Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47

ⓘ Деление прокариотических клеток

Деление прокариотических клеток — процесс образования дочерних прокариотических клеток из материнской. Ключевыми событиями клеточного цикла как прокариот, так и эукариот являются репликация ДНК и деление клетки. Отличительной чертой деления прокариотических клеток является непосредственное участие реплицированной ДНК в процессе деления. В подавляющем большинстве случаев прокариотические клетки делятся с образованием двух одинаковых по размеру дочерних клеток, поэтому этот процесс ещё иногда называют бинарным делением. Так как чаще всего прокариотические клетки имеют клеточную стенку, бинарное деление сопровождается образованием септы — перегородки между дочерними клетками, которая затем расслаивается посередине. Процесс деления прокариотической клетки подробно изучен на примере Escherichia coli.

Митоз

Митоз — тип деления клеток, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке.

Стадии митоза. Митоз состоит из четырех стадий (рис. 5.2).

• 1. Профаза — хромосомы спирализуются, центриоли (у животных клеток) расходятся к полюсам клетки, распадается ядерная оболочка, исчезают ядрышки и начинает формироваться веретено деления.
• 2. Метафаза — хромосомы, состоящие из двух хроматид, прикрепляются своими центромерами к нитям веретена деления. При этом все они располагаются в экваториальной плоскости. Эта структура называется метафазной пластинкой.
• 3. Анафаза — центромеры делятся и нити веретена деления растягивают отделившиеся друг от друга хроматиды к противоположным полюсам. Теперь разделенные хроматиды называются дочерними хромосомами.
• 4. Телофаза — дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, де- спирализуются, нити веретена деления разрушаются, вокруг хромосом образуется ядерная оболочка, ядрышки восстанавливаются. Два образовавшихся ядра генетически идентичны. После этого следует цитокинез (деление цитоплазмы), в результате которого образуются две дочерние клетки. Органоиды распределяются между ними более или менее равномерно.

Биологическое значение митоза. В результате митоза достигается генетическая стабильность; увеличивается число клеток в организме; происходит рост организма; возможны явления регенерации и бесполого размножения у некоторых организмов.

Цитологические признаки, характерные для про- и эукариот

Признаки	Прокариоты	Эукариоты
1. Морфологически оформленное и отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой ядро.
2. Число хромосом
3. Хромосомы кольцевые
4. Хромосомы линейные
5. Константа седиментации рибосом
6. Локализация рибосом: – рассеяны в цитоплазме – прикреплены к эндоплазматическуму ретикулуму
7. Аппарат Гольджи
8. Лизосомы
9. Вакуоли, окруженные мембраной
10. Газовые вакуоли, не окруженные мембраной
11. Пероксисомы
12. Митохондрии
13. Пластиды (у фототрофов)
14. Мезосомы
15. Система микротрубочек
16. Жгутики (если присутствуют): – диаметр – в поперечнике имеют характерное расположение микротрубочек «9+2»
17. В составе мембран присутствуют: – разветвленные и циклопропановые жирные кислоты – полиненасыщенные жирные кислоты и стеролы
18. В составе клеточных стенок присутствуют: – пептидогликан (муреин, псевдомуреин) – тейхоевые кислоты – липополисахариды – полисахариды (целлюлоза, хитин)
19. Размножение клеток происходит путем: -простого деления – митоза
20. Характерно разделение протопласта внутренними мембранами на функционально различные отсеки
21. Цитоскелет трехмерный, включает микротрубочки, промежуточные и актиновые филаменты
22. Связь между компартментами осуществляется за счет циклоза, эндо и экзоцитоза
23. Наличие эндоспор

5.4. Итоговый контроль знаний:

– Вопросы по теме занятия:

1. Объяснить сущность науки «Биология» и ее значение в медицине.

2. Обосновать, почему Человека как объекта медицины мы изучаем, прежде всего, как представителя животного мира.

3. Система классификации живых организмов.

4. Представление о неклеточных и клеточных формах жизни.

5. Понятия о про- и эукариотах.

6. Разнообразие клеточных форм жизни.

7. Представление об увеличительных приборах, истории их открытия и совершенствования.

8. Значение увеличительных приборов в развитии биологии и медицины.

– Тестовые задания:

1. Предметный столик относится к части микроскопа

1) механической

2) оптической

3) осветительной

4) препаровальной

2. Компоненты осветительной части микроскопа располагаются

1) в гнездах револьвера

2) в верхней части тубуса

3) у основания лапки штатива

4) на предметном столике

3. Назначение макрометрического винта

1) перемещение держателя с окуляром в вертикальном направлении

2) перемещение держателя с окуляром в горизонтальном направлении

3) перемещение столика с объектом в вертикальном направлении

4) перемещение столика с объектом в горизонтальном направлении

увеличения окуляра микроскопа «Биолам» может быть

1) х 40

2) х 8

3) х 10

4) х 90

5. Кратность увеличения иммерсионного объектива

1) х 8

2) х 90

3) х 20

4) х 40

– Решение ситуационных задач:

Задача №1

Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении. Необходимо определить, с чем это может быть связано?

Задача №2

Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно. Необходимо определить, с чем это может быть связано?

