Учебно-методический комплекс (стр. 3 )

1. Конспекты лекций: полное конспектирование всех вопросов темы – 1 балл; Посещаемость 0,1 б; участие на лекциях 0,1 б Итого: 5* баллов

2. Работа на лабораторных занятиях:- участие на лабораторных занятиях по теме № 1-11; – 1,5 балл (0,5 б – выполнение всех заданий лабораторной работы; 0,5 б – ответы на теоретические вопросы в ходе теоретического обсуждения темы (мини-опрос, мини-тест) и 0,5 защита выводов по теме). Итого: 10* баллов.

3. Работа на семинарских занятиях в рамках СРСП по теме № 1, 6, 10, 12; – 1, 25 балл а (0,8 б – за правильные полные ответы на вопросы семинара; 0,2 б за конспектирование вопросов семинара; 0,25 за дополнение). Итого: 5* баллов.

4. Коллоквиум по темам № 5, 8; -2,5 (2 б –за активное участие в коллоквиуме, 0,5 –за дополнения). Итого: 5* баллов.

5. Защита докладов и рефератов по темам № 1, 4, 6, 8; -2,5 (оформление–0,5 балла, содержание-1,5 балла). Итого: 8* баллов

6. СРС (домашний контроль): составление схем, таблиц, выполнение тренировочных заданий по всем темам -1 балл за все правильно выполненные задания. Итого: 15* баллов

Итого: 50 баллов

4. Политика курса:

Посещение: Посещение строго обязательно. Если по какой либо причине ВЫ не можете посещать занятия, Вы будете нести ответственность за весь материал, изученный на пропущенном занятии.

Домашняя работа: Домашняя работа разработана специально для закрепления пройденного материала и обязательна для выполнения. Должна сдаваться в конце каждой темы по графику.

Экзамен: По итогам выставляются оценочные баллы. На экзамене запрещено использовать Ваши лекционные записи и любые книги.

Поведение студента: Не опаздывать, сотовые телефоны, пейджеры отключать во время занятия, не разговаривать во время занятия, не читать газеты, избегать пропуска занятий по

неуважительным причинам, пропущенные занятия отрабатывать

9

в определенное время. В случае не выполнения задания, или списывания итоговая оценка снижается.

Рекомендации: Активно участвовать в учебном процессе, старательно выполнять все задания, конструктивно поддерживать обратную связь на занятиях, содействовать коллективной работе. Быть пунктуальным, обязательным, терпимым, доброжелательным к сокурсникам и преподавателям.

2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

2.1 Тематический план курса

Всего 1 кредит

Наименование темы	Лекции и	Семинар ские	Лаборор ные	СРСП	СРС
Введение. Предмет и задачи, методы цитологии. Краткий очерк истории цитологии. Клеточная теория.	1		1	2	3
Общие принципы структурной и функциональной организации прокариотической и эукариотической, растительной и животной клетки. Клеточная оболочка.	1		1	1	2
Цитоплазма. Биологические клеточные мембраны. Плазматическая мембрана. Вакуолярная система: ЭПР, к. Гольджи, лизосомы, глиоксисомы, пероксисомы, вакуоли растительных клеток. Митохондрии и пластиды.	3		2	4	3

10

Опорно-двигательная система клетки (микротубулярные структуры и микрофиламенты цитоплазмы).	1			1	1
Клеточное ядро. Хроматин и хромосомы.	1		1	4	2
Воспроизведение клеток	1		1	2	2
Дифференцировка и патология клетки.	1			1	2
Итого	9		6	15	15

2.2 Тезисы лекционных занятий

Тема: Введение. Предмет, задачи, методы цитологии.

Краткий очерк истории цитологии. Клеточная теория.

Цитология – наука о клетке. Современная цитология изучает строение клеток, их функционирование как элементарных живых систем; исследует функции отдельных клеточных компонентов, процессы воспроизведения клеток, их репарации, приспособления к условиям среды и многие другие процессы, позволяющие судить об общих для всех клеток свойствах и функциях. Основным методом в цитологии является микроскопия. Метод световой микроскопии в настоящее время нашел целый ряд дополнений и модификаций, что значительно расширило круг задач и вопросов, решаемых цитологией. Прогресс цитологии связан с развитием современных методов, позволяющих давать точный анализ, начиная от формы, общего вида и размера клетки, кончая молекулярной композицией ее отдельных частей: электронной, темнопольной, фазово-контрастной, поляризационной, люминесцентной микроскопии, дифференциального центрифугирования, цитохимии, биохимии, радиоавтографии, молекулярной биологии, В целом цитология – наука довольно молодая. Из среды других биологических наук она выделилась более ста лет назад. Впервые обобщенные сведения о строении клеток были собраны в книге «Биология клетки», вышедшей в 1884г. Появлению этой книги предшествовал длительный и бурный период поисков, открытий, дискуссий, который привел к формулированию клеточной теории, имеющей огромное общебиологическое значение.

