Биология. Методы изучения эукариотической клетки
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Тема: Временная организация клетки Цель: - сформировать представление о специфичности клеточного цикла для клеток различных тканей организма человека. Задачи: - рассмотреть стадии митотического цикла клеток и механизмами его регуляции; - разобрать особенности клеточных циклов дифференцированных клеток; - разобрать нарушения жизненного цикла клеток и их последствия для организма. В результате изучения данной темы студент должен знать: - характеристику стадий жизненного цикла клетки; - стадии митоза и возможные его нарушения; - морфологические изменения стареющих клеток; - особенности возможных вариантов гибели клеток – апоптоза и некроза. уметь: - определять на микропрепаратах фазы митоза; - вычислять митотический индекс делящихся клеток. Вопросы для устного собеседования: 1. Клеточный цикл и его периодизация. Основные принципы организации клеточного цикла. Механизмы регуляции роста клеток. 2. Морфологическая и генетическая характеристика периодов интерфазы. 3. Митотический цикл. Морфологическая и генетическая характеристика стадий. Биологическое значение митоза. 4. Кариотип. Принципы классификации хромосом. 5. Патологические митозы, их значение. Эндомитоз. Понятие о стволовых клетках. 6. Особенности жизненных циклов дифференцированных клеток. Старение и гибель клеток. 36 Актуальность и мотивация к изучению темы. В обобщенном жизненном цикле эукариотических клеток можно выделить несколько стадий, каждая из которых характеризуется определенными морфологи- ческими и функциональными особенностями: стадии размножения и роста, дифференцировки, функциональной активности, старения и смерти. С учетом большого многообразия клеточного состава организма человека каждый тип клеток характеризуется своими особенностями стадий жизненного цикла. Для одних клеток характерна высокая митотическая активность, при этом фактически отсутствует стадия дифференцировки. Как пример можно привести бластомеры или различные типы стволовых клеток организма. Эти клетки постоянно вступают в новый митотический цикл, который включает подготовку клетки к делению (рост клетки и репликация ДНК) и непосред- ственно деление – митоз. Другие клетки организма после образования проходят стадию дифференцировки и начинают проявлять свою функцио- нальную активность, продолжительность которой может колебаться от нескольких дней (эпителий кишечника) до нескольких десятилетий (нейроны). В это время клетки находятся в периоде пролиферативного покоя. Одни дифференцированные клетки полностью утрачивают способность к митотическим делениям, поэтому при завершении жизненного цикла в клетках появляются признаки старения, затем наступает их гибель (но не смерть всего организма!). Другие дифференцированные клетки сохраняют способность к делениям, и в случае необходимости (физиологическая или репаративная регенерация) из стадии пролиферативного покоя переходят в митотический цикл: в клетках происходит репликация ДНК, затем происходит митоз. Основные принципы организации жизненного цикла клеток: 1. Продолжительность цикла различна в зависимости от типа клеток. 2. В нормальных клетках начало следующей стадии цикла зависит от правильного завершения предыдущей стадии. Контроль за основными процессами, происходящими в определенную стадию ЖЦК осущест- 37 вляют различные ферментативные и белковые системы клеток. При неблагоприятных условиях могут возникать задержки прохождения стадий клеточного цикла, например, для репарации ДНК. 3. Усиление дифференцировки клеток сопровождается снижением их митотической активности. Самостоятельная аудиторная работа Работа 1. Особенности жизненных циклов клеток различных тканей Используя учебные пособия и лекционный материал, заполните таблицу. Таблица 7 Типы клеток Схема клеточного цикла Примеры Постоянно делящиеся клетки (обновляющиеся популяции) Дифференцированные клетки, сохранившие способность к делению (растущие популяции) Дифференцированные клетки, утратившие способность к делению (стабильные популяции) Форма записи схемы клеточного цикла: M → G 1 → G 0 → D 1 → D 2 → D 3 → F, где М – митоз, G 1 – постмитотический период, G 0 – период пролиферативного покоя, D 1-3 – различные стадии дифференцировки, F – гибель клетки. Работа 2. Митозы в растительных клетках кончика корешка лука. Определения митотического индекса. Рассмотрите под большим увеличением микроскопа микропрепарат корешка лука, зарисуйте в альбом особенности строения клеток в интерфазу и разные стадии митоза. Укажите генетическую характеристику и признаки каждой из фаз митоза. 