1. Основные положения клеточной теории на современном этапе развития науки. Общий план организации животных клеток: цитоплазма, клеточная оболочка, ядро. Форма и величина клеток в связи с их функциональной специализацией. Понятие о неклеточных структурах: симпласт, синцитий, межклеточное вещество Клеточная теория:-Клетка- элементарная единица живого, вне клетки жизни нет.-Клетка- единая система, она включает множество связанных между собой элементов - органоидов.-Клетки всех организмов сходны по строению.-Клетка происходит только путём деления материнской клетки, после удвоения её генетического материала.-Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом.-Клетки многоклеточных организмов тотипотентны. Общий план строения клетки. Содержимое клетки отделено от внешней среды или от соседних клеток плазматической мембраной (плазмолеммой). Все эукариотические клетки состоят из двух основных компонентов: ядра и цитоплазмы. Цитоплазма включает в себя гиалоплазму, находящиеся в ней органеллы, а также различные непостоянные структуры – включения. Гиалоплазма – основная плазма цитоплазмы, сложная коллоидная система, включающая в себя белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и др. Гиалоплазма может переходить из золеобразного (жидкого) состояния в гелеобразное и обратно. Клеточные мембраны представляют собой пласты, основными химическими компонентами которых являются липиды и белки, кроме того, во многих мембранах есть углеводы. Углеводы мембран входят в состав не в свободном состоянии, а в составе гликолипидов и гликопротеинов. Функции клеточной оболочки: поддерживает форму клетки и придает механическую прочность, защищает клетку, осуществляет узнавание молекулярных сигналов, регулирует обмен веществ между клеткой и средой, осуществляет межклеточное взаимодействие. Ядро – важнейшая часть эукариотической клетки. Оно состоит из ядерной оболочки, кариоплазмы, ядрышек, хроматина. Ядерная оболочка по строению аналогична клеточной мембране, содержит поры. Кариоплазма – коллоидный раствор, содержащий органические и неорганические вещества. В кариоплазме содержатся все нуклеиновые кислоты: ДНК, иРНК, тРНК, рРНК. Ядрышко – сферическое образование, содержит различные белки, нуклеопротеиды, липопротеиды, фосфопротеиды. Функция ядрышек – синтез зародышей рибосом. Хроматин (хромосомы). В стационарном состоянии (во время интерфазы) ДНК равномерно распределены в кариоплазме в виде хроматина. При делении хроматин преобразуется в хромосомы.Функции ядра: хранение, передача и реализация наследственной информации, регуляция процессов в клетке. Форма клеток:· шаровидная (лейкоциты)· многогранная (клетки железистого эпителия)· звездчатая (нервные и костные клетки)· веретеновидная (гладкая мускулатура, фибробласты) · цилиндрическая (кишечный эпителиоцит)Неклеточные структуры: Симпласт – крупное образование, состоящее из цитоплазмы с множеством ядер и характеризующееся отсутствием границ между клетками. Например, мышечные волокна позвоночных Синцитий – тип ткани, при котором после деления исходной клетки дочерние остаются связанными друг с другом с помощью тонких цитоплазматических перемычек. Например, оогонии и сперматогонии. Межклеточное вещество – продукт жизнедеятельности определенных групп клеток. 4. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурнофункциональная характеристика органелл, участвующих в биосинтезе веществ в клетках. Органеллы – постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие жизненно важные функции. 1) Мембранные органеллы Митохондрии · ЭПС Аппарат Гольджи · Лизосомы · Плазмолемма 2) Немембранные органеллы · Рибосомы и полисомы · Клеточный центр · Элементы цитоскелета (микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты) В биосинтезе веществ участвуют рибосомы и митохондрии. Рибосомы – немембранные органеллы, в состав которых входят белки и молекулы рибосомальных РНК. Рибосома состоит из большой и малой субъединиц. Различают единичные и комплексные рибосомы (полисомы). Они могут располагаться свободно в гиалоплазме или входить в состав гранулярной ЭПС, связываясь с ее мембранами. Митохондрии – двухмембранные органеллы синтеза АТФ. Основная функция – окисление органических соединений и использование энергии для синтеза молекул АТФ. Наружная митохондриальная мембрана отделяет их от гиалоплазмы. Обычно она гладкая. Внешнюю мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство. Внутренняя митохондриальная мембрана ограничивает внутреннее содержимое митохондрии. Внутренняя мембрана образует многочисленные выпячивания – кристы. В матриксе содержится кольцевая ДНК и митохондриальные рибосомы, они синтезируют часть митохондриальных белков. Функции митохондрий: обеспечение клетки энергией в виде АТФ; участие в синтезе нуклеиновых кислот. 