Морфология клетки

Вопросы:

2.Понятие о клетке. Физико-химический состав клетки.

3.Общая схема строения клетки.

4.Органоиды и включения клетки.

5.Основные проявления жизнедеятельности клетки.

6.Деление клетки.

1.История микроскопии.

2.Современные методы микроскопического исследования.
1. Предмет гистологии. Связь гистологии с другими науками.

Гистология (от греч. cytos — ткань logos — наука) — раздел биологии, изучающий строение тканей и систем живых организмов. Гистологию делят на четыре основных раздела:

– Цитологию –  учение о строении и жизнедеятельности клетки;

- Эмбриологию - наука об индивидуальном развитии организмов.

– Частную гистологию - учение о микроскопическом строении органов, их клеточном и тканевом составе.

Такое разделение условно, т.к. организм животных и человека единое целое, в котором все взаимосвязано и взаимообусловлено: клетки входят в состав тканей, из тканей состоят органы.

Гистология тесно связана с молекулярной биологией, анатомией, физиологией, биохимией, патанатомией, генетикой, иммунологией.

2. Понятие о клетке. Физико–химический состав клетки

Клетка – это наименьшая элементарная структурно-функциональная единица живых организмов, обладающая основными свойствами живого и способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

В связи с выполняемой функцией клетки имеют различные формы, дифференцировку и специализацию. В организме млекопитающих имеются удлиненные мышечные клетки, приспособленные к сокращению; нервные клетки с многочисленными отростками для передачи нервного импульса; клетки печени, выполняющие активный метаболизм поступающих в организм питательных веществ, сперматозоиды осуществляющие оплодотворение яйцеклетки.

Диаметр клеток колеблется от 0,5 до 20 мкм. (1 мкм. = 1 тысячной мм). Бывают гигантские клетки - это яйца рептилий и птиц.

Все клетки, как единицы живого, состоят из органических и неорганических веществ. К органическим веществам относят: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Белки обеспечивают обмен веществ в организме и являются материалом для построения различных структур. Углеводы и липиды – источник энергии для организма. Сложные жиры совместно с белками принимают участие в структурной организации клетки. К неорганическим соединениям относятся вода и минеральные соли.

Наиболее распространенные в организме элементы относятся к группе макроэлементов, их 99,9% всего живого вещества. Это C, S, O, H, N, P, K, Ca, Cl, Fe, Mg, и другие. 0,1% элементов составляют микроэлементы. К ним относятся I, Br, Al, Mn, Cu, и другие.
3. Общая схема строения клетки.

В клетке различают три основных структурных части: плазмалемму, цитоплазму и ядро.

Плазмалемма – внешняя оболочка клетки. Толщина плазмалеммы равна 75 А (1А = 0,0001 мкм). Плазмолемма состоит из трех слоев: наружный и внутренний – белковые, средний – жировой. Толщу плазмалеммы пронизывают трансмембранные, интегральные и периферические мембранные белки. К некоторым белкам на поверхности клеток прикреплены углеводы, связанные с белками – гликопротеиды – они являются рецепторами. Снаружи плазмолемма покрыта гликокаликсом, состоящего из углеводных веществ. Плазмолемма выполняет следующие функции: рецепторную, барьерную, адгезивную, трансмембранного переноса. Процесс переноса веществ в клетку осуществляется пассивно и активно.

Пассивный процесс осуществляется путем диффузии.

Активный перенос веществ в клетку называется – эндоцитоз, который подразделяется на: фагоцитоз - захват клеткой твердых частиц и пиноцитоз - захват клеткой жидких частиц. Происходит этот процесс с помощью псевдоподий, образованных плазмолеммой.

Выведение частиц из клетки называется – экзоцитоз.

Цитоплазма – это сложная многокомпонентная система клетки, в которой происходят основные процессы обмена веществ. Кроме осуществления обменных процессов цитоплазма обеспечивает связь между ядром и органоидами. Она состоит из матрикса – гиалоплазмы, органелл и включений. Гиалоплазма осуществляет внутриклеточный транспорт веществ и имеет свойства золя или геля.

