Викладач Кувичинська С.П. Предмет Медична біологія. 2Ас Тема Структурно-функціональна організація клітини. Розмноження клітин. Лекція №1 Дата 12.01.2021.

 

 

Викладач	Кувичинська С.П.
Предмет	Медична біологія.    2Ас
Тема	Структурно-функціональна організація клітини. Розмноження клітин. Лекція №1
Дата	12.01.2021.

 

План лекції .

1.              Медична біологія - розділ біології в системі біологічних наук.

2.              Клітина - основна одиниця живого, будова та функції.

3.              Компоненти й органели клітин, їх функції.

4.              Відмінності в будові про- та еукаріотичніх клітин.

5.              Наслідки порушень при розмноженні на клітинному рівні у людини.

                

                        ОПІРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЇ.

Медична біологія – розділ біології в системі біологічних наук, яка вивчає біологічні основи впливу природних факторів на людину.

Наука, що вивчає будову, хімічний склад, процеси життєдіяльності і розмноження клітин, називається цитологією (гр. kytos — порожнина, logos — наука).

Клітина — це структурна одиниця живих організмів, що є певнім чином диференційованою ділянкою цитоплазми, оточеною клітинною мембраною. Функціонально клітина є основною одиницею життєдіяльності організмів.

Клітини існують і як самостійні організми, і входять до складу багатоклітинних організмів. Бактерії, багато видів водоростей (хлорела, хламідомонада), нижчих грибів (мукор, дріжджі) і найпростіші тварини (амеба, евглена зелена, інфузорії тощо) складаються з однієї клітини. Ця клітина виконує всі функції живого організму — живлення, руху, розмноження тощо. Тіло більшості видів рослин і тварин складається з величезної кількості клітин, які спеціалізуються на виконанні окремих функцій. Ці клітини утворюють різні тканини (тканини рослин — див. "Ботаніка", тканини тварин — див. "Анатомія, фізіологія і гігієна людини").

Хоча клітини (рослин, тварин і грибів) мають різну будову і виконують різні функції, вони мають багато спільних морфологічних особливостей (сформоване ядро, подібний набір органел) і подібних функціональних властивостей (біосинтез білків, використання і перетворення енергії, процеси розмноження).

Клітини різняться за розмірами, формою (мал. 2), особливостями організації, функціями. За формою клітини бувають: циліндричні і кубічні (епітеліальні тканини), диско­подібні (еритроцити), кулясті (яйцеклітини), видовжені і веретеноподібні (м'язові), зірчасті (нервові) тощо. Серед клітин трапляються і такі, що не мають сталої форми. Це так звані амебоїдні клітини (наприклад, лейкоцити).

Більшість клітин багатоклітинного організму мають розміри від 10 до 100 мкм, а найдрібніші — 2—4 мкм. Великі розміри мають деякі рослинні клітини з великими вакуолями в цитоплазмі: клітини м'якоті кавуна, лимона (їх можна бачити неозброєним оком). Дуже великі розміри (до кількох сантиметрів у діаметрі) мають яйцеклітини птахів і деяких риб. Розміри клітин тваринних організмів не залежать від розмірів їхнього тіла. Наприклад, клітини печінки коня і миші мають майже однакові розміри. Відростки нервових клітин іноді досягають одного і більше метрів. Кількість клітин в організмі зазвичай дуже велика. Лише окремі багатоклітинні організми мають невелику кількість клітин. Наприклад, такі порівняно великі організми, як коловертки, складаються лише з 400 клітин. У хребетних тварин і людини найчисленнішими є клітини крові і головного мозку. Так, у людини кора мозку складається з (14...15) • 10⁹ клітин, а клітин нейроглії у 5—10 разів більше.

Будова та функції компонентів клітини

 

