Модуль №1

Еволюція клітини. Історія розвитку уявлень про будову клітини. Клітинна теорія. Відмінності будови клітин :про- та еукаріот, рослин та тварин. Методи досідження цитології.

Розділ №1

Еволюція клітини

1. Які ознаки живої системи вам відомі? Усі живі організми характеризуються низкою ключових параметрів, за якими їх відрізняють від неживих об'єктів. Зокрема сюди приналежні такі критерії живої матерії: -внутрішня структурованість. Живим організмам притаманна упорядкованість внутрішніх структур та процесів. Структурованість будови проявляється у наявності окресленої клітинної (у клітинних форм життя) будови та її внутрішніх органел і компартментів з розподілом між ними упорядкованих, почергових метаболічних шляхів і циклів. У неклітинних нуклеїнових форм живих організмів структурованість проявляється у впорядкованості комплексі нуклеїнових кислот з білками та цукрами. -метаболізм — комплекс безперервних біохімічних перетворень — біологічного окислення органічних речовин, з вивільненнямт енергії, котра використовується для підтримання процесів життєдіяльності та побудови організму. -гомеостаз — властивість живого організму підтримувати стабільність внутрішньої структурованості та процесів метаболізму. -розмноження — біологічний процес, за допомогою якого утворюються нові живі організми. -спадковість — здатність живої матерії передавати від батьків до нащадків основні ознаки зовнішньої та внутрішньої будови, біохімічних особливостей і фізіологічних функцій.

-подразливість — це здатність організму переходити зі стану фізіологічного спокою у діяльний стан у відповідь на дію будь-якої сили, яку називають подразником, процес дії цієї сили — подразненням, а відповідь на нього — біологічною реакцією.

-адаптація — індивідуальна або групова властивість живих організмів, що проявляється у вигляді реакції у поведінці організму перебудові фізіологічних процесів або набутті нових анатомічних структур, які розвинулись за певний проміжок часу таким чином, що підвищили виживання та репродуктивний успіх конкретного організму або виду. -еволюція — групова властивість живих організмів до їх історичного безупинного розвитку, набутті нових адаптацій, утворенням та вимирання видів, перетворенням екосистем та біосфери. -ріст, рух, розвиток.

2. Сучасне поняття про живу систему.

Жива система — відкрита система, здатна зменшити свою внутрішню ентопію за рахунок живлення високоорганізованими речовинами або вільною енергією з довкілля і звільнення від них, перероблених в менш організовану форму. Усі живі організми характеризуються низкою ключових параметрів, за якими їх відрізняють від неживих об'єктів. Зокрема сюди приналежні такі критерії живої матерії: -внутрішня структурованість. Живим організмам притаманна упорядкованість внутрішніх структур та процесів. Структурованість будови проявляється у наявності окресленої клітинної (у клітинних форм життя) будови та її внутрішніх органел і компартментів з розподілом між ними упорядкованих, почергових метаболічних шляхів і циклів. У неклітинних нуклеїнових форм живих організмів структурованість проявляється у впорядкованості комплексі нуклеїнових кислот з білками та цукрами. -метаболізм — комплекс безперервних біохімічних перетворень — біологічного окислення органічних речовин, з вивільненнямт енергії, котра використовується для підтримання процесів життєдіяльності та побудови організму. -гомеостаз — властивість живого організму підтримувати стабільність внутрішньої структурованості та процесів метаболізму. -розмноження — біологічний процес, за допомогою якого утворюються нові живі організми. -спадковість — здатність живої матерії передавати від батьків до нащадків основні ознаки зовнішньої та внутрішньої будови, біохімічних особливостей і фізіологічних функцій.

-подразливість — це здатність організму переходити зі стану фізіологічного спокою у діяльний стан у відповідь на дію будь-якої сили, яку називають подразником, процес дії цієї сили — подразненням, а відповідь на нього — біологічною реакцією.

-адаптація — індивідуальна або групова властивість живих організмів, що проявляється у вигляді реакції у поведінці організму перебудові фізіологічних процесів або набутті нових анатомічних структур, які розвинулись за певний проміжок часу таким чином, що підвищили виживання та репродуктивний успіх конкретного організму або виду. -еволюція — групова властивість живих організмів до їх історичного безупинного розвитку, набутті нових адаптацій, утворенням та вимирання видів, перетворенням екосистем та біосфери. -ріст, рух, розвиток.

3. Елементарна жива система

Клітина — елементарна жива система, здатна до самостійного існування, самовідтворенню і розвитку.

4-7. Чи можна вважати мітохондрію елементарною біологічною системою? Мітохондрії відрізняються від інших органел ( крім хлоропластів ) тим що мають особливі геноми. Тобто здатні до розмноження поділом і відтворення собі подібних. Проте більша частина «білків конструкторів» мітохондрій синтезуються в ядрі, а отже висновок, що мітохондрія не здатна довго існувати самостійно. Мітохондрії містять власну ДНК і розмножуються поділом, в мітохондріях наявні легкі прокаріотичні рибосоми. Тому можна зробити висновок, що мітохондрія є частково елементарною біологічною системою.

5-6. Чи можна вважати хлоропласт елементарною біологічною системою? Однією з характеристик живої системи – це її відносна енергетична незалежність. Оскільки ми знаємо, що клітина залежить енергетично від своїх компартментів ( які є частиною клітини ) то , в даному випадку , відділення хлоропласту спричинить енергетичну неспроможність рослинної клітини існувати далі. І сам хлоропласт не зможе існувати, адже хлоропласт як і будь яка органела не може утворюватись de novo. Отже вона не може бути елементарною одиницею живого. Хлоропласти містять власну ДНК і розмножуються поділом, в хлоропластах наявні легкі прокаріотичні рибосоми.

8. Які характеристики живої системи притаманні клітині?

Клітина — основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, за винятком вірусів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Клітина здатна до росту, розвитку, метаболізму, самовідтворення, руху, їй характерний гомеостаз і структурованість.

9. Гіпотези походження життя. Гіпотеза Опаріна. Опарін запропонував думку, що органічні речовини, можливо вуглеводні, могли утворюватися в океані з більш простих сполук. Енергію для цих процесі постачала інтенсивна сонячна радіація, головним чином УФ-випромінювання, що потряпляло на Землю до того, як утворився озоновий шар. На думку Опаріна, різноманітність простих сполук, що знаходилися в океанах, площа поверхні Землі, доступність енергії та масштаби часу дозволяють припустити, що в океанах накопичилися органічні речовини і утворився “первісний бульйон”. В такому первісному бульйоні, на його думку, і могло утворитися життя. Гіпотеза РНК-світу. Суть її полягає в припущенні, що основоположниками живих клітин могли бути молекули РНК, а не білки. Вважається, що шляхом самореплікації молекули РНК еволюціонували до більш складних клітинних утворень.

10. Походження прокаріот. Гіпотеза Опаріна і гіпотеза РНК-світу можуть пояснити виникнення прокаріотичних організмів. Гіпотеза Опаріна. Опарін запропонував думку, що органічні речовини, можливо вуглеводні, могли утворюватися в океані з більш простих сполук. Енергію для цих процесі постачала інтенсивна сонячна радіація, головним чином УФ-випромінювання, що потряпляло на Землю до того, як утворився озоновий шар. На думку Опаріна, різноманітність простих сполук, що знаходилися в океанах, площа поверхні Землі, доступність енергії та масштаби часу дозволяють припустити, що в океанах накопичилися органічні речовини і утворився “первісний бульйон”. В такому первісному бульйоні, на його думку, і могло утворитися життя. Гіпотеза РНК-світу. Суть її полягає в припущенні, що основоположниками живих клітин могли бути молекули РНК, а не білки. Вважається, що шляхом самореплікації молекули РНК еволюціонували до більш складних клітинних утворень.

11-12. Походження еукаріотів.

Автогенетична гіпотеза — згідно з цією гіпотезою, еукаріотична клітина виникла з прокаріотичної внаслідок розвитку плазмалемою системи інвагінацій, які надалі замкнулись навколо ділянок плазмалеми з ферментами дихального ланцюга, фотосинтетичними пігментами, нуклеоїда, відповідно утворивши мітохондрії, пластиди та ядро. Розвиток системи інвагінацій мембран привів також до виникнення ЕПС, АГ, лізосом та ін. Ендосімбіотична гіпотеза. Згідно з цією гіпотезою еукаріотична клітина виникла в наслідок кількох ендосимбіозів : гіпотетична прокаріотична анаеробна клітина, здатна до фагоцитозу, захопила, проте не перетравила аеробну гетеротрофну бактерію, яка трансформувалась в мітохондрію. Далі клітина-господар, що містить мітохондрію, вступила в симбіоз з рухливою спірохетоподібною гетеротрофною бактерією, яка дала початок джгутику. Після цього в наслідок автогенетичного процесу утворення інвагінацій плазмалеми, утворилося ядро. Таким чином утворилася перша гетеротрофна еукаріотична клітина.

Синтетична гіпотеза — симбіоз автогенетичної і ендосимбіотичної гіпотези.

13-14. Походження мітохондрій та хлоропластів. Ендосимбіотична теорія — теорія, згідно з якою походження мітохонд рій та хлоропластів вважається симбіотичним. Тобто зазначені органели були окремими внутрішньоклітинними бактеріями-симбіонтами, що через збільшення ступеню взаємної залежності стали постійною частиною клітини. За цією теорією, пращурами мітохондрій були альфа-протеобактерії, пращурами пластид — ціанобактерії.

15. Теорія ендосимбіозу.

Ендосимбіотична теорія — теорія, згідно з якою походження мітохонд рій та хлоропластів вважається симбіотичним. Тобто зазначені органели були окремими внутрішньоклітинними бактеріями-симбіонтами, що через збільшення ступеню взаємної залежності стали постійною частиною клітини. За цією теорією, пращурами мітохондрій були альфа-протеобактерії, пращурами пластид — ціанобактерії.

16. Походження ядра. Гіпотеза “сінтропна модель” - свідчить про те, що ядро виникло в результаті симбіотичних взаємовідносин між археєю і бактерією. Симбіоз виник, коли архея проникла в бактерію, в наслідок чого архея редукувалася до клітинного ядра сучасних еукаріот.

Згідно з гіпотезою вірусного еукаріогенезу ядро виникло в результаті інфекції прокаріотичної клітини вірусом.

Екзомембранна гіпотеза — ядро виникло від клітини, що в процесі еволюції створила другу зовнішню клітинну ебрану, первинна клітинна мембрана після цього перетворилася на ядерну мембрану, в ній утворилася складна система порових структур для транспорту клітинних компонентів, що були синтезовані всередині ядра.