38 Содержание генетической информации в клетке обозначают следующим образом: n - количество хромосом в гаплоидном наборе, с - количество ДНК в гаплоидном наборе, где каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК. На фотографиях микропрепарата выделен участок ткани кончика корешка лука. Подсчитайте в нем число делящихся клеток (находятся на разных стадиях митоза) и неделящихся клеток. Определите индекс митотической активности растительных клеток по формуле: Число клеток, находящихся в митозе МИ = Х 1000 Общее количество просмотренных клеток Митотический индекс клеток выражается в ‰. Если МИ=50, то это означает, что 50 клеток ткани из 1000 в данный момент времени находятся в состоянии деления. Несложные расчеты позволяют определить продолжительность различных стадий клеточного цикла. Продолжительность определенной стадии клеточного цикла примерно равна доле клеток, находящихся в этой фазе в данный момент времени, умноженной на общую продолжительность цикла (если популяция клеток растет равномерно и все клетки делятся с одной и той же скоростью). 24 часа 1/12 х 24 = 2 часа Определение продолжительности митоза по митотическому индексу (цветом выделена клетка в митозе) 39 48 часов 4/12 х 48 = 16 часов Определение продолжительности синтетического периода интерфазы с помощью радиоавтографии клеток, меченных 3 Н-тимидином Работа 3. Хромосомы метафазных пластинок человека Рассмотрите демонстрационный микропрепарат метафазных пластинок лимфоцитов человека, обратите внимание на размеры и форму хромосом. Изучите препарат без зарисовки. Работа 4. Основные реакции клетки на повреждение ДНК Во время жизненного цикла на наследственный аппарат клетки могут воздействовать различные мутагенные факторы. На рисунке указаны основные реакции клетки на повреждении ДНК. Под цифрой 1 обозначено воздействие на клетку мутагенного фактора. Опишите события, которые обозначены последующими цифрами. * * * * * 40 Самостоятельная внеаудиторная работа Работа 1. Структурная организация наследственного материала делящейся клетки Изучите рисунок и укажите название уровней организации наследственного материала. В какую стадию жизненного цикла клеток эти уровни выявляются в клетках? Рис. 7. Уровни организации наследственного материала Таблица 8 Уровни укладки хромосом Уровень укладки Пояснение Диаметр Образование нуклеосом Двухцепочечная молекула ДНК делает почти 2 оборота вокруг нуклеосомы 11 нм Образование хроматиновой фибриллы Нуклеосомная нить сворачивается в спираль 30 нм Образование хроматиновой нити Образуется спираль более высокого порядка 300 нм Образование гетерохроматина Конденсируются участки метафазных хромосом 700 нм Укладывание хроматиновой нити в хромосому Хроматиновая нить многократно складывается по длине хромосомы 1400 нм 41 Итоговое сокращение длины составляет приметно 10.000 раз Работа 2. Соматические геномные мутации и их последствия Одно из возможных нарушений деления клетки связано с нерасхож- дением хроматид в анафазу митоза. Это является причиной возникновения соматических геномных мутаций и приводит к появлению клеточного мозаи- цизма. Предположим, что нарушилось расхождение хроматид одной хромо- сомы. К каким последствиям это может привести? Зигота Зигота Нормальный митоз Нарушенный митоз Нормальный митоз Нарушенный митоз Нормальные митозы Вопросы для самоконтроля знаний: 1. Чем жизненный цикл клетки отличается от митотического цикла? 2. Какой биологический смысл имеет спирализация хроматиновых нитей в профазу митоза? 3. Что такое атипические митозы? 4. Что означают термины: политения, полиплоидия, эндомиоз? 5. Чем характеризуется период пролиферативного покоя? 6. Какие внеклеточные факторы принимают участие в регуляции жизнен- ного цикла клеток? 46 46 46 46 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 42 7. В печени в норме встречаются одноядерные клетки с диплоидным набором хромосом и двуядерные клетки. Объясните механизмы появ- ления этих клеток. 