Складові частини	Особливості будови і склад		Функції
Підмембранні компоненти
Цитоплазма	У цитоплазмі розрізняють: гіалоплазму – цитоплазматичний матрикс, органоїди і включення. З цитоплазматичним матриксом та гіалоплазмою пов'язані колоїдні властивості цитоплазми, її в'язкість, еластичність, рухливість, здатність скорочуватись. За хімічним складом цитоплазматичний матрикс побудований переважно з білків, в тому числі ферментів. Навіть в одній клітині різні ділянки цитоплазматичного матриксу мають неоднакову макромолекулярну структуру. Такі відокремлені ділянки називають компартментами.		Об’єднує складові частини клітини
Цитоскелет	Мікротрубочки – довгі тонкі циліндри діаметром близько 24 нм. Утворюються вони в результаті полімеризації білка тубуліну. Вони відіграють важливу роль в процесі формування ахроматинового веретена під час поділу клітини і відіграють роль цитоскелету клітини, тобто підтримують її певну форму.		Мікротрубочки входять до складу структур, пов'язаних з рухом, а також беруть участь в транспортуванні води, іонів, окремих молекул.
Клітинний центр	Складається з 1-2 центріолей, оточених центросферою		Утворюює мікротрубочки для внутрішньоклітинного транспорту
Рибосоми	Дрібні  тільця, які мають форму гриба. Складаються з двох субодиниць — великої та малої, будуються з р-РНК та білків.		синтез білка.
Включення	Тимчасові зерна ( вуглеводи і білки) та краплі (жири)		Запасаючі речовини
Одномембранні органели
Ендоплазматична сітка (ЕПС)	Одно мембранна  система канальців, трубочок, цистерн, що пронизує всю цитоплазму. Вона поділяє її на окремі відсіки, у яких проходить синтез різних речовин, забезпечує зв’язок між окремими частинами клітини і транспорт речовин. Розрізняють гладеньку і гранулярну ЕПС		На гладенькій — проходить синтез ліпідів, вуглеводів; на гранулярній — розташовуються рибосоми і синтезується білок.
Апарат Гольджі	Складається  із великої кількості плоских мембранних мішечків — цистерн, ніби складених на стопку, і пов'язаної із ними системи пухирців — везикул Гольджі,		Забезпечує  упакування і виведення синтезованих речовин із клітини. Крім цього, з його структур утворюються лізосоми.
Лізосоми	Сферичні тільця, що містять гідролітичні ферменти, які розщеплюють високомолекулярні речовини		Забезпечують  внутрішньоклітинне травлення
Вакуолі	У рослин- мішечки заповнені рідиною, у тварин- скоротливі, травні, фагоцитарні.		Накопичення речовин
Двомембранні органели
Пластиди	Пластиди характерні тільки для рослинних клітин. Існують три види пластид: хлоропласти, лейкопласти і хромопласти. Хлоропласти — напівавтономні двомембранні органели подовгастої форми, зеленого кольору. Внутрішня частина заповнена стромою, у якій занурені грани. Грани утворені з мембранних структур — тилакоїдів. У стромі є кільцева молекула ДНК, РНК, рибосоми. На мембранах розташовується фотосинтезуючий пігмент — хлорофіл.. На мембрані тилакоїда відбуваються реакції світлової фази фотосинтезу, а в стромі — темнової. Хромопласти — двомембранні органели сферичної форми, що містять червоний, жовтогарячий і жовтий пігменти. Хромопласти надають забарвлення квіткам і плодам, а утворюються з хлоропластів.   Лейкопласти — безбарвні пластиди, які знаходяться в незабарвлених частинах рослини. Містять запасні поживні речовини, можуть на світлі перетворюватися у хлоропласти.		У хлоропластах відбувається процес фотосинтезу
Мітохондрїі	Напівавтономні  двомембранні структури подовгастої форми. Зовнішня мембрана гладенька, а внутрішня утворює складки-кристи, що збільшують її поверхню. Всередині мітохондрії заповнені матриксом, у якому знаходяться кільцева молекула ДНК, РНК, рибосоми. Кількість мітохондрій у клітинах різна, з ростом клітин чисельність їх збільшується внаслідок поділу. Мітохондрії — це «енергетичні станції» клітини		У процесі дихання в них відбувається остаточне окиснення речовин киснем повітря. Енергія, що виділяється, нагромаджується в молекулах АТФ, синтез яких проходить у цих структурах.
Ядро
Поверхневий апарат		Складається з 2 мембран, які мають пори		Обмеження ядра зв’язок з цитоплазмою
Каріоплазма		Рідинне середовище ядра		Місцезнаходження ядерних елементів
Хроматин		Речовина що складається з ДНК, білків, іРНК		Носій спадкової інформації
Рибонуклеопротеїдні комплекси		Містять ДНК,РНК		Забезпечують утворення рибосом

 

 

Класифікація хромосом людини за розміром і положенням центромери

 

Класифікація хромосом людини за розміром та розташуванню центромери
Група хромосом	Номер по кариотипу	Характеристика хромосом
А(1)	1,2,3	1 і 3 великі метацентричні і 2—велика субметацентрична
У (11)	4,5	великі субметацентричні
З (III)	6—12	середні субметацентричні
A(lV)	13—15	середні акроцентричні
E(V)	16-18	дрібні субметацентричні
F(VI)	19—20	найдрібніші метацентричні
G(VII)	21—22	найдрібніші акроцентричні
Х-хромосома (належить до III групі	23	середня субметацентрична
Y-хромосома	23	дрібна акроцентрична

 

Клітинний цикл складається з чотирьох періодів: пресинтетичного (G₁), періоду синтези ДНК (S), післясинтетичного (G₂) і мітозу. Тривалість клітинного циклу у різних організмів різна.