17. Формування різноманіття внутрішніх мембран еукаріотичних клітин

Найважливіша роль в еволюції клітинних мембран належить, очевидно, класу амфіпатичних молекул, які мають гідрофобну і гідрофільну частини. Вони здатні спонтанно агрегувати, утворюючи двошарові структури у вигляді замкнутих пухирців із водним вмістом, ізольованим від зовнішнього середовища. Усі нині існуючі клітини оточені плазматичною мембраною, що складається з таких амфіпатичних молекул, переважно фосфоліпідів і білків. Здатність молекул фосфоліпідів до термотропних переходів має велике значення для регулювання функціональної активності білково-ліпідних комплексів у сучасних мембранах.

Розділ №2 “Відмінності між різними типами клітин” 1-2. Перерахуйте головні відмінності між прокаріотичними та еукаріотичними клітинами.

Прокаріоти:

Діаметр клітин скдає 0,5-5 мкм. Генетичний матеріал представлений кільцевою ДНК в цитоплазмі, ядро, хромосоми і ядерце відсутні. Синтез білка відбувається в 70s-хромосомах. ЕПС відсутня. Клітинні стінки жорсткі (містять полісахариди, амінокислоти). Основний компонент — муреїн. Деякі над клітинною оболонкою мають слизову капсулу. Джгутики прості. Органели немембранні. ЕПС, клітинний центр, мітохондрії, АГ, лізосоми, пластиди, вакуолі (окрім газових) відсутні. Прямий поділ клітини (амітоз). Дихання : якщо є аеробне дихання, то цей процес відбувається в дихальних (цитоплазматичних) мембранах, а спеціальної органели для даного процесу немає. Фотосинтез : Хлоропласти відсутні. А якщо даний процес є, то він відбувається на фосинтетичних мембранах. Здатні до фіксації азоту. Еукаріоти: Діаметр клітини зазвичай складає до 40 мкм; об'єм клітини у 1000-10.000 більше, ніж у прокаріот. Є оформлене ядро, в якому лінійні молекули ДНК зв'язані з білками і РНК і утворюють хромосоми. Всередині ядра знаходиться ядерце. Синтез білка відбувається у 80S-рибосомах (більш великих, порівняно з прокаріот, рибосомами). Рибосоми можуть бути прикріплені до ендоплазматичної сітки. Клітинні стінки : у рослин - Основний структурний полісахарид – целюлоза. У тварин - як такої клітинної стінки немає, але є поверхневий шар над плазматичною мембраною, який складається з білків, зв'язаних з вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами і називається глікокалікс. Органел багато. Деякі оточені подвійною мембраною (ядро, мітохондрії, хлоропласти у рослинних клітинах). Велика кількість органел оточена однією мембраною (апарат Гольджі, лізосоми, ЕПС). Поділ прямий і непрямий (мітоз і мейоз). Аеробне дихання відбувається в мітохондріях. Процес фотосинтезу відбувається в хлоропластах, які містять спеціальні мембрани, які зазвичай укладені в ламели або грани. Не здатні до фіксації азоту.

3-5. Рослинна та тваринна клітини.

У рослинній клітині є все органоїди, властиві й тваринній клітині: ядро, ендоплазматична сітка, рибосоми, мітохондрії, комплекс Гольджі. Разом з тим вона має істотні особливості будо­ви. Рослинна клітина відрізняється від тваринної наступними ознаками:

1. міцною клітинною стінкою значної товщини;

2. особливими органоїдами — пластидами, в яких відбувається первинний синтез органічних речовин із мінеральних за ра­хунок енергії світла;

3.розвинутою сіткою вакуолей, які значною мірою обумовлю­ють властивості осмосу клітин.

Рослинна клітина, як і тваринна, оточена цитоплазматичною мембраною, але окрім неї обмежена товстою клітинною стінкою, що складається з целюлози, якої немає у тварин. Клітинна стінка має пори, через які канали ендоплазматичної сітки сусідніх клі­тин сполучаються один з одним.Переважання синтетичних процесів над процесами вивіль­нення енергії — одна з найхарактерніших особливостей обміну речовин рослинних організмів. Первинний синтез вуглеводів із неорганічних речовин здійснюється в пластидах. Пластиди мо­жуть переходити один в одного. Вони містять ДНК і РНК і роз­множуються розподілом надвоє. Вакуолі розвиваються з цистерн ендоплазматичної сітки, містять у розчиненому вигляді білки, вуглеводи, низькомолекулярні продукти синтезу, вітаміни, різні солі й оточені мембраною. Тиск осмосу, який створюється розчи­неними у вакуолярному соку речовинами, призводить до того, що в клітину надходить вода і створюється тургор — напруга клітин­ної стінки. Тургор і товсті пружні оболонки клітин обумовлюють міцність рослин до статичних і динамічних навантажень.

6-7. Форми клітин. За формою клітини розрізняють: циліндричні і кубічні (в епітеліальних тканинах); дископодібні (еритроцити), кулясті (яйцеклітини), видовжені і веретеноподібні (м’язові), зірчасті (нервові), амебоїдні (лейкоцити - не мають постійної форми). Паренхімні та прозенхімні. Перші з радіальною симетрією, тоді ж як другі мають видовжену форму з двох полюсів і набувають наче форми «ока» ,проте часто з заокруглими кінцями, на мікроскопічному рівні. Паренхімні клітини переважають в печінці, в крові ( хоча еритроцити не можна назвати повноцінною клітиною ), прозенхімні наявні в епідермісі цибулі, в багатьох водоростях. Пов’язано насамперед з їх функціями. Наприклад, клітини м’язів повинні передавати нервовий імпульс іншим клітинам і в цей час скорочуватись, для цього їм потрібна продовгувата форма. Для клітин які мають високу секреторну діяльність необхідний великий об’єм і велика площа, тому вони набувають кулястої форми.

Розділ №3 “Історія розвитку цитології” 1. Етапи в історії вивчення клітин.

В історії вчення про тканини та мікроскопічну будову органів розрізняють три періоди: домікроскопічний (тривалістю майже 2000 років), мікроскопічний (майже 300 років) і сучасний, який поєднує досягнення в галузі електронної мікроскопії, імуноцитохімії, цитофотометрії тощо.

2. Внесок у розвиток цитології Р. Гука. Ро́берт Гук — англійський природодослідник, учений-енциклопедист, що зіграв важливу роль у науковій революції сімнадцятого століття. У середині 17 ст. англійський фізик Р.Гук у сконструйованому ним мікроскопі, який збільшував зображення у 40 разів, уперше побачив і замалював клітини корку. Виявлені були не стільки самі клітини, скільки їхні целюлозні оболонки з порожнинами, названі порами, або клітинами. Саме йому належить термін “клітина”. 3. Внесок у розвиток цитології Левенгука. Антоні ван Левенгук — голландський натураліст, який значно вдосконалив мікроскоп, основоположник наукової мікроскопії, член Лондонського королівського товариства (з 1680 року), вперше в історії за допомогою свого мікроскопу спостерігав мікроскопічну будову різних форм живих організмів.

Спорудив мікроскоп, добившись 300-разового збільшення, і з його допомогою проводив передові на ті часи дослідження. Серед іншого Левенгук першим відкрив еритроцити, описав бактерії, найпростіші, сперматозоїди, будову очей комах і м'язових волокон, знайшов і описав багато інфузорій, гідр тощо. 4. Внесок у розвиток цитології Брауна. Ро́берт Бра́ун — шотландський ботанік. В 1798 році президент Королівського наукового товариства сер Джозеф Бенкс рекомендував його на посаду натураліста на борту корабля «Інвестигейтор», що вирушав з дослідницькими цілями до берегів Австралії.

Під час цієї експедиції Браун зібрав величезну колекцію рослин. Після повернення в Англію в 1805 році Браун кілька років присвятив класифікації зібраних в експедиції рослин, більшість із яких раніше не були відомі науці. В 1828 році Браун опублікував «Короткий звіт про спостереження у мікроскоп…», у якому описав відкритий ним рух часток. Йому також належить честь опису ядра рослинної клітини.

5. Внесок у розвиток цитології Т. Шванна. Теодор Шванн — німецький фізіолог, один з авторів клітинної теорії. Найбільш відомі роботи Шванна в області гістології, а також праці, присвячені клітинній теорії. Ознайомившись з роботами М. Шлейдена, Шванн переглянув весь гістологічний матеріал і знайшов принцип порівняння клітин рослин і элементарних мікроскопічних структур тварин. Взяв як характерний елемент клітинної структури ядро, зміг довести спільність побудови клітин рослин і тварин. Як гістолог Шванн відомий своїми роботами, в яких тонко описує будову кровоносних судин, гладеньких м'язів і нервів. Вчений знайшов і описав особливу оболонку, яка оточує нервове волокно (шванновска оболонка). Крім того, Шванн знайшов в шлунковому соці фермент пепсин і встановив виконувальну ним функцію; проілюстрував принципову аналогію між процесами травлення, бродіння і гниття. 6. Внесок у розвиток цитології М. Шлейдена Маттіас Якоб Шлейден - німецький біолог (ботанік) і громадський діяч. Основні праці Шлейдена - по ембріології та анатомії рослин. Шлейден використовував і обгрунтовував онтогенетический спосіб вивчення морфології рослин і був його активним пропагандистом. Роботи Шлейдена зіграли важливу роль при створенні клітинної теорії . Шлейден вважався одним з попередників і прихильників дарвінізму. 7. Внесок у розвиток цитології Р. Вірхова Рудольф Людвіг Карл Вірхов — німецький вчений-патолог, громадський і політичнй діяч другої половини XIX століття. Реформатор наукової і практичної медицини, основоположник сучасної патологічної анатомії та клітинної теорії. У 1855 році встановив, що клітини організму утворюються із інших клітин шляхом поділу. Сформулював тезу «кожна клітина від клітини», довівши, що єдино можливим шляхом утворення клітин є їхній поділ. 8. Походження поняття “клітина” У середині 17 ст. англійський фізик Р.Гук у сконструйованому ним мікроскопі, який збільшував зображення у 40 разів, уперше побачив і замалював клітини корку. Виявлені були не стільки самі клітини, скільки їхні целюлозні оболонки з порожнинами, названі порами, або клітинами. Саме йому належить термін “клітина”. 9. Описання основних органел клітин.

У другій половині ХІХ ст. було розроблено низку нових гістохімічних методик, за допомогою яких стало можливим детально вивчити структурованість цитоплазми клітини. А.Колікер у 1857 році вперше описав мітохондрії у м’язових клітинах, а Р. Альтман у 1894 році і К. Бенда в 1897 році – на інших об’єктах. Під назвою «тигроїд» Ф. Ніслем було описано грЕПС. Е. Ван Бенеден у 1875 р. описав клітинний центр, а К. Бенда в 1889 р. =- пластиди. У 1898 р. К. Гольджі, використавши техніку імпрегнації сріблом, відкрив пластинчатий комплекс, названий на його честь апаратом Гольджі.

