Ответы на экзаменеционные вопросы Часть №2

(Цитология)

Использованная литература

• Учебно-методические пособия по гистологии. Под редакцией Васильева Ю.Г., Соловьева А.А., Гуриной О.Ю.

• «Основы цитологии, эмбриологии и общей гистологии». Мяделец О.Д. 2002 г. Москва.

• Гистология. Под редакцией проф. Улумбекова Э.Г., проф. Челышева Ю.А. Москва. ГЭОТАР-МЕД. 2001 г.

• Частная гистология человека (краткий обзорный курс). СОТИС. Санкт-Петербург. 1999 г. Быков В.Л.

• «Гистология, цитология и эмбриология». Под редакцией Афанасьева Ю.И., Кузнецова С.Л., Юриной Н.А. Москва «Медицина». 2004 г.

• Лекции.

1. Основные положения клеточной теории. Вклад Пуркенье, Шванна, Вирхова и др. ученых о клетке. Определение клетки. Биологические мембраны клетки, их строение, химический состав и функции. Характеристика над- и подмембранного слоя. Морфологическая характеристика и механизмы барьерной, рецепторной и транспортной функций.

Современная клеточная теория включает такие положения;

1. Клетка является наименьшей единицей живого.

2. Клетки разных организмов имеют похожее строение.

3. Размножение клеток происходит путем деления материнской клетки (omnia cellula e cellula — каждая клетка — из клетки).

4. Многоклеточные организмы состоят из сложных ансамблей клеток и их производных.

Значение клеточной теории состоит в следующем:

1. Она явилась фундаментом для развития многих биологических дисциплин, прежде всего цитологии, гистологии, эмбриологии, физиологии, а также патологии.

2. Позволила понять механизмы онтогенеза — индивидуального развития организмов.

3. Явилась основой для материалистического понимания жизни, окружающего мира.

4. Явилась основой для объяснения эволюции организмов.

Вклад ученых:

Клеточная теория была сформулирована в 1838 году немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном, а в дальнейшем развита Вирховым.

М. Шлейден (1838) создал так называемую теорию цитогенеза, в которой впервые связал возникновение новых клеток не с их оболочкой, а с содержимым и прежде всего с ядром.

После этого Т. Шванн (1838) показал, что в явлении цитогенеза скрывается общий принцип развития микроскопических структур всех организмов, позволяющий сделать заключение о принципиальном сходстве клеток всех тканей и органов. Тем самым Т. Шванн обосновал, исходя из генетического принципа, клеточную теорию.

Наконец Р. Вирхов в 1859 г. пересмотрел и развил клеточную теорию, выдвинув вместо представлений о цитогенезе положение "всякая клетка из клетки".

Особо следует отметить чешского ученого Я. Пуркине, который в определенной степени предвосхитил создание клеточной теории. Он в 1837 г. создал теорию "ядросодержащих зернышек", т.е. клеток.

Клетка — это элементарная структурная единица организма, состоящая из ядра, цитоплазмы и ограниченная клеточной оболочкой, способная выполнять все функции, характерные живому: обмен веществ и энергии, размножение, рост, раздражимость, сократимость, хранение генетической информации и ее передачу.

Ультрамикроскопическое строение клетки животных организмов (схема).

1 — ядро; 2 — плазмолемма; 3 — микроворсинки; 4 — агранулярная эндоплазматическая сеть; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 — аппарат Гольджи; 7 — центриоль и микротрубочки клеточного центра; 8 — митохондрии; 9 — цитоплазматические пузырьки, 10 — лизосомы; 11 — микрофиламенты; 12 — рибосомы; 13 — выделение гранул секрета.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ - это липопротеидные образования, которые ограничивают клетку снаружи и формируют некоторые органеллы, а также оболочку ядра. В электронном микроскопе имеют трехслойную структуру (два темных слоя разделены светлым слоем) из-за особого расположения структурных компонентов. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются липиды (40%), белки (50%) и углеводы (10%).