2. Плазмолемма: строение, химический состав, функции. Характеристика надмембранного и подмембранного слоя клеточной оболочки. Специализированные структуры клеточной оболочки, их строение и функции. Плазмолемма – поверхностная структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой. Основу плазмолеммы составляет липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10нм и является самой толстой из клеточных мембран. Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой – гликокаликс. Гликокаликс – связанный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы. В гликокаликсе могут располагаться белки-ферменты, непосредственно не связанные с билипидным слоем, они участвуют во внеклеточном расщеплении белков, жиров и углеводов. Подмембранный, кортикальный слой образован микротрубочками, микрофибриллами и сократимыми микрофиламентами, которые являются частью цитоскелета клетки. Подмембранный слой обеспечивает поддержание формы клетки, создание её упругости, обеспечивает изменения клеточной поверхности. Функции плазмолеммы: барьерная функция, функции транспорта различных веществ, рецепторные функции Плазмолемма может образовывать выросты, что приводит к образованию специальных структур – ресничек, жгутиков и др. Наиболее часто встречаются на поверхности многих животных клеток микроворсинки – выросты цитоплазмы. Микроворсинки характерны для клеток эпителия, но обнаруживаются и среди соединительнотканных клеток. Возрастание их числа приводит к резкому увеличению площади поверхности клетки. Это особенно важно для клеток, участвующих во всасывании. 3. Плазмолемма. Функциональная и структурная характеристика различных видов соединений. Простые соединения. Сложные соединения: замыкающие, сцепляющие, коммуникационные. Межклеточные соединения (контакты) образованы плазмолеммой, обеспечивают межклеточные взаимодействия. Простые межклеточные соединения представляют собой сближение плазмолемм соседних клеток. К ним относят: · Простые межклеточные соединения – плазмолеммы соседних клеток сближены на расстояние 15 – 20 нм. При этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса соседних клеток. · Интердигитации являются разновидностью простого межклеточного соединения, когда билипидные мембраны соседних клеток вместе с участком цитоплазмы вдавливаются друг в друга, чем достигается большая поверхность соприкосновения и более прочная механическая связь. Сложные межклеточные соединения – это небольшие парные специализированные участки плазматических мембран двух соседних клеток. К ним относят: 1) Запирающие соединения - клеточные мембраны максимально сближены, здесь фактически происходит их слияние. Плотные соединения обычно образуются между эпителиальными клетками в тех органах (желудок, кишечник и пр.), где эпителий ограничивает содержимое этих органов (желудочный сок, кишечный сок). 2) Сцепляющие соединения характеризуются тем, что к участкам плазматических мембран со стороны цитоплазмы подходят фибриллярные элементы цитоскелета, которые как бы «сцепляются» на их поверхности. К ним относятся: · Адгезивный поясок – в виде ленты опоясывает апикальную часть клетки однослойных эпителиев. · Десмосомы – представляют собой небольшую площадку. К плазмолемме этой области прилежит слой белков, под этим утолщением находится область тонких фибрилл, которые могут погружены в относительно плотный матрикс. · Полудесмосомы – десмосомы, образующиеся между клетками и внеклеточным матриксом. · Фокальные контакты – характерны для фибробластов, клетки соединяются не с соседними клетками, а с элементами межклеточного вещества. 3) Коммуникационные соединения обеспечивают функциональные связи между соседними клетками. Среди них различают: · Щелевое соединение – нексус - представляет собой ограниченный участок контакта двух клеточных мембран. Со стороны цитоплазмы в данной области никаких специальных примембранных структур не обнаруживается, но в структуре плазмолемм соседних клеток друг напротив друга располагаются специальные белковые комплексы, содержащие гидрофильные каналы. Через эти каналы осуществляется обмен ионами и микромолекулами соседних клеток. · Синапсы – участки контакта двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения от одной клетки к другой. 6. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурнофункциональная характеристика органелл, участвующих во внутриклеточном пищеварении, защитных и обезвреживающих реакциях. Лизосомы – округлые одномембранные органеллы, внутри которых находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Обладая способностью к активному перевариванию пищевых веществ, лизосомы участвуют в удалении отмирающих в процессе жизнедеятельности частей клеток, целых клеток и органов. Пероксисомы — это пузырьки с плотной сердцевиной, напоминающие лизосомы, но содержащие ферменты, необходимые для синтеза и разрушения эндогенных перекисей токсических продуктов. Образуются пероксисомы путем отделения пузырьков от гладкой ЭПС. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) – систему соединённых между собой каналов и полостей, ограниченных мембраной. На шероховатой ЭПС происходит образование липидов и белков. Гладкая ЭПС в отличие от гранулярной не имеет рибосом. Участвует в синтезе липидов и некоторых внутриклеточных полисахаридов. Очень важная роль гладкой ЭПС в дезактивации различных вредных веществ за счет окисления ферментами, особенно в клетках печени. 8. Органеллы цитоплазмы: определение и классификация. Лизосомы. Строение, химический состав, функции. Понятие о первичных и вторичных лизосомах, об аутофагосомах и гетерофагосомах. Лизосомы – класс шаровидных структур размером 0,2 – 0,4 мкм, ограниченных одной мембраной. Содержат гидролитические ферменты – гидролазы, расщепляющие различные биополимеры. Лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного переваривания, образуя сложные пищеварительные вакуоли экзогенного (внеклеточного) и эндогенного (внутриклеточного) происхождения. Типы лизосом:1) Первичные лизосомы2) Вторичные лизосомы· Фаголизосомы· Аутофагосомы3) Остаточные тельца Первичные лизосомы образуются при участии гранулярной ЭПС и комплекса Гольджи, их диаметр 0,3-0,4 мкм. Вторичные лизосомы, или внутриклеточные пищеварительные вакуоли, образуются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными вакуолями или пиноцитозными вакуолями, образуя гетерофагосомы. Если первичные лизосомы сливаются с органеллами клетки (рибосомами, митохондриями и др.), то они называются аутофагосомами. Наличие в клетке большого количества аутофагосом является признаком саморазрушения клетки – метаболический стресс, патология клетки, повреждение клетки. 7. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурная, химическая и функциональная характеристика органелл, составляющих цитоскелет клеток. Строение и значение центриолей, ресничек и жгутиков. Основу цитоскелета образуют микротрубочки, микрофиламенты и микрофибриллы. Микротрубочки – прямые неветвящиеся длинные полые цилиндры, стенка которых построена за счет плотно уложенных округлых субъединиц. Микротрубочки содержат белки – тубулины. Микротрубочки имеют белковую природу, могут образовывать временные сложные образования в цитоплазме (веретено клеточного деления), цитоскелет центриоль, ресничек и жгутиков. Микрофиламенты располагаются непосредственно под плазмолеммой, пучками или слоями. Сеть микрофиламентов выполняет функции цитоскелета и участвует в обеспечении движения. В состав микрофиламентов входят сократительные белки, обеспечивающие не только подвижность клеток при их перемещении, но и большинство внутриклеточных движений. Промежуточные филаменты, или микрофибриллы, тоже белковые структуры, тонкие неветвящиеся, часто располагающиеся пучками нити. Функция опорно-каркасная. Центриоли состоят из расположенных по окружности 9 триплетов микротрубочек, образующих полый цилиндр. Центриоли принимают участие в формировании веретена деления и располагаются на его полюсах. Реснички и жгутики – специальные органеллы движения, встречающиеся в некоторых клетках разных организмов. Выглядят как тонкие выросты клетки. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме находятся мелкие гранулы – базальные тельца. Свободные клетки, имеющие реснички и жгутики, обладают способностью двигаться, а неподвижные клетки движением ресничек могут перемещать жидкость. Ресничка представляет собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы, покрытый плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема – сложная структура, состоящая в основном из микротрубочек. Проксимальная часть реснички (базальное тело) погружена в цитоплазму. 9. Общий план организации эукариотической клетки. Включения цитоплазмы: определение, классификация, химическая и морфофункциональная характеристика. 12. Понятие о жизненном цикле клетки: основные этапы и их характеристика. Рост, дифференцировка, старение и смерть клетки. Апоптоз и его значение. Некроз. Понятие о диффероне. Особенности жизненного цикла у различных популяций клеток. Типичная клетка эукариот состоит из трех составных частей – плазмалеммы и углеводно-белковой поверхностной структуры, цитоплазмы, ядра и органелл. Цитоплазма состоит из гиалоплазмы, органоидов и включений. В гиалоплазме содержатся 3 типа органоидов: · двумембранные (митохондрии, пластиды); · одномембранные (эндоплазматическая сеть (ЭПС), аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы); · немембранные (клеточный центр, микротрубочки, микрофиламенты, рибосомы, включения). Пластиды характерны для растительных клеток. Различают три вида пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты. Жизненный цикл клетки– это период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до её смерти. Важнейшим компонентом является митотический цикл. Включения цитоплазмы – необязательные компоненты клетки, возникающие и исчезающие в зависимости от метаболического состояния клеток. Периоды: - Интерфаза – подготовка к делению клетки. Митоз – деление клетки. Интерфаза - подготовка к делению клетки. 1) Трофические· Капельки нейтральных жиров, которые могут накапливаться в гиалоплазме и резобсорбироваться в случае недостатка субстратов для жизнедеятельности.