10. Особливості розвитку цитології в кінці ХІХ ст.

Наприкінці цього століття О.О.Ковалевський встановив загальні закономірності в розвитку безхребетних і хребетних тварин. І.Мечников відкрив явище фагоцитозу. Виникла експериментальна ембріологія. Вільгельм Ру назвав її «механікою розвитку». Представники експериментальної ембріології, в основному німецькі біологи В.Ру, Г.Шпеманн, Г.Дріш та ін.. Значному прогресові цитології сприяло створення в 1886р. К.Цейсом і Е.Аббе світлового мікроскопа. Наприкінці цього століття було розроблено основи методу ліофільного сушіння

Розділ №4 “Клітинна теорія” 1. Постулати сучасної клітинної теорії. —клітина — основна структурно-функціональна і генетична одиниця живих організмів, найменша одиниця живого;

—клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів схожі за будовою, хімічним складом і найважливішими ви­явами процесів життєдіяльності;

—кожна нова клітина утворюється в результаті поділу початко­вої (материнської) клітини;

—клітини багатоклітинних організмів спеціалізовані: вони ви­конують різні функції і утворюють тканини.

2. Кліти́на (від грец. kytos — порожнина) — основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, за винятком вірусів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Є Центром біохімічних реакцій, що відбуваються в організмі. Є носієм матеріальної основи спадковості. 3. Клітинна — елементарна одиниця живого. Клітина — основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, за винятком вірусів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Клітина здатна до росту, розвитку, метаболізму, самовідтворення, руху, їй характерний гомеостаз і структурованість.

4. Тотипотентність. Тотипотентність — властивість клітини шляхом поділу давати початок будь-якому клітинному типу організма. Заплідненні яйцеклітини є тотипотентними. У деяких організмів клітини могуть диференціонуватися і отримувати тотипотентність. Зрізані частини рослин і каллус можуть будти використані для вирощування цілої рослини. 5. Клітини різних організмів гомологічні.

Це означає що клітини всіх організмів мають якесь спільне походження, а отже і спільну будову. 6. Клітинний клон. Клітинний клон — нащадок однієї клітини, має той самий генотип. Розділ №5 “Методи цитологічних досліджен” 1. Оптична частина мікроскопа. Оптична система забеспечує створення зображення об’єкта. До оптичної системи належить дзеркальце, конденсор з діафрагмою та системою світлофільтрів, об’єктив, окуляр, бінокулярна насадка. Світло від його джерела (дзеркальце чи освітлювальний пристрій) іде до конденсора, який збирає окремі промені в пучок на препараті. Пічля проходження крізь об’єкт промені світла потрапляють до системи лінз об’єктива, де формується первинне зображення. За допомогою лінз об’єктива це зображення додатково збільшується. 2. Механічна частина мікроскопа. До механічної системи мікроскопа належить основа мікроскопа, штатив, мікро- та макрогвинти, гвинт конденсора, предметний столик із препаратоводієм, револьверна голівка, тубус. 3. Неосвітлене поле зору.

Можливе за певних умов: Неправильне налаштування об’єктиву; Немає джерела сонячного світла; Сонячне світло є, проте не направлене дзеркальцем до лінз ; Несправний окуляр; Забруднення лінз мікроскопа; Закрита діафрагма; Сильно опущений освітлювач; Забруднення окуляра; Поле зору перекривається оправою фото фільтра; Скло об’єктива потрапило в воду, або в гліцерин, яка покрила не лише препарат, а й покривне скельце; Забруднений препарат.

4. Хід променів у світловому мікроскопі.

Світло від його джерела (дзеркальце чи освітлювальний пристрій) іде до конденсора, який збирає окремі промені в пучок на препараті. Пічля проходження крізь об’єкт промені світла потрапляють до системи лінз об’єктива, де формується первинне зображення.

5. Роздільна здатність та кратність збільшення мікроскопа.

Збільшення мікроскопа знаходять як результат множення збільшення об’єктива на збільшення окуляра. Наприклад, мікроскоп х об’єктивом 40х, окуляром 10х буде кратним 400 ( 40 * 10 = 400 ). Роздільна здатність – це найменша відстань між двома, які помітні роздільно.

6. Чому не доцільне створення світлового мікроскопа з дуже великою кратністю збільшення? Зі збільшенням кратності збільшення мікроскопа виникає необхідність збільшення світлової концентрації. Тобто, чим більше збільшення, тим більше світла потрібна, щоб розгледіти об’єкт. А при 10 000х необхідно дуже багато світла, яке не дістати від звичайної лампи чи просто сонячного світла через дзеркальце. 7. Приготування тимчасового препарату. Тимчасовий препарат можна зробити шляхом звичайного зрізання слою певного досліджуваного препарату, покласти якумога тонший шар на препаратне скло, внести кілька крапель води та накрити покривним скельцем.

8. Вітальні барвники. Барвники з найменьшою токсичністю, що використовуються у прижиттєвих дослідженнях клітини у найменьших концентраціях. Це янус зелений, нейтральний червоний, метиловий синій тощо. 9. Основні етапи приготування постійного гістологічного препарату. Спочатку робляться на мікротомі парафінові зрізи, товщиною 5-6 мкм. Далі із зрізів видаляється парафін, шляхом пропускання препарату через бензол, ксилол чи толуол (3-5 хвилин) (депарафінування). Наступним кроков буде проведення зрізів через спирти, концентрація яких зменьшується — по 2 хвилини (гідратація). Далі зрізи промиваються дистильованою водою і забаврлюються гематоксиліном Бемера (2-3 хв). Необхідно витримати зрізи у водопровідній воді, щоб ядра у клітинах стали блакитно-синіми (10-20 хв). Далі має відбутися дофарбування зрізів еозином, щоб цитоплазма стала рожево-червоного кольору (3-10 хв). Потім зрізи треба провести через спирти, концентрація яких збільшується (дегідратація). Далі витримати зрізи 3-5 хв у бензолі, ксилолі чи тоулолі. Останній крок — нанесення на зрізи бальзам та накриття покривним скельцем. 10-11. Методи фіксації. Розрізняють фізічні і хімічні методи фіксації. До фізичних методів відносять заморожування та фіксацію нагріванням або сущінням. Так, для приготування препарату для сканувального електронного мікроскопа застосовуються метод заморожування-сколювання. Хімічні методи фіксації — введення у клітину тієї чи іншої речовини або суміші, яка припиняє в ній процеси життєдіяльності, водночас зупиняючі всі процеси, зокрема процеси аутолітичного руйнування клітини. Різні фіксатори мають різні механізми дії. Деякі (спирти) осаджують (денатурують) білки, а для інших (альдегіди) є властиве утворення молекулярних містків, що ковалентно зв’язують органічні молекули, обмежуючи їхню рухливість. Розрізняють прості і складні фіксатори. Прості — розчини якоїсь однієї сполуки, наприклад 96% етиловий спорт або метанол, формулін, розчин глутаролового альдегіду тощо. Складні фіксатори містять декілька речовин, що забеспечубть швидшу і надійнішу, але більш повільну фіксацію. Приклади складних фіксаторів — суміш Буену (формалін -пікринова кислота-оцтова кислота), Карнуа (етанол-хлороформ-оцтова кислота), Нікіфорова )етанол-діетиловий спирт), спиртово-оцтова кислота.

12. З якою метою використовуються розчинники (бензол, ксилол, толуол). Мета використання бензолу, ксилолу, толуолу в виготовленні парафінових зрізів. Вони завершують етап зневоднення препарату та використовується для суміші з парафіном (гістологічна каша). 13. Для чого предметні скельця змащують сумішшю білку з гліцерином? Для прикріплення парафінового зрізу до предметного скельця. 14. Типи мікротомів. Вібротом — прилад, за допомогою якого можна отримувати зрізи з матеріалу, який не зазнав попередньої обробки, тобто нефіксованого. Він дозволяє робити зрізи навіть із живого матеріалу товщиною близько 20-30 мкмю Заморожувальні мікротоми (мікротоми) здатні зменьшити товщину зрізу до 10-15 мкм. У цих мікротомах температура об’єкту зменьшується майде до -20 градусів. Мікротоми бувають санними або роторними. Ці два типи приладів різняться за розташуванням та рухливістю мікротомного ножа та препарату. У роторному мікротомі ніж закріпленний нерухомо, а об’єкт рухається. У санному об’єкт подається на 3-7 мкм за один прохід угору, а рухається й робить зріз ніж. Зрізи для електронної мікроскопії заливають в епоксидні смоли й ріжуть на ультрамікротомі, що дає можливість отримати їх товщиною в частки мікрометра. Ніж для ультрамікротома робиться зі скла або алмазу. 16. Ультрамікротом. Ультрамікротом — різновид мікротомів, що використовується в електронній мікроскопії. Зрізи для електронної мікроскопії заливають в епоксидні смоли й ріжуть на ультрамікротомі, що дає можливість отримати їх товщиною в частки мікрометра. Ніж для ультрамікротома робиться зі скла або алмазу. 17. Як отримати зрізи тканин для світлової мікроскопії, не заливаючі ці тканини вв парафін чи інші пластичні речовини? За допомогою вібротому — приладу, за допомогою якого можна отримувати зрізи з матеріалу, не зазнавшого попередньою обробки, тобто нефіксованого. Зрізи товщиною 20-50 мкм. 18. Чим відрізняються процес виготовлення препаратів для світлової та електронної трансмісійної мікроскопії? Для отримання найтонших зрізів (1-7 мкм і менше) застосовують заливку в пластичні середовища, а саме: целоїдин, парафін, парапласт (для світлової мікроскопії) і епоксидні смоли (для електронної трансмісійної мікроскопії). 19. Зневоднення. Зневоднення – процес, коли препарат підлягає ряду хімічних взаємодій зі спиртами різних концентрацій для усунення води з препарату, для подальшої взаємодії з парафіном. 20. Перед забарвленням використовують групу спиртів з концентраціями, що зменьшуються. З якою метою? Це процес гідратації

