидогликанов)	Плазмалемма (+ клеточная стенка из целлюлозы у растений и хитина – у грибов)
Способ питания	Голофитный (всасыва-	Голозойный (захват
	ние растворенных	твердых частиц)
	веществ)
Система внутри-	Отсутствует (в/кл пото-	Имеется (в/кл потоки
клеточных мембран	ки не упорядочены)	упорядочены)
Рибосомы	Имеются, масса	Имеются
	небольшая
Митохондрии и	Отсутствуют	Имеются
хлоропласты
Цитоскелет	Отсутствует	Имеется
Локализация био-	Клеточная оболочка	Митохондрии
энергетических
структур
Эволюционные	Адаптивная эволюция	Прогрессивная (воз-
перспективы	(структурные пере-	можны глубокие струк-
	стройки невозможны)	турные преобразования)

Обозначения:

@ — находящаяся в центре прокариотической клетки структура, имеющая форму ромашки (центральная часть – остов – образован РНК, “лепестки” — 50 петель ДНК); * — участки ДНК, не кодирующие первичную структуру белков, рРНК и тРНК, выполняют регуляторные функции в клетке; ** — за исключением поло­вых клеток и соматических клеток некоторых водорослей, грибов, растений (мхов); *** — прокариотические клетки размножаются простым поперечным делением; в/кл — внутриклеточные.

Б. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ

1) Методы исследования структурной организации клетки.

Световая микроскопия.

• Получение четких изображений мелких (недоступных челове­ческому глазу) биологических объектов (микроорганизмов, кле­ток и тканей многоклеточных организмов и др.) с помощью мик­роскопа, в котором объект освещается видимым светом.

• Применяется для изучения строения клеток, тканей и орга­нов.

Электронная микроскопия.

• Получение детальных изображений макромолекул, вирусов, бактерий, клеток и тканей многоклеточных организмов и др. био­объектов при помощи электронных микроскопов, в которых в качестве источника освещения используется поток электронов;

• Применяется для изучения ультраструктуры клеток и их раз­личных структурных компонентов — биополимерных молекул, органелл; применяя электронноплотные маркеры (коллоидное золото и др.), можно исследовать и функциональную морфоло­гию клетки — закономерности поступления и трансформации в клетке различных веществ.

2) Методы исследования химической организации клетки.

Дифференциальное центрифугирование.

• Центрифугирование смеси, полученной в результате разру­шения клеток (ткани, органа), в специальных центрифугах при различных скоростях вращения ротора, что позволяет раздельно осаждать частицы с различной массой (ядра, органеллы, макро­молекулы).

• Получение чистых фракций различных субклеточных струк­тур для последующего биохимического и биофизического иссле­дований.

Электрофорез.

• Движение заряженных частиц (макромолекул и др.), взве­шенных в электролите, при наложении внешнего электрического поля; осуществляется в среде пористого наполнителя (хромато-графическая бумага, гели); в зависимости от величины и знака заряда частиц они перемещаются к катоду или аноду и занимают совершенно определенное место (зону).

• Используется для разделения сложных смесей биополиме­ров — белков, нуклеиновых кислот и др.

Рентгеноструктурный анализ.

• Основан на изучении дифракции, возникающей при взаимо­действии рентгеновского излучения с кристаллическим образцом.

• Применяется для исследования атомно-молекулярного стро­ения биологических полимеров — пептидов, полисахаридов, нук­леиновых кислот.

3) Методы исследования жизнедеятельности клетки.

Авторадиография.

• Изучение распределения радиоактивных компонентов по по­верхности гистологического среза основано на регистрации ядер­ного излучения (чаще всего, бета-частиц) с помощью фотоэмуль­сии.

• Применяется для исследования структурных основ и кинети­ческих характеристик метаболизма различных веществ в клетке (ткани).

Культура клеток.

• Выращивание изолированных клеток вне организма путем создания условий, благоприятных для их жизнедеятельности (пи­тательная среда, поступление кислорода, оптимальная темпера­тура).

• Используется для изучения особенностей поведения клеток в отсутствие влияний интегрирующих систем организма (нервной, эндокринной, иммунной); исследование взаимодействия клеток с клетками других типов, вирусами, бактериями.

Микрохирургия.

• Проведение различных микроманипуляций с клеткой или ее структурными компонентами: удаление или пересадка ядра (яд-

рышка), введение микроэлектродов, микроинъекции красителей и т.д.

• Используется как методический прием для решения различ­ных научных задач, в частности для изучения роли ядра и цито­плазмы в развитии зародыша.

Генная инженерия

В. МОРФОЛОГИЯ КЛЕТКИ