6. Домашнее задание для уяснения темы занятия(согласно методическим указаниям для внеаудиторной работы по теме занятия)

7. Рекомендации по выполнению НИРС:

1. Изготовление микропрепаратов представителей прокариотических (бактериальные клетки) и эукариотических организмов (нервные клетки, клетки кожицы лука).

8. Рекомендованная литература по теме занятия:

– Обязательная

1. Биология в 2 кн. Учебник для медиц. спец. вузов / под ред. В.Н Ярыгина. М.: Высш. шк., 2005.

2. Руководство к практическим занятиям по биологии: учебное пособие / под ред. В.В. Маркина. М.: Медицина, 2006.

– Дополнительная

1. Общая и медицинская генетика: учебное пособие / ред. В.П. Щипков. М.: Академия, 2003.

2. Гинтер Е.К. Медицинская генетика: учебник. М.: Медицина, 2003.

3. Бочков Н.П. Клиническая генетика: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2004.

4. Северцов А.С. теория эволюции. М.: Владос, 2005.

5. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: учебное пособие. Новосибирск: Сибуниверизд., 2007.

6. Методические рекомендации для подготовки к курсовому экзамену по дисциплине «Биология с экологией» / сост. Т.Я. Орлянская, М.Н. Максимова, Л.С. Смирнова. Красноярск: тип. КрасГМА, 2007.

7. Григорьев А.И. Экология человека: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.

8. Чернова Н.М. Общая экология: учебник. М.: Дрофа, 2004.

– Электронные ресурсы

1. Электронная библиотека по дисциплине Биология. М.: Русский врач, 2003.

2. ИБС КрасГМУ

3. БД MedArt

4. БД Медицина

5. БД Гении медицины

Основные признаки и отличия прокариотических и эукариотических клеток

В отличие от эукариот, прокариоты лишены ядра, ядерной мембраны, митохондрий, ЭПС, вакуолей, лизосом, комплекса Гольджи. Их признаком является клеточная стенка, состоящая из сложного гетерополимерного вещества.

Для прокариот характерно простое деление, а эукариоты отличаются такими способами репродукции, как митоз, мейоз, амитоз.

Отличаются эти два вида и размерами. Эукариотические образования, вследствие обладания сложной структурой, намного превышают в размерах прокариотические.

Еще одно важное различие заключается в особенностях строения двигательных элементов. У прокариот эту функцию выполняют реснички или жгутики, сформированные из белка флагеллина. Эукариоты снабжены ундулиподиями, которые крепятся при помощи кинетосом.

Примечание

С появлением электронных микроскопов, обеспечивающих высокую степень увеличения, цитологам удалось провести сравнение ундулиподий множества самых разных эукариотических организмов и доказать их удивительное сходство.

Дифференцировка клеток многоклеточного организма

Основная статья: Дифференцировка клеток (А) Недифференциированные плюрипотентные человеческие эмбриональные стволовые клетки (B) дифференцированные нервные клетки, которые из них образуются

Многоклеточные организмы состоят из клеток, которые в той или иной степени отличаются по строению и функциям, например у взрослого человека около 230 различных типов клеток[17]. Все они являются потомками одной клетки — зиготы (в случае полового размножения) — и приобретают различия в результате процесса дифференцировки. Дифференцировка в подавляющем большинстве случаев не сопровождается изменением наследственной информации клетки, а обеспечивается лишь путём регуляции активности генов, специфический характер экспрессии генов наследуется во время деления материнской клетки обычно благодаря эпигенетическим механизмам. Однако есть исключения: например, при образовании клеток специфической иммунной системы позвоночных происходит перестройка некоторых генов, эритроциты млекопитающих теряют всю наследственную информацию, а половые клетки — её половину.

Различия между клетками на первых этапах эмбрионального развития появляются, во-первых, вследствие неоднородности цитоплазмы оплодотворённой яйцеклетки, из-за чего во время процесса дробления образуются клетки, различающиеся по содержанию определённых белков и РНК; во-вторых, важную роль играет микроокружение клетки — её контакты с другими клетками и средой.

Подвергаясь дифференцировке, клетки теряют свои потенции, то есть способность давать начало клеткам других типов. Из тотипотентных клеток, к которым относится, в частности, зигота, может образоваться целостный организм. Плюрипотентные клетки (например, клетки бластоцисты) имеют возможность дифференцироваться в любой тип клеток организма, но из них не могут развиться внезародышевые ткани, а значит и новая особь. Клетки, которые способны дать начало только ограниченному количеству других тканей, называются мультипотентными (стволовые клетки взрослого человека), а те, которые могут воспроизводить только себе подобных — унипотентными. Многие из окончательно дифференцированных клеток (например нейроны, эритроциты) полностью теряют способность к делению и выходят из клеточного цикла[3].

В некоторых случаях дифференцировка может быть обратной, противоположный ей процесс называется дедифференцировкой. Он характерен для процессов регенерации. С некоторыми оговорками к явлению дедифференцировки можно отнести опухолевую трансформацию клеток[18].

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Генетический аппарат прокариот представлен нуклеоидом одной кольцевой молекулой ДНК, не связанной с белками-гистонами и не окруженной мембраной. Имеются рибосомы. Функций мембранных органоидов выполняют впячивания плазмалеммы – мезосомы. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Клетки растений и животных сходны по строению и химическому составу, но между ними имеются и определенные отличия.

Читайте: Кровь как часть внутренней среды человека #36