Биология клетки

Вернадского
Медицинская академия имени С.И. Георгиевского
Кафедра биологии медицинской
Агеева Елизавета

Сергеевна
доктор медицинских наук,
доцент по кафедре патофизиологии,
Заведующий кафедрой биологии медицинской
Стоматологического факультета

клетки. Клетка. Уровни организации
Основные процессы жизнедеятельности
Хромосомы – строение, форма,

размеры, функции
Жизненный цикл клетки: интерфаза, митоз. Мейоз

самовоспроизведению, саморегуляции, самовозобновлению
Самовоспроизведение . Благодаря способности

к различным видам делений клетки могут повторять себя в ряду поколений и дочерних форм.
Самоопределение. В ходе развития каждая клетка дифференцируется, для выполнения определенных функций в составе многоклеточного организма.
Самовосстанавливление. Наличие механизмов репарации молекулы ДНК, регенерации внутриклеточных органелл позволяют клетке исправлять повреждения.

Роберт Гук (28 июля 1635— 3 марта 1703)
— английский

ученый-энциклопедист, естествоиспытатель.

С 1665 г. – профессор Лондонского университета

Автор многих изобретений, открытий и усовершенствований 

http://stories-of-success.ru/biografiya_roberta_guka_otets_eksperimentalnoi_fiziki
 http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Persones/Hooke.html
http://www.phisiki.com/2012-02-28-10-51-54/24-guk-otkritie-kletk

и дал чёткий рисунок, впервые показавший клеточное строение пробки 
Термин «клетка»
Ученый

полагал, что клетки подобны кельям монахов
Открытие женской яйцеклетки и мужских сперматозоидов
1665 г. опубликована научная работа «Микрография», описывающая микроскопические и телескопические наблюдения.
Описаны клетки бузины, укропа, моркови, приведены изображения глаза мухи, комара и его личинки, детально описаны клеточное строение пробки, крыла пчелы, плесени, мха

http://www.phisiki.com/2012-02-28-10-51-54/24-guk-otkritie-kletki
http://stories-of-success.ru/biografiya_roberta_guka_otets_eksperimentalnoi_fiziki

10 м, достигает в длину 1,5 м (нейроны).

Форма различна: шаровидные, веретеновидные, чешуйчатые (плоские), кубические, звездчатые, столбчатые (призматические), отростчатые (древовидные).

-6

-4

сформулировано в 1838-1839 гг. ботаником Маттиасом Шлейденом (M.J. Schleiden) и

зоологом Теодором Шванном (T. Schwann).

с 1863 – профессор антропологии Дерптского университета (Тарту).
Основное направление

научных исследований – цитология и физиология растений.
В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра.
Ученый полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой.
Исследования Шлейдена способствовали созданию Т.Шванном клеточной теории.
В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре.
Среди наиболее известных трудов ученого – Основы ботаники (Grundzüge der Botanik, 1842–1843).

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/SHVANN_TEODOR.html

университета,
в 1848–1878 – профессор Льежского университета.
Шванн был членом Лондонского

королевского общества (с 1879), Парижской Академии наук (с 1879), Королевской бельгийской академии наук, литературы и изящных искусств (c 1841).
Взяв в качестве характерного элемента клеточной структуры ядро, смог доказать общность строения клеток растений и животных.
В 1839 вышло в свет классическое сочинение Шванна Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений (Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen).
Как гистолог Шванн известен работами по тонкому строению кровеносных сосудов, гладких мышц и нервов.
Ученый обнаружил и описал особую оболочку, окружающую нервное волокно (шванновская оболочка).
нашел в желудочном соке фермент пепсин и установил выполняемую им функцию; проиллюстрировал принципиальную аналогию между процессами пищеварения, брожения и гниения.

http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/biologiya/SHVANN_TEODOR.html

ТЕОДОР ШВАНН
(1810–1882),
немецкий физиолог.

всех живых организмов, наименьшая единица живого - ;
Клетки разных

организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
Размножение клеток осуществляется только путем деления материнской клетки (клетка от клетки);
В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы и образуют ткани;
Клетки тесно связаны между собой и включены в единую систему нервной и гуморальной регуляции.