11

В 1838 г. Матиас Шлейден создал теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга – постановка вопроса о возникновении клеток в организме. Основываясь на работах Шлейдена, Т. Шванн создал клеточную теорию. В 1839 году была опубликована его книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», где были сформулированы основные положения клеточной теории. Большое влияние на дальнейшее развитие клеточной теории оказал Рудольф Вирхов. Он не только свел воедино все многочисленные разрозненные факты, но и убедительно показал, что клетки являются постоянной структурой и возникают только путем размножения себе подобных – «Каждая клетка из клетки» (omnia cellula e cellula»). Во второй половине19 века возникло представление о клетке как элементарном организме (Э. Брюкке, 1861). В 1874 г. Ж. Карнуа ввел понятие «Биология клетки», тем самым, положив начало цитологии как науке о строении, функции и происхождении клеток.

Литература: 1--6 (основная); 12-20 (дополнительная)

Тема: Общие принципы строения прокариотичсекой и эукариотической, растительной и животной клетки.

Среди живых организмов встречаются два типа организации клеток. К наиболее простому типу строения прокариотическому можно отнести клетки бактерии и синезеленых водорослей, к более высокоорганизованному эукариотическому - клетки всех

остальных живых существ, начиная от низших растений и кончая

человеком. Основным отличием клеток живых организмов является организация их генетического аппарата. У прокариотических клеток нет морфологически выраженного и обособленного от цитоплазмы ядра, но присутствует в виде так называемого нуклеоида, зоны где генетический аппарат представлен одной циклической молекулой ДНК, которая реплицируется как одно целое (репликон) и называется иногда бактериальной хромосомой (или генофором). ДНК этих клеток не образует сложные комплексы со специальными белками. У клеток эукариотов кроме ядра в цитоплазме существует целый набор специальных мембранных структур, органелл (систему ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды,

12

клеточный центр, выполняющих отдельные специфические функции. Эукариотические клетки обычно намного крупнее прокариотических. Как правило, прокариотические клетки делятся без образования специальных сложных аппаратов простым делением надвое (бинарное). Наблюдается также половой процесс в форме обмена генетической информации (конъюгация) между двумя клетками, отличного от мейоза, присущего эукариотам. Соматические и предшественницы половых клеток эукариотов делятся митозом, а зрелые половые клетки – меойзом. Несмотря на четкие морфологические отличия, и покариотические и эукариотические имеют много общего, что позволяет отнести их к одной, клеточной, системе организации живого. Сходны по структуре и химизму многие внутриклеточные рабочие аппараты, такие как рибосомы, различные внутриклеточные мембраны, белковые фибриллярные структуры. Сходны основные обменные процессы, такие как синтез белков, нуклеиновых кислот, процессы накопления и преобразования энергии. Общие признаки растительной и животной клетки. Принципиальное единство строения (в обоих случаях имеется поверхностный аппарат клетки, цитоплазма, ядро). Универсальное мембранное строение (сходное строение мембран). Единство химического состава. Сходство процессов обмена веществ и энергии, сходство в протекании многих химических процессов в цитоплазме и ядре (биосинтез белка, кислородное расщепление некоторых органических веществ, репликация ДНК). Единство принципа передачи наследственной информации при делении клетки (единство принципа наследственного кода). Сходство процесса деления клеток. Наряду с перечисленными сходствами растительная и животная клетки имеют черты различия, возникшие в процессе разнонаправленной эволюции автотрофных и гетеротрофных форм жизни. Отличить растительную клетку от животной можно по следующим признакам: наличие клеточной стенки, пластид, крупных вакуолей, отсутствие клеточного центра, способу питания. Черты сходства, имеющиеся у клеток растений и животных, указывают на общность их происхождения.

Литература: 1-6 (основная); 14-20 (дополнительная)

13

Тема: Строение и функции цитоплазмы.