8. Что такое стволовые клетки? 9. Какие морфологические признаки характеризуют процесс старения клеток? 10. В каких биологических процессах имеет место апоптоз? Чем апоптоз отличается от некроза? 11. Какие можно привести примеры в доказательство того, что соматические клетки организма имеют идентичный генотип? Темы учебно-исследовательской работы студентов: 1. Проблемы клеточной пролиферации в медицине. 2. Сигнальные системы в регуляции жизненного цикла клетки. 3. Явление апоптоза: биологическое и медицинское значение. 4. Стволовые клетки и их использование в медицины. * * * * * Словарь терминов Амитоз – прямое деление соматических клеток, при котором происходит перешнуровка или фрагментация (распад) ядра; характерен для клеток переходного эпителия мочевого пузыря, стареющих клеток и клеток злокачественных опухолей; образующиеся при этом дочерние клетки содержат различную наследственную информацию. Антионкогены (гены супрессоры опухолевого роста) – в норме отвечают за подавление клеточной пролиферации (деления) на определенных стадиях онтогенеза; мутации антионкогенов – одна из причин возникновения опухолей. Апоптоз – генетически запрограммированный и энергозависимый процесс гибели отдельных клеток, позволяющий уничтожить клетки, выполнившие свои функции, или клетки, ставшие опасными для организма (с нарушениями генетического материала, пораженные вирусом и т.д.). Воспаление – реакция на местное повреждение; биологический смысл состоит в ликвидации (или отграничении от здоровой ткани) очага повреждения и вызвавших его патогенных агентов. 43 Дифференцировка – процесс формирования морфологических особеннос- тей клеток, обеспечивающих выполнение специфических функций; генетический механизм дифференцировки клеток – дифференциальная активность генов. Интерлейкины – цитокины, действующие как факторы роста и диффе- ренцировки лимфоцитов и других клеток организма. Интерфаза – период жизненного цикла между двумя последующими делениями клеток. Кариотип – а) полный парный набор хромосом диплоидной клетки, характеризующийся совокупностью признаков: число хромосом, их размеры и форма, особенности дифференциального окрашивания; б) изображение хромосомного набора, когда все хромосомы расположены в соответствии с их длиной. Кариокинез – начальная стадия митоза, заключающаяся в процессе деления клеточного ядра; в результате одноядерная клетка становится двуядерной. Кейлоны – группа биологически активных соединений, способных угнетать деление и дифференцировку определенных клеток. Клетки тотипотентные – вид стволовых клеток,каждая из которых спосо- бна дат начало самостоятельному организму. Пример: бластомеры на ран- них стадиях дробления. Клетки полипотентные – вид стволовых клеток, которые способны дать начало различным видам клеток. Пример: клетки зародышевых листков, стволовые кроветворные клетки. Клетки унипотентные – клетки, способные при делении образовывать дочерние этого же вида. Пример: дифференцированные клетки, сохранив- шие способность к делениям. Жизненный цикл клетки – совокупность событий,происходящих от образования клетки до последующего деления или до ее гибели. Митоз – непрямое деление клеток, включающее цитокинез и кариокинез. В результате митоза образуются дочерние клетки с идентичной наследственной информацией, т.е. сходные по кариотипу и генотипу. Митотический индекс (МИ)– показатель митотической активности ткани или культуры ткани; представляет собой соотношение числа делящихся путем митоза клеток на 1000 изученных на гистологическом препарате. Митотический цикл – совокупность событий, предшествующих делению (рост клетки, репликация ДНК) и включающих деление клетки – митоз. Некроз – вариант гибели клеток, возникающий под действием резко выраженных повреждающих факторов, при этом наблюдается гибель значи- тельного числа клеток; на месте некроза возникает воспалительная реакция. Период полиферативного покоя – стадия клеточного цикла, во время которой происходит дифференцировка клеток и последующее их активное функционирование в составе ткани. Дифференцированные клетки могут сохранить способность к делению (возвращаются в митотический цикл) или завершают свой клеточный цикл гибелью. 