Методические указания к аудиторной работе и её основные этапы
1. Проверка исходного уровня знаний:
Проверка внеаудиторной работы студентов
Контрольная работа
2. Разбор следующих учебных элементов:
системы жизнеобеспечения клеток;
особенности строения прокариотической клетки (на примере бактериальной);
общий план строения эукариотической животной клетки;
строение и функции плазматической мембраны,
транспорт веществ и его виды,
межклеточные контакты,
рецепторная функция плазмолеммы,
энергетический обмен, его этапы.
Различают неклеточные и клеточные формы жизни. Клеточные формы. Основную массу живых существ составляют организмы, обладающие клеточной структурой. В процессе эволюции органического мира клетка оказалась единственной элементарной системой, в которой возможно проявление всех закономерностей, характеризующих жизнь. Организмы, имеющие клеточное строение делятся на две категории:
не имеющие типичного ядра - доядерные, или прокариоты. К прокариотам относятся: бактерии; синезеленые водоросли;
обладающие типичным ядром - ядерные, или эукариоты. К эукариотам относятся: все остальные растения; все животные.
Помимо клеточных форм живых организмов имеются неклеточные формы жизни - вирусы. Они занимают промежуточное положение между живой и неживой природой. У них нет цитоплазмы и других клеточных органоидов, собственного обмена веществ. Свои основные свойства живого (обмен веществ и размножение) они проявляют только внутри других клеток, вне клеток могут находиться в форме кристаллов.
Вирусы состоят из многочисленных молекул белка и генетического материала, который может быть представлен ДНК или РНК. Белковая оболочка узнает клетки мишени и защищает генетический аппарат.
Особенности строения прокариотической клетки
К прокариотам относятся архебактерии, бактерии и синезеленые водоросли. Прокариоты — одноклеточные организмы, у которых отсутствуют структурно оформленное ядро, мембранные органоиды и митоз.
Размеры — от 1 до 15 мкм. Основные формы:
1) кокки (шаровидные),
2) бациллы (палочковидные),
3) вибрионы (изогнутые в виде запятой),
4) спириллы и спирохеты (спирально закрученные).
Бактериальная клетка ограничена оболочкой. Внутренний слой оболочки представлен цитоплазматической мембраной, над которой находится клеточная стенка; над клеточной стенкой у многих бактерий — слизистая капсула. Строение и функции цитоплазматической мембраны эукариотической и прокариотической клеток не отличаются. Мембрана может образовывать складки, называемые мезосомами.
7
Они могут иметь разную форму (мешковидные, трубчатые, пластинчатые и др.).
На поверхности мезосом располагаются ферменты. Клеточная стенка толстая, плотная, жесткая, состоит из муреина (главный компонент) и других органических веществ. Муреин представляет собой правильную сеть из параллельных полисаха-ридных цепей, сшитых друг с другом короткими белковыми цепочками.
В зависимости от особенностей строения клеточной стенки бактерии подразделяются на грамположительные (окрашиваются по Граму) и грамотрицательные (не окрашиваются). У грамотрицательных бактерий стенка тоньше, устроена сложнее и над муреиновым слоем снаружи имеется слой липидов. Внутреннее пространство заполнено цитоплазмой.
Генетический материал представлен кольцевыми молекулами ДНК. Эти ДНК можно условно разделить на «хромосомные» и плазмидные.
«Хромосомная» ДНК — одна, прикреплена к мембране, содержит несколько тысяч генов, в отличие от хромосомных ДНК эукариот она не линейная, не связана с белками. Зона, в которой расположена эта ДНК, называется нуклеоидом.
Плазмиды — внехромосомные генетические элементы. Представляют собой небольшие кольцевые ДНК, не связаны с белками, не прикреплены к мембране, содержат небольшое число генов.
Количество плазмид может быть различным. Наиболее изучены плазмиды, несущие информацию об устойчивости к лекарственным препаратам (R-фактор), принимающие участие в половом процессе (F-фактор).
Плазмида, способная объединяться с хромосомой, называется эписомой.
В бактериальной клетке отсутствуют все мембранные органоиды, характерные для эукариотической клетки (митохондрии, пластиды, ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы). В цитоплазме бактерий находятся рибосомы 70S-типа и включения. Как правило, рибосомы собраны в полисомы. Каждая рибосома состоит из малой (30S) и большой субъединиц (50S). Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки. Включения могут быть представлены глыбками крахмала, гликогена, волютина, липидными каплями.
Работа 1. Изучите строение бактериальной клетки и обозначьте ее компоненты.
Рис.1. Схема строения бактериальной клетки |
1- |
2- |
|
3- |
|
4- |
|
5- |
|
6- |
|
7- |
|
8- |
|
9- |
|
10- |
8
К плазмолемме в зоне десмосомы со стороны цитоплазмы прилегает участок электронноплотного вещества, так что внутренний слой мембраны кажется утолщенным. Под этим утолщением находится область тонких фибрилл, которые могут быть погружены в относительно плотный матрикс. Функциональная роль десмосом заключается главным образом в механической связи между клетками.