· Гликоген – полисахарид, откладывающийся в гиалоплазме. Функции лизосом:· участие во внутриклеточном пищеварении · предотвращение гибели клетки - Пресинтетический (G1) – идёт рост образовавшейся клетки, синтез различных РНК и белков. Синтез ДНК не происходит. (12-24 часа). 2n2c (хромосом и ДНК). - Синтетический (S) – синтез ДНК и редупликация хромосом. Синтез РНК и белка. (10 часов). - Постсинтетический (G2) – синтез ДНК останавливается. Происходит синтез РНК, белков и накопление энергии. Ядро увеличивается в размере. Происходит его деление. (3-4 часа). Апоптоз клетки – это запрогаммированная гибель клетки. Такая гибель клетки связана с тем, что в ДНК хромосом имеются гены, в которых закодирована программа гибели клетки. Эта программа запускается в двух случаях: 1) при воздействии на клетку некоторых белков или гормонов; 2) если на клетку не поступают регулирующие сигналы. Некроз клетки происходит в процессе ее незапрограммированной гибели и наблюдается после ее повреждения. При этом нарушается проницаемость клеточных мембран, повреждается структура и нарушается функция ЭПС, комплекса Гольджи, митохондрий и в конечном итоге все завершается лизисом клетки. Дифферон - это совокупность клеточных форм (от стволовой клетки до высокодифференцированных), составляющих определённую линию дифференцировки 2) Секреторные – округлые образования, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в клетках в процессе жизнедеятельности 3) Экскреторные обычно не содержат ферментов и других биологически активных веществ. Это продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки 4) Пигментные. Их наличие в цитоплазме может изменять цвет ткани или органа. Выделяют:· Экзогенные (каротин и др.)· Эндогенные (гемоглобин, меланин и др.) 10. Ядро: функции, строение, химический состав. Ядрышко. Ядерная оболочка. Ядро - обязательная составная часть полноценной клетки. Оно содержит геном и продуцирует макромолекулы, контролирующие синтетические процессы цитоплазмы. Клетки без ядра (эритроциты млекопитающих, кровяные пластинки, центральные волокна 11. Ядро. Хроматин как форма существования хромосом в интерфазном ядре. Структурная организация хроматина. Понятие о конденсированном и деконденсированном хроматине, степень их участия в синтетических процессах. Ядро состоит из хроматина, ядрышка, кариоплазмы и ядерной оболочки, отделяющей его от цитоплазмы. хрусталика) не способны продуцировать белок и соответственно ограничены в метаболической активности. Форма ядер и их размеры в Функции ядра: клетках различного типа весьма разнообразны и специфичны. Для · хранение, передача и реализация наследственной информации дочерним клеткам большинства плоских, кубических и округлых клеток характерна шарообразная форма ядра. Такую же форму имеют отростчатые нервные клетки, тогда как в числе шарообразных клеток крови имеются клетки с сегментированными ядрами (рис. 6). В ядре различают ядерную оболочку, хроматин, ядрышко и ядерный сок. Ядерная оболочка (кариолемма) состоит из двух элементарных липопротеидных мембран, разделенных перинуклеарным пространством в 20 - 100 нм (рис. 7 и 8). На определенном расстоянии мембраны ядерной оболочки формируют ядерные поры диаметром 80 90 нм. В области поры наружная и внутренняя мембраны ядерной оболочки сближаются и непосредственно переходят одна в другую. Количество пор зависит от функциональной активности клетки. В мембраны пор включены три ряда гранул по восемь гранул в каждом, расположенные последовательно со стороны ядра, в центре поры и со стороны цитоплазмы клетки. Каждая гранула снабжена фибриллой. Последние при определенном положении, перпендикулярном к стенке поры, в совокупности образуют "диафрагму", закрывающую пору (рис. 9). Электронно-микроскопическим анализом установлен непосредственный переход наружной мембраны ядерной оболочки в мембраны эндо-плазматической сети цитоплазмы, что, очевидно, необходимо учитывать при оценке возможных путей переноса веществ через ядерную оболочку. Хроматин ядра получил свое название за способность интенсивно окрашиваться основными красителями (chroma - краска), что зависит главным образом от присутствия в ядре дезоксирибонуклеиновой характерной закономерности кислоты составной основных частью (ДНК). Последняя хромосом, жизненных процессов является определяющей в клетках. Химический анализ хромосом свидетельствует, что выделенное из их ядер вещество (дезоксирибонуклеопротеид - ДНП) содержит ДНК (40% общей массы), незначительное количество РНК (до 1%) и белки (60%, 85% гистонов и 15% кислых белков). Молекула ДНК представляет собой двойную спираль нуклеотпдов. Хранение наследственной информации обеспечивается тем, что в ДНК хромосом есть репарационные ферменты, которые восстанавливают хромосомы ядра после их повреждения. · регуляция синтеза белка Синтез белка регулируется благодаря тому, что на поверхности ДНК хромосом транскрибируются все виды