44 Полиплоидия – увеличение числа хромосом в клетке на кратное гаплои- дному. Пролиферация – увеличение числа клеток в результате митотических деле- ний. Протоонкогены – группа генов, контролирующих нормальное клеточное деление и последующую дифференцировку клеток. Соматические клетки – клетки тела животного или растения, содержащие диплоидный набор хромосом. Центромера – первичная перетяжка хромосомы. Цитокинез – стадия митоза, во время которой происходит разделение цитоплазмы исходной клетки; в результате из двуядерной образуются две одноядерные дочерние клетки. Цитокины – межклеточные медиаторы, осуществляющие через специфи- ческие рецепторы взаимодействия между клетками, вовлекаемые в защитный (иммунологический или воспалительный) ответ; регулируют дифферен- цировку, пролиферативную активность и экспрессию фенотипа клеток- мишеней. К ним относятся факторы роста клеток, интерлейкины, факторы некроза опухолей, интерфероны, факторы супрессии и др. Факторы роста – белки, усиливающие митотическую активность в опре- деленных тканях. Хромосома акроцентрическая – хромосома, у которой центромера располо- жена ближе к концу одного из плеч. Хромосома кольцевая – структурная аномалия хромосомы, при которой оба ее конца теряются, а новые концы замыкаются в кольцо. Хромосома метацентрическая – хромосома, у которой центромера располо- жена приблизительно посередине, а плечи хромосом имеют примерно равную длину. Хромосома субметацентрическая – хромосома, у которой центромера к одному концу одного из плеч расположена ближе, чем к концу другого плеча. Эндомитоз – вариант митоза, при котором происходит удвоение числа хромосом без разрушения ядерной оболочки. В результате возникают одноядерные полиплоидные клетки. * * * * * Рекомендуемая литература: 1. Лекционный материал. 2. Биология. В 2 кн.: Учебник для медицинских специальностей вузов/ под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2007. – Книга 1, с. 115 – 128, 137 – 140. 3. Биология: учебник: в 2 т. /под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – Т.1, с. 119 – 132, 221 – 236. 45 Занятие № 5 Тема: Размножение организмов. Гаметогенез. Оплодотворение. Цель: - рассмотреть биологическую сущность и преимущества полового размно- жения. Задачи: - изучить основные формы размножения организмов; - ознакомиться с морфологическими особенностями гамет млекопитающих; - изучить основные фазы гаметогенеза и этапы мейоза, как особой формы клеточного деления; - разобрать особенности гаметогенеза у человека; - выявить возможные нарушения гаметогенеза и их последствия; - оценить роль комбинативной изменчивости в фенотипическом разнообра- зии организмов; - изучить формы осеменения организмов, фазы и биологическое значение оплодотворения. В результате изучения данной темы студент должен знать: - значение процесса размножения для живых организмов; - классификацию основных способов размножения организмов; - основные стадии гаметогенеза у человека, возможные их нарушения; - основные стадии оплодотворения. уметь: - работать с микроскопом при изучении микропрепаратов; - использовать имеющиеся знания для описания схем, микропрепаратов, фотографий; - определять по строению половые клетки человека. Вопросы для устного собеседования: 1. Размножение – как свойство живых организмов. Способы и формы размно- жения организмов. Отличия половых и соматических клеток. Биологичес- кие преимущества полового размножения. 2. Гаметогенез. Морфофункциональная и генетическая характеристика пери- одов. Отличия овогенеза и сперматогенеза. Особенности гаметогенеза у человека. Регуляция гаметогенеза и его возможные нарушения. 3. Мейоз. Морфологическая и генетическая характеристика стадий. Биологи- ческое значение мейоза. 46 4. Механизмы комбинативной изменчивости организмов, их генотипические и фенотипические последствия. 