– несколько сотен миллиардов (10 ),
более 1000 разных

видов клеток (дифференцировка – синтез специфических белков, выполнение специфических функций)
Дерево – 10
Слон – в 6,5 раз больше чем у человека

14

14

плечо – р
Спутники
Теломера

активности, уникальные последовательности ДНК
Сильная спирализация – гетерохроматин – участок, обеспечивающий

транскрипцию
- конститутивный – генетически инертный
- факультативный – может переходить в активный эухроматин
Теломеры – концевые участки хромосом, обеспечивают стабильность структуры и ограничивают число клеточных делений

гомологичных хромосом (папа и мамы)
Постоянное число – всегда одно и

тоже количество хромосом (характерное для вида) в соматических клетках
Непрерывность – репродукция хромосом и передача наследственной информации при делении клетки

признаков диплоидного набора хромосом соматических клеток (Г.А. Левитский, 1924)
22 пары

аутосом и 1 пара половых хромосом
Соматические клетки – диплоидные
Половые клетки – гаплоидные
Идиограмма – систематизированное расположение хромосом попарно в порядке убывания их величины (С.Г. Навашин)

1971 – по дифференциальной окраске (в каждой хромосоме выявляется характерный

порядок чередования светлых и темных сегментов)

которого клетка существует как единица, т. е. период жизни клетки. Он

длится от момента появления клетки в результате деления ее материнской и до конца деления ее самой, когда она дает начало двум дочерним клеткам

У эукариот выделяют периоды (или фазы): G1 (gap - промежуток), S (synthesis - синтез), G, M (mitosis - митоз)

Фазы G1 может наступать фаза G0 – клетка дифференцируется.

материнской клетки, сохранение постоянства хромосом
Каждому митозу предшествует интерфаза

клеточного центра расходятся к полюсам клетки

Формируется ахроматиновая фигура, похожая на

веретено

Каждая хромосома удваивается – образуются 2 хроматиды, которые удерживаются центромерой

хорошо различимы
Завершается формирование веретена деления
Хромосомы прикрепляются к нитям веретена

с помощью центромер
Хроматиды удерживаются вместе, но их плечи разъединяются

имеет собственную центромеру
Синхронное расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам веретена

деления

образованием перетяжки, разделяющей материнскую клетку на две дочерние

условие существования видов, преемственности поколений

потомками, сохраняя непрерывность жизненного пути
Рост – механизм, восстанавливающий дефинитивное состояние

особей
Развитие - процесс, свойственный не всем организмам, у примитивных живых существ этого признака нет

N.B.! Дефинитивный – окончательно установленный

дают соматические (телесные) клетки (диплоидные)
Половое – проявляется генетическое разнообразие. Начало

новому дают специализированные половые (гаплоидные) клетки-гаметы

свойственен много- и одноклеточным организмам
Простое деление – характерно для прокариотических

клеток
Шизогония – множественное деление, редкая форма, характерная для простейших
Почкование – наружное и внутреннее. Наружное – почка образуется на поверхности клеток. Внутреннее – отделение изнутри, перед тем как отделится почка поступает в специальную полость внутри материнской клетки, затем выводится наружу (характерно для инфузорий)
Спорообразование – форма типичная для простейших
Вегетативное – начало новому дают группы клеток или многоклеточные зачатки, иногда участки тела родителя (например, кишечно-полостные, губки, кольчатые черви)

С участием половых клеток - гамет
Гаметы – высокоспециализированные клетки
Функция

половых клеток – осуществлять перенос в закодированном виде генетической информации от родителей к потомкам. Обеспечивают формирование зиготы.
Реализуют механизм наследственности

пронуклеус, овоплазма (с включениями, необходимыми для развития зародыша)
Оболочки яйцеклеток
Первичная –

желточная вырабатывается самой яйцеклеткой. Представлена тонкой цитоплазматической мембраной. Придает яйцеклетке определенную форму.
Вторичная – продукт деятельности фолликулярных (питающих)
Третичная – образуется в период движения яйцевых клеток по половым путям за счет секретов полового тракта

распределены в цитоплазме. Ядро занимает центральное положение в клетке (примеры,

моллюски, иглокожие, ланцетники, млекопитающие)
Телолецитальные – крупные, богатые желтком, включения неравномерные, большая часть в одной полусфере. Где образуется вегетативный полюс клетки. Ядро в противоположной бедной желтком зоне – анимальный полюс. Различают умеренно телолецитальные (у амфибий) и резко телолецитальные (у птиц)
Центролецитальные – ядро имеет центрально положение, вокруг желточного зерна. Поврехностные слои цитоплазмы свободны от желтка и перед оплодотворением сюда мигрирует ядро (яйцеклетки членистоногих)