21. Методи фарбування клітин. Розрізняють спеціальні та оглядові методи забарвлення. Розрізняють також забарвлення прогресивне й регресивне. При першому препарат поступово зв’язує барвник, доки колір не сягне оптимуму. Під час другого препарат спочатку перефарбовують, після чого надлишок барвника відмивають, доки не буде досягнуто оптимуму. 22. Базофільні, оксифільні і нейтрофільні структури. Базофільні структури – структури які мають кислий pH( 7> ).Оксифільні (еозинофільні) структури – структури pH яких більше 7, нейтрофільні структури — рН =0. 23. До якої групи барвників відносяться гемотоксилін та еозин? Які структури в клітині вони забаврвлюють? Гематоксилін забарлює основні структури (нуклеїнові кислоти в ядрі), еозин - кислотний барвник – забарвлює основні білки цитоплазми. 24. Якого кольору ядро та цитоплазма еритроцитів жаби при забарвлення їх гематоксиліном та еозином? Ядра будуть синього кольору, адже гематоксилін основний барвник, забарвлює нуклеїнові кислоті в ядрі. Цитоплазма буде рожево-червоного кольору, адже еозин — кислотний барвник, забарвлює основні білкі цитоплазми. 25. Методи цитохімії та імуноцитохімії. Для вивчення хімічного складу клітин і розташування певних класів хімічних речовин у клітині застосовують цитохімічні методи. В основі їх лежать методи аналітичної хімії, якими послуговуються для аналізу розчинів, але адаптовані під конкретні умови приготування цитологічного препарату. Тобто на препараті ставлять певну хімічну реакцію, за результатами якої роблять висновок про наявність або відсутність певного класу речовин у складі клітини. Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії. 26. За допомогою яких методів можна визначити локалізацію певного білка в клітині? За допомогою цитохімічних і імуногістохімічних методів. Для вивчення хімічного складу клітин і розташування певних класів хімічних речовин у клітині застосовують цитохімічні методи. В основі їх лежать методи аналітичної хімії, якими послуговуються для аналізу розчинів, але адаптовані під конкретні умови приготування цитологічного препарату. Тобто на препараті ставлять певну хімічну реакцію, за результатами якої роблять висновок про наявність або відсутність певного класу речовин у складі клітини. Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії. 27. Клітини відрізняються одна від одної різним складом білків (антигенів). Якими методами можна визначити ці відмінності? За допомогою імуногістохімічних методів. Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії. Зв’язані ж антитіла виявляють по різному. Можна помітити їх флуорохромом і побачити його в люмінісцентному мікроскопі, можна — радіоактивною міткою, яку виявлятимуть так само, як і при авторадіографії, а можна й ферментом, який буде установлено гістохімічно. 28. Перед дослідником поставлене завдання — визначити структури, що містять ДНК та РНК. Які методи допоможуть це зробити? За допомогою основних барвників можна визначити в клітині структури, що містять нуклеїнові кислоти — ДНК і РНК. Наприклад, гематоксилін, що зафарбує структури в синій чи фіолетовий колір. ДНК можна виявити реакцією Фельгена. РНК - 29. Кількісні методи визначення речовин у клітині. Можна використати методи забарвлення (основним або кислотним барвником), цитофотометрії, авторадіографії (Для цього у поживне середовище вводять р-ну – попередник молекули, топографію біосинтезу якої потрібно вивчити. Ця речовина у собі повинна мати радіоактивний ізотоп, що поступово розпадається. Місця його розпаду виявляються завдяки фотоемульсії, яка наноситься на препарат чи поверхню досліджуваних клітин по закінченні терміну експерименту. Варіюючи час, який мічений радіоактивним ізотопом попередник перебуває в організмі або клітині, можна встановити шляхи його руху по клітині чи органам тіла тощо.), імуногістохімію (Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії.). 30. Якісний склад органічних речовин у клітині. Один з методів – цитохімічний метод дослідження (Для вивчення хімічного складу клітин і розташування певних класів хімічних речовин у клітині застосовують цитохімічні методи. В основі їх лежать методи аналітичної хімії, якими послуговуються для аналізу розчинів, але адаптовані під конкретні умови приготування цитологічного препарату. Тобто на препараті ставлять певну хімічну реакцію, за результатами якої роблять висновок про наявність або відсутність певного класу речовин у складі клітини). Другий – імуногістохімія (Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії.). 31. Відомо, що до складу клітин взодять різні органічні речовини. Їх можна визначити: Один з методів – цитохімічний метод дослідження (Для вивчення хімічного складу клітин і розташування певних класів хімічних речовин у клітині застосовують цитохімічні методи. В основі їх лежать методи аналітичної хімії, якими послуговуються для аналізу розчинів, але адаптовані під конкретні умови приготування цитологічного препарату. Тобто на препараті ставлять певну хімічну реакцію, за результатами якої роблять висновок про наявність або відсутність певного класу речовин у складі клітини). Другий – імуногістохімія (Імуногістохімічні методи використовуються для виявлення певного типу молекул. Вони дозволяють вибірково визначити локалізацію певних молекул , навіть за умови їхньої високої подібності до інших. Однак визначенню піддаються дище складні органічні речовини, які при введенні в організм тварини здатні викликати специфічну імунну відповідь - утворення антитіл. Іміногістохімічні методи засновані на використанні саме антитіл — складних білкових молекул, які виробляються спеціалізованими клітинами й здатні зв’язувати молекули, котрі індукували їхнє утворення — антигени. Спеціфічність зв’язування антитіл з антигенами є надзвичайно високою, що й використувється в імуногістохімії.). 32. Методи прижиттєвих досліджень. Методи прижиттєвого дослідження. Один з методів – метод культури тканин і клітин (особливий метод дослідження живих об’єктів. При цьому окремі клітини або невеликі ділянки органів вміщують у спеціальне поживне середовище, сприятливе для життєдіяльності та розмноження клітин. У такий спосіб можна простежити весь життєвий цикл клітин, вивчати їхню стійкість до окремих факторів зовнішнього середовища або вплив тих чи інших біологічно-активних речовин безпосередньо нна ті чі інші клітини. Подібні дослідження дозволяють зробити висновки саме про безпосередню взаємодіє клітини і зовнішнього чинника). Другий – метод авторадіографії (Для цього у поживне середовище вводять р-ну – попередник молекули, топографію біосинтезу якої потрібно вивчити. Ця речовина у собі повинна мати радіоактивний ізотоп, що поступово розпадається. Місця його розпаду виявляються завдяки фотоемульсії, яка наноситься на препарат чи поверхню досліджуваних клітин по закінченні терміну експерименту. Варіюючи час, який мічений радіоактивним ізотопом попередник перебуває в організмі або клітині, можна встановити шляхи його руху по клітині чи органам тіла тощо.). Третій – метод мікрохірургії. Четвертий – метод забарвлення вітальними барвниками. 33. Яким мікроскопом слід користуватися, щою визначити структуриу клітинної мембрани товщиною 7-10 нм? Електронним. 34. Можливості (просвучуючої) трансмісійної мікроскопії при дослідженні клітини.

Він дозволяє розглянути досить тонкі зрізи на препаратах (до 0,1 мкм). 35. Можливості скануючої (растрової) електронної мікроскопії при дослідженні клітини. Для вивчення поверхонь біологічних об’єктів, зокрема тривимірної будови сколів клітин, застосовують сканувальну, або растрову, електронну мікроскопію. При цьому методі пучок електронів проходить уздовж поверхні досліджуваного об’єкта й відбивається від нього в різні боки. Спеціальні детектори фіксують напрямок, в якому відбивається потік електронів, і на основі цього створюється тривимірна реконструкція поверхні досліджуваного об’єкта. 36. Необхідно дослідити структури, розміри яких менше 0,2 мкм, але більше 0,1 мкм. Який метод світлової мікроскопії можна використати для дослідження? Мікроскопія в темному полі доможе. Вона грунтується га явищі розсіювання світла між двома середовищами, що мають різні показники заломлення свістла вимагає застосування темнопольного мікроскопа, темнопольний конденсор якого забеспечує бічне оствітлення об’єкта. Клітини препарату містять дрібні структури різної оптичнох щільності і при освітленні збоку на загальному темному фоні вони починають світитися. Світлова пляма, яка утворюється внаслідок розсіювання світла кожною часткою, за розмірами більша від самої частки. Це робить доступними для вивчення елементи клітини, розміри яких меньші ніж о,2 мкм, у відбитому від них світлі (ефект Тиндаля). 37. Які методи світлової мікроскопії дозволяють побачити структури, дещо меньші за роздільну здатність звичайного світлового мікроскопа? Структури які менші за роздільну здатність звичайного світлового мікроскопа можна виявити за допомогою ультрафіолетової мікроскопії. 38. Деякі речовини в клітині мають здатність флуоресціювати під дуєю уф. Який мікроскоп необхідго вивористати для дослідження? Для речовин які здатні флуоресціювати потрібно використовувати люмінесцентний мікроскоп (Об’єкт освітлюється ультрафіолетовим світлом. Проте прилад даного типу застос. Для аналізу структур, здатних до люмінесценції – випромінювання під дією ультрафіолету променів з більшою довжиною світла.). Так стає можливим кількісне дослідження (органел до прикладу). Якщо препарат не має первинної люмінесценції, тоді його забарвлюють флуорохромами які здатні «світитися». 39. Яким кольором світиться хлорофіл при освітленні уф? Чому? Хлорофіл при освітленні ультрафіолетом світиться червоним кольором, адже хлорофіл має зелений колір, а отже поглинає всі спектри до червоного, відтак залишається червоний спектр яким і світиться хлорофіл. 40. Чи впливає на роздільну здатність метод ультрафіолетової мікроскопії? Ультрафіолетова мікроскопія базує на дослідженні об’єкта через пропускання крізь нього ультрафіолету, а як ми знаємо роздільна здатність залежить від довжини хвилі (чим менша хвиля, тим більша розд. зд.). 41. Принцип дії поляризаційного мікроскопу. Він полягає в пропусканні через себе хвиль з певною площиною поляризації. Такий мікроскоп містить в собі поляризатор і аналізатор. Поляризатор стає «на шляху» світла до об’єкта і поляризує світло. Аналізатор розташований за об’єктом і дозволяє проходити крізь себе лише такому світлу, площина поляризації якого перпендикулярна площині поляризації світла, яке пройшло крізь поляризатор. 42. Можливості фазово-контарстної мікроскопії. Дає можливість отримувати контастрні зображення прозорих і незабарвлених об’єктів. Метод грунтується на тому, що окремі ділянки прозорого препарату відрізняються від навколишнього середовища за показником заломлення світла. Тому світлові хвилі, які проходять крізь них, поширюються з різною швидкістью, тобто має місце зсув фах, що й відбивається на зміні яскравості. 43. Чи впливає на роздільну здатність метод фазового конрасту? Фазово-контрастна мікроскопія базується на зміні фаз коливань світлового променя, що не впливає на роздільну здатність мікроскопа. 44. Принцип методу цитофотометрії. Цитофотометрія , один з методів кількісною цитохімії, що дозволяє визначати хімічний склад клітин в гістологічному препараті по поглинанню світла клітинами. Через препарат пропускають монохроматичне випромінювання (світло) у вигляді пучка 45. Чим відрізняються еритроцити людини від жаби. Яким мікроскопом найкраще скористуватися для визначення різниці між ними? Еритроцити людини здебільшого мають форму двоввігнутих дисків, їх називають дискоцитами. Діаметр еритроцита у людини 7,1 - 7,9 мкм, товщина клітини на краях 2-2,5 мкм, у центрі - до 1мкм. Заглибина еритроцита в тонкій центральній частині має назву фізіологічної ескавації. Така форма клітини забезпечує збільшення її поверхні і прискорює насичення гемоглобіну киснем.

