1. Биология наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Место и задачи предмета в системе медицинского образования. Биология
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Выделяют два вида моторных белков: цитоплазматические динеины; кинезины. Динеины перемещают груз только от плюс-конца к минус-концу микротрубочки, то есть из периферийных областей клетки к центросоме. Кинезины, напротив, перемещаются к плюс-концу, то есть к клеточной периферии. ЦЕНТРИОЛИ её стенка образованна 27 микротрубочками, сгруппированными в 9 триплетов. Центриоль - Центриоли (обычно их две) лежат вблизи ядра. Каждая центриоль построена из цилиндрических элементов (микротрубочек), образованных в результате полимеризации белка тубулина. Девять триплетов микротрубочек расположены по окружности. Функции: 1)Центриоли принимают участие в формировании цитоплазматических микротрубочек во время деления клетки и в регуляции образования митотического веретена. В клетках растений центриолей нет, и митотическое веретено образуется там иным способом. Кроме того, ученые полагают, что ферменты клеточного центра принимают участие в процессе перемещения дочерних хромосом к разным полюсам в анафазе митоза. 2) образование нитей митотического веретена. Центриоли поляризуют процесс деления клетки, обеспечивая расхождение сестринских хроматид (хромасом) в анафазе митоза. Центриоли представляют собой цилиндрические белковые структуры, расположенные вблизи ядра клеток животных (у растений центриолей нет). Центриоль представляет собой цилиндр, боковая поверхность которого образована девятью наборами микротрубочек. Количество микротрубочек в наборе может колебаться для разных организмов от 1 до 3. Вокруг центриолей находится так называемый центр организации цитоскелета, район в котором группируются минус концы микротрубочек клетки. Перед делением клетка содержит две центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу. В ходе митоза они расходятся к разным концам клетки, формируя полюса веретена деления. После цитокинеза каждая дочерняя клетка получает по одной центриоли, которая удваивается к следующему делению. Удвоение центриолей происходит не делением, а путем синтеза новой структуры, перпендикулярной существующей. 7.Классификация клеточных включений. Биологическое и медицинское значение клеточных включений. Включения — непостоянные структуры цитоплазмы, могущие появляться или исчезать, в зависимости от функционального состояния клетки. Классификация включений: I. Трофические включения — отложенные в запас гранулы питательных веществ (белки, жиры, углеводы). В качестве примеров можно привести: гликоген в нейтрофильных гранулоцитах, в гепатоцитах, в мышечных волокнах; жировые капельки в гепатоцитах и липоцитах; белковые гранулы в составе желтка яйцеклеток и т. д. II. Пигментные включения — гранулы эндогенных или экзогенных пигментов. Примеры: меланин в меланоцитах кожи (для защиты от УФЛ), гемаглобин в эритроцитах (для транпортировки кислорода и углекислого газа), родопсин и йодопсин в палочках и колбочках сетчатки глаза (обеспечивают черно-белое и цветное зрение) и т.д. III. Секреторные включения — капельки (гранулы) секрета веществ, подготовленные для выделения из любых секреторных клеток (в клетках всех экзокринных и эндокринных желез). Пример: капельки молока в лактоцитах, зимогенные гранулы в панкреатоцитах и т.д. IV. Экскреторные включения — конечные (вредные) продукты обмена веществ, подлежащие удалению из организма. Пример: включения мочевины, мочевой кислоты, креатинина в эпителиоцитах почечных канальцев. Помимо мембранных и немембранных органелл в клетках могут быть клеточные включения, представляющие собой непостоянные образования, то возникающие, то исчезающие в процессе жизнедеятельности клетки. Основное место локализации включений - цитоплазма, но иногда они встречаются и в ядре. По характеру все включения - это продукты клеточного метаболизма. Они накапливаются главным образом в форме гранул, капель и кристаллов. Химический состав включений очень разнообразен. Липоиды обычно откладываются в клетке в виде мелких капель. Большое количество жировых капель встречается в цитоплазме ряда простейших, например инфузорий. У млекопитающих жировые капли находятся в специализированных жировых клетках, в соединительной ткани. Часто значительное количество жировых включений откладывается в результате