5. Оплодотворение, фазы оплодотворения. Искусственное осеменение и оп- лодотворение, их использование в медицине. Актуальность и мотивация к изучению темы. Размножение – обязательное и уникальное свойство живых организмов. В природе сущес- твует большое разнообразие способов и форм размножения: одни организмы размножаются только бесполым путем, другие – половым, а у третьих – имеет место сочетание того и другого. Способ размножения любого организма – это генетически закрепленный признак, возникший в ходе биологической эволюции, и этот способ (или способы) решает основную цель – сохранение вида. Одним из первых ароморфозов многоклеточных организмов было появление половых клеток, которые по своим генетическим характеристикам отличаются от других клеток тела. Появление такого способа деления клеток как мейоз способствовало возникновению гаплоидных клеток. А, это в свою очередь, явилось механизмом поддержания числа хромосом при смене поколений. Следующим важнейшим ароморфозом полового размножение было возникновение разнополости у организмов. В ходе эволюции возникли различные генетические механизмы, определяющие пол организма. Один из них – гетерогаметность одного из полов. Огромное значение для организмов, размножающихся половым путем, имеет перекомбинация наследственного материала, которая возникает во время мейоза. Новые комбинации генов, возникающие у потомков, являются одной из причин фенотипического разнообразия организмов, что дает мате- риал для естественного отбора. По этой причине половое размножение организмов считается биологически более прогрессивным, чем бесполое. 47 Самостоятельная аудиторная работа Работа 1. Морфологический и генетический анализ гаметогенеза Перенесите в альбом общую схему гаметогенеза, укажите названия стадий гаметогенеза, а также названия клеток и их генетическую характеристику. Рис 8. Схема гаметогенеза Работа 2. Деление созревания в яйцеклетках лошадиной аскариды На микропрепарате представлен поперечный срез матки аскариды. На малом увеличении микроскопа хорошо видно, что матка заполнена округлыми клетками (овоцитами) с толстыми оболочками. Рассмотрите клетки под большим увеличением микроскопа. На препарате можно наблюдать клетки, находящиеся на разных стадиях деления созревания. Следует помнить, что у аскариды процесс 48 созревания начинается после оплодотворения, поэтому, в клетках можно увидеть не только хромосомный аппарат овоцитов, но и ядро сперматозоида. В одних овоцитах обнаруживаются биваленты – пара рядом расположенных гомологичных хромосом (определяются в виде двух темных «палочек»), в других – тетрады – каждая хромосома состоит из двух хроматид (опреде- ляются в виде четырех темных «точек»). Сделайте рисунок с обозначениями: оболочка овоцита, цитоплазма овоцита, биваленты (или тетрады), ядро сперматозоида. Работа 3. Стадии внутреннего оплодотворения яйцеклеток лошадиной аскариды Непосредственно перед оплодотворением сперматозоид должен преодолеть три барьера: лучистый венец, состоящий из нескольких слоев фолликулярных клеток, прозрачную оболочку (zona pellucida) и плазматическую мембрану яйцеклетки. Сперматозоиды легко проникают между фолликулярными клетками и связываются со специфическими рецепторами прозрачной оболочки. Следующий этап – возникновение акросомальной реакции. Мембраны акросомы и яйцеклетки сливаются, от головки сперматозоида отделяются маленькие пузырьки, содержащие ферменты (гиалуронидазу, акросомин, протеазы, липазы и др.). Под действием ферментов в прозрачной оболочке образуется узкий канал, в который внедряется головка сперматозоида. В месте образования контакта сперматозоида и яйцеклетки образуется выпячивание плазмолеммы – бугорок оплодотворения. После слияния плазматических мембран яйцеклетки и сперматозоида бугорок втягивается, внося головку сперматозоида внутрь яйцеклетки. При этом основные структуры сперматозоида (остатки акросомы, митохондрии вставочной части и хвост) остаются снаружи яйцеклетки. В дальнейшем происходит набухание ядер (пронуклеусов) мужской и женской гамет, а далее наблюдается миграция их к центру яйцеклетки. 49 Микропрепарат представляет собой срез матки лошадиной аскариды, взятый из участка, расположенного ближе к влагалищу. Матка заполнена клетками, находящимися на поздних стадиях периода созревания. Рассмотрите клетки при большом увеличении микроскопа. В отдельных клетках находятся два ядра: одно – ядро овоцита, другое – ядро сперматозоида. Найдите клетки, в которых ядра расположены отдельно (стадия двух пронуклеусов), а также клетки, в которых мужской и женский пронуклеусы полностью сблизились, но слияние ядер еще не произошло (стадия синкарион). Ближе к оболочке овоцита можно увидеть редукционное тельце. Зарисуйте клетки, находящиеся