Еритроцити жаби більші за еритроцити людини, вони веретеноподібні. Щоб краще визначити різницю між елементами крові найкраще використовувати мікроскоп порівняння, який дозволяє в одному полі зору побачити два об’єкти, котрі містяться на двох різних предметних стоилках. 46. Методи отримання ізольованих органел. Мікрохірургія ( За допомогою спеціальних приладів (мікроманіпуляторів) та інструментів (скляних голок, піпеток, петель, електродів тощо) можна видаляти й пересаджувати з клітини в клітину ядра, окремі органели, визначати прижиттєву кислотність внутрішньоклітинних структур, вимірювати різницю потенціалів та ін.), Диференціальне центрифугування (метод, який дає можливість виділити в достатньо чистому вигляді потрібну кількість органел, необхідних для їх повного біохімічного аналізу. Цей метод полягає в руйнуванні клітини шляхом гомогенізації у відповідному середовищі; часто для цього використовують розчин сахарози. Потім клітинний гомогенат центрифугують. Цей метод називають диференціальним центрифугуванням, оскільки при його використанні внаслідок щоразового збільшення швидкості та тривалості центрифугування, різні органели осідають на дні пробірки шарами: спочатку ядра, відтак мітохондрії та лізосоми, потім комплекс Гольджі, обривки цитоплазматичних мембран (плазмолеми, ендоплазматичної сітки) і, нарешті, при найбільш тривалому центрифугуванні на високих швидкостях в осад випадають рибосоми. Після кожного центрифугування відбирають осад і проводять його біохімічний аналіз).

47. Мікрохірургія. За допомогою спеціальних приладів (мікроманіпуляторів) та інструментів (скляних голок, піпеток, петель, електродів тощо) можна видаляти й пересаджувати з клітини в клітину ядра, окремі органели, визначати прижиттєву кислотність внутрішньоклітинних структур, вимірювати різницю потенціалів та ін. 48. За допомогою якого методу можна визначити у клітині шляхи транспорту речовин? Шляхи транспорту речовин у клітині можна визначити методом авторадіографії. Для цього у поживне середовище вводять р-ну – попередник молекули, топографію біосинтезу якої потрібно вивчити. Ця речовина у собі повинна мати радіоактивний ізотоп, що поступово розпадається. Місця його розпаду виявляються завдяки фотоемульсії, яка наноситься на препарат чи поверхню досліджуваних клітин по закінченні терміну експерименту. Варіюючи час, який мічений радіоактивним ізотопом попередник перебуває в організмі або клітині, можна встановити шляхи його руху по клітині чи органам тіла тощо. 49. Відомо, що до складу нуклеїнових кислот входять азотисті основи. Які азотисті основи слід позначити для вибіркового виявлення у клітині ДНК та РНК за методом авторадіографії? У ДНК — тинін, у РНК — урацил. 50. Застосування кіно-, фото- та відеотехніки в цитологічних дослідженнях. Фото- та відеотехніки в цитологічних дослідженнях використовують у першу чергу для фіксації отриманого зображення. Інколи, наприклад при ультрафіолетовій і електронній мікроскопії, це є чи не єдиний метод узагалі отримати зображення досліджуваного об’єкта. При вивченні живих об’єктів підвищується роль кіно- та відеотехніки, за допомогою якої фіксують рух живих клітин, процеси поділу тощо. Особливо важливою в цьому раз є сповільнена кінозйомка, яка дає можливість потмі побачити рух кліти у прискореному темпі. 51. Артефакт. Артефакт - експериментальний результат (або відхилення експериментального результату, що володіє властивостями стабільності й відтворюваності), причиною появи якого є вплив засобів проведення експерименту на досліджуваний процес, дефекти методики, вплив суб'єктивного фактора; Стислі відповіді 1. Види електронних мікроскопів — трансмісійний, сканувальний, конфокальний, високовольтний. 2. Трансплантацію ядер клітин можна виконати мікрохірургічним методом. 3. Револьвер змінює об’єктиви, ставить під тубус потрібний об’єктив. 4. Механічна 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28.

Модуль №2 “Поверхневий апарат клітини. Цитозоль. Включення. Цитоскелет. Ядро.” Розділ №1 “Поверхневий апарат клітини” Будова біомембран 1. Рідинно-мозаїчна модель будови біологічних мембран. Рідинно-мозіїчна модель будови біологічних мембран - фосфоліпідний бішар є двовимірною рідиною, в якій вільно плавають білкові молекули, утворюючи ніби мозаїку, яка постійно змінюється. Зовнішня і внутрішня сторони мембрани відрізняються по фосфоліпідному і білковому складу і функціях. 2. Хімічний склад біомембран. Біологічні мембрани є складними надмолекулярними комплексами, до складу яких входять ліпіди, білки, вуглеводи й неорганічні речовини ( вода,Са2+, Mg2+). Ліпіди становлять близько 40% від сухої маси мембран, 80% з них припадає на глікофосфоліпіди (фосфогліцерини). Білки становлять близько 50% маси більшості клітинних мембран. Частина їх приєднується до ліпідного шару амідним зв’язком між їхнім N-кінцевим залишком ( найчастіше це гліцин) і карбоксильною групою жирної кислоти (міристинова чи пальмітинова жирні кислоти). Інша частина ліпід-зв'язаних білків утворює тіоефірний зв'язок між цистеїном і специфічною ізопреновою структурою (близькою за будовою до холестеролу). Деякі ж мембранні білки приєднуються до ліпідного бішару, а саме до мембранного ліпіду глікозилфосфоінозитиду, через вуглевод за допомогою фосфодіефірного зв'язку. Такі білки називають білками, приєднаними до гліцеролфосфоінозитидного якоря (ГФЯ). Є два типи мембранних білків. Першу групу складають периферійні білки, не занурені в ліпідний бішар і не з'єднані з ним ковалентно, а пов'язані з мембраною лише іонними взаємодіями. Вони становлять близько 30 % загальної кількості мембранних білків. Та інтегральні білки – занурюються в товщу ліпідного бішару на різну глибину або пронизують його наскрізь (у цьому випадку їх називають трансмембранними. Вони складають близько 70 загальної кількості білків мембрани. Білки цього типу є амфіпатичними, тобто мають як гідрофільні, так і гідрофобні області.До інтегральних належать також білки, ковалентно (через вуглевод) зв'язані з молекулами мембрани.Вуглеводи локалізовані переважно на протилежному від цитозолю боці мембран. Представлені глікопротеїнами (протеогліканами) (близько 10) і гліколіпідами (5–26). 3. Класифікаця мембранних ліпідів та їх властивості. Ліпіди становлять у середньому 40% від сухої маси мембран, 80% яких припадає на фосфогліцериди. Як відомо кількісний і якісний склад ліпідів у біологічних мембранах визначаються характером функціональної активності останніх. Однах певні групи ліпідів є домінуючими, що визначається їхніми фізико-хімічними властивостями (фосфогліцериди, сфінголіпіди, стериди).

Здатність молекул ліпідів утворювати бішар зумовлюється їхнім амфіпатичним характером. У фосфоліпідів чітко можна виділити два домени: гідрофільний – фосфатну головку молекули із замісниками та гідрофобний – ацильні ланцюги, що відходять від гліцеринового острова. На межі розподілу фаз «вода-повітря» такі молекули сформують мономолекулярний шар, в якому гідрофільні домени будуть занурені у воду , і гідрофобні – зорієнтовані в повітря. У водних розчинах амфіпатичні молекули створюватимуть специфічні агрегати – міцели, які можна вважати ліпідними біополімерами. Намагаючись повернутися до води своїми зарядженими "головками", ліпіди будуть створювати, залежно від умов, різні типи міцел. Нормальні міцелиформуються за умови"багато води – мало ліпідів", вивернуті міцели –"мало води – багато ліпідів", а бішариутворюються з подвійного шару ліпідів, в яких гідрофобні частини молекул повернуті одна до одної, а гідрофільні контактують з навколишнім (водним) середовищем)В'язкістьмембранних ліпідів визначає певні властивості й особливості поведінки мембран у цілому. У свою чергу, в'язкість ліпідів у бішарі зумовлюють такі фактори, як кількість СН2-груп у ацильних ланцюгах, кількість подвійних зв'язків у ланцюгах, а також кількість холестеролу в бішарі. Чим довші й насиченіші ацильні ланцюги, тим щільніше вони можуть бути "упаковані". Щільна упаковка знижує плинність бішару. При цьому, пливкість мембрани є вищою в гідрофобній зоні, а гідрофільні зони, які містять полярні "головки" ліпідів, є суттєво менш рухливими. Мембранні ліпіди здатні й до переходів між зовнішнім і внутрішніми шарами в бішарові. Цей процес може здійснюватися шляхом звичайної, але дуже повільної дифузії. А може реалізуватися шляхом "фліп-флоп"-перескакування. він реалізується за участю спеціального транслокаційного механізму. 4. Загальна формула фосфоліпдів. 5. Способи з’єднання білків з мембранами. Білки становлять близько 50 % маси більшості клітинних мембран. Частина їх приєднується до ліпідного бішару амідним зв’язком між їхнім N-кільцевим залишком (найчастіше гліцином) і карбоксильною групою жирної кислоти (як правило це міристинова чи пальмітинова жирні кислоти). Інша частина ліпід-зв’язаних білків утворює тіоефірний зв’язок між цистеїном і специфічною ізопреновою структурою (близькою за будовою до холестеролу). Деякі ж мембранні білки приєднуються до ліпідного бішару, а саме до мембранного ліпіду глікозилфосфоінозитиду, через вуглевод за допомогою фосфодіефірного зв’язку. Іх називають білками, приєднаними до гліцеролфосфоінозитидного якоря (ГФЯ). 6. Різниця між інтегральнми та поверхневими білками клітинних мембран. Інтегральні білки – занурені в товщу ліпідного бішару на різну глибину або пронизують його наскрізь(трансмембранні). Білки цього типу є амфіпатичними, тобто мають як гідрофільні так і гідрофобні області. Трансмембранні ділянки інтегральних білків мають преважну кількість неполярних амінокислот, упакованих у термодинамічно вигідну для бішару альфа-спіраль. Залежно від характеру вбудовування в ліпідний бішар інтегральні трансмембранні білки поділяють на декілька груп. Першу з них складають монотопні білки – білки, які мають одну трансмембранну ділянку.Трансмембранні білки, які мають більше ніж одну трансмембранну ділянку, тобто більше одного разу перетинають ліпідний бішар, називапються політопними.нтегральні мембранні білки здатні за рахунок виникнення білок-білкових взаємодій досить тісно асоціюватись з периферійними білками мембрани. Поверхневі білки не занурені в ліпідний шар і не з’єднані з ним ковалентно, а пов’язані з мембраною лише іонними взаємодіями. При обробці мембрани буферними розчинами з високими концентраціями солей можна легко досягнути вивільнення білків цього типу з мембрани в буфер.Типовими представниками цього класу мембранних білків з характерними структурно-функціональними ознаками можуть виступати спектринфібронектин. 7.Де в біомембранах розташовані вуглеводи? З якими молекулярними компонентами мембран пов’язані вуглеводи? Вуглеводи локалізовані переважно на протилежному від цитозолю боці мембран: у плазмолемі вони обернені в позаклітинне середовище, у внутрішньоклітинних мембранах – у середину оточеного мембраною компартменту.Представлені глікопротеїнами (протеогліканами) (близько 10 %) і гліколіпідами (5–26 %). Кількісно та якісно вуглеводовмісні компоненти мембран суттєво варіюють залежно від типу клітин (а отже, і залежно від особливостей функціонування їхніх мембран) 8. Яку роль виконують вуглеводи мембран?