РНК. Хроматин – это деспирализованные хромосомы. В том случае, если участок ДНК хромосомы наиболее диспергирован, то в этом месте образуется рыхлый хроматин, называемый эухроматином, который обладает высокой активностью. В том случае, если участок ДНК хромосом не диспергирован, то он имеет уплотненную структуру. Такой хроматин называется гетерохроматином. Гетерохроматин не активен. Фибриллы ДНК. И в состав митотических хромосом, и в хроматин интерфазного ядра входят нити – примитивные или элементарные фибриллы, которые состоят из ДНК, гистоновых и негистоновых белков, и РНК. Гистоновые белки образуют блоки, каждый из которых состоит из 8 молекул. Эти блоки называются нуклеосомами. Среди белков хроматина гистоновые белки составляют до 80%. Их функции: 1) особой укладке ДНК хромосом и 2) регуляции синтеза белка. Регуляция синтеза белка осуществляется через укладку фибрилл ДНК хромосом. Если при укладке фибрилл ДНК имеет место резкая конденсация, то образуется плотный хроматин (гетерохроматин), который, как уже известно, неактивен, если при укладке фибрилл они слабо спирализуются, то образуется активный эухроматин. Функция негистоновых белков заключается в том, что они формируют ядерный матрикс. Ядрышки. Ядрышек в ядре от 1 до 3. Они формируются на поверхности ядрышковых организаторов хромосом. Ядрышки состоят из двух компонентов: · Фибриллярного – фибриллы РНК, транскрибированные с поверхности генов ядрышковых организаторов; расположен в центре · Гранулярного – субъединицы рибосом; локализован на поверхности Специфичность структуры молекул ДНК и РНК, характерная для Ядерная оболочка состоит из двух мембран: каждого организма, определяется содержанием и последовательностью 1) Наружная ядерная мембрана покрыта рибосомами и тесно связана с ЭПС локализации в их составе нуклеотидов, различных по азотистым основаниям. Химический состав и Ядрышко - тельце сферической формы диаметром 1 - 5 мкм, сильно преломляющее свет. Размеры его варьируют в зависимости от физиологического состояния клеток. Наиболее крупные ядрышки встречаются в быстро размножающихся эмбриональных клетках и клетках опухолей. Формирование ядрышка зависит от специфического участия хромосомы - ядрышкового организатора (рис. 11). Число ядрышек в ядре соответствует числу ядрышковых организаторов. Последние обычно располагаются в области вторичных перетяжек хромосом и содержат гены, кодирующие синтез рибосомальной РНК. Ядрышко окрашивается кислыми и особенно основными красителями . 2) Внутренняя ядерная мембрана связана с хроматином и фибриллярным ядерным компонентом Функция ядерных пор заключается в том, что через них происходит обмен веществ между кариоплазмой и цитоплазмой клетки. Чем больше пор в нуклеолемме, тем активнее ядро. 13. Воспроизведение клеток. Митоз. Преобразование структурных компонентов клетки на различных этапах митоза. Роль клеточного центра в митозе. Морфология и виды митотических хромосом. 14. Воспроизведение клеток. Мейоз, его характеристика и биологическое значение. Хромосомы всех эукариотических клеток построены по одному плану. Они включают в себя три основных компонента: собственно тело хромосомы (плечо), теломерный, конечный участок, и центромеру. Хромосомы обычно имеют два хромосомных плеча, соединенных в зоне центромеры. Эта зона называется первичной перетяжкой. Соответственно оба плеча хромосомы оканчиваются теломерами. Хромосомы с равными плечами - метацентрические, с плечами неодинаковой длины – субметацентрическими, с очень коротким, почти незаметным вторым плечом – акроцентрические. Плечи хромосом оканчиваются теломерами, конечными участками. Теломерные концы хромосом не способны соединяться с другими хромосомами или их фрагментами 15. Половые клетки человека, отличие от соматических клеток. Строение женских половых клеток. Отличия половых клеток от соматических: 1. гаплоидный набор хромосом 2. неспособность к делению 3. низкий уровень процессов ассимиляции и диссимиляции 4. от соматической клетки может образоваться лишь такая же дочерняя клетка, то от половых клеток формируется новый организм 5. половые клетки имеют специальные приспособления: сперматозоид – акросому, яйцеклетка – желток Яйцеклетка состоит из гаплоидного ядра, цитоплазмы, содержащей то или иное количество желтка и оболочек. В цитоплазме большое количество рибосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, митохондрий, включений. Снаружи яйцеклетка покрыта плазмалеммой, под которой находятся кортикальные гранулы. Она покрыта блестящей и зернистой оболочками. Зернистая оболочка образована фолликулярными клетками, отростки которых пронизывают блестящую оболочку и располагаются между выростами плазмалеммы, образуя лучистый венец. По этим отросткам питательные вещества поступают к яйцеклетке Биологическое значение мейоза 1) является основным этапом гаметогенеза; 2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении; 3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой. 16. Половые клетки человека, отличие от соматических клеток. Строение мужских половых клеток. Сперматозоид состоит из головки и хвостика. Гаплоидное ядро занимает почти весь объем головки. Под плазмалеммой находится акросома - производная комплексу Гольджи. Она содержит ферменты, расщепляющие прозрачную оболочку. Хвостик состоит из связующей, промежуточной, главной и терминальной частей. Связывающая часть или шейка содержит проксимальную центриоль и дистальную, от которой отходит осевая нить (аксонема), которая редуцируется в терминальном отделе. Промежуточная часть содержит 2 центральных и 9 пар периферических микротрубочек, окруженных расположенными по спирали митохондриями. 