Лекция 18. Лимфоидные органы. Лимфопоэз. Тимус (зобная, или вилочковая железа). Лекция 19. Пищеварительная система Лекция 20. Развитие и строение зубов Лекция 21. Желудок Лекция 22. Толстая кишка

• Название: Лекция 18. Лимфоидные органы. Лимфопоэз. Тимус (зобная, или вилочковая железа). Лекция 19. Пищеварительная система Лекция 20. Развитие и строение зубов Лекция 21. Желудок Лекция 22. Толстая кишка
• Дата: 28.10.2019
• Размер: 2.12 Mb.
• Имя файла: Lektsii_Kuznetsov_Pugachyov-1.doc
• Тип: Лекция; #92319
• страница: 3 из 44

Профаза. Профаза делится на раннюю и позднюю. Во время ранней профазы происходит спирализация хромо­сом, и они становятся видны в виде тонких нитей и образуют плотный клубок, т. е. образуется фигура плотного клубка. При наступлении поздней профазы хромосомы еще больше спирализуются, в результате чего закрываются гены ядрышковых организаторов хромосом. Поэтому прекращаются транскрипция рРНК и образование субъединиц хромосом, и ядрышко исчезает. Одновременно с этим происходит фраг­ментация ядерной оболочки. Фрагменты ядерной оболочки свертываются в небольшие вакуоли. В цитоплазме уменьша­ется количество гранулярной ЭПС. Цистерны гранулярной ЭПС фрагментируются на более мелкие структуры. Количе­ство рибосом на поверхности мембран ЭПС резко уменьша­ется. Это приводит к уменьшению синтеза белков на 75 %. К этому моменту происходит удвоение клеточного центра. Образовавшиеся 2 клеточных центра начинают расходиться к полюсам. Каждый из вновь образовавшихся клеточных центров состоит из 2 центриолей: материнской и дочерней.

С участием клеточных центров начинает формироваться ве­ретено деления, которое состоит из микротубул. Хромосомы продолжают спирализоваться, и в результате образуется рыхлый клубок хромосом, расположенный в цитоплазме. Та­ким образом, поздняя профаза характеризуется рыхлым клубком хромосом.

Метафаза. Во время метафазы становятся видимыми хроматиды материнских хромосом. Материнские хромосомы выстраиваются в плоскости экватора. Если смотреть на эти хромосомы со стороны экватора клетки, то они воспринима­ются как экваториальная пластинка (lamina equatorialis). В том случае, если смотреть на эту же пластинку со стороны полюса, то она воспринимается как материнская звезда (monastr). Во время метафазы завершается формирование веретена деления. В веретене деления видны 2 разновидно­сти микротубул. Одни микротубулы формируются от клеточ­ного центра, т. е. от центриоли, и называются центриолярными микротубулами (microtubuli cenriolaris). Другие микротубулы начинают формироваться от кинетохор хромо­сом. Что такое кинетохоры? В области первичных перетяжек хромосом имеются так называемые кинетохоры. Эти кинето­хоры обладают способностью индуцировать самосборку ми­кротубул. Вот отсюда и начинаются микротубулы, которые растут в сторону клеточных центров. Таким образом, концы кинетохорных микротубул заходят между концами центрио- лярных микротубул.

Анафаза. Во время анафазы происходит одновременное отделение дочерних хромосом (хроматид), которые начинают двигаться одни к одному, другие к другому полюсу. При этом появляется двойная звезда, т. е. 2 дочерние звезды (diastr). Движение звезд осуществляется благодаря веретену деления и тому, что сами полюса клетки несколько удаляются друг от друга.

Механизм, движения дочерних звезд. Это движение обеспечивается тем, что концы кинетохорных микротубул скользят вдоль концов центриолярных микротубул и тянут хроматиды дочерних звезд в сторону полюсов.

