Ситуационные задачи

1. Известно, что некоторые клетки обладают высокой подвижностью. Какие образования клеточной поверхности обеспечивают этот процесс?

2. Клетку обработали препаратом, блокирующим функцию ядрышка. Как это отразится на жизнедеятельности клетки?

3.На препарате видна гистологическая структура, ограниченная плазматической мембраной, под которой располагается большое количество уплощенных ядер, ближе к центру обнаруживается поперечная исчерченность. Как называется эта структура?

Основная и дополнительная литература

Основная литература: 1) П. А. Мотавкин. Курс лекций по гистологии. - Владивосток: «Медицина ДВ», 2007; 2) Учебник гистологии / под ред. Ю. И. Афанасьева, Н. А. Юриной. – М: «Медицина», 1999, 2001; 3) И.В. Алмазов, Л.С. Сутулов. Атлас по гистологии и эмбриологии. - М.: «Медицина», 1978.

Дополнительная литература: 1) Гистология человека в ответах на вопросы / под ред. П. А. Мотавкина, Н.Ю. Матвеевой. - Владивосток: «Медицина ДВ», 2006; 2) Гистология / под ред. Э. Г. Улумбекова, Ю. А.Челышева. - М.: ГЭОТАР, 1997,2001; \) А. Хэм, Д. Кормак. Гистология. - М.: «Мир», т. 1, 1983; 4) Ю.С.Ченцов. Общая цитология, 1983; 5) Альберте. Молекулярная биология. - М., «Мир», 1986, т. 1, 2.

Техническое обеспечение учебного процесса

I) Тестовый контроль с использованием пакета компьютерных программ; 2) обеспечение иллюстративной части занятия наглядными пособиями (стенды, таблицы, электронограммы) с использованием мультимедиа (Multimedia Projector DV-thenter); 3) микроскопы; 4) наборы учебных и демонстрационных препаратов.

Домашнее задание

См. учебно-методическую разработку лабораторного занятия по теме: "Морфология обмена веществ в клетке».

Тема 4. Морфология обмена веществ в клетке Краткое содержание темы

Морфология обмена веществ в клетке - это постоянно меняющееся взаимодействие биологических мембран, организованное в пространстве и во времени (ГЭРЛ-система и поток мембран в клетке), ГЭРЛ-система включает в себя комплекс Гольджи (К. Гольджи, 1898), эндоплазматический ретикулум (К.Портер,1945) и лизосомы (Де Дюв, 1955).

Метаболизм обеспечивается тремя основными функциями клетки:

1. Синтетическая функция - с одной стороны, эндоплазматический ретикулум синтезирует вещества, которые экспортируются из клетки для нужд всего организма (нейромедиаторы, гормоны, ферменты), с другой -свободные рибосомы и полисомы производят вещества, восполняющие и обновляющие цитоплазму самой клетки. Расстройство этой функции наблюдается при всех болезнях, но главным образом нарушения возникают при повреждении эндокринной системы.

2. Энергетическая функция - любая работа клетки сопровождается затратой энергии. Энергетический аппарат представлен митохондриями (Бенда, 1902). Они лабильны, подвижны, быстро повреждаются и быстро адаптируются. Митохондрии осуществляют синтез АТФ, происходящий в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорили-рования АДФ. Митохондрия имеет поверхность, образованную наружной и внутренней мембраной. Внутренняя мембрана формирует кристы, погруженные в матрикс митохондрии. На кристах, которые у человека в большинстве клеток пластинчатые, имеются мелкие, грибовидные элементарные единицы величиной около 10 нм. Каждая субъединица состоит из основания, шейки и головки. В основании находятся первый и второй комплексы с HAD (никотинамидадениндинуклеотид) и FAD (флавинадениндинуклеотид), в шейке третий комплекс с цитохромами в и с, в головке четвертый комплекс с цитохромами al-аЗ, совокупность которых называют цитохромоксида-зой. По мембране этих комплексов проходит поток электронов и протонов.

3. Регуляторная функция - целиком зависит от генома клетки и отвечает за правильный ход метаболических процессов. Нарушение этой функции приводит к генетическим или хромосомным болезням.