гаплоидным набором хромосом, узкий ободок цитоплазмы, в ее апикальной части

имеется акросома
Акросома в последующем растворяет оболочку яйцеклетки за счет гиалуронидазы
Шейка – содержит центриоли , митохондрии и базальное тельце, от которого начинается осевая нить аксонема

клетки с набором диплоидным хромосом (2n) превращаются в зрелые гаметы

с гаплоидным набором хромосом (1n)
Характерно два последовательных деления:
Редукционное – возникают гаплоидные клетки
Эквационное (уравнительное) – увеличивается количество гаплоидных клеток
Стадии: профаза, метафаза, анафаза, телофаза

нити в нуклеоплазме
Зиготена – хромосомы хорошо контурированы. Гомологичные хромосомы сближаются

(конъюгируют) и образуют пары – биваленты
Пахитена – каждая хромосома в биваленте делится на две четкие хроматиды, в результате формируют тетрады. Происходит кроссинговер – обмен участками хроматид гомологичных хромосом
Диплотена – гомологичные хромосомы расходятся в область центромер. Связь в точках перекреста (хиазмы) сохраняется
Диакинез – ядерная оболочка исчезает, гомологичные хромосомы отходят друг от друга, удерживаются в точках хиазм.
Миграция центриолей к полюсам, разрушение ядрышек и ядерной мембраны, образований нитей веретена

!!! Диктиотены – хромосомы приобретают особую морфологическую форму, прекращают дальнейшие структурные изменения до достижения репродуктивного возраста

I мейотического деления

выстраиваются в экваториальной области
Анафаза I деления – между гомологичными хромосомами

ослабляются связи и они отходят друг от друга к разным полюсам веретена деления . У каждого полюса гаплоидный набор хромосом, но каждая хромосома состоит из двух хроматид
Телофаза I деления - формируются две клетки с гаплоидным набором хромосом, каждая содержит удвоенное количество ДНК.
Формула генетического материала – n 2c

происходит репликации ДНК
Напоминает митоз. Но! Клетки имеют гаплоидный набор

хромосом
Профаза II деления– разрушение ядрышек и ядреной мембраны, укорочение хромосом, перемещение центриолей к противоположным полюсам клетки, появление веретена деления
Метафаза II деления– хромосомы выстраиваются по экватору
Анафаза II деления– центромеры делятся к противоположным полюсам клетки по веретену деления расходятся хроматиды от одной хромосомы
Телофаза II деления– деспирализация хромосом, исчезают нити веретена, образуется ядерная мембрана, делится цитоплазма

II мейотическое деление

хромосом – постоянство набора хромосом
Генетическое разнообразие гамет, что обеспечивает комбинативную

изменчивость организмов
Формирование пола – сперматогенез с разными половыми хромосомами (X и Y)

2n4c – зигота
Затем деление митозом с образованием 2 клеток –

бластомеры 2n2c

http://1abort.ru/2010/04/fotografii-vnutriutrobnogo-razvitiya/

лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных

условиях внешней среды
Начинается с образованием зиготы и заканчивается смертью
Периоды: эмбриональный и постэмбриональный

и затем бластомеров. Особенности – малые размеры зародышевых клеток
Образование бластулы

– полое образование различной формы, состоит из бластодермы и бластоцели. Типы бластул
Гаструляция – образование из однослойного зародыша многослойного (2-х или 3-х). Типы гаструляции
Гистогенез и органогенез – образование из эктодермы эпидермиса кожи, ногтей, волос, сальных желез, нервной системы; энтодермы – эпителий пищевода, желудка, кишечника, трехей; мезодермы – гладкая мускулатура, скелетные и сердечная мышца, кости и хрящи, кровь, почки

– для организмов с изолецитальными яйцеклетками и неравномерное (асинхронное) –

телолецитальными яйцеклетками.
Неполное (меробластическое). Дискоидальное и поверхностное

внедрение зиготы в стенку матки
Плацентация – конец 2-й недели беременности

- образование у эмбриона плаценты
Натальный период (роды) – переход плода из водной в воздушную среду через 9 месяцев после зачатия

Действие неблагоприятных факторов - тератогенов