Собственно тело клетки и ее содержимое отделены от внешней

среды или от соседних элементов у многоклеточных организмов плазматической мембраной и клеточной оболочкой. Все внутреннее содержимое клетки за исключением ядра, носит название цитоплазмы. Этот термин подчеркивает разделение клетки на два главных компонента: цитоплазму и ядро. В цитоплазме выделяют гиалоплазму (матрикс, цитозоль), мембранные и немембранные компоненты, органеллы и включения. К мембранным компонентам относится вакуолярная система (ЭПС, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли растений), мембранные органеллы (митохондрии и пластиды), к немембранным компонентам относятся центриоли, характерные для животных клеток, и немембранные макромолекулярные комплексы и структуры, такие как рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты. Гиалоплазма, основная плазма или матрикс цитоплазмы имеет вид гомогенного или тонкозернистого вещества и является сложной коллоидной системой, включающей в себя различные биополимеры. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в том, что эта среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом. Через нее осуществляется большая часть внутриклеточных транспортных процессов: перенос аминокислот, жирных кислот, нуклеотидов, сахаров. Гиалоплазма является основным вместилищем и зоной перемещения молекул АТФ. В ней происходят отложение запасных продуктов: гликогена, жировых капель. С помощью мегавольтного электронного микроскопа Портером была в ней обнаружена так называемая трабекулярная сеть (система). Трабекулярная система представляет собой сеть из тонких фибрилл (2-3 нм толщиной) пересекающую цитоплазму в различных направлениях и связывающую собой все внутриклеточные компоненты: микротрубочки, различные фибриллярные структуры, мембранные органеллы и плазматическую мембрану. Системы таких нитей разделяют гиалоплазму как бы на две фазы: полимерную, богатую белками и жидкую – в промежутках между трабекулами. Функциональная

14

роль трабекулярной системы может заключаться не только в

создании и поддержании внутриклеточного каркаса, но и играть

роль в правильной организации ферментов в объеме цитоплазмы. та система очень динамична, она может распадаться при изменении внешних условий, чувствительна к падению температуры и пр.

Литература: 1-6 (основная); 14-20 (дополнительная)

Тема: Клеточная оболочка.

У прокариотических клеток и у клеток растений и грибов снаружи от плазматической мембраны расположена плотная, часто многослойная структура – клеточная оболочка, или клеточная стенка (КС). Клеточные оболочки являются продуктами жизнедеятельности клетки. Основой строения клеточных стенок являются полисахариды. Хитин – главный компонент клеточный стенки у большинства грибов (базидиомицетов, аскомицетов и зигомицетов) – состоит из остатков N-ацетилглюкозамина, линейного полисахарида. Волокнистый компонент клеточных оболочек дрожжевых клеток представлен полисахаридом – глюканом. Опорным каркасом КС бактерий и синезеленых водорослей служит полимер – глюкопептид муреин. В состав КС входят структурные компоненты: целлюлоза у растений, маннан или ксилан у некоторых водорослей; компоненты матрикса стенки (гемицеллюлозы, пектин, белки; инкрустирующие компоненты (лигнин, суберин); адкрустирующие вещества (кутин и воска). КС могут содержать также силикаты и карбонаты кальция. Волокнистые компоненты клеточных оболочек состоят обычно из целлюлозы, линейного, неветвящегося полимера глюкозы. Гемицеллюлозы представляют собой полимерные цепи, состоящие из различных гексоз и пентоз. Около 100-200 полимерных цепей целлюлозы образуют элементарную фибриллу, или мицеллу. Примерно 2000 цепей целлюлозы составляют микрофибриллу диаметром 25 нм. Микрофибриллы собраны в макрофибриллы размером от 0,5 мкм. Соседние цепи целлюлозы в микро - и макрофибриллах связаны водородными связями; водородные связи существуют также между микрофибриллами целлюлозы и гемицеллюлозами.

15

Большинство остальных связей в КС ковалентные. В пектиновых полимерах, имеющих каробоксильные группы, существенную роль играют ионные связи с участием главным образом кальция.

КС пронизаны порами диаметром до 1 мкм – плазмодесмами. Плазмодесма представляет собой канал (пору), выстланный плазмолеммой, центральную часть которой занимает десмотрубка, состоящая из спирально расположенных белковых субъединиц. Десмотрубка сообщается с мембранами ЭПС соседних клеток. Благодаря контакту соседних клеток друг с другом возникает единая система клеточных стенок, получившая название апопласт, по которому, минуя мембранные барьеры, перемещаются вещества от клетки к клетке. Клеточная стенка выполняет ряд функций: защищает клеточное содержимое от повреждений, инфекции и от избыточной потери воды; противодействуя осмотическому давлению клеточного сока, она поддерживает форму (за счет тургора) и определяет размер клетки; имеет большое значение в росте и дифференцировке клетки; служит важным компонентом ионного обмена клетки (как ионообменник) и местом транспорта веществ из клетки в клетку внеклеточным путем (апопластный транспорт); структура и физические свойства КС обеспечивают возникновение пьезоэлектрических эффектов в тканях и органах растений.