В ядре клетки путем транскрипции с ДНК синтезируются три типа РНК (рибосомальная, матричная и транспортная-РНК), которые и регулируют образование белков в клетке. Рибосомальная РНК образуется в сетчатой части ядрышка и формирует малую субъединицу рибосомы. Ядрышко рассматривается как самый крупный хромосомный пуф, образованный у человека генами 13, 14, 15, 21 и 22-й хромосом. Периферическая гранулярная часть ядрышка представляет собой группу синтезированных рибо-сомальных субъединиц, которые мигрируют в цитоплазму через ядерные поры в кариолемме. Информационная РНК списывается с ДНК с помощью полимеразы, а затем мигрирует в цитоплазму и становится для рибосомы цитоплазматическим кодоном. Взаимодействуя с малой единицей рибосомы, она транслирует на нее информацию о синтезе соответствующего пептида. Третий тип - транспортная низкомолекулярная РНК. Она постоянно находится в цитоплазме. т-РНК специфична относительно аминокислот. Количество т-РНК соответствует количеству аминокислот - 20. Каждая т-РНК имеет два функционально различных конца: один - антикодон, он комплементарен кодону м-РНК, другой конец т-РНК присоединяет к себе соответствующую аминокислоту. Таким образом, в цитоплазме клетки создается временная структура - матрица, или единица синтеза белка, которая состоит из и-РНК, кодирующей ее состав, рибосомы, производящей сборку, и т-РНК, поставляющей аминокислоты.

Таким образом, клетка представляет собой систему биологических мембран, которые разделяют ее на компартменты (органеллы), выполняющие специальные функции, взаимодействие которых и обеспечивает метаболизм.

Органеллы и их классификация. Органеллы - постоянно присутствующие в цитоплазме клетки структуры, специализирующиеся на выполнении определенных функций. Они подразделяются на органеллы общего значения (1) и специальные органеллы (2):

1) общие органеллы имеются во всех клетках и необходимы для обеспечения их жизнедеятельности - митохондрии, рибосомы, эндоплазмати-Ческая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы, клеточный центр, i труктуры цитоскелета;

2) специальные органеллы имеются лишь в некоторых клетках и обеспечивают выполнение специализированных функций - реснички, жгутики, микроворсинки, миофибриллы, тонофибриллы, нейрофибриллы.

Процессы в клетке проходят в несколько этапов:

1. Поступление веществ в клетку (эндоцитоз). Существуют различные варианты поступления веществ в клетку - пиноцитоз и фагоцитоз. 11од пиноцитозом понимают поступление в клетку воды и растворенных исществ, а фагоцитоз рассматривают как процесс поглощения твердых иобъемных материалов. Кроме того, имеется несколько видов эндоцитоза: общий, или неспецифический - происходит на большей части плазмолчеммы, образуются пузырьки, покрытые гладкой мембраной; специфический - осуществляется в строго определенных участках плазмолеммы, инк рытой со стороны цитоплазмы специальным белком клатрином, I результате формируются окаймленные пузырьки. При специфическом эндоцитозе в клетку поступают липопротеины низкой и очень низкой плотности (ЛПНП). Нарушение специфического эндоцитоза может быть одной из причин в развитии атеросклероза.

2. Гидролиз макромолекул до мономеров. Образовавшаяся в результате эндоцитоза фагосома (пиносома) вступает во взаимодействие с первичной лизосомой, в результате образуется вторичная лизосома, или пищеварительная вакуоль. Ее гидролазы активно трансформируют материал в мономеры - аминокислоты, жирные кислоты, моносахара, которые легко диффундируют в гиалоплазму. Мономеры являются источником для получения энергии и синтеза простых и сложных белков. Нарушение функции лизосом является причиной болезней накопления (болезнь Тей-Сакса).

3. Синтез белков для нужд самой клетки и на экспорт. Обновление живой материи в клетке происходит за счет синтеза белков, приоритетную роль в котором играет ядро. Исполнительными цитоплазматическими орга-неллами для воспроизводства белков служат эндоплазматический ретикулум и свободные рибосомы. Гранулярный ретикулум - это система мембранных пузырьков и канальцев с фиксированными на наружной мембране рибосомами. Белки, синтезируемые шероховатым ретикулумом, предназначены «на экспорт» и имеют значение для функции целого организма. Свободные рибосомы распределены в цитоплазме одиночно либо собраны в полисомы, имеющие вид розеток. Свободные рибосомы рассматриваются как органеллы, синтезирующие белки для самой клетки. Они преобладают над фиксированными рибосомами в растущих, быстро обновляющихся клетках - нормальных и опухолевых. Гладкая эндоплазматическая сеть синтезирует лгатады и полисахариды, выполняет детоксикационные функции. Количественные соотношения между гладкой и шероховатой сетью могут меняться в зависимости от функциональной профилизации клетки. Синтезированные липиды, полисахариды и белки в виде зимогенных пузырьков мигрируют к аппарату Гольджи, где происходит синтез сложных белков, гликопротеинов и липопротеинов, которые заключаются в пузырьки. Секреторные пузырьки транспортируются к плазмолемме, встраиваются в нее и экзоцитируют содержимое в межклеточную среду. Кроме того, в комплексе Гольджи формируются лизосомы.

