Министерство здравоохранения Российского ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования
 Скачать 6.37 Mb.
|
|
Министерство здравоохранения Российского Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО ИГМУ Минздрава России) Институт сестринского образования Кафедра общепрофессиональных дисциплин Раздел 2. Отдельные вопросы цитологии и гистологии Тема. Основы цитологии. Клетка Анатомия и физиология человека • Клетка: строение: ядро, плазматическая мембрана, органоиды, включения. • Химический состав клетки- неорганические и органические и вещества. • Обмен веществ и энергии в клетке. Жизненный цикл клетки. • Функции клетки. Содержание учебного материала: 2 Раздел 2. Отдельные вопросы цитологии и гистологии Тема. Основы цитологии. Клетка Современная клеточная теория 1. Клетка - элементарная единица живого. 2. Клетки всех организмов (как одно-, так и многоклеточных) сходны по химическому составу, строению, основным проявлениям обмена веществ и жизнедеятельности. 3. Новые клетки возникают только путём деления ранее существующих клеток. 4. Клетка - структурная и функциональная единица в многоклеточном организме. Открытие клетки и возможность ее изучения связаны с изобретением микроскопа. Первым наблюдал клетку английский физик Р. Гук (1665). Эукариотические клетки Содержат полноценное ядро , отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой. Молекулы ДНК находятся в ядре в составе хромосом . В цитоплазме клеток этого типа содержатся разнообразные структуры - органеллы . Несмотря на то что все клетки устроены по единому плану, форма их весьма разнообразна. Плазмалемма (плазматическая мембрана) Мембрана состоит из бислоя липидов в комплексе с белками Функции: • Обеспечение компартментации - подразделению содержимого клетки на отдельные ячейки, • Барьерная • Защитная • Транспортная • Рецепторная • Ферментатнивная (фотосинтез, окислительное фосфорелирование) Органеллы Двумембранные органеллы : • Ядро • Митохондрии Одномембранные: • Аппарат Гольджи • Эндоплпзматическая сеть • Лизосомы Немембранные органеллы : • Рибосомы • Микрофиламенты • Микротрубочки • Клеточный центр Ядро Клеточное ядро состоит из оболочки , ядерного сока (кариоплазмы ), ядрышка и хроматина Ядерная оболочка состоит из двух мембран, разделенных перинуклеарным (околоядерным) пространством , между которыми находится жидкость. Ядрышко – это структура, где происходят образование и созревание рибосомальных РНК (р-РНК). Функции ядра: хранение наследственной информации и передача ее дочерним клеткам в процессе деления, регуляция и контроль процессов жизнедеятельности клетки, участие в синтезе белка (транскрипция), место образования субъединиц рибосом. Митохондрии 1) играют роль энергетических станций клеткок. В них протекают процессы окислительного фосфорилирования (с накоплением энергии в виде молекул АТФ); 2) хранят наследственный материал в виде митохондриальной ДНК. (собственная митохондриальная ДНК может обеспечить митохондрии лишь несколькими белками). Побочные функции – участие в синтезе стероидных гормонов, некоторых аминокислот Митохондрия имеет две мембраны: наружную (гладкую) и внутреннюю - образующую выросты ( кристы ). У митохондрий внутренним содержимым является матрикс . В матриксе размещается аппарат биосинтеза белка органеллы, а также 2–6 копий кольцевой ДНК Эндоплазматическая сеть Эндоплазматический ретикулум ( ЭПС ) – система сообщающихся или отдельных трубчатых каналов и уплощенных цистерн, расположенных по всей цитоплазме клетки. Каналы ЭПС могут соединяться с поверхностной или ядерной мембранами, контактировать с комплексом Гольджи. Можно выделить гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС На мембранах гранулярной ЭПС расположены рибосомы, которые придают мембранам шероховатый вид и на которых осуществляется сборка молекул белка Гладкая ЭПС рибосом не содержит и, следовательно, белков не синтезирует. Функции гладкой ЭПС - синтез липидов и некоторых полисахаридов , а также депо кальция Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) Представляет собой совокупность диктиосом (от нескольких десятков до сотен и тысяч на одну клетку). Диктиосома – стопка из 3—12 уплощенных цистерн овальной формы, по краям которых расположены мелкие пузырьки ( везикулы ). Функции: 1) упаковка и выведение продукта синтеза ЭПС 2) созревание белков 3) образование лизосом 4) образование клеточной стенки растений Лизосомы - пузырьки, окруженные мембраной. Они содержат гидролитические ферменты. Эти ферменты синтезируются на мембранах гранулярной ЭПС, а затем поступают в комплекс Гольджи, где и формируются первичные лизосомы. Мембрана, ограничивающая лизосому, препятствует выходу гидролитических ферментов в цитоплазму и защищает ее от переваривания. Лизосомы переваривают: ▪ продукты фагоцитоза ▪ ненужные органеллы ▪ саму клетку при апоптозе Рибосомы Органоиды шаровидной формы, диаметром 10-30 нанометров. В их состав входят РНК и белок. Состоят из малой