Молекулы липидов мембран состоят из двух частей: гидрофильной и гидрофобной, т.е. полярны. С полярностью липидов мембран связана их проницаемость для веществ. Неполярные соединения легко проникают через нее, тогда как полярные (например, белки) могут проникать в клетку только путем эндоцитоза (см. ниже). В мембранах липиды образуют липидный бислой, в котором молекулы липидов имеют характерное расположение; гидрофобные концы (хвостики) спрятаны внутрь бислоя, а гидрофильные части находятся снаружи. Хвостики липидов образуют центральный светлый слой мембран. Среди липидов (липоидов) мембран выделяют фосфолипиды, сфинголипиды, а также холестерин. Из мембранных фосфолипидов может высвобождаться арахидоновая кислота, являющаяся предшественником ряда биологически активных веществ и гормоноидов: простагландинов, тромбоксанов, лсйкотриенов и других, выполняющих множество функций (медиаторы воспаления, вазоактивных факт

Строение клеточной мембраны (схема).

1 — липиды; 2 — гидрофобная зона бислоя липидных молекул; 3 — интегральные белки мембраны; 4 —полисахариды гликокаликса.

Белки мембран разделяются на 3 основных группы: поверхностные белки расположены или снаружи, или изнутри липидного бислоя; они непрочно связаны с поверхностью мембраны и чаще находятся вне липидного бислоя, интегральные (трансмембранные) белки проходят через всю толщину бислоя; полуинтегральные белки проникают только до половины липидного бислоя. По функции белки мембран могут быть белками-ферментами, белками-рецепторами, транспортными, а также структурными белками.

Функции биологических мембран:

1. Разграничительная — отделяют клетку от внеклеточной среды, ядро от цитоплазмы, содержимое органелл от их микросреды и т.д.

2. Барьерно-защитная: защищают внутреннюю среду клетки от действия вредных внешних факторов.

3. Рецепторная.

4. Транспортная: транспорт веществ в клетку — эндоцитоз, и из клетки — экзоцитоз.

5. Участие в межклеточных взаимодействиях: формирование межклеточных контактов, дистантные взаимодействия между клетками.

Подмембранный слой опорно-сократительных структур.

В его состав входят сократительные структуры — актиновые филаменты, а также опорный аппарат — кератиновые филаменты, микротрубочки. Подмембранный слой тесно связан с цитоскелетом с одной стороны, и рецепторами гликокаликса — с другой.

Функции подмембранного слоя: поддержание формы клетки, создание ее упругости, изменения клеточной поверхности, за счет чего клетка участвует в эндо- и экзоцитозе, фагоцитозе, движении, секреции. С другой стороны, подмембранный слой связывает клеточную поверхность с компонентами цитоплазмы, поддерживает их упорядоченное расположение.

Функции плазмолеммы. Эта мембрана выполняет ряд важнейших клеточных функций, ведущими из которых являются функция разграничения цитоплазмы с внешней средой, функции рецепции и транспорта различных веществ как внутрь клетки, так и из нее.

Рецепторные функции связаны с локализацией на плазмолемме специальных структур, участвующих в специфическом «узнавании» химических и физических факторов. Клеточная поверхность обладает большим набором компонентов — рецепторов, определяющих возможность специфических реакций с различными агентами. Рецепторами на поверхности клетки могут служить гликопротеиды и гликолипиды мембран. Считается, что такие чувствительные к отдельным веществам участки могут быть разбросаны по всей поверхности клетки или собраны в небольшие зоны. Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам и др.

С плазмолеммой связана локализация специфических рецепторов, отвечающих за такие важные процессы, как взаимное распознавание клеток, развитие иммунитета, рецепторов, реагирующих на физические факторы. Так, в плазмолемме светочувствительных клеток животных расположена специальная система фоторецепторных белков (родопсин), с помощью которых световой сигнал превращается в химический, что в свою очередь приводит к генерации электрического импульса.

Выполняя транспортную функцию, плазмолемма обеспечивает пассивный перенос ряда веществ, например воды, ряда ионов и некоторых низкомолекулярных соединений. Другие вещества проникают через мембрану путем активного переноса против градиента концентрации с затратой энергии за счет расщепления АТФ. Так транспортируются многие органические молекулы (сахара, аминокислоты и др.). Эти процессы могут быть сопряжены с транспортом ионов, в них участвуют белки-переносчики. Крупные молекулы биополимеров практически не проникают сквозь плазмолемму. В ряде случаев макромолекулы и даже их агрегаты, а часто и крупные частицы попадают внутрь клетки в результате процесса эндоцитоза. Эндоцитоз формально разделяют на фагоцитоз (захват и поглощение клеткой крупных частиц, например бактерий или фрагментов других клеток) и пиноцитоз (захват отдельных молекул и макромолекулярных соединений).