Беруть участь, по-перше, в утворенні глікокаліксу – збагаченої вуглеводами периферійної зони на поверхні більшості еукаріотичних клітин. До складу глікокаліксу відносять також глікопротеїни та протеоглікани, які секретуються клітинами й адсорбуються на клітинній поверхні. По-друге, вуглеводовмісні сполуки відіграють не останню роль у визначенні антигенних властивостей клітин, у формуванні рецепторів гормонів і нейромедіаторів, а також базальної мембрани (специфічного еластичного примембранного шару). 9. Із чим пов’язана асиметрія біологічних мембран. Всі біологічні мембрани асиметричні, і легко зрозуміти чому: адже кожна з них має дві поверхні, омивані різними середовищами. Як приклад можна навести плазматичну мембрану, звернену однією стороною в цитоплазму, а інший - в позаклітинний простір. Саме трансмембранний асиметрія, дифференцирующая дві половинки бішару, обумовлює чутливість мембрани до змін середовища по обидві її сторони. Очевидно, що асиметрія мембранних білків залежить від способу, яким той чи інший білок був впроваджений в мембрану. Швидкість «фліп-флопа» білків в бішарі пренебрежимо мала. Мембранні ліпіди теж розташовані асиметрично. Найбільш переконливо це було показано для еритроцитів. Як виникає ліпідна асиметрія і як вона підтримується - в ​​даний час багато в чому неясно. В одних випадках важливу роль відіграють фізичні фактори, зокрема кривизна мембрани, в інших визначальний внесок вносять взаємодії з цитоскелетом або участь АТР-залежних ферментоподобних «фліпаз». Ясно, що крім трансмембранної асиметрії мембран властива і латеральна негомогенності. Поверхнева мембрана багатьох еукаріотичних клітин сильно поляризована і має чітко виражені макроскопічні домени. Як приклад можна навести базолатеральную і апикальную області плазматичної мембрани поляризованих епітеліальних клітин. Ці домени виконують різні функції, мають неоднаковий склад і фізично рознесені по поверхні клітини. Мембрани тила-коідов в хлоропластах також мають доменну структуру; зокрема, у них є щільно прилягають один до одного мембранні ділянки і несоприкасающихся області, містять різні елементи системи електронного транспорту. Ці досить протяжні латеральні домени можуть існувати за рахунок специфічних білок-білкових взаємодій між мембранами або можуть бути обумовлені наявністю в самій мембрані спеціальних структур, взаємодією з компонентами цитоскелету або агрегацією білків в площині мембрани. Деталі цих взаємодій поки невідомі. Що стосується можливості існування малих ліпідних доменів в мембрані, тобто окремих ділянок, в межах яких біс-лій має специфічні фізичні властивості і склад, то говорити про це можна з меншою визначеністю. У модельних системах при різних умовах дійсно спостерігається латеральне розподіл фаз, і заманливо було б припустити, що такий поділ існує і в біологічних мембранах при фізіологічних умовах. Можливо, це не-біслойную елементи мембрани або якісь перехідні структури. Ми розглянемо асиметричний розподіл мембранних білків та ліпідів. У цілому всю цю область можна назвати мембранної топографією. Сюди ж відноситься і опис цитоскелету, оскільки він, мабуть, грає важливу роль в організації білків і, можливо, ліпідів у плазматичній мембрані еукаріотів.

10. Суть визначення мембрани, як твердо-каркасно-рідинно-мозаїчної системи. Рідинно-мозаїчна модель структури мембрани, висунута С. Сенгером і Дж. Нікольсоном у 1972 р. й удосконалена С. Сенгером у 1981 р. За цією моделлю певна частина ліпідів, що входить до складу плазматичної мембрани (близько 30 %) пов'язана з внутрішніми білками, а інші перебувають у рідкому стані, формуючи "ліпідне озеро", в якому "вільно плавають" внутрішні білки На поверхні ж ліпідного шару розташовуються водорозчинні (поверхневі) білки. 11. Функції біологічних мембран. а)відмежовування внутрішньоклітинного простору від навколишнього хімічного середовища за рахунок вибіркової проникності плазматичних мембран для іонів та молекул;б) створення та підтримання на плазматичній мембрані іонних градієнтів та електричних потенціалів; в)регуляція клітинних функцій біорегуляторними хімічними сигналами, що надходять від нервової та ендокринної систем;г)поділ клітини на окремі компартменти, що характеризуються специфічними наборами ферментів, метаболітів та реакцій обміну речовин; д)створення структурних, біофізичних умов для організації мембранозв’язаних мультиферментних комплексів (ферментних ансамблів), які реалізують життєво важливі клітинні функції (напр. електронотранспортних ланцюгів у мембранах мітохондрій та ендоплазматичного ретикулума), функціонування іонних каналів та насосів); е) участь у процесах між клітинної взаємодії як необхідного фактора регуляції клітинного росту тканин (гістогенезу). 12. Плинність біологічних мембран. Плинність – одна із біофізичних властивостей мембрани, що визначається співвідношенням між ненасиченими та насиченими жирними кислотами в складі мембранних ліпідів та постійною рухомістю вуглеводневих хвостів ацилів та сфінгозину. Тобто, положення молекул у плазмолемі є лабільним (плинним), вони можуть переміщатися, що залежить від вмісту в біліпідному шарі холестерину, який міститься ближче до внутрішньої поверхні мембрани.

Особливості будови плазмалеми 13. Особливості хімічного складу. Основу плазмалеми становить ліпопротеїновий комплекс. Вона має товщину близько 10 нм і таким чином є найбільш товстою з клітинних мембран. Зовнв від плазмолеми розташовується надмембранний шар — глікокалікс. Товщина цього шару — 3-4 нм і представляє він собою асоційований з плазмолемою глікопротеїновий комплекс, до складу якого входять різні вуглеводи, що утворюють довгі, розгалуджені ланцюжки полісахаридів, пов’язані з білками і ліпідами, що входять до складу плазмолеми. 14. Різниця між плазмолемою і ендоплазматичними мембранами. Плазмалема має типову для клітинних мембран будову, але на відміну від внутрішніх мембран клітин містить більше вуглеводів, стеролових ліпідів і насичених жирних кислот у складі фосфоліпідів і є більш жорсткою й тугоплавкою. 15. Чим відрізняються мембрани ектоплазматичного типу від мембран ендоплазматичного типу? 16. Основні функції плазмалеми. Бар’єрна функція — розмежування вмісту клітини від її оточення. Завдяки цій функції забезпечується характерна структура клітинної поверхні і захист від випадкового проникнення речовин у клітину.б) Транспортна функція Мембранний транспорт речовин може здійснюватися як односпрямоване перенесення молекул певної речовини або спільний транспорт двох різних молекул в одному або протилежному напрямках. Мембранний транспорт буває трьох видів: пасивний, активний і транспорт у мембранному упакуванні.в) Рецепторна функція плазмолеми — це сприймання клітиною хімічних сигналів з її мікрооточення. Здійснюється вона переважно за участю спеціальних складних рецепторних білків плазмолеми, які містять вуглеводний компонент. Дальша передача сигналів усередину клітини значною мірою здійснюється з допомогою аденілатциклазної системи. Рецепторна функція плазмолеми визначає взаємовідносини клітин з навколишнім середовищем і з сусідніми клітинами. Вона здійснюється шляхом розпізнання даною клітиною інших клітин і прикріплення до них; розпізнання міжклітинної речовини і прикріплення до її елементів (базальної мембрани, волокон сполучної тканини); взаємодії з сигнальними молекулами (гормонами, медіаторами, цитокінами тощо). 17. Як залежить жорсткість мембрани від її хімічного складу? Жорсткість мембрани залежить від певних факторів. Наприклад, наявність ненасичених кислотних залишків у ліпідах зменшує жорсткіст мембрани. Холестерол навпаки обумовлює жорсткість і стабільність мембран, займаючи вільний простір між гідрофобними хвостами ліпідів і не дозволяючи їм вигинатся. 18. Як зміняться в ластивості плазмолеми, якщо в ній збільшити кількість холестеролу?