17. Оплодотворение. Биологическое значение оплодотворения. Этапы оплодотворения. Слияние пронуклеусов. Условия, необходимые для нормального оплодотворения. 18. Дробление. Характеристика дробления зародыша человека. Строение зародыша на разных стадиях дробления. Морула. Бластоциста. Эмбриобласт и трофобласт. Оплодотворение - слияние мужской и женской половых клеток, в результате чего восстанавливается диплоидный набор хромосом и образуется зигота. Дробление- это митотическое деление зиготы, при котором бластомеры не увеличиваются в размерах. У человека дробление полное, неравномерное, асинхронное. I стадия - дистантное взаимодействие - сближение сперматозоида с яйцеклеткой. 3 механизма: капацитация – активация сперматозоида за счет раздражения гликокаликса на его поверхности под действием секрета женских половых путей; реотаксис – способность сперматозоидов двигаться против тока жидкости; хемотаксис – направленное движение сперматозоидов в сторону биологически активных веществ, продуцируемых яйцеклеткой. Через 50-60 часов образуется морула, в которой на периферии располагаются светлые бластомеры, образующие трофобласты. В центральной части находятся тёмные бластомеры, образующие эмбриобласты. Из эмбриобластов развивается зародыш и внезародышевые органы, из трофобластов - хорион. На 3-4 сутки образуется бластула - бластоциста. Она имеет полость, заполненную жидкостью. Стенка полости состоит из одного слоя трофобластов. Эмбриобласты оттесняются к одному из полюсов и образуют зародышевый узелок. II стадия - контактное взаимодействие - акросомальная реакция - под действием ферментов акросомы разрушается блестящая оболочка яйцеклетки, и самый активный сперматозоид соприкасается с плазмалеммой яйцеклетки. III стадия – проникновение. Сперматозоид проникает в цитоплазму, погружаясь до промежуточного отдела хвоста. Происходит кортикальная реакция, которая защищает от полиспермии. Образуется оболочка оплодотворения. Попавшая в яйцеклетку головка спермия набухает и превращается в мужской пронуклеус. Ядро женской половой клетки также набухает и превращается в женский пронуклеус. Процесс объединения двух пронуклеусов – синкарион. Так восстанавливается диплоидный набор. Условия необходимые для оплодотворения: · концентрация сперматозоидов не менее 60 млн в 1 мл; · проходимость женских половых путей; · нормальная температура тела женщины; · слабощелочная среда в женских половых путях. Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии мужских и женских половых клеток образуется новый организм, несущий признаки отца и матери. Новые организмы могут сочетать в себе признаки обоих родителей в самых различных комбинациях. В результате этого происходит увеличение наследственного разнообразия организмов. 22. Особенности эмбрионального развития человека. Раннее развитие внезародышевых органов. Представление о биологических процессах, лежащих в основе развития зародыша – активация генов, эмбриональная индукция, детерминация, миграция клеток, рост, дифференцировка, апоптоз. Процесс образования тканей в эмбриогенезе из тканевых зачатков называется эмбриональным гистогенезом. Механизмы гистогенеза достаточно сложны и включают следующие компоненты: 1) Рост клеток. Наряду с митозом рост клеток приводит к увеличению общей массы зачатка ткани. 2) Эмбриональная индукция — это направление гистогенетических процессов в нужное русло путем выделения одним зачатком веществ — индукторов, действующих на другой зачаток. В качестве эмбриональных индукторов могут выступать не только химические индукторы, биологически активные вещества и гормоны (вторичные индукторы), но и самые обычные факторы: питательные вещества, уровень рН, концентрация электролитов, кислорода и др. (первичные индукторы). 3) Дифференцировка — стойкое структурно-функциональное изменение ранее однородных клеток, приобретение ими специфических черт строения для выполнения специфических функций 4) Детерминация (процесс определения пути, программы развития эмбриональных зачатков в направлении той или иной ткани). 5) Миграция клеток. Различают пассивную и активную миграцию клеток. Пассивная миграция — миграция в результате давления соседних клеток. Активная миграция клеток происходит за счет работы внутриклеточных сократительных структур, связанных через подмембранный слой с поверхностными рецепторами. 