и большой субъедениц. Рибосомы формируются в ядрышках ядра, а затем выходят в цитоплазму, где начинают выполнять свою функцию – синтез белков В цитоплазме рибосомы чаще всего расположены на шероховатой эндоплазматической сети. Реже они свободно взвешены в цитоплазме клетки. Микрофиламенты ▪ Микрофиламенты состоят из белка актина . Они образуют сплошную сеть под наружной мембраной клетки, придавая ей упругость и прочность. ▪ Пучки микрофиламентов образуются на переднем конце движущейся амебы, именно они выпячивают ложноножку (псевдоподию). Микротрубочки • Микротрубочки представляют собой трубчатые образования, состоящие из белка тубулина • В свободном состоянии представлены в цитоплазме, также являются структурными элементами жгутиков, центриолей, веретена деления, ресничек. Функции микротрубочек: 1) являются опорным аппаратом клетки; 2) определяют формы и размеры клетки; 3) являются факторами направленного перемещения внутриклеточных структур. ▪ состоит из двух целиндричесих центриолей (дочерняя, материнская). Центриоли расположены взаимоперпендикулярно. ▪ Стенка каждой центриоли образована 27 микротрубочками, состоящими из белка тубулина. Микротрубочки сгруппированы в 9 триплетов. ▪ Из центриолей клеточного центра во время деления клетки образуются нити веретена деления Клеточный центр Специализированные органеллы Кроме органелл общего назначения существуют специализированные органеллы Например: ▪ микроворсинки клеток эпителия тонкой кишки способствуют процессам всасывания; ▪ микротрубочки рецепторных клеток вкусовых луковиц языка участвуют в кодировании информации о свойствах пищевых веществ; ▪ реснички клеток мерцательного эпителия трахеи и бронхиального дерева обеспечивают дренажную функцию дыхательных путей; ▪ акросома сперматозоида играет важную роль в механизме оплодотворения Включения Это относительно непостоянные компоненты цитоплазмы. Среди них выделяют: 1) трофические включения - запасные питательные вещества, которые используются самой клеткой в периоды недостаточного поступления питательных веществ извне (при клеточном голоде), – капли жира, гранулы крахмала или гликогена; 2) секреторные включения - продукты, которые подлежат выделению из клетки, например, гранулы зрелого секрета в секреторных клетках (молоко в лактоцитах молочных желез); 3) пигментные включения - вещества некоторых клеток, которые не выполняют какой-либо конкретной функции (некоторые пигменты, например, липофусцин стареющих клеток). 4) экскреторные включения – вещества, подлежащие удалению из клетки, например, мочевина. Единство химического состава живой материи Все живые системы содержат в различных соотношениях химические элементы и построенные из них химические соединения, как органические, так и неорганические. По количественному содержанию в клетке все химические элементы делят на 3 группы: макро-, микро– и ультрамикроэлементы. ▪ Макроэлементы - количество которых составляет до 98 % от массы клетки, из которых основная часть приходится на 4 элемента: O,H, N, C. ▪ Макро-микроэлементы – содержание до 0,001% следующие элементы: K, Mg, Na, Ca, Fe, S, P, Cl. ▪ Микроэлементы (от 0,001 до 0,000001%)- Ионы тяжелых металлов, входящих в состав ферментов, гормонов и др.- B Co Cu Mo Zn J Br и др. ▪ Ультрамикроэлементы ( менее 0,000001%)- Их роль в организме не всегда установлена- U(уран) Au( золото) Hg (ртуть) Be(бериллий) Se (селен) Содержание химических соединений в клетке Химическое соединение Содержание в клетке Вода 75-85% Белки 10-20% Жиры 1-5% Углеводы 0,2-2% Нуклеиновые кислоты 1-2% Неорганические вещества 1-1,5% Значение воды в клетке Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Содержание воды в разных клетках колеблется от 10 до 95%. Функции воды: 1.Вода – хороший растворитель 2.Транспортная. 3. Метаболическая. 4. Структурная. 5. Теплорегуляция При потере большей части воды многие организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже многоклеточных организмов временно утрачивают все признаки жизни (анабиоз): ▪ При потере воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, ▪ При нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание. ▪ При потере воды в объеме 12 % от массы тела, человек погибает. Высокое содержание воды в клетке - важнейшее условие ее деятельности . Белки - это высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот. В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме человека и других животных, различают: заменимые аминокислоты — могут синтезироваться; незаменимые аминокислоты — не могут синтезироваться. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот. Функции белков 1. Структурная (строительная) - входят в состав всех мембранных структур. 2. Ферментативная (каталитическая) - ферменты организма. 3. Защитная (иммунологическая) - антитела, иммуноглобулин, интерферон. 4. Сократительная (двигательная) - движение ресничек, жгутиков, сокращение мышц. 5. Гормональная (регуляторная) - гормоны (инсулин). 