Лекція №5 Тема : Цитологія наука про будову і функції клітин
|
|
Скачати 158.87 Kb.
|
|
Лекція № 5 Тема: Цитологія – наука про будову і функції клітин. Мета: навчальна: розглянути основні методи цитологічних досліджень та загальний план будови клітин, сформувати поняття про основні органели клітини, про їхні функції та їх значення; розвиваюча: розвивати у студентів уміння порівнювати, аналізувати, робити висновки та узагальнення; виховна: виховати інтерес до пізнання живої природи. План 1. Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень. 2. Загальний план будови клітин. Будова клітин прокаріотів і еукаріотів. 3. Ядро. Будова і функції ядра клітин еукаріотів. 1. Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень. Будову і процеси життєдіяльності клітини вивчає цитологія (від грец. китос – клітина). Безумовно, вивчати клітини без застосування оптичних приладів неможливо, тому зародження і становлення цитології тісно пов'язане з винаходом мікроскопа (від грец. мікрос - маленький та скопео – дивлюся). На жаль, точно невідомо, хто саме винайшов перший мікроскоп. Одні дослідники вважають, що цей винахід належить батьку і сину Янсенсам (кінець XVI століття), інші - відомому вченому Ґалілео Ґалілею (початок XVII століття). Термін «клітина» запропонував 1665 року англійський дослідник Роберт Гук. Вивчаючи за допомогою сконструйованого ним мікроскопа зріз корка, він відкрив клітинну будову рослинних тканин. Однак, у даному випадку він мав справу не з живими клітинами, а лише з їхніми стінками. Сучасник Р. Гука, Голландець Антоні ван Левенгук також за допомогою мікроскопів власної конструкції відкрив і описав одноклітинних тварин (зокрема, інфузорій), бактерій, а також еритроцити і сперматозоїди хребетних тварин.
- всі організми складаються з клітин; - клітини тварин і рослин подібні за будовою. Крім . Шванна і М. Шлейдена, співавторами клітинної теорії вважають німецького вченого Рудольфа Вірхова й естонського вченого Карла Бера. Зокрема, Р. Вірхов довів, що клітини утворюються не з безструктурної міжклітинної речовини, як тоді вважалося, а розмножуються поділом. А К. Бер відкрив яйцеклітину птахів і ссавців і довів, що ці тварини розвиваються з однієї клітини - заплідненої яйцеклітини. Отже, було з'ясовано, що клітина є не лише одиницею будови, а й одиницею розвитку багатоклітинних організмів. Які положення обґрунтовує клітинна теорія на сучасному етапі розвитку цитології? На сучасному етапі розвитку цитології клітинна теорія включає такі положення: - клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; - клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням, будовою, хімічним складом, основними процесами життєдіяльності; - кожна нова клітина утворюється тільки в результаті розмноження материнської клітини; - у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини (спори, зиготи тощо), різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини і утворюють тканини; - із тканин формуються органи, які тісно пов'язані між собою. Методи цитологічних досліджень Як досліджують клітини? Як вам уже відомо, першим приладом, за допомогою якого вивчають клітини, був світловий (оптичний) мікроскоп. Раніше ви вже мали змогу ознайомитися з будовою і правилами роботи з цим приладом. Ц   итологія виникла як гілка мікроанатомії і тому основний метод, який використовують цитологи, - це метод світлової мікроскопії, за допомогою якого можна вивчати загальний план будови клітин та їхні органели, розміром не менш ніж 200 нм. Сучасні світлові мікроскопи можуть забезпечувати збільшення об'єктів у 2-3 тис. разів. У наш час цей метод знайшов цілий ряд доповнень і модифікацій, що значно розширило коло задач і питань, які вирішує цитологія.Революційним моментом у розвитку сучасної цитології і біології загалом було застосування електронної мікроскопії, яка відкрила надзвичайно широкі перспективи. Електронний мікроскоп здатний збільшувати зображення об'єктів дослідження до 500.000 разів і більше. Завдяки йому були відкриті ті структури клітини, які мають розміри, менші за довжину світлової хвилі; з'явилася можливість розглянути віруси і рибосоми - органели, на яких відбувається біосинтез білка. Для вивчення живих клітин використовують метод прижиттєвого вивчення. За допомогою даного методу можна вивчати певні процеси життєдіяльності клітини (рух цитоплазми, процес поділу тощо). Також при вивченні живих клітин широко використовують флуоресцентні