Телофаза. Во время телофазы происходит остановка движения дочерних звезд и начинают формироваться ядра. Хромосомы подвергаются деспирализации, вокруг хромо­сом начинает формироваться ядерная оболочка (нуклеолемма). Поскольку деспирализации подвергаются фибрил­лы ДНК хромосом, постольку начинается транскрипция

РНК на открывшихся генах. Так как происходит деспирализация фибрилл ДНК хромосом, в области ядрышковых орга­низаторов начинают транскрибироваться рРНК в виде тон­ких нитей, т. е. формируется фибриллярный аппарат ядрышка. Затем к фибриллам рРНК транспортируются ри- босомные белки, которые комплексируются с рРНК, в ре­зультате чего формируются субъединицы рибосом, т. е. об­разуется гранулярный компонент ядрышка. Это происхо­дит уже в поздней телофазе. Цитотомия, т. е. образование перетяжки. При образовании перетяжки по экватору проис­ходит впячивание цитолеммы. Механизм впячивания сле­дующий. По экватору располагаются тонофиламенты, со­стоящие из сократительных белков. Вот эти тонофиламен­ты и втягивают цитолемму. Затем происходит отделение цитолеммы одной дочерней клетки от другой такой же до­черней клетки. Так, в результате митоза, формируются но­вые дочерние клетки. Дочерние клетки в 2 раза меньше по массе в сравнении с материнской. В них также меньше ко­личество ДНК — соответствует 2с, и вдвое меньше количе­ство хромосом — соответствует 2п. Так, митотическим деле­нием, заканчивается клеточный цикл.

Биологическое значение митоза заключается в том, что за счет деления происходит рост организма, физиологическая и репаративная регенерация клеток, тканей и органов.
ПАТОЛОГИЯ МИТОЗА. АНЕУПЛОИДНЫЕ КЛЕТКИ

Разрушение веретена деления наблюдается при пониже­нии температуры клетки и при воздействии на нее (клетку) колхицином, в результате чего начинается распад микротубул веретена и прекращение деления.

Нарушение деления клетки при увеличении количества центросом имеет место, когда вместо 2 цитоцентров обра­зуются 3 или 4. В таком случае формируются 2 или больше веретен деления, в результате чего материнская клетка де­лится на 3 и более клеток. В ядре каждой такой клетки бу­дет содержаться неправильный, т. е. анеуплоидный, набор хромосом.

Хромосомная аберрация возникает при воздействии на ткань ультрафиолетовыми или радиоактивными лучами. Во время анафазы митоза часть такой поврежденной хромо­сомы может отделиться от ее плеча и после телофазы окажет­ся в одной из дочерних клеток. Этот обломок хромосомы окружен нуклеолеммой и представляет собой микроядро.

Хромосомная аберрация может проявляться в том, что хро­мосомы могут склеиться друг с другом, при этом 2 первичные перетяжки такой сдвоенной хромосомы располагаются в разных местах и растягиваются к противоположным полю­сам. При расхождении дочерних звезд эта пара хромосом займет положение вдоль оси веретена деления. В таком слу­чае дочерние звезды будут соединены «мостиком». Во всех случаях хромосомной аберрации содержание хромосом в яд­ре будет анеуплоидным.

Амитоз. Этот тип деления характеризуется тем, что сна­чала появляется перетяжка ядра, которая делит ядро не обя­зательно на абсолютно равные части, затем перетяжкой раз­деляется цитоплазма. При амитозе хромосомный материал ядра материнской клетки может распределяться неравно­мерно между дочерними клетками. Этим амитоз принципи­ально отличается от митоза.

Прямым делением разделяются клетки, которые нельзя считать нормальными. Поэтому такое деление тоже считает­ся ненормальным.
ПОЛИПЛОИДИЯ. ЭНДОРЕПРОДУКЦИЯ

Полиплоидия — это процесс увеличения количества хро­мосом в ядре клетки. В результате этого процесса образуются полиплоидные клетки.

В процессе полиплоидии задействованы 2 механизма: 1) блокирование одной из фаз митоза; 2) нарушение цитотомии во время телофазы. Рассмотрим первый механизм, т. е. блокирование периода G₂, профазы или метафазы. При этом неразделившаяся клетка вступает в период G1 с тетраплоидным набором хромосом (4п), потом в период S, после которо­го в ней будет 8с ДНК и 8п хромосом. Затем эта клетка всту­пает в профазу, потом в метафазу. В метафазной звезде будет 8п. Затем, во время анафазы, в расходящихся дочерних звез­дах будет по 4п хромосом. После телофазы в дочерних клет­ках будут тетраплоидные ядра.