Холестерол- третю найпоширенішу ліпідну сполуку мембран. Він становить від 40 до 60 % усіх ліпідів мембрани ссавців. Полярна група ОН- надає його молекулі слабких амфіфільних властивостей. Замкнута структура кілець, будучи гідрофобною та розташовуючись між ацильними (також гідрофобними) доменами інших ліпідів, призводить до менш щільної упаковки ненасичених ацильних ланцюгів, що робить внутрішню частину бішару більш пливкою. Таке зниження в'язкості сприяє латеральному переміщенню ліпідів у площині ліпідного бішару. Збільшення холестеролу спричинює щільнішу упаковку мембрани в ділянці гідрофільних доменів, і одночасно заповнює порожнини, утворені вигином цис-подвійного зв'язку в ацильному ланцюгу ліпіду. Хоча молекули холестеролу здатні легко перескакувати між шарами (явище назвивається "фліп-флоп"), вони, як правило, скупчуються в зовнішньому шарі (потовщуючи його до того ж). ОН- група холестеролу локалізована ближче до головок інших ліпідів. Вона «цементує» гідрофільні частини компонентів мембрани, зменшуючи тим самим її проникність для невеликих молекул. 19. Як змінються властивості плазмолеми, якщо в ній збільшити кількість фосфоліпідів? Фосфоліпіди є важливою частиною усіх біологічних мембран. Вони обумовлюють пластичні та текучі властивості клітинних мембран та мембранних органоїдів клітини. Отже, при збільшенні фосфоліпідів в плазмолемі, спричинюється зменьшення в’язкості мембрани. 20. Глікокалікс. Функції і розташування. Зовні від плазмолеми розташовується надмембранний шар глікокалікс. Товщина цього шару близько 3-4 нм, він виявлений практично у всіх тварин клітин, але ступінь його вираженості різна. Глікокаликс представляє собою асоційований з плазмолемоюглікопротеїновий комплекс, до складу якого входять різні вуглеводи.Вуглеводи утворюють довгі, розгалужені ланцюжки полісахаридів, пов'язані з білками і ліпідами, що входять до складу плазмолеми.У глікокаліксі можуть розташовуватися білки, не пов'язані безпосередньо з біліпідним шаром. Як правило, це білки-ферменти, які беруть участь у позаклітинному розщепленні різних речовин, таких як вуглеводи, білки, жири та інші. 21-22. Підмембранний комплекс. Його суть і функції. Підмембранний комплекс — до підмембранних комплексів клітин належать різноманітні структури білкової природи: мікронитки і мікротрубочки, якґі складають цитоскелет, тобто виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета також сприяють закріпленню у певному положенні органел і іїному переміщенню в клітини.

Мікронитки — тонкі (діаметром 4-7 нм) ниткоподібні структури, які складаються із скоротливих білків (актину і міозину та інш). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Пучки мікрониток одним кінцем прикріплюються до однієй структури (плазматичної мембрани), а другим — до іншої (певної органели, молекули біополімерів).

Мікротрубочки — циліндричні структури діаметром 10-25 нм. Беруть участь у формуванні веретена поділу , у внутрішноклітинному транспорті речовини, входять до складу війок, джгутиків. Рецепторні функції плазмолеми. 23. У чому суть рецепторних здатностей плазмолеми? Рецепторна функція плазмолеми — це сприймання клітиною хімічних сигналів з її мікрооточення. Здійснюється вона переважно за участю спеціальних складних рецепторних білків плазмолеми, які містять вуглеводний компонент. Дальша передача сигналів усередину клітини значною мірою здійснюється з допомогою аденілатциклазної системи. Рецепторна функція плазмолеми визначає взаємовідносини клітин з навколишнім середовищем і з сусідніми клітинами. Вона здійснюється шляхом розпізнання даною клітиною інших клітин і прикріплення до них; розпізнання міжклітинної речовини і прикріплення до її елементів (базальної мембрани, волокон сполучної тканини); взаємодії з сигнальними молекулами (гормонами, медіаторами, цитокінами тощо). Рецептори забезпечують різні таксиси (реотаксис, хемотаксис). Рецепторна функція лежить в основі таких явищ, як запліднення, переміщення клітин, відповідь на гормональні впливи. Вважають, що кожна клітина має рецептори до інсуліну, існують рецептори до лецитину, дофаміну тощо. Завдяки розмежувальній функції клітина може зберігати свою індивідуальність, тоді як транспортна функція надзвичайно важлива для її життя і діяльності. Поєднання цих функцій забезпечує гомеостаз клітини — підтримування постійного складу внутрішнього середовища клітини. 24. Вторинні посередники (медіатори). Вторинні посередники — молекули, які активують різні молекулярні механізми регуляції клітинних процесів (цАМФ, цГМФ, ДАГ, ІФЗ, йони Кальцію), це клітинні рецептори, у яких енергія подразника трансформується у клітинний процес генерації хімічного сигналу (медіатору), який у свою чергу призводить до генерації потенціалу дії у клітині. Наприклад, інозитол — гідрофільна молекула, що виступає в ролі вторинного посередника, специфічного “передача” зовнішньоклітинного сигналу від клітинної мембрани у внутрішньоклітинне середовище, який здійснює свою функцію, зв’язуючись з внутрішньоклітинними рецепторами. 25. Яку хімічну природу і будову має рецептор біологічної мембрани? Рецептори біологічної мембрани — білки, молекули, за допомогою яких клітина сприймає ті чі інші сигнали. Наприклад, гормони, що циркулюють в крові, діють тільки на клітини-мішені, у яких є відповідні цим гормонам рецептори. Нейромедіатори (хімічні речовини, що забеспечують проходження нервових імпульсів) також зв’язуються з особливими рецепторними білками клітин-мішеней. Монотопні білки мають одну трансмемьбранну ділянку і часто є рецепторами, які зовнішньоклітинним доменом розпізнають зовнішньоклітинний сигнал, трансмембранним — вбудовані в ліпідний бішар мембрани, внутрішньоклітинний — містить каталітичний, або “активуючий” центр. Інколи рецептор “збирається” з декількох монотопних білків, здатних переміщуватися у площині мембрани та групуватися з утворення одного рецептора з одним механізмом сприйняттся зовнішньоклітинного сигналу та його передачі в середину клітини. Трансмембранні білки, які мають більш ніж одну трансмембранну ділянку, тобто більше одного разу перетинають ліпідний бішар, називаються політопним. Переважна кількість їх належить до групи рецепторів, котрі активують каскад хімічних реакцій , що забеспечують передачу зовнішньоклітинного сигналу в середину клітини. Транспорт через плазмалему 26. Чим відрізняється пасивний та активний транспорт через біологічну мембрану? При пасивному транспорті речовини перетинають ліпідний бішар без витрат енергії, шляхом дифузії. Варіантом цього механізму є полегшена дифузія, при якій речовинамдопомагає пройти через мембрану будь-яка специфічна молекула.У цієї молекули може бути канал, що пропускає речовини лише одного типу. Активний транспорт вимагає витрат енергії, так як відбувається проти градієнта концентрації.На мембрані існують спеціальні білки-насоси, в тому числі АТФаза, яка активно вкачують в клітку іони калію (K +) і викачують з неї іони натрію (Na +). 27. За допомогою чого відбувається полегшена дифузія через клітинну мембрану? Механізм цього процесу. Незалежно від механізму напрямок і швидкість перенесення речовини визначається різницею концентрацій цієї речовини по обидва боки мембрани, а саме перенесення здійснюється за участю спеціальної допоміжної білкової системи, робота якої не вимагає енергетичних затрат. Такий тип транспорту речовин через мембрану є пасивним і називається полегшеною дифузієюЯкщо молекула речовини, що транспортується, не має заряду, то напрямок пасивного транспорту визначається лише різницею концентрацій цієї речовини по обидва боки мембрани (градієнтом концентрації). Та якщо молекула заряджена, то на її транспорт впливають як градієнт концентрації, так і різниця електричних потенціалів на сторонах мембрани (мембранний потенціал). Разом концентраційний і електричний градієнти складають електрохімічний градієнт 28. Уніпорт, симпорт і антипорт. Уніпорт — просте перенесення певної розчинної речовини з одного боку мембрани на інший. Коли перенесення однієї розчинної речовини залежить від одночасного чи послідовного перенесення іншої в тому самому напрямку це симпорт, а якщо в протилежному — антипорт. 29. Ззовні клітини знаходяться іони , концентрація яких більша у внутрішньому середовищі клітини. Чи можуть вони проникнути в клітину? Механізм цього процесу. Проілюструемо цей випадок на прикладі йонів Калію, вміст яких за нормальних умов більший у цитоплазмі, ніж у зовнішньому середовищі. Градієнт концентрації йонів Натрію протилежний. Такий розподіл йонів підтримується натрій-калієвим насосом у плазматичній мембрані — білком, що використовує енергію АТФ для закачування іонів Калію у клітину і викачування іонів Натрію з нею. Тому так, іони , концентрація яких більша у внутрішньому середовищі клітини можуть проникнути в клітину, у цьому випадку завдяки натрій-калієвому насосу. 30. Перерахуйте іони, вміст яких за нормальних умов більший у цитоплазмі, ніж у зовнішньому ; меньший у цитоплазмі, ніж у зовнішньому середовищі ; більший у навколишньому середовищі, ніж у цитоплазмі ; меньший у навколишньому середовищі, ніж ц у цитоплазмі? К+ Na+, Ca2+ 34. Яка відмінність між йонними каналами та іонними насосами? Каналутворювальні білки, як відомо,формують у мембранах пори, заповнені водою. Такі пори, наприклад, у зовнішніх мембранах бактерій, у мембранах мітохондрій і хлоропластів відносно неспецифічні й великі за розміром, тоді як у плазматичних мембранах тварин і рослинних клітин вони менші й високоспецифічні. Майже всі білкові канали слугують для специфічного транспорту іонів, тому їх називають іонними каналами. Систему, в якій шляхом антипорту одразу обидві речовини транспортуються проти градієнтів своїх концентраційназивають іонними насосами. Прикладом може слугувати Na+К+-насос, виявлений у плазматичних мембранах практично всіх тварин. 35. Чи потрібна енергія для виконання функції іонними каналами? Відповідь обґрунтуйте.