4. Эвакуация метаболитов, не поддающихся усвоению (телолизосомы или остаточные тельца) и продуктов секреции (секреторные пузырьки) - экзоцитоз.

Хронокарта

1. Организационная часть с мотивацией темы - 5 мин.

2. Программированный контроль - 10 мин.

3. Опрос-беседа - 35 мин.

4. Объяснение препаратов - 10 мин.

5. Перерыв - 15 мин.

6. Контроль за самостоятельной работой студентов. Помощь в работе

с препаратами - 65 мин.

7. Подведение итогов. Проверка альбомов - 10 мин.

Время лабораторного занятия: 3 часа

Мотивационная характеристика темы

См. учебно-методическую разработку по теме «Формы организации живой материи. Цитоплазма и ядро клетки».

Учебная цель

Общая цель - знать классификацию, строение и функции органелл Клетки. Знать происхождение и классификацию клеточных включений.

Конкретная цель. 1. Основные функции клетки. 2. Синтетический аппарат клетки: ГЭРЛ - система и поток мембран в клетке. 3. Энергетическая функция митохондрий. 4. Регуляция синтеза белка в клетке.

Необходимый исходный уровень знаний

Из других предметов и предшествующих тем. 1. Строение и знамение ядра.2. Строение и функции клеточной поверхности. 3. Строение и функции цитоплазмы. 4. Биологические мембраны. 5. Общая морфологии клетки. 6. Клеточная теория.

Из темы текущего занятия.

1. Классификация органелл. 2. Строение и функции органелл.3. Клеточные включения.

Вопросы для самоподготовки

1. Основные функции клетки.

2. Синтетический аппарат клетки: ГЭРЛ - система и поток мембран в клетке.

3. Энергетическая функция митохондрии.

4. Регуляция синтеза белков.

Рекомендации для работы на занятии

Задание 1. Научиться различать базофильную субстанцию. Объект изучения: препарат: поперечный срез спинного мозга (окр. по Нисслю). Программа действий: на малом увеличении найти крупные мультиполярные клетки (1), на большом увеличении - ядро (2), ядрышко (3), базофильную субстанцию (4). Ориентировочные основы действий: увидеть мультиполярные клетки (1) звездчатой формы, выделяющиеся голубой окраской на бледном фоне среза, в центре клетки округлое бледное ядро (2) с более темным ядрышком (3), в цитоплазме - базофильную субстанцию (4) в виде темно-голубых глыбок.

Задание 2. Научиться различать митохондрии. Объект изучения; препарат: срез почки (окр. по Альтману). Программа действий: на малом увеличении найти клетки эпителия извитых канальцев почки (1), на большом увеличении ядро (2), ядрышко (3), митохондрии (4). Ориентировочные основы действий: увидеть эпителиальные клетки (1) ограничивающие просвет извитых канальцев, в центре клетки светлое ядро (2) с более темным ядрышком (3). На фоне светлой цитоплазмы увидеть митохондрии (4) нитевидной и палочковидной формы, темно-красного цвета, рассеянные по всей цитоплазме.

Задание 3. Научиться различать аппарат Гольджи. Объект изучения: препарат спинномозгового узла (окр. осмиевой кислотой). Программа действий: на малом увеличении найти клетки округлой формы (1), на большом увеличении ядро клетки (2), ядрышко (3), аппарат Гольджи (4). Ориентировочные основы действий: увидеть округлые клетки зеленоватого цвета (1) в них светло-желтое ядро (2) с более темным ядрышком (3). Вокруг ядра в цитоплазме клетки аппарат Гольджи (4) в виде темных извитых образований.

Задание4. Зарисовать электронограмму и схему ультрамикроско-пического строения эндоплазматической сети.

Задание 5. Зарисовать электронограмму и схему ультрамикроскопического строения митохондрии.

Задание 6. Зарисовать электронограмму и схему ультрамикроскопического строения аппарата Гольджи.