Ядро– это наиважнейшая структурно-функциональная часть клетки. В ядре различают: ядерную оболочку – кариолемму, ядрышки, хроматин и ядерный сок - кариоплазму.

Ядерная оболочка - состоит из двух липопротеидных мембран, разделенных перинуклеарным пространством. В ней имеются ядерные поры, перегороженные диафрагмой. С помощью пор происходит избирательный обмен молекулами между ядром и цитоплазмой.

Ядрышки – это самая плотная структура ядра. Количество ядрышек в ядре варьирует от 2 до 5. Они имеют сферическую форму, состоят из РНК, являются местом образования рибосомальных РНК.

Ядерный сок – это коллоидный раствор белка он создает среду для быстрой диффузии продуктов обмена и перемещения рибосомальных РНК.

Хроматин состоит из ДНК в комплексе с белком гистоном. Во время деления клетки хроматин принимает вид нитей, называемых хромосомами. В неделящейся клетке хроматин заполняет весь объем ядра.

Органоиды – постоянные, обязательные структуры клетки, выполняющие жизненно важные функции.

Они подразделяются на органоиды общего значения и специального.

Органоиды общего значения выполняют функции, направленные на поддержание жизнеспособности самих клеток. К ним относятся центросома, аппарат Гольджи, рибосомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы, пероксисомы.

Специальные органоиды выполняют дополнительные функции, которые определяют специализацию самих клеток - это жгутики, реснички, фибриллы и т.д.

Центросома (клеточный центр) в световой микроскоп представлена двумя гранулами – центриолями, окруженными светлой бесструктурной зоной цитоплазмы – центросферой. При электронной микроскопии центриоли видны в виде цилиндров, стенка которых образованна девятью группами микротрубочек, которые образуют веретено деления при митозе и органы движения (реснички клеток, хвостик сперматозоида).

Аппарат Гольджи - виден в световой микроскоп в виде сетчатых образований. Состоит из цистерн, скоплений пузырьков и вакуолей. Выполняет функцию накопления продуктов, синтезированных в эндоплазматической сети, их химической перестройке и выделения за пределы клетки.

Рибосомы – неправильно округлые тельца, состоящие из двух неравных частиц - субъедениц. Видны только в электронный микроскоп. Располагаются в цитоплазме свободно или фиксированы на мембране эндоплазматической сети Рибосомы участвуют в сборке молекул белка, так как содержат РНК.

Эндоплазматическая сеть – система параллельно расположенных трубочек и цистерн, создающих мембранную сеть внутри цитоплазмы. Видна в электронный микроскоп. Выполняет функции синтеза и транспорта веществ. Различают два типа ЭПС: гранулярную, к поверхности которой прикреплены рибосомы и агранулярную, без рибосом. Гранулярная ЭПС принимает участие в синтезе белка, идущего в основном за пределы клетки, агранулярная, в синтезе жиров и углеводов.

Лизосомы – шаровидные структуры, содержащие до 50 гидролитических ферментов. Видны в световой микроскоп. Лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного переваривания.

Пероксисомы - это аналоги лизосом, состоящие из одного слоя мембраны размером 0,15 – 1,5 мкм с умеренно плотным содержимым в виде кристаллов. Видны в электронный микроскоп. Пероксисомы нейтрализуют перекись, водорода в клетке.

Митохондрии – видны в световой микроскоп в виде зерен и нитей. В электронном микроскопе – это структуры, состоящие из двух мембран: наружная – гладкая, внутренняя – образует складки - кристы. Функции митохондрий заключаются в окислении органических соединений и синтез АТФ. При этом высвобождается большое количество энергии и кислорода.

