Представители каких царств имеют в клетках рибосомы? Сколько разновидностей рибосом (в зависимости от констан­ты седиментации) существует в клетках эукариот? Где в клетке эукариот происходит синтез субчастиц рибосом? Какие элементы цитоскелета обеспечивают способность ПМ к эндо- и экзоцитозу?

Что такое включения? Какие выделяют типы включений в за­висимости от их состава и способа использования клеткой?

Аудиторная работа

компоненты прока-

Задание б. Основные риотической клетки

Изучите схему субмикроскопического строения бакте­риальной клетки (рис. 3). На рисунке обозначьте: клеточную стенку, плазмалемму, мезосомы, фотосинтетические мембраны, цитоплазму, рибосомы, хромосому, плазмиды, скопление запас­ных веществ.

Ответьте на вопросы:

• Какие древнейшие прокариоты, живущие в настоящее время, занимают промежуточное положение между вирусами и бак­ териями?

• В каких структурах клетки происходит синтез АТФ у гете­ ротрофных и автотрофных прокариот?

• Какие системы жизнеобеспечения присущи любой клетке? Чем представлена система самовоспроизведения в прокарио- тической клетке?

Рис 3. Обобщенная схема строения клетки бактерий"

Задание 7. Строение эукариотической растительной клетки

Рассмотрите схему строения растительной клетки (рис. 46). На рисунке обозначьте: оболочку, плазмалемму, цитоплазму, митохондрии, пластиды, комплекс Гольджи, ЭПС, вакуоли, ри­босомы, ядро, ядрышко, ядерную мембрану, кариоплазму.

Перечислите структуры, свойственные только раститель­ным клеткам.

Какие органеллы, характерные для животных клеток, от­сутствуют в клетках высших растений?

Приготовьте временный препарат листа элодеи. Зари­суйте 1-2 клетки, обозначьте: оболочку, плазмалемму, цито­плазму, ядро, хлоропласты. Обратите внимание на движение хлоропластов под воздействием света. Укажите основные структурные отличия между животными и растительными клетками.

-18-

-19-

Рис. 4. Комбинированная схема строения эукариотической клетки а - клетка животного происхождения; б - растительная клетка.

Задание 8. Строение животной эукариотической клетки

Рассмотрите схему субмикроскопического строения жи­вотной клетки (рис. 4а). На рисунке обозначьте: ПМ, цито­плазму, ЭПС, КГ, митохондрии, лизосомы, рибосомы, клеточ­ный центр. Обратите внимание на компартментацию клетки, определяемую большим количеством внутриклеточных мем­бран. Рассмотрите электронные микрофотографии органелл эукариотической клетки.

На микропрепаратах под малым и большим увеличениями микроскопа рассмотрите строение клеток слизистой полости рта человека или клеток печени крысы. Зарисуйте 1-2 клетки, обозначьте: ПМ, цитоплазму, ядро, включения гликогена (клетки печени).

Задание 9. Поверхностный комплекс животной клетки

В клеточной оболочке животной клетки различают над-мембранный комплекс (гликокаликс), ПМ и кортикальный (корковый) слой, который изнутри примыкает к ПМ.

Изучите по табл. 5 особенности организации и функции компонентов поверхностного комплекса животной клетки.

Ответьте на вопросы:

• Как поступают в клетку неполярные(холестерин и его производные) вещества (1), полярные высокомолеку­лярные соединения (2) и ионы (3):

а) свободно без участия мембранных пузырьков; ' б) через белковые ионные насосы;

в) только путем эндо- и экзоцитоза при помощи мем­ бранных пузырьков;

г) путем осмоса?

-20-

-21-

Для каких клеток крови человека важное значение име­ет транспорт веществ в мембранной упаковке (пино- и фагоцитоз)? Какие элементы цитоскелета клетки, сое­диняясь с ПМ, обеспечивают изменение ее конфи­гурации и далее - пино- и фагоцитоз? Липосомы - это искусственно приготовленные из фос-фолипидов мембранные пузырьки. Почему их можно использовать для введения внутрь клеток лекарствен­ных препаратов?