патологических процессов, например при жировом перерождении печени. Капли жира встречаются в клетках практически всех растительных тканей, очень много жира содержится в семенах некоторых растений. Включения полисахаридов имеют чаще всего формулу гранул разнообразных размеров. У многоклеточных животных и простейших в цитоплазме клеток встречаются отложения гликогена . Гранулы гликогена хорошо видны в световом микроскопе. Особенно велики скопления гликогена в цитоплазме поперечнополосатых мышечных волокон и в клетках печени, в нейронах. В клетках растений из полисахаридов наиболее часто откладывается крахмал. Он имеет вид гранул различной формы и размеров, причем форма крахмальных гранул специфична для каждого вида растений и для определенных тканей. Отложениями крахмала богата цитоплазма клубней картофеля, зерен злаков; каждая крахмальная гранула состоит их отдельных слоев, а каждый слой, в свою очередь, включает радиально расположенные кристаллы, почти невидимые в световой микроскоп. Белковые включения встречаются реже, чем жировые и углеводные. Белковыми гранулами богата цитоплазма яйцеклеток, где они имеют форму пластинок, шариков, дисков, палочек. Белковые включения встречаются в цитоплазме клеток печени, клеток простейших и многих других животных. К клеточным включениям относятся некоторые пигменты, например распространенный в тканях желтый и коричневый пигмент липофусцин , круглые гранулы которого накапливаются в процессе жизнедеятельности клеток, особенно по мере их старения. Сюда же относятся пигменты желтого и красного цвета - липохромы . Они накапливаются в виде мелких капель в клетках коркового вещества надпочечников и в некоторых клетках яичников. Пигмент ретинин входит в состав зрительного пурпура сетчатки глаза. Присутствие некоторых пигментов связано с выполнением этими клетками особых функций. Примерами могут служить красный дыхательный пигмент гемоглобин в эритроцитах крови или пигмент меланин в клетках меланофорах покровных тканей животных. В качестве включений во многих животных клетках присутствуют гранулы секрета, вырабатываемого в клетках разных типов, в первую очередь в железистых. Секреторные включения могут быть белками, сахаридами, липопротеидами и т. д. 8. Организация наследственного аппарата клеток человека. Морфофункциональная характеристика и классификация хромосом. Методы изучения кариотипа человека. Ген – участок ДНК, кодирующий синтез одной полипептидной цепи аминокислот (одной молекулы белка) размеры гена определяются числом пар нуклеотидов. Есть гены размером в 59 пар нуклеотидов (п. н.) – у фага Т-4, 4 – в несколько тысяч п. н. (большинство генов человека). Учёные считают, что в человека насчитывается около 1 миллиона генов. Хромосома - (в переводе – «окрашенное тельце») сложное образование внутри ядра, состоит из: ДНК, белков, РНК, липидов, углеводов. В одной хромосоме размещается (локализуется) много генов. Хромосомы имеют разную форму. Форма хромосомы определяется положением центромеры (первичной перетяжки, к которой присоединяются нити веретена деления в митозе). Если центромера делит хромосому пополам, то у неё образуются равные плечи, поэтому такую хромосому называют «равноплечей» или метацентрической. Если центромера немножко смещена в сторону одного плеча – это «неравноплечая» или субметацентрическая хромосома.Если центромера делит хромосому так, что одно плечо короче другого на 75%, то её называют «резко неравноплечая» или – акроцентрическая.Если же центромера располагается в одном конце хромосомы, то хромосому называют телоцентрической.Совокупность хромосом ядра, их число, форма и структура называется кариотипом. У человека кариотип 2n=46 был установлен в 1956г. двумя учёными: Дж. Тийо и А. Леваном. Кариотип человека изображают в виде идеограммы – схемы, на которой хромосомы располагают в ряд по мере убывания их длинны, и по одной из каждой пары. Все хромосомы объединены в 7 групп, обозначаемых буквами римского алфавита. Распределены хромосомы на идеограмме с учётом размеров хромосом и локализации центромерного участка, и каждая хромосома имеет свой номер (арабская цифра). Группа А – 1 2 3 Группа В – 4 5 Группа С – 6 7 8 9 10 11 12 Группа D – 13 14 15 Группа Е – 16 17 18 Группа F – 19 20 Группа G – 21 22 половые хромосомы Х y (23) В кариотипе мужчин и женщин есть одинаковые хромосомы, их большинство – 44 – это неполовые хромосомы или аутосомы (44А); и есть одна пара хромосом (23), по которой отмечается различие: у женщин ХХ, у мужчин Ху. Если признак контролируется доминантным геном, локализованным в какой-либо аутосоме, то его называют аутосомно-доминантный; а рецессивным геном – аутосомно-рецессивным. Наследование признаков, контролируемых генами аутосом, подчиняется законам Менделя. Менделирующих признаков, в том числе и болезней, у человека около 3 тыс. Если признак контролируется генами, локализованными в Х-хромосоме, он называется сцепленным с полом (или с Х-хромосомой). Если обнаруживается сцепление с У-хромосомой, то признак называют голандрическим. Признак, сцепленный с Х-хромосомой подчиняется правилу «крисс-кросса» (крест-накрест): от матери – сыну, от отца к дочери. Голандрический признак передаётся от отца – сыну, т. е. Только по мужской линии. Геном - совокупность гаплоидного (1п) набора хромосом (23 хромосомы). Понятие о кариотипе получило распространение на этапе исследования в медицине генетических заболеваний, когда стали активно изучать строение и функции хромосом. Получили открытие синдром Эдвардса, синдром Клайнфельтера. Кариотип, представляющий собой клеточный хромосомный комплекс, является постоянным. У человека нормой является наличие хромосом, количество которых равно 46. Из них 22 пары являются аутосомами и две — это половые хромосомы. У представительниц женского пола они обозначаются как ХХ, у представителей мужского пола — ХУ. Главная особенность хромосомного набора — это видовая специфичность кариотипа. Функции хромосом заключаются в том, что каждая из них является носительницей генов, которые отвечают на наследственность. Нормальный мужской кариотип — это кариотип 46, ХУ. Нормальный женский кариотип выглядит как кариотип 46, ХХ. Набор хромосом остается неизменным на протяжении всей жизни. Поэтому сдать кариотип достаточно один раз в жизни. Определение кариотипа имеет некоторые особенности. Проводится оно на одной из стадий клеточного цикла. Это связано с тем, что в процессе других стадий развития клетки, хромосомы труднодоступны для изучения Нормальный кариотип человека изучается двумя способами: * с использованием одноядерных лейкоцитов, которые извлекаются из проб крови (их деление провоцируют с применением митогенов); * с использованием клеток, которые интенсивно делятся в нормальном состоянии, например, клетки кожи. Суть процедуры заключается в том, что клетки фиксируются на этапе метафазы, затем подвергаются окрашиванию и фотографированию. Из комплекса сделанных снимков генетик составляет систематизированный кариотип, который по-другому называется идеограмма (кариограмма). Она представляет собой нумерованный комплекс аутосомных пар. Хромосомные изображения расположены вертикально. Короткие плечи находятся в верхней части. Присваивание номеров осуществляется по убыванию размеров. В конце располагается пара половых хромосом. 9. Клетка как открытая биологическая система. Поток вещества и энергии в эукариотической клетке. Характеристика основных этапов энергетического обмена. Классификация организмов по способу питания и пути получения энергии. Обмен веществ - последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе жизни. Обмен веществ позволяет организмам самосохраняться, расти, развиваться и самовоспроизводиться в условиях окружающей среды, а также адаптироваться в ней. Поступление вещества в клетку, в виде способов: - пассивный транспорт (без затраты энергии), - активный транспорт (с затратой энергии), - эндоцитоз (поглощение крупных частиц – фагоцитоз, или капель жидкости – пиноцитоз, плазмолеммой, с затратой энергии) Поступившие вещества в клетку могут: - пройти транзитом через клетку, - запасаться внутри клетки во включениях, - использоваться для синтеза вещест, - использоваться как источник энергии. Обмен веществ состоит из непрерывно протекающих процессов диссимиляция (совокупность биохимических процессов, в ходе которых сложные органические вещества распадаются на более простые, при этом выделяется энергия) и ассимиляция (совокупность биохимических реакций, в ходе которых в клетке синтезируются сложные органические вещества из более простых, используя при этом энергию АТФ) и включает в себя процессы на клеточном уровне (метаболизм) и на уровне целостной особи. У высших организмов имеются механизмы гормональной регуляции, координируемые нервной системой. По