Ні.Іонні канали ніколи не працюють сумісно з джерелом енергії. Транспорт, який вони здійснюють, завжди пасивний і дозволяє специфічним іонам, головним чином Na+, К+, Са2+ або С1-, дифундувати за їхнім електрохімічним градієнтом через ліпідний бішар 36. Чи потрібна енергія для виконання функції іонними насосами? Відповідь обґрунтуйте

Потрібна.Джерелом енергії при цьому є АТФ.Na+/К + -АТФаза активно качає іони Na+ назовні, а іони К+ усередину клітини проти їхніх електрохімічних градієнтів: при гідролізі всередині клітини кожної молекули АТФ три іони Na+ викачуються з клітини і два іони К+ накачуються у клітину 37. Типи ендоцитозу і іхнє фізіологічне значення в організмі. Ендоцитоз – це везикулярне захоплення рідини, макромолекул або невеликих часток у клітину. Можна виділити, як мінімум, три типи ендоцитозу: піноцитоз, або клатриннезалежний ендоцитоз, рецепторно-опосередкований ендоцитоз, або клатринзалежний ендоцитоз, фагоцитоз.Піноцитоз є конститутивним процесом, який забезпечує перенесення речовин рідинної фази позаклітинного середовища: води, дрібних молекул, розчинних білків. На поверхні клітини формуються дрібні інвагінації, які перетворюються на піноцитозні пухирці а після відщеплення (уже всередині клітини) зливаються з утворенням первинних (ранніх) ендосом. Інколи пухирці, що формуються, є великими макропіноцитозними утвореннями, які створюють складчастість мембрани. Рецепторно-опосередкований ендоцитозє специфічним процесом перенесення молекул, до якого залучаються специфічні поверхневі рецептори.Розташування рецепторів у мембранах різних клітин і характер їхнього зв'язування з певними речовинами є вибірковими, тож рецепторно-опосередкований ендоцитоз забезпечує вибіркове зв'язування молекул у позаклітинному розчині. При цьому, якщо специфічний рецептор після зв'язування ліганду й поглинання не повертається до плазмолеми, то клітина стає рефрактерною до цього ліганду.Фагоцитоз визначається як поглинання клітинами відносно великих (до 0,5 мкм) часток за допомогою клатриннезалежного, актинзалежного механізму. Він запускається при взаємодії молекул часток з поверхневим рецептором клітини. Фагоцитоз характерний і для одноклітинних, і для багатоклітинних організмів. Він є ключовим механізмом захисту організму-хазяїна від мікроорганізмів, механізмом загоєння ран і оновлення тканин при їхньому старінні чи пошкодженні, механізмом захисту мікроорганізмів від прямої руйнівної дії антитіл і білків комплементу та цитотоксичних клітин. 38. Біля клітини є грудочка, яка складається з органічних речовин. Чи можливо її наджодження в клітину? Механізм цього процесу. 39. Як відбувається процес простого ендоцитозу? Ендоцитоз — везикулярне захоплення рідини, макромолекул або невеликих часток у клітину. Можна виділити щонайменьше три механізми ендоцитозу : піноцитоз, рецепторно-опосередкований, фагоцитоз. Піноцитоз є конститутивним процесом, який забеспечує перенесення речовин рідинної фази позаклітинного середовища — води, дрібних молекул, розчинних білків. На поверхні клітини формуються дрібні інвагінації, які перетворюються на піноцитозні пухирці, а після відщеплення (уже всередині клітини) зливаються з утворенням первинних (ранніх) ендосом.

Процес піноцитозу може бути досить інтенсивним: у деяких клітинах до 100 % плазматичної мембрани поглинається і відновлюється протягом години. З часом утворені ранні ендосоми (периферійні) зміщуються у глиб клітини та зливаються з первинною власне лізосомою (перинуклеарною) з утворенням вторинної власне лізосоми гетерофагічного типу (які інколи називають пізніми ендосомами, або мультивезикулярними тільцями). Рецепторно-опосередкований ендоцитоз є специфічним процесом перенесення молекул, до якого залучаються специфічні поверрхневі рецептори. Розташування рецепторів у мембранах різних клітин і характер їхнього зв’язування з певними речовинами є вибірковми, тож Рецепторно-опосередкований ендоцитоз забеспечує вибіркове зв’язування молекул у позаклітинному розчині. При цьому, ящо специфічний рецептор після зв’язування ліганду й поглинання не повертається до плазмалеми, то клітина стає рефрактерною до цього ліганду. Фагоцитоз визначається як поглинання клітинами відносно великих часток за допомогою клатринозалежного, актинозалежного механізму. Він запускається при взаємодії молекул часток з поверхневим рецептором клітини. Фагоцитоз у ссавців здебільшого здійснюється клітинами трьох типів: нейтрофілами, моноцитами й макрофагами. На поверхні цих клітин виявлені спеціальні рецептори, призначені для розпізнання неантигензв'язувальної ділянки імуноглобулінів або інших молекул, які належать до імунної системи організму-хазяїна, і проведення процесу фагоцитозу. Антитіла й білки комплементу в плазмі оточують поверхню клітини мікроорганізму (цей процес має назву опсонізації), що й спричинює її зв'язування з рецептором фагоциту й сам фагоцитоз. Крім згаданих "професійних " фагоцитів, деякі інші клітини також здатні до фагоцитозу, наприклад, епітеліоцити й фібробласти. Останні, не маючи поверхневих рецепторів професійних макрофагів, використовують для зв'язування рецептори для білків позаклітинного матриксу – фібронектину, ламініну тощо. 40. Рецепторно-опосередкований ендоцитоз. Рецепторно-опосередкований ендоцитоз є специфічним процесом перенесення молекул, до якого залучаються специфічні поверрхневі рецептори. Розташування рецепторів у мембранах різних клітин і характер їхнього зв’язування з певними речовинами є вибірковми, тож Рецепторно-опосередкований ендоцитоз забеспечує вибіркове зв’язування молекул у позаклітинному розчині. При цьому, ящо специфічний рецептор після зв’язування ліганду й поглинання не повертається до плазмалеми, то клітина стає рефрактерною до цього ліганду. 41. Типи екзоцитозу і ії фізіологічне значення. Екзоцитоз — процес виведення утворених клітиною макромолекул у позаклітинне середовище за участю транспортних везикул. Більшість клітин, залежно від їхньої структури й функції, продукують пептидні гормони, травні ферменти, антитіла, білки сироватки, фактори росту та інші молекули, що секретуються. Наприклад, фібробласт секретують такі компоненти базальної мембрани, як колаген, ламінін і фібронектин. Згадані процеси забеспечуються шляхом конститутивної секреції : білки постійно переміщуються в оточені мембранних пухирців від транссітки Гольджі до плазмалеми, з якою вони зливаються та вивильнюють свій вміст шляхом екзоцитозу в міжклітинний проміжок. Конститутивна секреція є постійним процесом, що не вимагає зовнішніх для клітин сигналів. В ендокринних і екзокринних клітинах , а також у нейронах здійснюється регульована секреція. У цих клітинах білки накопичуються протягом декільког годин (днів) у великих за розміром гранулах, які накопичуються під плазмалемою. Ці гранули не зливаються з плазмолемою та не вивільнюють свій вміст, доки клітина не буде активована для екзоцитозу зо допомогою зовнішніх стимулів, гормональних або нервових. 42. Як відбувається регульований екзоцитоз? В ендокринних і екзокринних клітинах , а також у нейронах здійснюється регульована секреція. У цих клітинах білки накопичуються протягом декільког годин (днів) у великих за розміром гранулах, які накопичуються під плазмалемою. Ці гранули не зливаються з плазмолемою та не вивільнюють свій вміст, доки клітина не буде активована для екзоцитозу зо допомогою зовнішніх стимулів, гормональних або нервових. Сигнальний імпульс викликає тимчасове надходження іонів кальцію через плазматичну мембрану, що збільшує цитозольну концентрацію Кальцію. Це тимчасове збільшення концентрації іонів Кальцію активує інші внутрішньоклітинні ефекторні молекули, що приводить до злиття з плазмалемою мембрани гранул і вивільнення вмісту останніх у позаклітинне середовище. Резульована секреція вимагає обов’язкової присутності іонів Кальцію, а отже, зв’язування позаклітинного кальцію знижує стимульовану секрецію ендокринниї клітин і нейронів. 43. Що таке облямовані ямки і яка їх роль у транспорті через плазмалему? Лігандзв'язувальні рецептори накопичуються у специфічних, невеликих за розміром поглибленнях плазмолеми – облямованих ямках – вкритих з боку цитозолю клатрином, після чого ямки формують облямовані пухирці. Клатринова оболонка пухирця відділяється, вивільнений клатрин повертається до плазматичної мембрани, а оголений пухирець (первинна ендосома) зливається з перинуклеарною ендосомою з утворенням наприкінці мультивезикулярного тільця. Міжклітинні контакти

44. Які компоненти поверхневого апарату клітини забеспечують його адгезивні властивості?

Адгезію визначають як здатність клітин вибірково прикріплюватися одна до одної або до компонентів позаклітинного матриксу. Реалізують клітинну адгезію спеціальні глікопротеїни плазматичних мембран – молекули адгезії. Саме вони забезпечують прикріплення клітин до компонентів позаклітинного матриксу з формуванням точкових (фокальних) адгезивних контактів і клітин між собою з утворенням міжклітинних контактів. Кожна тканина формується в результаті такої специфічної адгезії клітинних ансамблів, їхніх зв'язків з внутрішнім цитоскелетом і взаємодій з позаклітинним матриксом.

45. Яке значення мають білки роду інтегринів, кадгеринів і селектинів? Все це молекули адгезії.

Інтегрини об'єднує понад 20 відомих складних білків, які забезпечують зв'язок клітин з позаклітинним матриксом Це трансмембранно локалізовані сіалоглікопротеїни, які беруть участь в утворенні трьох типів адгезивних контактів: "клітина-клітина", "клітина-матрикс" і "клітина-розчинний фактор". Інтегрини – гетеродимерні білки: вони складаються з двох нековалентно зв'язаних субодиниць . Кожна субодиниця має цитоплазматичний, трансмембранний і позаклітинний домени. Цитоплазматичний домен взаємодіє з цитоскелетом клітини, позаклітинний – зв'язується з компонентами позаклітинного матриксу. Така взаємодія забезпечує двобічну передачу сигналу, наприклад, актинові філаменти цитоскелета клітин здатні змінювати орієнтацію молекул фібронектину, що секретуються, у позаклітинному матриксі.Інтегрини виявляють активність за наявності іонів кальцію та магнію і беруть участь у передачі сигналів, які регулюють експресію генів і проліферацію

Кадгерини. За їхньою участю формуються гомофільні адгезивні контакти які забезпечуються взаємодією подібних молекул адгезії (в контактах типу "клітина – клітина") за наявності іонів кальцію. До цього класу відносять понад 20 інтегральних високомолекулярних білків. Так, Е-кадгерини експресуються на поверхні епітеліальних клітин у складі проміжних міжклітинних контактів і клітин концептусу до імплантації (увоморулін), а потім на пізніших стадіях розвитку (наприклад, у клітинах нейроектодерми). Вони зменшують рухливість клітин пухлин епітеліальних тканин. N-кадгерин присутній у нейронах, скелетному та серцевому м'язах, клітинах кришталика (бере участь у процесі подовження відростка нейрона). М-кадгеринз'являється в мітогенезі скелетного м'яза на етапі формування трубочок. Р-кадгерин виявлений у кератиноцитах і клітинах плаценти.Другий клас молекул адгезіїскладають імуноглобуліни, які здійснюють як гомофільні, так і гетерофільні адгезивні контакти, в яких беруть участь адгезивні молекули різних класів (це контакти типу "клітина-клітина" і "клітина-субстрат").

Селектини — велика група кальцієзалежних клітин позаклітинного матриксу з наявністю лектиноподібного домену, які здатні забеспечувати гетерофільну адгезію.