барвники і метод флуоресцентної мікроскопії. Суть його полягає в тому, що ціла низка речовин має здатність світитися при поглинанні ними світлової енергії. Спектр флуоресценції завжди зміщений в бік довгих хвиль по відношенню до збуджуваного флуоресценцією опромінення. Так, наприклад, виділений хлорофіл при освітленні в ультрафіолетових променях буде світитися червоним кольором. Цей принцип використовується в флуоресцентній мікроскопії: розгляд флуоресцентних об'єктів у зоні короткохвильових хвиль. Зазвичай у таких мікроскопах застосовуються фільтри, які дають освітлення в синьо-фіолетовій гамі. Існують також ультрафіолетові люмінесцентні мікроскопи. В арсеналі біологів протягом чималого часу був білок лише одного кольору - зеленого. А для одночасного вивчення внутрішньоклітинних процесів бажано мати набір різнокольорових білків. Як знайти нові кольори? Пробували вирощувати мутантні форми гена GFP. Але, на жаль, нові білки мало відрізнялися за кольором від вихідного. Сергій Лук'янов, зайнявшись пошуком нових кольорових білків, задумався про біологічної еволюції і припустив, що існують GFP-подібні білки, шукати які слід, зокрема, у морських коралів. Спочатку був виявлений GFP у корала Anemonia victoria, а потім з інших коралів були виділені самі різні «кольорові» білки - від жовтого до малинового. Стаття в журналі Nature Biotechnology, що вийшла в 1999 році, визначила пріоритет російських учених у відкритті «різнокольорових» білків. На сьогоднішній день лабораторія молекулярних технологій для біології та медицини, очолювана членом-кореспондентом РАН Сергієм Лук'яновим, - один з визнаних світових центрів отримання нових «кольорових» білків. А російська інноваційна компанія «Евроген» - один з провідних постачальників кольорових білків на світовому ринку. З  а допомогою методу фракціонування клітин цитологи можуть також отримувати і вивчати різні компоненти клітини. При цьому клітини попередньо подрібнюють і в особливих пробірках уміщують у центрифугу – прилад, здатний розвивати швидкі колові оберти. Оскільки різні клітинні структури мають неоднакову щільність, вони під час роботи центрифуги осідатимуть неодночасно й утворюватимуть шари: щільніші – швидше, і тому опиняться внизу, а менш щільні – повільніше, вони розташовуються зверху. Шари, що утворилися, розділяють і досліджують окремо.Є  метод, у якому використовуються мічені ізотопи – метод авторадіографії – реєстрації речовин, мічених ізотопами. За допомогою цього методу можна побачити, в які частини клітини потрапляють речовини, мічені радіоактивними ізотопами. Це важливо для з'ясування особливостей функціонування клітини. Даний метод – один із основних методів, який дає можливість вивчати динаміку синтетичних процесів, порівнювати їх інтенсивність у різних клітинах на одному і тому ж апараті. Так, наприклад, за допомогою даного методу при використанні мічених попередників РНК було показано, що вся РНК синтезується тільки в інтерфазному ядрі, а наявність цитоплазматичної РНК є результатом міграції синтезованих молекул із ядра.Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок про багатство арсеналу методів у цитології, який дає можливість дати точний аналіз, починаючи від форми, загального вигляду і розміру клітини, закінчуючи молекулярною композицією її окремих частин. 2. Загальний план будови клітин. Будова клітин прокаріотів і еукаріотів. Організація клітин Незважаючи на багатоманітність форм, організація клітин усіх живих організмів підпорядкована єдиним закономірностям. Так, усі клітини складаються з поверхневого апарату та цитоплазми. Залежно від наявності ядра всі організми поділяють на два надцарства: Прокаріоти та Еукаріоти. Клітини прокаріотів, крім того, що не мають ядра і багатьох органел:
Ще й досить просто організовані. Ще однією характерною рисою клітин цих організмів є відсутність системи внутрішньоклітинних мембран. Лише у деяких бактерій — мешканців водойм або капілярів ґрунту, заповнених водою, є особливі газові вакуолі. Змінюючи об'єм газів у цих вакуолях, бактерії можуть пересуватись у водному середовищі з мінімальними витратами енергії. Таким чином, клітинам прокаріотів притаманна простота будови. У цитоплазмі прокаріотів містяться рибосоми та різноманітні включення. Але розміри рибосом дрібніші, ніж у еукаріотів. До складу поверхневого апарату клітин прокаріотів входить:
Плазматична мембрана може утворювати гладенькі або складчасті впинання в цитоплазму. На складчастих мембранних впинаннях можуть розташовуватись ферменти, рибосоми, а на гладеньких – фотосинтезуючі пігменти. В клітинах деяких бактерій (наприклад, пурпурних) фотосинтезуючі пігменти можуть міститись у кулястих замкнених структурах, утворених випинаннями плазматичної мембрани. їх називають хроматофорами (від грец. хрома - фарба та форос - той, що несе). Замість ядра, в клітинах прокаріотів є одна чи кілька ядерних зон зі спадковим матеріалом. Але на відміну від ядра еукаріотів, ядерні зони прокаріотів мембранами від цитоплазми не відокремлені. Спадковий матеріал прокаріотів представлений кільцевою молекулою ДНК, прикріпленою в певному місці до внутрішньої поверхні плазматичної мембрани. Отже, типові хромосоми, які в клітинах еукаріотів розташовані в ядрі, у прокаріотів відсутні. Клітини деяких бактерій мають органели руху -один, декілька або багато джгутиків. Джгутики можуть бути довші за саму клітину, проте їхній діаметр незначний (10-25 нм), тому у світловий мікроскоп вони не помітні. Крім джгутиків, поверхня клітин бактерій має нитчасті та трубчасті утвори, які складаються з білків чи полісахаридів. Вони забезпечують прикріплення до субстрату або беруть участь у передаванні спадкової інформації під час статевого процесу. Прокаріоти – мікроскопічні організми. Розміри їхніх клітин не перевищують 30 мкм, а в деяких видів діаметр клітин становить лише 0,2 мкм. Більшість прокаріотів - одноклітинні організми, серед них є і колоніальні форми. Скупчення клітин прокаріотів можуть мати вигляд ниток, грон тощо. Іноді вони оточені спільною слизовою оболонкою - капсулою. При цьому контакти між сусідніми клітинами, що мають вигляд мікроскопічних канальців, заповнених цитоплазмою, відомі лише для деяких колоніальних ціанобактерій. Спадковий матеріал прокаріотів. Ми вже згадували, що клітини прокаріотів не мають сформованого ядра. їхній спадковий матеріал не відокремлений від цитоплазми плазматичною мембраною та представлений кільцеподібною молекулою ДНК. У прокаріотів ДНК не пов'язана з ядерними білками. Отже, типові хромосоми, які в клітинах еукаріотів розташовані в ядрі, у прокаріотів відсутні. Ділянка цитоплазми, в якій розташований спадковий матеріал прокаріотів, має назву ядерна зона, або нуклеоїд У цитоплазмі ба гать ох кліти н бак терій, крім нуклеоїду, є кільцеві молекули ДНК – плазміди (від грец. плазма – виліпле неоформлене). Вони дістали назву позахромосомних факторів спадко ості. Від набору плазмід залежить здатність прокаріотів пристосовуватися до змін навколишнього середовища. Наприклад, від наявності чи відсутності певних генів у складі плазмід залежить стійкість до певних антибіотиків. Плазміди знай дені та кож у кліти нах еу каріотів. Це кільцеві молекули ДНК у двомембранних органелах – мітохондріях і пластидах. Форма клітин прокаріотів різноманітна:
3. Ядро. Будова і функції ядра клітин еукаріотів. Клітини еукаріотів - грибів, рослин і тварин - організовані складніше і обов'язково мають ядро. Клітини еукаріотів, хоча й організовані подібно, також мають певні відмінності. Основні відмінності між клітинами рослин, тварин і грибів
Внутрішній вміст кожної клітини оточує поверхневий апарат. До його складу входять:
Поверхневий апарат клітини:
В  нутрішнє середовище клітини – це цитоплазма (від грец. китос - клітина та плазма - виліплене). До її складу входять різні органічні та неорганічні сполуки, а також клітинці компоненти: органели та включення. Цитоплазма за допомогою внутрішньоклітинних мембран поділена на окремі функціональні ділянки. .У цитоплазмі розташований внутрішньоклітинний скелет, або цитоскелет (від китос та скелетон - скелет). Це система білкових утворів - мікротрубочок і мікрониток, яка виконує насамперед опорну функцію. Крім того, елементи цитоскелета беруть участь у зміні форми та русі клітини, забезпечують певне розташування і переміщення органел. Органели (від грец. органон - орган, інструмент) – постійні клітинні структури. Кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини (живлення, рух, синтез певних сполук, зберігання і передачу спадкової інформації тощо). Одні органели обмежені однією мембраною (вакуолі, комплекс Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми), інші - двома (хлоропласти, мітохондрії, ядро) або ж взагалі не мають мембранної оболонки (клітинний центр, рибосоми, мікротрубочки, мікронитки). Особливості будови тієї чи іншої органели тісно пов'язані