способу питания живые организмы можно разделить на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы (от греческих слов autos — сам и trophe — пища) — живые организмы, синтезирующие органические соединения из неорганических. Автотрофы составляют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей). Именно они являются первичными продуцентами органического вещества в биосфере, обеспечивая пищей гетеротрофов. Автотрофы делятся на фототрофов и хемотрофов. Фототрофы - Организмы, для которых источником энергии служит солнечный свет. Такой тип питания носит название фотосинтеза. Хемотрофы - Остальные организмы в качестве внешнего источника энергии используют энергию химических связей пищи или восстановленных неорганических соединений — таких, как сероводород, метан, сера, двухвалентное железо и др. Гетеротрофы — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются органические вещества, произведённые другими организмами. В процессе пищеварения пищеварительные ферменты расщепляют полимеры органических веществ на мономеры. В сообществах гетеротрофы — это консументы различных порядков и редуценты. Миксотрофы Некоторые организмы (например, хищные растения) сочетают в себе признаки как автотрофов, так и гетеротрофов. Такие организмы называются миксотрофами. Некоторые источники считают термин "миксотрофии" неверным, так как та же Венерина мухоловка ловит мух для получения азота, а пищу получает с помощью фотосинтеза. Непосредственно энергию в форме молекул АТФ организмы получают в ходе клеточного дыхания — процесса, проходящего в митохондриях, гликолиза и фотосинтеза. Дыхание бывает двух типов: аэробное, в котором обязательно участвует кислород (им окисляется глюкоза) и анаэробное (состоит из двух процессов: гликолиза и спиртового или молочнокислого брожения Этапы энергетического обмена: I. Подготовительный этап протекает в фагосомах: белки расщепляютсядо аминокислот, полисахариды до моносахаридов, жиры - до глицерина и жирных кислот Выделяющаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. II. Бескислородный этап (гликолиз): моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты в цитоплазме клеток расщепляются до пировиноградной или уксусной кислоты. Образуется 2 молекулы АТФ. III. Кислородный этап протекает в митохондриях. Пировиноградная окисляется до конечных продуктов обмена (СО2, Н2О), образуется 36 АТФ. Важнейшие условия, необходимые для поддержания жизнедеятельности любых клеток: 1. Для поддержания жизни любых клеток необходима циркуляция наследственной информации, которая основана на использовании генетической информации, применении управляющих средств, химической энергии и элементной базы живой материи. Только циркуляция информации формирует, организует и приводит в действие все управляющие аппаратные системы клетки, обеспечивает их структурное построение, реконструкцию и загрузку в их компоненты программной функциональной информации. Загруженная информация в структуре живой материи является руководством к действию. 2. Все химические буквы и символы молекулярного алфавита – нуклеотиды, аминокислоты, простые сахара и жирные кислоты (и другие биологические элементы) представляют собой ту элементарную форму органического вещества, с помощью которой формируются и передаются молекулярные коды наследственной информации. 3. Живая клетка обладает всеми программными и молекулярными аппаратными средствами для «автоматизированной» переработки биоорганического вещества, химической энергии и молекулярной информации. Поэтому вся многосложная «паутина» целенаправленных и упорядоченных химических превращений в клетке формируется не сама по себе, а является результатом действия весьма сложной управляющей системы клетки 1) возможность хранения, передачи и переработки управляющей генетической информации; 2) возможность структурно-функционального программирования биологических молекул и клеточных структур; 3) совмещение программно-аппаратных средств в структурах белков, нуклеиновых кислот и других функциональных биомолекулах; 4) возможность обработки сигнальной информации субстратных молекул. 5. Все биологические функции и химические превращения в клетке поддерживаются и осуществляются управляющей системой под руководством генетической информации. Основной задачей наследственной информации является структурная и функциональная организация биологических объектов (живых существ). |