6) Апоптоз - запрограммированная гибель клеток. 19. Имплантация. Ее механизмы. Этапы имплантации. Дробление у человека происходит в течение первой недели. За это время зародыш попадает в полость матки и начинает имплантироваться. Имплантация - проникновение зародыша в слизистую оболочку стенки матки. Она включает 2 фазы: 1) адгезию прилипание и 2) инвазию - внедрение. Перед имплантацией трофобласты разделяются на два слоя – клеточный - цитотрофобласт и внеклеточный - симпластотрофобласт. Они формируют первичные ворсины, продуцируемые ферменты, разрушающие эндометрий. Образуется имплантационная ямка, куда погружается зародыш и сливается материнская кровь. Происходит смена типа питания на гистиотрофный, а затем на гематотрофный. 20. Основные стадии эмбриогенеза. Понятие и механизмы гаструляции. Характеристика гаструляции и человека. Гаструляция - это сложный процесс химических и морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом и дифференцировкой клеток. Происходит на 7 сутки одновременно с имплантацией. Образуется гаструла, содержащая 3 зародышевых листка. Деламинация - расщепление эмбриона на эпибласт (первичную эктодерму) и гипобласт (первичную энтодерму). Эпибласт (клетки цилиндрической формы) служит источником развития всего зародыша, гипобласт (кубический или плоский) участвует в образовании желточного мешка и аллантоиса. Сначала образуется амниотический пузырек, далее желточный пузырек, и, наконец, хорион. На 14-15 сутки клетки эпибласта иммигрируют и образуют в центре первичную полоску, впереди - первичный узелок, из которых формируются соответственно мезодерма и хорда. 24. Образование, строение, функции провизорных органов: амниона, желточного мешка, аллантоиса, пупочного канатика. Провизорные органы - временные органы, которые развиваются в процессе эмбриогенеза, вне тела зародыша, и выполняют функции, которые обеспечивают рост и развитие самого зародыша. Амнион образуется из первичной внезародышевой эктодермы и первичной мезенхимы. Эктодермы превращается в амниотический эпителий. На апикальный поверхности есть микроворсинки. Внезародышевая мезодерма дает начало соединительно-тканной основе амниона, который делится на компактный слой из плотной соединительной ткани и губчатый из студенистой соединительной ткани. Амнион продуцирует амниотическую жидкость. Желточный мешок формируется из внезародышевой энтодермы и внезародышевой эктодермы. По мере развития желточный мешок перемещается в пупочный канатик и имеет вид узкой трубки, функционирует до 7-8 недели. Функции: трофическая, депонирование первичных половых клеток (в энтодерме желточного мешка на 3 неделе накапливаются первичные половые клетки, которые мигрируют закладки гонад), кроветворная (на 3 неделе в мезенхиме образуются первичные клетки крови и закладываются первичные кровеносные сосуды). Аллантоис состоит из двух слоев - внезародышевой энтодермы и мезенхимы. Дистальная часть аллантоиса превращается в мешок, который соединяется с кишкой. У человека он функционирует до 8 недели. При формировании пупочного канатика включается в его состав, затем редуцируется. Функции: участвует в формировании сосудистой сети плаценты, является проводником кровеносных сосудов из желточного мешка во вторичные ворсины хориона. 21. Дифференцировка зародышевых листков. Представление об индукции как факторе, вызывающем дифференцировку. Образование зачатков тканей и органов у зародыша млекопитающих. 23. Связь зародыша с материнским организмом. Имплантация и плацентация. Роль ворсинок хориона в этих процессах. Плацента человека, ее тип, строение, функции. Структура и значение гематоплацентарного барьера. Хорион — жизненно необходимый провизорный орган зародыша, который развивается раньше, чем остальные провизорные органы, и начинает функционировать на ранних стадиях эмбриогенеза, осуществляя трофическую, дыхательную, выделительную и защитную функции. После имплантации погруженная часть трофобласта уже к 7му дню развития зародыша отдает от своей наружной поверхности первичные ворсины, являющиеся выпячиванием симпластотрофобласта. К 12-му дню эмбриогенеза в трофобласте появляются элементы мезенхимы - с этого момента начинает развиваться хорион Плацента состоит из плодной и материнской части. Плодная часть образуется из хориона, который развивается из трофобласта и внезародышевой мезенхимы. Материнская часть образуется из децидуальной оболочки матки. Плодная часть представленна хориальной пластинкой, от которой отходят ворсины. Хориальная пластинка образована рыхлой волокнистой соединительной тканью, содержит кровеносные сосуды, снаружи покрыта трофобластами. Цитотрофобласт с 8 недели редуцируется и исчезает. Симпластотрофобласт на отдельных участках истончается и исчезает. Структурно-функциональной единицей плаценты является котиледон, который представлен первичной ворсиной хориона. От неё отходит вторичная и третичная ворсины, внутри проходят кровеносные сосуды плода. Материнская часть представлена базальной пластиной и соединительно-тканными септами, которые отделяют котиледоны друг от друга. В лакуны (пространства между септами) погружены котиледоны, и сюда же сливается материнская кровь, которая обновляется примерно 3-4 раза в минуту. Функции: интегративная (связывает), трофическая, дыхательная, экскреторная, эндокринная (начиная с 16-й неделе функции жёлтого тела снижаются и в образовании гормонов принимает участие плацента), барьернозащитная. Гематоплацентарный барьер - барьер между кровью матери в лакунах и кровью плода в сосудах ворсин и хориальной пластинки. В состав на разных этапах эмбриогенеза выходят разные структуры. В первую половину беременности барьер представлен: 1) эндотелием капилляров ворсин, 2) непрерывной базальной мембраной капилляра, 3) перекапиллярным пространством с рыхлый волокнистой соединительной тканью, 4) базальной мембраной трофобласта, 5)цитотрофобластом, 6) симпластотрофобластом. Барьер препятствует проникновению в кровь ряда токсичных веществ и бактерий, однако он пропускает некоторые вирусы, алкоголь, никотин. 5. Органеллы цитоплазмы: понятие и классификация. Структурно-функциональная характеристика органелл, участвующих в энергопроизводстве. К ним относятся рибосомы, ЭПС (эндоплазматическая связь) гладкого типа, ЭПС шероховатого типа, комплекс Гольджи (он будет рассмотрен отдельно).Рибосомы – это гранулы диаметром 15-35 нм, состоящие из большой и малой субъединиц. Каждая субъединица содержит молекулу рибосомальной РНК и белок. Полирибосомы – группа рибосом, где малые субъединицы связаны молекулой информационной РНК. Рибосомы и полисомы, свободно расположенные в цитоплазме, продуцируют белки, которые используются для нужд самой клетки. Аминокислоты к рибосоме переносятся транспортной РНК. Рибосома создает условия для взаимодействия между транспортной и информационной РНК и обеспечивает создание полипептидных связей между аминокислотами. ЭПС шероховатого типа – это мембранные мешки, трубочки, вакуоли, которые в совокупности создают сеть в цитоплазме и представляют собой систему синтеза и внутриклеточного транспорта. Мембраны со стороны гиалоплазмы покрыты рибосомами. Данная органелла развита в клетках, активно синтезирующих белок (плазмоциты, клетки поджелудочной железы и др.). По программе информационной (матричной) РНК, с которой связаны рибосомы из приносимых транспортной РНК аминокислот, создается полипептидная цепь. Начальный конец полипептидной цепи «сигнал» прикрепляется к мембране, а затем проходит через нее внутрь цистерны. Здесь он отрезается с помощью ферментов, а молекула белка конформируется. В дальнейшем белок транспортируется в комплекс Гольджи, а оттуда в виде окруженных мембраной гранул – к плазмолемме для экспорта. Этим же способом создаются белки лизосом и интегральные белки мембран. ЭПС гладкого типа образуется из ЭПС шероховатого типа, которая теряет рибосомы. Функции гладкой ЭПС 1) разделение цитоплазмы клетки на отделы – компартменты, в каждом из которых происходит своя группа биохимических реакций; 2) биосинтез жиров и углеводов; 3) образование пероксисом; 4) биосинтез стероидных гормонов; 5) дезинтоксикация экзо- и эндогенных ядов, гормонов и др.; 6) депонирование ионов кальция (в миоцитах и мышечных волокнах); 7) источник мембран при митозе (телофаза). Структурно-функциональная характеристика органелл, участвую-щих в энергопроизводстве К ним относятся митохондрии. Они представляют собой полуавтономные органеллы и аппарат синтеза АТФ за счет энергии, получаемой при окислении органических соединений. Эти органеллы способны перемещаться по цитоплазме, сливаться одна с другой, делиться. Форма и размеры различны, число их зависит от активности клетки. Чаще всего это тельца длиной1-10 мкм, толщиной 0,5 мкм. Митохондрии состоят из наружной и внутренней мембран, разделенных межмембранным пространством, и содержат митохондриальный матрикс, в который обращены складки внутренней мембраны (кристы). Наружная митохондриальная мембрана напоминает плазмолемму, содержит много молекул специализированных транспортных белков (например, порин), формирующих каналы, обеспечивающие высокую проницаемость. На ней находятся рецепторы, распознающие белки, которые переносятся через обе митохондриальные мембраны в зонах их слипания. Внутренняя митохондриальная мембрана образует выпячивания – кристы, благодаря которым площадь внутренней мембраны значительно увеличивается. На кристах находятся элементарные частицы, которые представляют собой комплексы ферментов фосфорилирования (синтеза АТФ) за счет энергии, освозбуждающейся в митохондриях в результате процессов окисления. Митохондриальный матрикс – гомогенное мелкозернистое образование, содержащее много ферментов, митохондриальную ДНК, митохондриальные рибосомы, митохондриальные гранулы, связывающие двухвалетные катионы, в частности Са ++, Mg++. Катионы необходимы для поддержания активности митохондриальных ферментов.