Включения – необязательные компоненты клетки, возникающие или исчезающие в зависимости от метаболического состояния клетки. Различают включения: трофические – это запас жиров, белков и углеводов, секреторные – это секреты желез, экскреторные – продукты метаболизма, подлежащие удалению и пигментные вещества – придают цвет клетке.
5. Основные проявления жизнедеятельности клетки.

Клеткам свойственны следующие проявления жизнедеятельности:

Раздражимость: клетка способна реагировать на раздражитель физической, химической или электрической природы.

Проводимость: проявляется в виде распространяющейся по всей поверхности клетки волны возбуждения, чтобы дойти до других её частей. При этом изменяется электрический потенциал.

Сократимость: реакция клетки на раздражение, проявляющаяся в укорочении клетки в каком - либо направлении.

Поглощение и усвоение: все клетки способны поглощать питательные вещества со своей поверхности.

Секреция: из поглощенных веществ, клетка способна синтезировать новые неоходимые соединения. Многие из них выделяются из клетки в виде секрета.

Экскреция: выделение через поверхность клетки продуктов метаболизма.

Дыхание: клетки поглощают кислород, используя его для окисления пищевых веществ, в процессе клеточного дыхания, сопровождающегося освобождением энергии.

Рост и размножение: происходит за счет синтеза дополнительных количеств клеточного вещества. Клетки могут нормально функционировать если они превышают определенные размеры. Рост многоклеточного организма происходит за счет увеличения не размеров, а количества клеток.

Различают прямое деление - амитоз и непрямое деление - митоз и мейоз.

Митоз или кариокинез – это распространенный способ деления соматических клеток, сопровождающийся изменением ядра и цитоплазмы. Время существования клетки от деления до деления или от деления до смерти называют клеточным циклом. Во взрослом организме млекопитающих, клетки различных тканей и органов имеют неодинаковую способность к делению. Одни полностью потеряли способность делиться - это специализированные или дифференцированные клетки (например: клетки сердца, крови). Другие постоянно за счет деления обновляются (например: эпителиальные, кроветворной ткани). Весь клеточный цикл состоит из - собственно митоза (М) и интерфазы, которая в свою очередь состоит из - пресинтетического (G), синтетического (S) и постсинтетического (G) периодов.

Интерфаза - пресинтетический период или постмитотический - начинается сразу после деления. В этот период клетки имеют диплоидный набор хромосом, в цитоплазме активно синтезируется белок и РНК. Клетка растет.

Синтетический период - характеризуется удвоением числа хромосом и удвоением центриолей.

Постсинтетический период или премитотический - характеризуется синтезом белка тубулина, который участвует в формировании веретена деления, и синтез и-РНК.

Собственно митоз подразделяют на 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза - в этот период происходит конденсация хромосом (приобретают компактную форму и становятся видны в световой микроскоп в виде двух хроматид), исчезают ядрышки, прекращается синтез РНК, ядро и все органоиды распадаются с образованием микропузырьков, центриоли расходятся к противоположным полюсам клетки.

Метафаза - хромосомы выстраиваются в экваториальной полости образуя метафазную пластинку или материнскую звезду. Нити тубулина веретена деления прикрепляются к хромосомам в области центромеров.

Анафаза - разрушаются центромеры и сестринские хроматиды (хромосомы) теряют связь друг с другом, нити тубулина укорачиваются и происходит удаление (расхождение) хроматид к полюсам клетки. Скорость движения хромосом – 0,2 – 0,5 мкм/мин.

Телофаза - происходит восстановление ядра, ядрышек, хромосомы деконденсируются , происходит цитотомия (образование перетяжки по экватору клетки) и появляются две дочерние клетки с диплоидным набором хромосом (2n). Восстанавливаются органоиды.

Прямое деление или амитоз - это упрощенный способ деления клеток. Он не сопровождается перестройкой ядра, как митоз. Ядрышко и ядро делятся простой перешнуровкой. Вслед за этим может разделиться и цитоплазма. Часто цитоплазма не делится, в этом случае образуется многоядерная клетка.