6. Энергетическая - при сжигании 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии. 7. Транспортная - гемоглобин. 8. Рецепторная - родопсин глаза (рецепторы). 9. Запасающая - яичный альбумин, казеин молока, эндосперм семян. Углеводы ▪ Углеводы - сложные органические соединения, состав которых можно выразить формулой С n (Н 2 О) n ▪ Количество углеводов в животной клетке невелико (от 1 до 5% сухой массы клетки). Функции: 1) энергетическая (при распаде 1 г углеводов выделяется 17,6 кдж энергии); 2) структурная (целлюлоза, входящая в состав клеточной стенки у растений); 3) запасающая (запас питательных веществ в виде крахмала у растений и гликогена у животных). Углеводы подразделяют на простые - моносахариды и сложные - олигосахариды и полисахариды Моносахариды Наиболее распространены в природе гексозы: глюкоза (виноградный сахар), фруктоза (присутствует в меде, фруктах) и галактоза (содержится в молоке). В состав нуклеиновых кислот и АТФ входят пентозы: рибоза и дезоксирибоза Полисахариды Полисахариды не имеют сладкого вкуса, не растворимы в воде. Состоят из остатков моносахаридов К наиболее распространенным полисахаридам относятся крахмал , клетчатка (целлюлоза), гликоген (животный крахмал), хитин . Это сборная группа органических соединений, не имеющих единой химической характеристики. Их объединяет то, что все они являются производными высших жирных кислот, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (эфире, хлороформе, бензине). Липиды содержатся во всех клетках животных и растений. Содержание липидов в клетках составляет 1 - 5% сухой массы, но в жировой ткани может иногда достигать 90%. Липиды Функции липидов 1. Энергетическая - основная функция липидов . Калорийность липидов выше, чем у углеводов. В ходе расщепления 1 г жиров до СО 2 и Н 2 О освобождается 38,9 кДж. 2. Структурная. Липиды принимают участие в образовании клеточных мембран. 3. Запасающая. Это особенно важно для животных, впадающих в холодное время года в спячку или совершающих длительные переходы через местность, где нет источников питания. 4. Терморегуляторная. Жиры являются хорошими термоизоляторами вследствие плохой теплопроводимости. Они откладываются под кожей 5. Защитно-механическая. Скапливаясь в подкожном слое, жиры защищают организм от механических воздействий. 6. Каталитическая. Эта функция связана с жирорастворимыми витаминами (А, D, E, K). Сами по себе витамины не обладают каталитической активностью. Но они являются коферментами, без них ферменты не могут выполнять свои функции. Нуклеиновые кислоты Это фосфорсодержащие биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды . Цепи нуклеиновых кислот включают от нескольких десятков до сотен миллионов нуклеотидов. В природе встречаются 2 вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) Структура молекулы ДНК ДНК – это полимерная молекула состоящая из 2х комплементарных полинуклеотидных цепей соединенными водородными связями, имеют большие размеры и громадную молекулярную массу. Две цепи нуклеотидов соединяются между собой через азотистые основания по принципу комплементарности : между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три. Функции ДНК ▪ 1. Хранение наследственной информации о структуре специфических для организма белков. ▪ 2. Передача наследственной информации дочерним клеткам. ▪ 3. Участие в реализации генетической информации, т.е. в процессе синтеза полипептидов. РНК Это одноцепочечный полимер, в состав мономеров которого входят пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (урацил, цитозин) азотистые основания, углевод рибоза и остаток фосфорной кислоты. Основная функция – участие в процессе реализации генетической информации – синтезе белка Обмен веществ в клетке (Метаболизм) Сущность метаболизма заключается в преобразовании веществ и энергии. Основу метаболизма составляют взаимосвязанные процессы анаболизма (синтеза веществ) и катаболизма (расщепления веществ), направленные на непрерывное обновление живого материала и обеспечение его необходимой энергией. Клеточный цикл – жизнь клетки от момента ее возникновения до деления или смерти Типы деления клетки: митоз и мейоз Клетка как главная структура живой материи выполняет разнообразные функции, связанные с собственной жизнедеятельностью: ▪ синтетическая или пластическая – строительство тела, белки- ферменты ▪ энергетическая – все внутриклеточные процессы идут с затратой энергии, основным поставщиком энергии в клетке являются митохондрии ▪ регуляторная функция - согласует работу синтетического аппарата и энергетических органелл, контролирует обмен вещ-в ▪ метаболизм или обмен вещ-в – физиологические процессы. Питание через эндоцитоз (пиноцитоз и фагоцитоз) ▪ барьерно-рецепторная. На плазмолемме локализованы спец структуры, участвующие в узнавании хим и физ факторов, обладает большим набором рецепторов – чувствительные участки ▪ транспортная – пассивный перенос ряда веществ, активный перенос с затратой энергии |