з її функціями. На відміну від органел, клітинні включення - непостійні компоненти клітини. Вони можуть зникати і знову з'являтись у процесі її життєдіяльності. Включення - це запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин. Ядерні та без'ядерні клітини еукаріотів. Вам уже відомо, що ядро - обов'язкова складова будь-якої еукаріотичної клітийи, в якій зберігається спадкова інформація. Ядро регулює процеси життєдіяльності клітин. Лише деякі типи клітин еукаріотів позбавлені ядра. Це, зокрема, тромбоцити та еритроцити більшості ссавців, ситоподібні трубки вищих рослин. У таких клітинах ядро формується на початкових етапах розвитку, а потім руйнується. Втрата ядра супроводжується нездатністю клітини до розмноження (поділу). У багатьох клітин є лише одне ядро, але є клітини, які містять декілька або багато ядер (інфузорії, форамініфери, деякі водорості, гриби, посмуговані м'язові волоконця тощо). Навіщо певним типам клітин потрібне не одне ядро, а кілька чи багато? Річ у тім, що кожному типу клітин властиве певне стале співвідношення між об'ємами ядра та цитоплазми (ядерно-цитоплазматичне співвідношення). Адже ядро певного об'єму може забезпечувати процеси біосинтезу білків лише у відповідному об'ємі цитоплазми. Тому в клітинах великих розмірів або з посиленою інтенсивністю обміну речовин часто від двох до кількох тисяч ядер. Б  удова ядра. Форма ядра достатньо різноманітна. Найчастіше воно кулясте або еліпсоподібне, рідше - неправильної форми (наприклад, у деяких типів лейкоцитів ядра мають відростки). Розміри ядер варіюють від 1 мкм (деякі одноклітинні тварини, водорості) до 1 мм (яйцеклітини деяких риб і земноводних).Ядро складається з поверхневого апарату і внутрішнього середовища (матриксу). Поверхневий апарат ядра утворений двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою, між якими є заповнений рідиною щілиноподібний простір від 20 до 60 нм завширшки. Але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучена з внутрішньою навколо мікроскопічних отворів – ядерних пор діаметром близько 100 нм. Отвір пори заповнений особливими глобулярними (кулястими) чи фібрилярними (нитчастими) білковими структурами. Зокрема, до складу цього комплексу входить білок-рецептор, здатний реагувати на речовини, які проходять через пору. Сукупність пор та цих білків називають комплексом ядерної пори. Поверхневий апарат ядра забезпечує регуляцію транспорту речовин, які проходять через нього. Із цитоплазми всередину ядра надходять синтезовані в ній білки. Натомість з ядра до цитоплазми транспортуються різні типи молекул РНК. Комплекс ядерної пори забезпечує транспорт цих сполук, здійснює їхнє впізнавання та сортування. Поверхневий апарат ядра функціонально контактує з мембранами ендоплазматичної сітки.  На поверхні зовнішньої ядерної мембрани може бути розташована велика кількість рибосом. Ядерний матрикс - внутрішнє середовище ядра - складається з ядерного соку, ядерець і ниток хроматину. Хроматин (від грец. хро- матос - фарба) - ниткоподібні структури ядра, утворені здебільшого з білків та нуклеїнових кислот. Ділянки хроматину неоднорідні. Ті з них, що постійно перебувають в ущільненому стані, називають гетерохроматином. Вони добре забарвлюються різними барвниками і в період між поділами клітини помітні у світловий мікроскоп. Незабарвлені, менш ущільнені ділянки мають назву еухроматин. Вважають, що саме в них розміщена основна кількість генів. Під час поділу клітини нитки хроматину ущільнюються і з них формуються компактні тільця - хромосоми (від грец. хроматос і сома - тільце). Ядерний сік (каріоплазма, або нуклеоплазма) за будовою та властивостями нагадує цитоплазму. У каріоплазмі є білкові фібрили (нитки) завтовшки 2-3 нм. Вони утворюють особливий внутрішній скелет ядра, що сполучає різні структури: ядерця, нитки хроматину, ядерні пори тощо. Білки матрик- су забезпечують певне просторове розташування хромосом, а також впливають на їхню активність. Ядерця – щільні структури, які складаються з комплексів РНК з білками, хроматину і гранул, які слугують попередниками складових рибосом. У ядрі може бути від одного до багатьох ядерець (наприклад, у яйцеклітинах риб), які формуються на особливих ділянках хромосом. Під час поділу клітини ядерця так само, як і ядерна оболонка, зникають, а в період між двома поділами – формуються знову. Функції ядерця полягають в утворенні рРНК і складових рибосом, які згодом виходять у цитоплазму. Ф  