Щелевидное соединение, или нексус (nexus), представляет собой область протяженностью 0,5—3 мкм, где плазмолеммы разделены промежутком в 2—3 им.
Со стороны цитоплазмы никаких специальных примембранных структур в данной области не обнаруживается, но в структуре плазмолемм соседних клеток друг против друга располагаются специальные белковые комплексы (коннексоны), которые образуют как бы каналы из одной клетки в другую. Этот тип соединения встречается во всех группах тканей.
Функциональная роль щелевидного соединения заключается в переносе ионов и мелких молекул от клетки к клетке. Так, в сердечной мышце возбуждение, в основе которого лежит процесс изменения ионной проницаемости, передается от клетки к клетке через нексус.
|
Межклеточные соединения (схема) 1 — простое соединение; 2 — пальцевидное соединение; 3 — десмосома; 4 — плотное соединение; 5 — щелевидное соединение (нексус). |
Синантические соединения, или синапсы (synapsis). Этот тип соединений характерен для нервной ткани и встречается в специализированных участках контакта как между двумя нейронами, так и между нейроном и каким-либо иным элементом, входящим в состав рецептора или эффектора (например, нервно-мышечные, нервно-эпителиальные синапсы).
Синапсы — участки контактов двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одного элемента к другому.
Синапс состоит из окончания пресинаптического нейрона, постсинаптической структуры и синаптической щели между ними.
Синапсы можно классифицировать, во-первых, по их местоположению и принадлежности соответствующим клеткам (нервно-мышечные, нейронейрональные, аксосоматические, аксодендритические и т.д.).
Во-вторых, синапсы можно разделить по знаку их действия на возбуждающие и тормозящие.
13
Существуют рецепторы к биологически активным веществам — гормонам, медиаторам, к специфическим антигенам разных клеток или к определенным белкам.
Реализовать специфическое связывание лиганда (гормонов, нейромедиаторов, факторов роста, цитокинов) и преобразование полученного сигнала (результат специфического связывания) в изменение функции эффекторной системы могут лишь высокомолекулярные, конформационно подвижные биоструктуры.
Большинство рецепторов представляют собой белки, их агрегаты и комплексы с нуклеиновыми кислотами и низкомолекулярными веществами.
Различные клетки живых организмов имеют характерный набор рецепторов в зависимости от выполняемых этими клетками функций. Связываясь с рецептором, внеклеточные химические посредники воздействуют на протекание в клетке -мишени физиологически важных процессов.
Рецепторы - это специальные соединения на поверхности или внутри клеток органа-мишени, которые связывают гормон, доставляемый к его месту действия кровью, и, как следствие такого связывания, индуцируют реакции (или серию реакций), обеспечивающие конечный эффект гормона.
Гормональные рецепторы являются крупномолекулярными белками, способными нековалентно связывать гормон, и делятся на две группы в зависимости от типа связываемого гормона.
Липофильные гормоны (стероиды), легко проходят через клеточную мембрану, связываются с рецептором, локализованном либо в цитоплазме, либо в ядре клетки.
В противоположность гидрофильные гормоны, не способные проникать внутрь клетки, связываются с рецепторами на поверхности клетки, что обеспечивает запуск передачи сигнала внутри клетки.
Каждый гормон связывается со своим специфическим рецептором. В одной и той же клетке (и даже в каждой мембране одной клетки) может быть более десятка разных типов рецепторов.
Работа 6. Изучите межклеточные соединения (контакты).
Плазмолемма многоклеточных животных организмов принимает активное участие в образовании специальных структур — межклеточных соединений (junctiones intercellulares), обеспечивающих межклеточные взаимодействия. Различают несколько типов таких структур.
Простое межклеточное соединение, (junctio intercellularis simplex) — сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15—20 им. При этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток. Разновидностью простого соединения является "пальцевидное", или соединение по типу замка.
Плотное соединение (запирающая зона) (zonula occludens) — зона, где слои двух плазмолемм максимально сближены, здесь происходит как бы слияние участков плазмолемм двух соседних клеток. Роль плотного замыкающего соединения заключается в механическом соединении клеток друг с другом. Эта область непроницаемая для макромолекул и ионов и, следовательно, она запирает, отграничивает межклеточные щели (и вместе с ними собственно внутреннюю среду организма) от внешней среды.
Часто встречается, особенно в эпителии, особый тип соединения — пятно сцепления, или десмосома (desmosoma). Эта структура представляет собой небольшую площадку, иногда имеющую слоистый вид, диаметром до 0,5 мкм, где между мембранами располагается зона с высокой электронной плотностью.
12