Файл: Modul_1_gistologiya.docx

1. Цитологія. Визначення, завдання, значення для біології та медицини

Цитологія наука про клітину. Вивчає будову та функції клітин і їх похідні, досліджує участь структурних компонентів клітин у загально клітинних фізіологічних процесах, пристосування клітин до умов середовища, реакції на дію різних чинників, патологічні зміни клітин. Цитологія як наука застосовується в багатьох галузях медицини. Завдяки дослідженням клітинного матеріалу можна швидко встановити діагноз і вибрати відповідний спосіб лікування. Цитологічні дослідження широко застосовуються в біології для вивчення закономірностей будови і життєдіяльності клітини.

2. Клітинна теорія. Історія проблеми. Основні положення

Клітинна теорія – фундаментальне узагальнення біології, яка визначає взаємозв’язок усіх проявів життя на Землі з клітиною, характеризує клітину одночасно як цілісну самостійну одиницю біологічної активності та як складову частину багатоклітинних організмів рослин і тварин. Клітинна теорія сформульована нім вченим Теодором Шванном у 1839 році. Створення клітинної теорії стало важливою подією у біології, одним із головних і вирішальних доказів єдності усієї живої природи. Клітинна теорія стала підґрунтям для розвитку ембріології, гістології, фізіології. Основні положення теорії:

• Клітина — основна структурно-функціональна і генетична одиниця живих організмів, найменша одиниця живого;

• Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів схожі за будовою, хімічним складом і найважливішими ви­явами процесів життєдіяльності;

• Кожна нова клітина утворюється в результаті поділу початко­вої (материнської) клітини;

• Клітини є частинами цілого організму. У багатоклітинному організмі клітини є елементами його будови, але вони не однакові, а різні, спеціалізовані у певних напрямках, унаслідок чого виконують різні функції(рух, захисні реакції тощо)

3. Поверхневий комплекс клітини. Мембрана, надмембранний і підмембранний компоненти. Їх будова та функції. Міжклітинні контакти, їх типи, будова та функції.

Поверхневий апарат клітин складається зі структур, розташованих над плазматичною мембраною (надмембранні комплекси), самої мембрани, а також структур, розташованих під нею (підмембранні комплекси). Надмембранні комплекси клітин: У клітинах прокаріотів, грибів і рослин плазматична мембрана ззовні вкрита клітинною стінкою. У рослин вона складається переважно з нерозчинних у воді, зібраних у пучки волокон целюлози. Ці волокна утворюють каркас, заглиблений в основу (матрикс). Матрикс також складається здебільшого із полісахаридів. Залежно від типу тканин рослин і функцій, які вони виконують, до складу клітинної стінки також можуть входити й інші сполуки: ліпіди, білки, неорганічні сполуки (двооксид силіцію, солі кальцію тощо). Через клітинні стінки рослин відбувається транспорт води і певних сполук. У прокаріотів структура клітинної стінки досить складна. У більшості бактерій вона складається з високомолекулярної сполуки - муреїну, який надає їй міцності. До складу клітинної стінки бактерій також входять білки, сполуки ліпідів з полісахаридами тощо. Клітинна стінка бактерій має антигенні властивості, що дає можливість певним групам лейкоцитів «впізнавати» хвороботворні бактерії і виробляти до них антитіла. У клітин тварин над плазматичною мембраною розташований поверхневий шар завтовшки в декілька десятків нанометрів. Його називають глікокаліксом. Він складається з білків, зв'язаних із вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами. Глікокалікс приєднується до плазматичної мембрани і забезпечує безпосередній зв'язок клітин з навколишнім середовищем. Через нього клітина сприймає подразники. Завдяки наявності ферментів глікокалікс може брати участь у позаклітинному травленні. Крім того, глікокалікс забезпечує зв'язок між клітинами.

До підмембранних комплексів клітин належать різноманітні структури білкової природи: мікронитки і мікротрубочки, які складають цитоскелет, тобто виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета також сприяють закріпленню у певному положенні органе л і їхньому переміщенню в клітині. Мікронитки - тонкі ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків (актину, міозину та ін.). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Мікротрубочки — циліндричні структури, вони беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, у внутрішньоклітинному транспорті речовин, входять до складу війок, джгутиків тощо.

Міжкліти́нні конта́кти — спеціалізовані ділянки поверхні клітини, якими вона кріпиться до інших клітин абопозаклітинного матриксу. До основних функцій міжклітинних контактів належить утримання клітин разом, забезпечення «спілкування» між ними, правильна їх орієнтація одна відносно іншої, регулювання переміщення клітин.