Второй механизм образования полиплоидных клеток на­блюдается при нарушении цитотомии — после того как про­изошла анафаза, клетка вступила в телофазу, сформирова­лись ядра, но цитотомии материнской клетки не произошло. В каждом из 2 ядер неразделившейся клетки содержится по 2п и 2с. Когда эта клетка вступит в период G1, затем в период S, то в его конце в каждом ядре неразделившейся клетки ока­жется по 4п и 4с. Потом эта клетка вступает в профазу, затем в метафазу. В формирующуюся материнскую звезду от каж­дого ядра поступит по 4п хромосом, т. е. в материнской звез­де будет 8п. При расхождении дочерних звезд во время ана­фазы в каждой такой звезде будет по 4п хромосом. После телофазы в каждой дочерней клетке будет тетраплоидное ядро, т. е. в каждом ядре будет содержаться по 4п хромосом.

В каких органах имеются полиплоидные клетки? В клет­ках печени — гепатоцитах, мегакариоцитах красного костно­го мозга, в гландулоцитах ацинусов слюнных желез, поджелу­дочной железы, в пигментном слое сетчатки глаза. При этом ядро может содержать 4п, 8п, 16п, 32п. Резко выраженная полиплоидия особенно характерна для мегакариоцитов крас­ного костного мозга.

Эндорепродукция — это последовательное многократное удвоение ДНК, в результате чего увеличивается набор хромо­сом, при этом хромосомы связаны тонкими нитями. Эти структуры называются политенами, характерными для кле­ток плаценты.
МЕЙОЗ

Мейоз — это такое деление, при котором в дочерних клет­ках оказывается половинный (гаплоидный) набор хромо­сом — 1n и 1с. Такое деление имеет место в процессе образо­вания половых клеток.

Рассмотрим процесс образования половых клеток в муж­ском организме, называемый сперматогенезом. Сперматоге­нез включает 4 периода:

1) период размножения;

2) период роста, или период профазы;

3) период созревания, который состоит из двух стадий: 1-го деления созревания и 2-го деле­ния созревания;

4) период формирования (этот период мы рассматривать не будем).

Период размножения. Размножающиеся (делящиеся) клетки в периоде размножения называются сперматогониями. Сперматогонии при делении претерпевают все фазы, ха­рактерные для митотического деления, т. е. после деления материнской (стволовой) сперматогонии образуются 2 дочер­ние сперматогонии с набором хромосом 2п и набором ДНК 2с, затем эти сперматогонии проходят весь клеточный цикл, и к предстоящему новому делению у них будет 4п и 4с. Вот эти сперматогонии — с 4п и 4с — вступают во 2-й период сперматогенеза — период роста, или период профазы, 1-го деления мейоза. С этого момента клетки называются сперматоцитами 1 -го порядка.

Период роста. В процессе развития сперматоцитов 1-го порядка имеют место 5 фаз: лептотена, зиготена (синаптена), пахитена, диплотена и диакинез.

Лептотена характеризуется активной спирализацией хромосом ядра, которые становятся видимыми, напоминаю­щими тонкие нити. Затем наступает зиготена (синаптена). Во время зиготены гомологичные хромосомы приближаются друг к другу и соединяются вместе, перекрещиваются (кро- сенговер). Объединившиеся хромосомы обмениваются гена­ми. Пара объединившихся хромосом называется бивален­том. Сколько бивалентов в ядре сперматоцита 1 -го порядка в фазе зиготены? Их количество составляет 23. Затем насту­пает пахитена. Во время пахитены каждая из хромосом би­валента подвергается дальнейшей спирализации, но при этом она укорачивается и утолщается. Между хроматидами хромосом бивалента появляются заметные щели. После это­го наступает диплотена, во время которой хроматиды хромо­сом бивалента начинают расходиться, но оказываются свя­занными в области перекреста. Потом наступает диакинез, во время которого происходит дальнейшая спирализация хромосом, в результате чего в конце профазы образуются те­трады. Их количество равно 23. Каждая тетрада состоит из 4 монад, или хроматид. Таким образом, в ядре сперматоцита 1 -го порядка в конце профазы будет 23 тетрады или 92 мона­ды. Затем клетка вступает в 1-е деление созревания.

Период созревания. 1 -е деление созревания начинается с метафазы. В метафазе в материнской звезде будет 23 тетра­ды. Тетрады выстраиваются в плоскости экватора таким об­разом, что одна половинка тетрады обращена к одному полю­су клетки, вторая — к другому. Во время анафазы половинки тетрад, называемые диадами, расходятся к полюсам. Затем, в результате телофазы, из сперматоцита 1-го порядка образу­ются 2 новые клетки, называемые сперматоцитами 2-го по­рядка. В каждом сперматоците 2-го порядка будет по 23 диа­ды (2n) или 46 монад. Сперматоциты 2-го порядка, минуя пе­риод S, период G₂ и профазу, сразу вступают в метафазу 2-го деления созревания. В материнской звезде сперматоцита 2-го порядка будет 23 диады, которые выстраиваются в плоскости экватора таким образом, что одна половинка диады обраще­на к одному полюсу, вторая — к другому. Эти половинки на­зываются монадами. Во время анафазы дочерние звезды, со­стоящие из монад, расходятся к полюсам. Во время телофазы 2-го деления созревания образуются 2 новые клетки, называ­емые сперматидами. В сперматидах будет гаплоидный на­бор хромосом (1n).

Строение митотических хромосом. Митотические хромосомы появляются в период митоза. Они особенно хоро­шо видны во время метафазы и анафазы. Во время метафазы видно, что каждая материнская хромосома состоит из двух сестринских хромосом, или хроматид. Каждая хромосома со­стоит из одной молекулы ДНК, которая уложена особым обра­зом и приобретает характерную форму. В каждой хромосоме есть первичная перетяжка, или центромер. Участки хромосо­мы, отходящие от первичной перетяжки, называются плеча­ми хромосомы. Если плечи хромосомы имеют одинаковую или примерно одинаковую длину, то такая хромосома назы­вается метоцентрической; если плечи хромосомы явно нео­динаковой длины, то такая хромосома называется субметоцентрической; если одно плечо хромосомы явно многократно длиннее другого, то такая хромосома называется акроцентрической. Концы плеч хромосомы называются теломерами. Кроме первичной перетяжки, в некоторых хромосомах есть вторичные перетяжки. Вторичная перетяжка — это ядрышковый организатор. Участок плеча хромосомы между вторичной перетяжкой и теломером называется спутником (сателлитом). Набор хромосом в ядре человека составляет кариотип. Чем он характеризуется? Кариотип характеризу­ется количеством, размерами и особенностями строения хромосом.

Все хромосомы ядра человека разделяются на 7 групп, ко­торые обозначаются буквами латинского алфавита от А до G. В каждой группе хромосомы морфологически похожи друг на друга, но хромосомы разных групп отличаются. Чтобы различить хромосомы друг от друга в одной группе, применя­ется метод дифференцированного окрашивания. При диф­ференцированном окрашивании на плечах хромосом по­являются светлые и темные полосы. Причем рисунок, обра­зованный этими полосами, для каждой хромосомы так же индивидуален, как отпечатки пальцев человека. Поэтому благодаря дифференцированному окрашиванию можно от­личить хромосомы друг от друта.
РЕАКЦИЯ КЛЕТКИ НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

При воздействии неблагоприятных внешних химических, физических и биологических факторов на клетку в ней воз­никают структурные и функциональные нарушения. В зависимости от интенсивности, продолжительности и характера воздействия такая клетка может либо адаптироваться к но­вым условиям и возвратиться в исходное состояние, либо по­гибнуть.

Изменения в цитоплазме поврежденной клетки. Цито­плазма утрачивает способность к гранулообразованию. В нормальной клетке частицы краски, поступившие в ее ци­топлазму, заключаются в гранулы. Цитоплазма и кариоплаз­ма при этом остаются светлыми. При утрате способности к гранулообразованию гранулы не образуются, а цитоплазма и кариоплазма диффузно окрашиваются.