на разных стадиях внутреннего оплодотворения. * * * * * Самостоятельная внеаудиторная работа Работа 1. Сравнительная характеристика митоза и мейоза Используя материал учебника, лекций, наглядных пособий заполните таблицу и выделите отличия митоза и мейоза. Таблица 9 МИТОЗ МЕЙОЗ 1-е редукционное деление Профаза Метафаза Анафаза Телофаза Интеркинез 2-е эквационное деление Результат Значение 50 Работа 2. Нарушения гаметогенеза у человека В каждую стадию гаметогенеза происходят значимые с биологической точки события, которые могут нарушить процесс образования или слияние половых клеток, или привести к возникновению нежелательных последствий в последующем поколении. Выделите эти события и оцените их биологи- ческие и медицинские последствия. Таблица 10 Стадия гаметогенеза Нарушения Последствия Размножения Пример: Нарушение митотических делений сперматогоний Олигоспермия Роста Созревания Формирования Вопросы для самоконтроля знаний 1. Какие можно выделить основные этапы эволюции полового размножения? 2. Какой биологический смысл имеет образование редукционных телец? 3. Какие отличия по стадиям можно выделить при овогенезе и сперматогене- зе человека? 4. Какие морфологические изменения происходят с клетками в период фор- мирования сперматогенеза? 5. Что означает термин «Спермограмма»? 6. Какие биологические механизмы препятствуют слиянию гамет организмов разных видов? 7.Укажите преимущества и недостатки наружного и внутреннего осеменения. С какими особенностями эволюции организмов связано появление внутрен- него осеменения? 8. Что означает термин «Экстракорпоральное оплодотворение»? 51 Темы учебно-исследовательской работы студентов: 1. Биологические аспекты репродукции человека. 2. Половой диморфизм: генетический, морфологический, эндокринный и поведенческий аспекты. 3. Искусственное осеменение и оплодотворение в медицине. * * * * * Словарь терминов Акросома – специальный мембранный органоид в передней части головки сперматозоида. Акросомная реакция – экзоцитоз содержимого акросомы для локального разрушения оболочки яйцеклетки и преодоления сперматозоидом этого барьера. Андрогенез – развитие яйцеклетки с мужским ядром, внесенным в нее сперматозоидом в процессе оплодотворения; иногда называют мужской партеногенез. Аспермия – полное отсутствие сперматозоидов в эякуляте. Бивалент – попарно соединенные гомологичные хромосомы в профазе первого (редукционного) деления мейоза; структура, состоящая из четырех хроматид (тетрада). Гаметогенез – процесс образования половых клеток (гамет). Гамоны – вещества, выделяемые половыми клетками и способствующие оплодотворению; оказывая специфическое действие на гаметы своего пола, гамоны контролируют их встречу и содействуют соединению сперматозоида с яйцеклеткой. Гиногенез – особая форма размножения, при которой после проникновения сперматозоида в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки; иногда называют женский партеногенез. Диакинез – пятая, заключительная стадия профазы-I мейоза, во время которой хромосомы в ходе спирализации максимально укорачиваются за счет сокращения числа и сближения витков большой спирали. Диктиотена – специальная стадия профазы-I мейоза в овогенезе, отсутствует в сперматогенезе. На этой стадии, достигаемой у человека еще в эмбриогенезе, хромосомы, приняв особую морфологическую форму «ламповых щеток», прекращают какие-либо дальнейшие структурные изменения на многие годы. По достижении женским организмом репродуктивного возраста под влиянием лютеинизирующего гормона гипофиза, как правило, один ооцит ежемесячно возобновляет мейоз. 52 Диплотена – четвертая стадия профазы-I мейоза; взаимное отталкивание гомологичных хромосом и бивалентов, дальнейшая спирализация хромосом и редукция числа ядрышек. Зигота – диплоидная (содержащая полный двойной набор хромосом) клетка, образующаяся в результате оплодотворения. Зиготена – вторая стадия профазы-I мейоза, во время которой гомологичные хромосомы образуют биваленты. Капацитация – физиологический процесс приобретения сперматозоидом, проходящим по женским половым путям, способности к оплодотворению. Климакс (менопауза, климактерический период) – физиологический процесс, происходящий в организме женщины в тот момент, когда начи- нается возрастное снижение