• Адгезія — злипання клітин. Відстань між мембранами 10-20нм.

• Пальцеподібні (по типу замка, інтердигітуючі) — вирости однієї клітини занурюються в заглиблення плазмолеми сусідньої клітини.

• Десмосоми – це контакти, міцність яких досягається шляхом знерухомлення. Вони мають цитоплазматичні пластинки, до яких приєднуються фібриллярні структури.

• Щільні контакти — у них спостерігається максимальне зближення плазматичних мембран 2-х клітин. Вони забезпечують ізоляцію міжклітинного простору від зовнішнього середовища. Відстань між мембранами 2-3нм.

• Щілинні контакти (нексуси) — забезпечують обмін молекулами між клітинами. Між сусідніми клітинами утвориться канал за допомогою білків конексонів.

• Синапси — це вид контактів характерний для нервової тканини. Вони складаються з пресинаптичної частини і постсинаптичної. Пресинаптична  частина має пухирці, у яких знаходиться медіатор (адреналін, ацетилхолін та ін.)

4. Клітина як елементарна жива система багатоклітинного організму. Визначення. Поверхневий комплекс клітини. Його будова та функції.

Клітина - елементарна жива система, яка складається з плазмолеми, ядра і цитоплазми і є основою будови, розвитку , функціонування, пристосування, відтворення та відновлення цілого організму. Клітина є елементарною живою системою багатоклітинних організмів, на рівні якої зберігається сукупність усіх проявів життєдіяльності: структурна упорядкованість, компактність будови, обмін речовин, ріст, розвиток, рух, функціонування, самовідтворення. Поверхневий апарат клітин складається зі структур, розташованих над плазматичною мембраною (надмембранні комплекси), самої мембрани, а також структур, розташованих під нею (підмембранні комплекси). Надмембранні комплекси клітин: У клітинах прокаріотів, грибів і рослин плазматична мембрана ззовні вкрита клітинною стінкою. У рослин вона складається переважно з нерозчинних у воді, зібраних у пучки волокон целюлози. Ці волокна утворюють каркас, заглиблений в основу (матрикс). Матрикс також складається здебільшого із полісахаридів. Залежно від типу тканин рослин і функцій, які вони виконують, до складу клітинної стінки також можуть входити й інші сполуки: ліпіди, білки, неорганічні сполуки (двооксид силіцію, солі кальцію тощо). Через клітинні стінки рослин відбувається транспорт води і певних сполук. У прокаріотів структура клітинної стінки досить складна. У більшості бактерій вона складається з високомолекулярної сполуки - муреїну, який надає їй міцності. До складу клітинної стінки бактерій також входять білки, сполуки ліпідів з полісахаридами тощо. Клітинна стінка бактерій має антигенні властивості, що дає можливість певним групам лейкоцитів «впізнавати» хвороботворні бактерії і виробляти до них антитіла. У клітин тварин над плазматичною мембраною розташований поверхневий шар завтовшки в декілька десятків нанометрів. Його називають глікокаліксом. Він складається з білків, зв'язаних із вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами. Глікокалікс приєднується до плазматичної мембрани і забезпечує безпосередній зв'язок клітин з навколишнім середовищем. Через нього клітина сприймає подразники. Завдяки наявності ферментів глікокалікс може брати участь у позаклітинному травленні. Крім того, глікокалікс забезпечує зв'язок між клітинами. До підмембранних комплексів клітин належать різноманітні структури білкової природи: мікронитки і мікротрубочки, які складають цитоскелет, тобто виконують опорну функцію. Елементи цитоскелета також сприяють закріпленню у певному положенні органе л і їхньому переміщенню в клітині. Мікронитки - тонкі ниткоподібні структури, які складаються зі скоротливих білків (актину, міозину та ін.). Вони пронизують цитоплазму і беруть участь у зміні форми клітини. Мікротрубочки — циліндричні структури, вони беруть участь у формуванні веретена поділу еукаріотичних клітин, у внутрішньоклітинному транспорті речовин, входять до складу війок, джгутиків тощо.

5. Метаболічний апарат клітини. Його структурний склад. Органели загального призначення. Класифікація, будова та загальна характеристика.

Цитоплазма — матеріал, який оточує ядро і знаходиться всередині клітинної оболонки (плазмолеми). Цитоплазма є метаболічним, робочим, апаратом клітини. У ній зосереджені органели і відбуваються основні метаболічні процеси. Це пластична диференційована трифазна система, що складається з гіалоплазми, внутрішньоклітинних мембранних структур і вмісту мембранної системи. У гіалоплазмі розміщені органели і включення. До органел загального значення належать : рибосоми, ендоплазматична сітка, мітохондрії, комплекс Гольджі, центросома, лізосоми, пероксисоми, пластиди (в рослинних клітинах).

• Рибосоми: морфологічно налічують 2 субодиниці-велику та малу. Знаходяться на шорсткій ЕПС, мітохондрія, пластидах або вільно в цитоплазмі. Утворюються в ядерці, містять рРНК і білки. Функція: синтез білків.

• ЕПС: це замкнена сукупність канальців, мішечків та цистерн. Розрізнять – гладку ЕПС(утворена лише мембраною) та шорстку ЕПС(утворена біомембраною, до якої прикріплені рибосоми). Функція гладкої – синтез ліпідів та вуглеводів; шорсткої – синтез білків.

• Мітохондрії: будова- зовнішня і внутрішня мембрани, кристи, матрикс(внутрішня електронно-щільна речовина). Функції: утворення необхідної для життєдіяльності клітин енергії та нагромадження її у складі молекул АТФ; беруть участь у регуляції обміну води.

• КГ:система паличкоподібних(ниткоподібних) структур, які дифузно розташовані в цитоплазмі. КГ нагромаджує секреторні речовини і забезпечує їх виведення за межі клітини. Функції: синтез полісахаридів, утворення лізосом та пероксом.

• Лізосоми:— одномембраннаорганела, що міститьгідролітичні ферменти, і виконує функцію внутрішньоклітинного розщепленнямакромолекул. Залежно від функціональних особливостей: первинні – ферменти у неактивному стані; вторинні – активовані ферменти в них контактують з розщеплюваними біополімерами.

• Пероксисоми – пухирця, які містять ферменти каталазу та пероксидазу. Беруть участь у метаболізмі ліпідів холестеринуж.

• Пластиди: хлоропласти(містять хлорофіл), в них відбув фотосинтез, знах в клітинах листків, стеблах. Хромопласти(містять коратиноїди), жовте, червоне, помаранчеве забарвлення, знах в клітинах квітів, плодів. Лейкопласти(містять крохмаль), безбарвні, знах в клітинах коренів.

6. Ядерний апарат клітини, його значення. Основні компоненти ядра, їх структурно-функціональна характеристика. Ядерно-цитоплазматичні відношення як показник функціонального стану клітини

Ядро — центр регуляції життєдіяльності клітини. Ядро відокремлене від цитоплазми подвійною ядерною мембраною, пронизаною порами. Всередині воно заповнене каріоплазмою, у якій знаходяться молекули ДНК. Ядерний апарат регулює всі процеси життєдіяльності клітини, забезпечує передачу спадкової інформації. Тут відбувається синтез ДНК, РНК, рибосом. Часто в ядрі можна побачити одне або декілька темних округлих утворень — ядерець, в яких формуються і нагромаджуються рибосоми. Молекули ДНК несуть спадкову інформацію, що визначає ознаки даного організму, органа, тканини, клітини. У ядрі молекул ДНК не видно, тому що вони знаходяться у вигляді тонких ниток хроматину. Під час поділу клітини ДНК сильно спіралізуються, товстішають, утворюють комплекси з білком і перетворюються в добре помітні структури —хромосоми. Ядерно-цитоплазматичне співвідношення - це співвідношення об’ємів ядра і клітини яке також залежить також і від функцій клітини. В дуже малих клітинах, наприклад, лімфоцитах або клітинах мікроглії співвідношення ядро/цитоплазма вище, ніж 50 %, в жирових клітинах при високому вмісті ліпідів воно може бути менш ніж 1 %. Взагалі, метаболічно неактивні клітини мають менше ядро, ніж активні. Об’єм ядра збільшується із збільшенням активності клітини, при цьому в ньому зростає ступінь деконденсації активного хроматину. Співвідношення ядро/цитоплазма може бути важливим для вирішення питання про належність клітини до злоякісного стану, при якому клітини набувають збільшеного хромосомного набору.

7. Клітинні мембрани. Сучасне уявлення про їх будову, властивості та функціональне значення.

Клітинна мембрана (або цитолемма, або плазмалемма, або плазматична мембрана) відокремлює вміст будь клітинивід зовнішнього середовища, забезпечуючи її цілісність; регулюють обмін між клітиною і середовищем; внутрішньоклітинні мембрани поділяють клітину на спеціалізовані замкнутівідсіки-компартментиабоорганели, в яких підтримуються певні умови середовища.Клітинні мембрани складаються з двох шарів ліпідів, у яких розташовані білкові молекули. До зовнішнього боку мембран можуть прикріплюватися вуглеводневі компоненти. Зовнішню частину кожного із шарів ліпідів утворюють їх гідрофільні головки, а внутрішню — гідрофобні хвости. Мембранні білки виконують різні функції та можуть розташовуватися на поверхні ліпідного шару, в одному із шарів або пронизувати обидва шари. Дві сторони мембрани можуть відрізнятися між собою за складом і властивостями. Мембранні білки й ліпіди можуть вільно переміщуватися в площині мембрани (крім тих випадків, коли вони жорстко закріплені). Більша частина мембранних ліпідів належить до групи фосфоліпідів. Саме вони надають обом шарам мембрани «рухливих» властивостей — можливість молекул мембранних ліпідів і білків відносно вільно переміщуватися в межах мембрани. Інша група ліпідів, до якої належить, наприклад, холестерол, робить мембрану більш «жорсткою» і знижує можливість руху молекул у межах мембрани. Найважливішими функціями біологічних мембран є бар’єрна, транспортна й рецепторна. Мембрани є бар’єрами з вибірковою проникністю, які регулюють обмін речовин між клітиною й навколишнім середовищем, а також між окремими компонентами всередині клітини. Бар’єрні функції мембран виконують, у першу чергу, ліпіди. Саме вони утворюють основу мембранної «стінки». Більшу частину транспортних функцій виконують білки. Вони можуть утворювати в мембрані наскрізні канали або транспортувати деякі речовини у зв’язаному вигляді (утворюючи з ними тимчасові сполуки). Разом з вуглеводами білки утворюють рецепторні комплекси, які відіграють важливу роль у обміні речовин між клітиною та навколишнім середовищем. До того ж, ці комплекси є головним інструментом міжклітинних взаємодій.

8. Клітина як елементарна жива система. Визначення. Мембранні органели. Комплекс Гольджі. Будова та функціональне значення.

Клітина - елементарна жива система, яка складається з плазмолеми, ядра і цитоплазми і є основою будови, розвитку , функціонування, пристосування, відтворення та відновлення цілого організму. Клітина є елементарною живою системою багатоклітинних організмів, на рівні якої зберігається сукупність усіх проявів життєдіяльності: структурна упорядкованість, компактність будови, обмін речовин, ріст, розвиток, рух, функціонування, самовідтворення. Мембран­ні органели мають одну або дві мембрани. До одномембранних органел відносять ендоплазматичну сітку, комплекс Гольджі, лізосоми, пероксисоми. До двомембранних органел відносять мітохондрії і пластиди. Комплекс Гольджі (КГ) — органела, яка утворена комплексом з десятків ущільнених дископодібних мембран­них цистерн, мішечків, трубочок і везикул. Секреторні клітини мають сильно розвинений КГ, внутрішній простір якого заповнений матриксом, що містить спеціальні ферменти. КГ має дві зони: зону формування, куди поступає матеріал з Е.с. за допомогою транспортних везикул, і зону дозрівання, де формується секрет і зрілі секреторні мішечки. Функції КГ: 1) накопичення і модифікація синтезованих в Е.с. макромолекул; 2) утворення складних секретів і секреторних везикул; 3) синтез і модифікація вуглеводів, утворення глікопротеїнів; 4) відіграє важливу роль в оновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утворення мембранних везикул та їх подальшого злиття з клітинною мембраною; 5) утворення лізосом і пероксисом. Спеціальні функції КГ: 1) формування акросоми сперматозоїда під час сперматогенезу; 2) віттелогенез — процес синтезу і формування жовтка в яйцеклітині.

9. Еукаріотичні клітини. Загальна будова. Зерниста) та незерниста ендоплазматична сітка. Будова та функції.

До складу клітин еукаріотів входять поверхневий апарат, цитоплазма, ядро, немембранні та мембранні органели. Поверхневий апарат клітин еукаріотів складається з:

• o надмембранного комплексу (у рослин - клітинна стінка);

• o плазматичної мембрани (плазмалеми);

• o підмембранного комплексу (цитоскелету, що складається з мікрот-рубочок і мікрониток, і виконує опорну функцію).