Литература: 1-6 (основная); 14-20 (дополнительная)

Тема: Биологические клеточные мембраны. Плазматическая мембрана.

Общей чертой всех мембран клетки, внешней и всех внутриклеточных мембран и мембранных органоидов является

то, что они представляют собой тонкие (6-10 нм) пласты липопротеидной природы и всегда ограничивают полости или участки, отделяя содержимое таких полостей от окружающей среды. Внутриклеточные замкнутые мембраны образуют пузырьки-вакуоли шаровидной или уплощенной формы (мешки и цистерны) и разделяют две структурные фазы цитоплазмы: гиалоплазму от содержимого вакуолей и цистерн. Мембраны обладают единым свойством – служить барьерными структурами, резко разграничивающими свободную диффузию

веществ между цитоплазмой и средой, с одной стороны, и между

16

гиалоплазмой и содержимым вакуолей или мембранных полостей - с другой. Наиболее полно строение биологических мембран отражает жидкостно - мозаичная модель мембраны. Согласно этой модели мембраны имеют липопротеидную природу. Основу мембраны составляет двойной слой фосфолипидов с некоторым количеством других липидов (галактолипидов, стеринов, жирных кислот и др.), причем липиды повернуты друг к другу гидрофобными концами. Характерной особенностью липидов мембран является разделение их молекулы на две функционально различные части: неполярные, не несущие зарядов хвосты, состоящие из жирных кислот, и заряженные полярные головки. Наличие неполярных хвостов липидов объясняет их хорошую растворимость в жирах и органических растворителях. Способность липидов самопроизвольно образовывать мембранные структуры определяется амфипатическими свойствами самих липидов. К липидам относится большая группа органических веществ, обладающих плохой растворимостью в воде (гидрофобность) и хорошей растворимостью в органических растворителях и жирах (липфофильность). Разные мембраны могут отличаться друг от друга по составу и количеству липидов. Липиды, входящие в состав мембранного бислоя, не закреплены жестко, а непрерывно меняются местами. Белки же мембран отличаются большим разнообразием. Часть из них связана с липидными головками с помощью ионных связей. Другие образуют ионные связи через взаимодействие с ионами Мg2+ Са2+(периферические). Большая же часть белков взаимодействуют с липидами на основе гидрофобных связей (интегральные). По биологической роли в состав мембран входят белки, выполняющие функции ферментов, насосов, переносчиков, ионных каналов, а также рецепторно-регуляторные и структурные белки. Роль структурных белков, заключается не только в стабилизации мембран, но и в участии при организации полиферментных

комплексов. Углеводный компонент мембран представлен главным образом гликопротеинами-молекулами белков, ковалентно связанных с цепочками углеводов.

17

Плазматическая мембрана (плазмолемма) - это поверхностная периферичекая структура, ограничивающая клетку снаружи. В химическом отношении она представляет собой

липопротеиновый комплекс. Она имеет толщину около 10 нм. Состав белков, входящих в ПМ, очень разнообразен, что определяется многообразием ее функциональных нагрузок. У прокариотических клеток в составе ПМ локализованы элементы цепи переноса электронов и окислительного фосфорилирования, а у эукариотических клеток в ПМ они полностью отсутствуют. Для исследования свойств ПМ широко используются лектины, белки растительного происхождения, которые специфически связываются с олигосахаридами. Регистрируются лектины с помощью иммунофлуоресцентного метода. ПМ практически всех клеток постоянно обновляется. Это происходит путем постоянно идущего процесса отщепления и погружения мелких пузырьков с ее поверхности внутрь клетки (эндоцитоз) и возмещения этой убыли за счет встраивания в мембрану вакуолей, пришедших изнутри клетки. Механизм такой подвижности компонентов ПМ обеспечивается структурой примыкающего к ней кортикального слоя и внутриклеточных фибриллярных структур, микрофиламентов. У многих простейших ПМ принимает участие в образовании пелликулы. ПМ выполняет целый ряд важнейших функций: разграничение веществ цитоплазмы от внешней среды; транспорт различных веществ как внутрь клетки, так и из нее; участвует в процессах внеклеточного расщепления биополимеров; участвует в передаче сигналов внутрь клетки; принимает участие в межклеточных взаимодействиях у многоклеточных организмов; играет важную роль при делении клетки. Отдельные ее участки в специализированных клетках принимают участие в построении специализированных отростков клетки, таких как микроворсинки, реснички, рецепторные выросты и др.