образования гормонов яичников; проявляется прекращением овуляций. Конъюгация хромосом – попарное сближение гомологичных хромосом во время профазы редукционного деления мейоза; обязательное условие для процесса кроссинговера. Кортикальная реакция – слияние кортикальных гранул цитоплазмы яйцеклетки с плазмолеммой, а затем выделение их содержимого (полисахаридные комплексы) за пределы клетки. Начинается сразу же после проникновения сперматозоида в яйцеклетку. В результате происходит уплотнение прозрачной оболочки и формируется оболочка оплодотворения, препятствующая полиспермии. Кроссинговер – обмен участками хроматид гомологичных хромосом; происходит в профазу редукционного деления мейоза и приводит к возникновению новых комбинаций неаллельных генов в группе сцепления (хромосоме). Может иметь место неравный кроссинговер – явление, при котором точки рекомбинации находятся в разных локусах хроматид гомологичных хромосом. Крипторхозм – отсутствие семенника(ов) в мошонке вследствие его(их) неопущения. Лептотена – первая стадия профазы I-го мейоза, при которой хромосомы становятся видимыми как отдельные тонкие и длинные нити. Мейоз – два последовательных деления, в ходе которых образуются клетки с гаплоидным набором хромосом и возникают новые комбинации наследственного материала: а) в результате кроссинговера возникают новые комбинации неаллельных генов в группе сцепления; б) независимое расхождение пар хромосом в анафазу редукционного деления приводит к образованию в гаплоидных клетках различных комбинаций негомологичных хромосом. Моноцитогенное размножение – вариант бесполого размножения, при котором новая особь развивается из одной родительской клетки. Овогенез – процесс образования женских половых клеток. 53 Овуляция – явление, представляющее собой выход яйцеклетки (ооцита второго порядка) из яичника в полость тела в результате разрыва зрелого фолликула. Олигоспермия – снижение количества сперматозоидов в эякуляте (норма – 60-120 млн сперматозоидов в 1 мл). Оплодотворение – процесс слияния половых клеток (гамет) с образованием зиготы. Осеменение – совокупность процессов и явлений, обеспечивающих встречу мужских и женских гамет. Партеногенез – девственное размножение, одна из форм полового размножения организмов, при которой женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются без оплодотворения. Пахитена – третья стадия профазы I-го мейоза; происходит кроссинговер гомологичных хромосом. Полицитогенное размножение – вариант бесполого размножения, когда новый организм образуется из группы клеток родительской особи. Размножение – одно из основных свойств живых организмов; способность организмов воспроизводить новое поколение особей того же вида, в резуль- тате чего обеспечивается непрерывность и преемственность жизни. Редукционное деление – первое деление мейоза, в ходе которого число хромосом уменьшается в два раза; исходная клетка с генетической характеристикой 2n4c образует дочерние с характеристикой n2c (в состав каждой хромосомы входит 2 хроматиды). Сингамия – заключительная стадия внутренней фазы оплодотворения – слияние мужского и женского пронуклеусов. Сперматогенез – процесс образования мужских половых клеток. Эквационное деление (равноценное деление) – второе деление мейоза, в анафазу которого к полюсам клетки расходятся хроматиды, и в конечном итоге образуются дочерние клетки с генетической характеристикой nc; представляет собой митотическое деление удвоенного гаплоидного набора хромосом. Рекомендуемая литература: 1. Лекционный материал. 2. Биология. В 2 кн.: Учебник для медицинских специальностей вузов/ под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2007. – Книга 1, с. 140 – 145, 192 – 207. 3. Биология: учебник: в 2 т. /под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. – Т.1, с. 411 – 453. * * * * * 54 Занятие № 6 Итоговое занятие по разделу: «Биология клетки. Размножение» Цель: - проверить знания студентов по изученным разделам биологии. Задачи: - систематизировать и углубить знания о морфологических особенностях строения, функций и жизненного цикла эукариотических клеток; - закрепить представление об основных этапах реализации наследственной информации; - определить значимость процессов гаметогенеза для дальнейшего разви- тия организма. В результате изучения данных разделов темы студент должен знать: - строение и функции органоидов эукариотической клетки; - особенности процессов ассимиляции и диссимиляции животных клеток; - структурную и функциональную организацию наследственного материала эукариотических клеток; - характеристику стадий жизненного цикла клеток и его регуляцию; - особенности овогенеза и сперматогенеза у человека и их возможные нару- шения. уметь: - правильно и логически формулировать свой ответ на поставленные вопро- сы; - правильно использовать биологические термины; - выявлять причинно-следственные связи между биологическими явлениями (изменение наследственного материала – наследственные болезни, наруше- ние митоза – клеточный мозаицизм и др.) План проведения занятия: 1. Тестовый контроль знаний студентов Каждый студент получает один из вариантов тестового задания, при решении которого выбирается один правильный ответов из числа предложенных. Время выполнение задания – 15 минут. Проверка тестовых заданий проводится в присутствии студента. При этом проводится коррекция неправильных ответов. 55 Если студент дает меньше 11 правильных ответов (из 20 предложенных), получает оценку «неудовлетворительно» с правом последующей пересдачи итогового занятия. Студенты, давшие более 11 правильных ответов, допускаются к устному собеседованию по вопросам к итоговому занятию. 2. Устное собеседование. По итогам собеседования студент получает оценку по 5-ти бальной шкале. В учебном журнале в графе «Итоговое занятие» выставляется количество правильных ответов за тестовый контроль и итоговая оценка. Вопросы для устного собеседования: 1. Биология – наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Место и задачи предмета в системе медицинского образования. 2. Сущность жизни. Основные свойства и уровни организации живой материи. 3. Химическая организация генетического материала. Строение нуклеино- вых кислот. Роль ДНК и РНК в хранении, передаче и реализации наследственной информации. 4. Ген – функциональная единица наследственности. Особенности струк- турной организации гена. Функциональные группы генов. Свойства генов. 5. Понятие об опероне. Регуляция активности структурных генов. 6. Кодирование и реализация наследственной информации. Этапы биосин- теза белка (транскрипция, посттранскрипционные процессы, трансляция, посттрансляционные процессы). 7. Репликация ДНК: принципы, ферментативные системы, механизмы конт- роля репликации ДНК. Значение репликации ДНК в ходе онтогенеза и при смене поколений. 56 8. Организация наследственного аппарата клеток человека. Эухроматин и гетерохроматин, их функциональные особенности. Морфофункциональная характеристика и классификация хромосом. Кариотип человека. 9. Структурная организация эукариотической клетки. Строение и функции плазмолеммы. Ядро клетки. Строение и функции немембранных органоидов клетки. 10. Структурная организация эукариотической клетки. Строение и функции мембранных органоидов клетки. Включения клетки, классификация и медицинское значение. 11. Клетка как открытая система. Поток вещества, энергии и информации в эукариотической клетке. 12. Обмен веществ в живых организмах. Классификация организмов по способу питания и пути получения энергии. Эволюция типов метаболизма. 13. Временная организация клетки. Клеточный цикл и его периодизация. Морфофункциональная и генетическая характеристика периодов интерфазы. Механизмы регуляции роста клеток. Клеточные популяции. 14. Морфофункциональная и генетическая характеристика стадий митоза. Патологические митозы, их значение. Эндомитоз. Понятие о стволовых кле- тках. 15. Старение и гибель клеток. Апоптоз и некроз. 16. Размножение – как свойство живых организмов. Способы и формы размножения организмов. Отличия половых и соматических клеток. Биологические преимущества полового размножения. 17. Гаметогенез. Характеристика периодов, отличия ово- и сперматогенеза. Особенности гаметогенеза человека. Регуляция и нарушения гаметогенеза. 18. Мейоз. Морфологическая и генетическая характеристика фаз. Биологи- ческое значение мейоза. 19. Формы осеменения организмов. Оплодотворение, фазы оплодотворения. Биологическая сущность оплодотворения. Искусственное осеменение и оплодотворение, их использование в медицине. |