Изменения в ядре. В ядре начинается отек перинуклеарного пространства, его расширение. Хроматин кон­денсируется в грубые глыбки, коагулируется. Это называет­ся пикнозом. Нарушается регуляция белкового синтеза. В дальнейшем ядро разрывается на фрагменты. Это назы­вается кариорексисом. В конечном итоге ядро подвергается лизису — кариолизис.

Изменения митохондрий. На начальном этапе митохон­дрии сжимаются, затем набухают, округляются, их кристы укорачиваются и редуцируются, снижается синтез АТФ. В конечном итоге мембраны митохондрий разрывают­ся, матрикс смешивается с гиалоплазмой.

Изменения ЭПС. Цистерны гранулярной ЭПС фрагментируются и распадаются на вакуоли. Количество рибосом на поверхности мембран уменьшается, синтез белка снижается.

Изменения комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи мо­жет подвергнуться распаду в результате фрагментации его цистерн.

Изменения лизосом. Количество первичных лизосом и автофагосом возрастает. Мембраны первичных лизосом разрываются. Выделившиеся из них ферменты осуществля­ют самопереваривание (лизис) клетки.

В результате нарушения проницаемости клеточных мем­бран, структуры и функции органелл нарушается метабо­лизм клетки, что может сопровождаться накоплением в ци­топлазме липидов (жировая дистрофия), гликогена (углевод­ная дистрофия) и белков (белковая дистрофия).

При слабой интенсивности и кратковременном воздей­ствии повреждающих факторов цитофизиологические из­менения клетки могут быть обратимыми. При этом в одних случаях структура и функция клетки полностью восстана­вливаются. Такая клетка продолжает нормально функционировать. В других случаях цитофизиология клетки восста­навливается не полностью. После этого клетка в течение не­которого времени продолжает функционировать, но вскоре погибает без видимых причин.

Злокачественное перерождение клетки. В некоторых случаях в клетке нарушаются регуляторные процессы. Это может привести к нарушению ее дифференцировки, в основе которой лежат изменения в генах ДНК хромосом. В результа­те этого клетка приобретает относительную автономию, спо­собность к безудержному делению, метастазированию. Вновь образовавшиеся дочерние клетки наследуют выше­указанные свойства. Опухоль начинает быстро расти.
НЕКРОЗ И АПОПТОЗ КЛЕТКИ

Некроз клетки происходит в процессе ее ^запрограмми­рованной гибели и наблюдается после ее повреждения. При этом нарушается проницаемость клеточных мембран, расширяются компартменты, повреждается структура и на­рушается функция ЭПС, комплекса ГЬльджи, митохондрий, увеличивается количество аутофагосом и в конечном итоге все завершается лизисом клетки.

Апоптоз клетки — это запрограммированная гибель клетки. Такая гибель клетки связана с тем, что в ДНК хромо­сом имеются гены, в которых закодирована программа гибе­ли клетки. Эта программа запускается в 2 случаях: 1) при воз­действии на клетку некоторых белков или гормонов; 2) если на клетку не поступают регулирующие сигналы.

При воздействии на клетку некоторых белков или гормо­нов в ее цитоплазме синтезируется сигнальная молекула (цАМФ или кальмодулин), которая запускает программу гибе­ли клетки. Пример: глюкокортикоиды коры надпочечников при их повышенном содержании в крови захватываются ре­цепторами наружной мембраны кариолеммы лимфоцита и через сигнальную молекулу запускают программу самораз­рушения клетки.

При отсутствии регулирующих функцию клетки сигналов тоже синтезируется сигнальная молекула, которая активиру­ет ген, содержащий программу гибели клетки. Примеры: 1) в семеннике вырабатываются сигналы, регулирующие функции клеток предстательной железы; если кастрировать самца, то прекращается поступление регулирующих сигна­лов, что сопровождается саморазрушением клеток предста­тельной железы; 2) в гипофизе вырабатываются гормоны, регулирующие развитие и функцию желтого тела яичников; когда же прекращается выделение этих гормонов из гипофи­за, начинается саморазрушение клеток желтого тела, в ре­зультате чего оно полностью исчезает.