ункції ядра. Ви вже знаєте, що ядро зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу від материнської клітини дочірнім. Крім того, воно є своєрідним центром керування процесами життєдіяльності клітини, зокрема регулює процеси біосинтезу білків. Так, у ядрі з молекул ДНК на молекули і-РНК переписується інформація про структуру білків. Згодом ця інформація передається до місця їхнього синтезу на мембранах зернистої ендоплазматичної сітки. В ядрі за участі ядерець утворюються складові рибосом, які беруть безпосередню участь у біосинтезі білків. Таким чином, завдяки реалізації спадкової інформації, закодованої в молекулі ДНК, ядро регулює біохімічні, фізіологічні і морфологічні процеси, які відбуваються в клітині.Провідну роль ядра в передачі спадкової інформації можна проілюструвати за допомогою досліду на зелених одноклітинних водоростях - ацетабуляріях, які своєю формою дещо нагадують шапковий гриб. Клітина має високу «ніжку», в основі якої розташоване ядро, а на верхівці – диск у вигляді шапки. Види ацетабулярій різняться за формою «шапки». Експериментально зрощували центральну частину «ніжки» одного виду ацетабулярій, позбавлену «шапки», з нижньою частиною «ніжки» іншого, де розташоване ядро. У такого штучно створеного організму формувалася «шапка», притаманна тому виду водорості, якому належала частина ніжки з ядром, а не тому, якому належала середня без'ядерна її частина. Такі самі результати отримані і внаслідок дослідів на клітинах тварин. Наприклад, з яйцеклітини жаби видаляли ядро і замість нього пересаджували ядро із заплідненої яйцеклітини тритона. Унаслідок цього розвивався зародок тритона, а не жаби. Наведені приклади є результатами досліджень у галузі клітинної технології (цитотехнологіі). У деяких одноклітинних тварин, як-от інфузорій та форамініфер, є ядра двох типів: генеративні та вегетативні. Ядра першого типу забезпечують зберігання та передачу спадкової інформації, другого – регулюють процеси біосинтезу білків. Спадкова інформація, яка зберігається в ядрі, може змінюватись унаслідок мутацій (від лат. мутаціо – зміна). Це стійкі зміни генетичного матеріалу, що виникають раптово і можуть призводити до змін тих чи інших спадкових ознак організму. Мутації забезпечують спадкову мінливість організмів, без якої була б неможлива еволюція організмів - мешканців нашої планети. Нагадаємо, що еволюція (від лат. еволютіо - розгортання) - процес необоротних змін будови та функцій живих істот протягом їхнього історичного існування. Основним наслідком еволюційного процесу є пристосованість організмів до умов проживання. |
Схожі:
|
Тема: Будова статевих клітин. Форми розмноження організмів Закріпити раніш отримані знання про будову статевих клітин. Вміти робити порівняльну характеристику |
АНАТОМІЯ Організм людини як біологічна система І рівень Групи клітин і неклітинної речовини, що мають подібну будову та походження і виконують спільні функції, – це |
|
Урок біології в 10 класі Тема : будова та функції ядра Мета: сформувати уявлення про будову ядра, показати основні функції ядра і його взаємозв’язки з іншими органелами клітини; розширити... |
Астрономія (від грецького «астрон» зоря, «номос» закон) наука про... Астрономія (від грецького «астрон» зоря, «номос» закон) – наука про небесні світила, про закони їхнього руху, будови і розвитку,... |
|
ЛЕКЦІЯ 1 ТЕМА Педагогіка — наука, що вивчає процеси виховання, навчання і розвитку особистості |
Тема Лекція №1 „Міграційне право як наука та навчальна дисципліна”(тези) Наука міграційного права має подвійний предмет вивчення. По-перше, це загальні принципи, інститути і норми регулювання міграційних... |
|
УРОК №17 Тема уроку Тема уроку. Функції. Властивості функції: нулі функції, проміжки знакосталості, зростання і спадання функції |
Лекція №1 Тема: Система інтелектуальної власності Альтшулер Г. С. Найти идею. Введение в теорію решения изобретательских задач. Новосибирск: Наука, 1986, 209с |
|
Уроку: Урок: Тема: Зрілий вік. Розвиток статевих клітин. Оваріальний і менструальний цикли Мета: ознайомити учнів з особливостями зрілого віку, розвитком статевих клітин, оваріальним і менструальним циклом: розвивати вміння... |
Урок 1 Тема: Текст і його ознаки: тема і основна думка на задум,... Мета: дати поняття про текст, його тему та головну думку, будову тексту; удосконалювати навички визначати тему, головну думку, будову... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua