"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