Таблица 5

Поверхностный комплекс животной эукариотической клетки

Компонент	Особенности и функции
Гликокаликс	Представлен периферическими белками ПМ и угле­водами (2 - 10%) в составе гликолигшдов и гликопро-теидов. Определяет межклеточные узнавания, антиген­ные, адгезивные и рецепторные свойства клетки.
Плазмалемма	Бислой фосфолипидов (25 - 60%) в комплексе с белка­ми (40 - 75%). Периферические белки расположены на поверхности ПМ, связаны с полярными головками ли-пидных молекул. Основная их функция - рецепторная. Полупогруженные в бислой белки связаны с липидами гидрофобными взаимодействиями. Пронизывающие бислой белки определяют рецепторную, ферментатив­ную и транспортную функции.
Кортикальный слой	Представлен микротрубочками и микрофиламентами. Определяет форму клетки, передачу внешних сигналов глубинным структурам клетки.

Задание 10. Ядро

Изучите по табл. 6 особенности строения и функции ком­понентов ядра. На электронной микрофотографии ядра найди­те оболочку, поры, хроматин, ядрышко. Обратите внимание на связь наружной мембраны ядерной оболочки с каналами ЭПС.

-22-

Ответьте на вопросы:

• Сколько ядер имеют большинство клеток человека? Ка­ кие клетки человека безъядерные? Имеют два и много ядер?

• Зависит ли количество пор в ядерной мембране от фун­ кционального состояния клетки? Увеличивается или уменьшается их количество с повышением синтети­ ческой активности в клетке? Чем это можно объяснить?

Таблица 6 Функции компонентов ядра

Компонент	Функции
Оболочка	Состоит из двух мембран, пронизана порами. Разъе­диняет процессы транскрипции и трансляции, обес­печивает передачу внешних воздействий на хромо­сомы.
Плотная пластинка	Белковый слой, подстилающий внутреннюю ядер­ную мембрану, сохраняет форму ядра, способствует упорядоченному расположению хромосом в ядре.
Перинуклеоляр-ное пространст­во	Регулирует ядерно-цитоплазматические перемеще­ния веществ и структур.
Поровый комплекс	Состоит из двух рядов белковых гранул, отверстие поры закрыто тонкой диафрагмой. Через поры осу­ществляется избирательный транспорт молекул и частиц из ядра в цитоплазму и обратно.
Кариоплазма	Коллоид в форме геля, выполняет опорную функ­цию за счет фибриллярных белков, обеспечивает нормальное функционирование генетического мате­риала.
Ядрышко	Одно или несколько в одном ядре. В ядрышке синте­зируются рРНК и образуются субчастицы рибосом.
Хроматин	Форма существования хромосом в интерфазе. Ком­плекс ДНК и белков. Обеспечивает хранение и пере­дачу наследственного материала, регулирует все об­менные процессы в клетке.

-23-

Задание 11. Митохондрии (УИРС)

Рассмотрите на электронной микрофотографии субмикро­скопическое строение митохондрии. Найдите наружную и внутреннюю мембраны, кристы, матрикс, рибосомы. Пользуясь материалом табл. 7, ответьте на вопросы:

• Какие факты свидетельствуют о том, что митохондрии - потомки древних прокариотических клеток, вступивших на ранних этапах происхождения эукариотической клетки в эндосимбиотические отношения с другими прокарио- тическими клетками?

• Общая масса митохондрий по отношению к массе клеток различных органов крысы составляет: в поджелудочной железе - 7,9%, в печени - 18,4%, в сердце - 35,8%. Почему в клетках этих органов различное содержание митохонд­ рий?

• В каких клетках человека - эмбриональных или взрослого организма - митохондрии более многочисленны?

Таблица 7 Строение и функции митохондрий

Элемент органеллы	Особенности и функции
Наружная мембрана	Не образует впячиваний, способна растягиваться, содержит 15% белков и 85% липидов. Харак­теризуется высокой неспецифической проница­емостью, имеет туннельные белки с широкими пора­ми, проницаема для большинства растворимых низ­комолекулярных соединений.
Внутренняя мембрана	Легко меняет форму, образует листовидные (крис­ты) или трубчатые (тубулы) впячивания. Сходна по составу с ПМ прокариот, содержит 75% белков, 20% липидов, значительное количество кардиолипинов. Непроницаема для ионов. Содержит ферменты кис­лородного этапа дыхания.

-24-

Матрикс

Внутренняя среда митохондрии, в которой раз­ мещена ДНК, мелкие рибосомы (70 S), ферменты репликации, транскрипции, трансляции, цикла Кребса. '

Задание 12. Проверка усвоения материала

Проверьте усвоение материала по тестам из методи­ческого пособия «Основы цитологии» (с. 16 - 50).

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ

Цель занятия: Знать

• Характеристику основных периодов жизненного цикла клетки.

• Динамику структуры и функции хромосом в жизненном цикле клетки.

• Биологическое значение митоза.

Уметь определять на микропрепаратах фазы митоза.

Ознакомиться с основными механизмами регуляции митоза и его патологией.

Внеаудиторная работа

Задание 1. Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки (ЖЦК) - период существования клетки от ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Жизненный цикл пролиферирующих клеток (способных к делению) складывается из гетерокаталитической интерфазы и

-25-

митотического цикла. В митотическом цикле выделяют пери­од подготовки клетки к делению (автокаталитическая интер­фаза) и само деление - митоз. Автокаталитическая интерфаза подразделяется на периоды: G! (пресинтетический), S (син­тетический), G₂(постсинтетический).

В многоклеточном организме есть клетки, которые после своего рождения вступают в период покоя (G_o): они пред­ставлены клетками, выполняющими специфические функции в составе той или иной ткани; клетками, выходящими из мито­тического цикла; небольшим числом стволовых клеток (недиф­ференцированные клетки с широкими потенциями). Все эти клетки рассеяны среди пролиферирующих клеток и прак­тически неотличимы от них по морфологическим признакам.

Ответьте на вопросы:

• Какие клетки человека очень быстро обновляются? Как складывается их жизненный цикл?

• Приведите примеры высокодифференцированных клеток человека, не способных к делению. Каковы особенности их жизненного цикла?

• Способны ли к делению стволовые клетки?

• На какие периоды подразделяется подготовка клетки к де­ лению? Чем характеризуется G_b S, G₂ периоды подготовки клетки к делению?

Задание 2. Типы деления клеток

Выделяют три типа деления клеток: митоз - непрямое де­ление; амитоз - прямое деление (встречается в основном в об­реченных на гибель клетках); мейоз (лежит в основе гаметоге-неза - образования половых клеток).

Пользуясь материалом учебника и лекций,

!

ответьте на вопросы:

• За счет какого типа деления клеток происходит дробление оплодотворенной клетки, развитие эмбриона, рост орга­ низма, регенерация тканей и органов?

• Дочерние клетки, образовавшиеся в ходе митоза, генети­ чески идентичны между собой и материнской клеткой?

• В каких органах человека происходит мейоз?

• Как называются клетки, возникшие в результате мейоза?

Аудиторная работа Задание 3. Митотический цикл клеток

Изучите материал табл. 8 «Митотический цикл». Обра­тите внимание, что в период S количество генетического мате­риала удваивается за счет репликации ДНК. Репликация ДНК приводит, как правило, к появлению идентичных молекул ДНК, но иногда за счет возможного обмена участками сест­ринских хроматид (сестринский хроматидный обмен - СХО) идентичность молекул ДНК может немного нарушаться.

Ответьте на вопросы:

• В каком состоянии (конденсированном или деконденсиро- ванном) находятся хромосомы в период подготовки клет­ ки к делению?

• Одинакова ли продолжительность автокаталитической интерфазы и митоза делящихся клеток: а) у разных организмов, б) разных органов одного организма?

• В какой период митотического цикла клетки происходит репликация ДНК и авторепродукция хромосом?

• Как называются дочерние хромосомы, образовавшиеся в S-периоде?

-26-

-27-

• Сколько хроматид (1) и молекул ДНК (2) в одной хромо­соме в периоды митотического цикла: a) G_o; б) G\; в) S; r)G₂?

Решите задачу:

Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека (2п2с) составляет -6-10 ~⁹ мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в спермато­зоиде; яйцеклетке; в соматической клетке: а) перед началом её деления (2п4с); б) после его окончания (2п2с).

Таблица 8 Митотический цикл

Фазы и периоды		ПС*	Цитологическая характеристика
Подг повка к делению (автокаталитическая интерфаза)	Пресин-тетичес-кий период G,	2п2с	Хромосомы однохроматидные, декон-денсированные, при световой микрос­копии не выявляются. Накапливаются белки и РНК, увеличивается количес­тво митохондрий.
	Синтети­ческий период S	2п4с	Репликация ДНК, хромосомы двухро-матидные, деконденсированные, при световой микроскопии не выявляются. Продолжается синтез РНК и белков.
	Постсин­тетичес­кий период G2	2п4с	Остановка синтеза ДНК, хромосомы двухроматидные, деконденсированные, при световой микроскопии не выявля­ются. Накапливается энергия, синтези­руется РНК и белки, формирующие нити веретена деления.
Митоз (М-фаза)	Профаза	2п4с	Начало конденсации хромосом, они различимы при световой микроскопии, двухроматидные. Демонтаж ядерной оболочки, исчезновение ядрышка, де­ление центриолей и расхождение их к полюсам клетки, построение веретена деления.

-28-

г

Фазы и периоды		ПС*	Цитологическая характеристика
Митоз (М-фаза)	Метафаза	2п4с	Хромосомы максимально конденсиро­ваны, двухроматидные, располагаются в плоскости экватора клетки, хорошо различимы при световой микроскопии. К центромерам прикрепляются нити веретена деления.
	Анафаза	4п4с	Деление центромер, расхождение сест­ринских хроматид к различным полю- / сам клетки. Хромосомы максимально конденсированы, однохроматидные, различимы при световой микроскопии.
	Телофаза	2п2с	Хромосомы однохроматидные, декон­денсированные, не выявляемые при световой микроскопии. Формирование ядрышка, цитотомия, образование двух дочерних клеток.

* n - гаплоидный набор хромосом; с - количество моле­кул ДНК в гаплоидном наборе.

Задание 4. Митоз в. растительной клетке

Изучите на слайдах и постоянном микропрепарате фазы// митоза в клетках кончика корешка лука. Зарисуйте клетки на/ разных фазах митоза. /_л Мк/

_/м

Задание 5. Митоз в животной клетке ' W J

Изучите при малом и большом увеличениях микроскопа фазы митоза на препарате «Дробление оплодотворенных яиц аскариды». Зарисуйте бластомеры на стадии метафазы и ана­фазы.

Задание 6. Пролиферативная активность клеток в ходе восстановитель^ных процессов (УИРС)

Клетки печени, почек, надпочечни/кшИи ряда других ор­ганов обновляются медленно. Однако в/процессе восстановле

/У"

ния после повреждения (например, удаления части органа) происходит усиление клеточного деления.

Рассмотрите фотографии и постоянные микропрепараты среза печени крысы: а) в норме; б) через два дня после уда­ления 70% массы печени. Зарисуйте клетки на разных стадиях митоза. Сделайте вывод о состоянии пролиферации в клетках печени после частичной гепатэктомии. Какое значение имеет усиление пролиферации после удаления части органа?

Решите задачу:

В клинику обратился больной с жалобой на длительно не­заживающую кожную рану. Цитологический анализ отпечат­ков, взятых с поврежденного участка кожи, выявил отсутствие делящихся клеток.

Сделайте вывод о состоянии пролиферативных процессов поврежденного участка кожи.