Три перших періоди відносяться до так званої інтерфази (підготовка клітини до поділу) або періоду відносного спокою. Інтерфаза - проміжок між двома поділами. Це період найбільш активних метаболічних (обмінних) процесів. Ядро має гомогенний вигляд, вся його порожнина заповнена тонкою сіткою, яка складається із переплетених між собою досить довгих і тонких ниток -хромонем. Ядро специфічної форми, оточене двошаровою ядерною мембраною з порами діаметром близько 40 мкм. В інтерфазному ядрі проходить підготовка до поділу.

Пресинтетичиий період (G₁ - від англ. gар - інтервал) настає зразу за поділом. Тут відбуваються такі біохімічні процеси: синтез макромолекулярних сполук, необхідних для побудови хромосом і ахроматинового апарату (ДНК, РНК, гісгонів та інших білків), зростає кількість рибосом і мітохондрій, накопичення енергетичного матеріалу для здійснення структурних перебудов і складних рухів під час поділу. Клітина інтенсивно росте і може виконувати свою функцію. Набір генетичного матеріалу буде 2п2с.

У синтетичному періоді (S) подвоюється ДНК, кожна хромосома внаслідок реплікації утворює собі подібну структуру. Проходить синтез РНК і білків, мітотичного апарату і точне подвоєння центріолей. Вони розходяться в різні боки, утворюючи два полюси. Набір генетичного матеріалу складає 2п4с.

Далі настає післясинтетичний період (G₂) - клітина запасається енергією. Синтезуються білки ахроматинового веретена, іде підготовка до мітозу. Генетичний матеріал становить 2п4с.

Після досягнення клітиною певного стану; накопичення білків, подвоєння кількості ДНК та ін. вона готова до поділу - мітозу.

Мітоз настає після інтерфази і умовно поділяється на такі фази: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза.

Профаза (від. грецьк. рго - до, і грецьк. phasis - поява) - початкова фаза мітозу.
Характеризується тим, що ядро зростає в розмірах, і з хроматинової сітки в результаті спіралізації вкорочення хромосом, які з довгих тонких невидимих ниток наприкінці профази стають короткими, товстими й розміщеними у вигляді клубка видимих хромосом. Вони скорочуються, стовщуються і складаються із двох половинок - хроматид. Хроматиди обвиваються одна навколо одної, 1 утримуючись попарно з допомогою центромери. Профаза завершується зникненням
ядерця, центріолі розходяться до полюсів з утворенням фігури веретена. З білка тубуліну формуються мікротрубочки - нитки веретена. Внаслідок розчинення ядерної мембрани, хромосоми розміщаються в цитоплазмі. До центромерів прикріплюються нитки веретена з обох полюсів.

Метафаза (від грецьк. metа - між, після) розпочинається рухом хромосом в напрямку до екватора. Поступово хромосоми (кожна складається з двох хроматид) розміщаються в площині екватора, утворюючи так звану метафазну пластинку. У тваринних клітинах на полюсах навколо центріолей помітні зірчастоподібні фігури. У цій фазі можна підрахувати число хромосом у клітині. Набір генетичного матеріалу становить 2п4с.

Мегафазну пластинку використовують в цитогенетичних дослідженнях для визначення числа і форми хромосом.

Анафаза (від грецьк. аnа - вверх). В анафазі сестринські хроматидк відходять одна від одної, розділяється і з'єднуюча їх центромерна ділянка. Всі центромери діляться одночасно. Кожна хроматида з окремою центромерою стає дочірною хромосомою і по нитках веретена починає рухатися до одного з полюсів. Набір генетичного матеріалу складає 2п2с.

Телофаза (від. грецьк. telos - кінець) - заключна стадія мітозу. Зворотна стосовно профази. Хромосоми, які досягли полюсів, складаються із однієї нитки, стають тонкими, довгими і невидимими у світловий мікроскоп. Вони зазнають деспіралізації, утворюють сітку інтерфазного ядра. Формується ядерна оболонка, з'являється ядерце. У цей час зникає мітотичний апарат і відбувається цитокінез -розділення цитоплазми, з утворенням двох дочірніх клітин. Набір генетичного матеріалу складає 2п2с.             Біологічне значення мітозу

Мітоз - найбільш поширений спосіб репродукції клітин тварин, рослин, найпростіших. Це основа росту і вегетативного розмноження всіх еукаріот - організмів, які мають ядро. Основна його роль полягає:

-          у точному відтворенні клітин;

-          забезпеченні рівномірного розподілу хромосом материнської клітини між виникаючими з неї двома дочірніми клітинами;

-          підтриманні сталості числа і форми хромосом у всіх клітинах рослин і тварин;

-          сприянні росту організму в ембріональному і постембріональному періодах;

-          копіюванні генетичної інформації;

-          утворенні генетично рівноцінних клітин.

 

Домашнє завдання. 

Опрацювати  матеріал за темою заняття. 

Додатково в ютубі переглянути відеоматеріали за темою «Клітина. Будова.Функції».       

https://www.youtube.com/watch?v=bBymW0PtVT0

Підготуватись до практичного заняття.