В период активного функционирования интенсивность обмена веществ в клетке максимальна.Процессы в клетке направлены на обеспечение постоянства внутренней среды и выполнение специфических функций: нейрон воспринимает и передает нервный импульс, эритроцит переносит кислород и так далее. Угасание (старение). Этот процесс запрограммирован генетически и, в первую очередь, проявляется уменьшением выработки и активности ферментов в клетке. При этом замедляются биохимические реакции, тормозится метаболизм и энергетический обмен. Период старения клетки характеризуется уменьшением выработки и активности ферментов. Стареющие клетки, как правило, имеют неудвоенное количество ДНК, но сохраняют жизнеспособность и некоторую метаболическую активность в течение определенного времени. Естественная гибель клетки (апоптоз). К сожалению, до сих пор процесс естественной гибели клеток до конца не изучен. Известно, что в клетке из-за блокирования ферментов прекращается синтез белка, а нет белка – нет и жизни. Морфологически апоптоз характеризуется разрушением ядра и цитоплазмы. “Осколки” погибшей клетки поглощаются и перерабатываются специальными клетками иммунной системы – фагоцитами. Но ведь клетки могут погибнуть и под воздействием случайных факторов (механических, химических и любых других). Случайная гибель клеток (а также ткани, органа) в биологии называется некрозом. Важно то, что естественная клеточная гибель (апоптоз) в отличие от некроза не вызывает воспаления в окружающих тканях. Апоптоз не вызывает воспаления в окружающих тканях. В организме запрограммированная клеточная гибель выполняет функцию, противоположную митозу, и, тем самым, регулирует общее число клеток в организме. Апоптоз играет важную роль в защите организма при вирусных инфекциях. В частности, иммунодефицит при ВИЧ-инфекции определяется нарушениями в контроле апоптоза. Теперь, когда мы рассмотрели все этапы жизненного цикла клеток, коротко остановимся на процессах регуляции численности клеток в организме. Во время эмбриогенеза (первого этапа внутриутробного развития) число клеток постоянно возрастает, причем в геометрической прогрессии (рисунок 6). Зигота, образовавшаяся после слияния яйцеклетки и сперматозоида, делится с образованием двух дочерних клеток. Затем, в результате последовательных делений, образуются четыре, восемь, шестнадцать клеток и так далее. Параллельно с увеличением численности на этапе эмбриогенеза происходит дифференцировка клеток – так образуются ткани (смотри лекцию Ткани, их строение и функции). Во взрослом организме общая численность клеток стабильна, она остается практически неизменной на протяжении многих лет (рис. 7). Это происходит за счет уравновешивания процессов возникновения новых клеток (митоза) и гибели клеток, естественной (апоптоза) или случайной (некроза). При смещении равновесия, например, гибели большого количества клеток в результате травмы или другого негативного воздействия, включаются механизмы регенерации (увеличение интенсивности деления клеток для замещения погибших), о которых уже было сказано. Таким образом, общая численность клеток поддерживается практически на постоянном уровне.
№ 20 Клеточный цикл и его фазы Клеточный цикл состоит из митоза и интерфазы. Митоз начинается с профазы. В профазе происходит спирализация хромосом, образование нитчатых структур. Хроматин конденсируется в хромосомы и полностью исчезает. Исчезает ядрышко. В конце профазы разрушается кариолемма. В цитоплазме распадается и исчезает ЭПС и к.Гольджи, прекращается образование РНК и синтез белка. Лизосомы и митохондрии сохраняются и начинает формироваться аппарат деления. Прометафаза: движение хромосом к полюсам клетки. Метафаза: Свободнолежащие хромосомы мигрируют к экватору клетки и образуют фигуру, которую называют экваториальной пластинкой. Кинетохоры хромосом у полюсов ядра связываются с микротрубочками. Стадию метафазы называют одиночной звездой – монастер или материнской звездой. Каждая хромосома состоит из сестринских гомологичных хроматид, полностью разделенных, исключая район кинетохора. Далее происходит разделение кинетохора. Анафаза: Поделившиеся материнские хромосомы начинают мигрировать к полюсам клетки. По экватору клетки появляется борозда деления, знаменующая начало цитотомии. Телофаза: Реконструкция ядра и образование новых клеток. После стабилизации хромосом на полюсах клетки начинается процесс реконструкции ядерной оболочки. Деконденсация хромосом, появляются глыбки хроматина, формируется ядрышко. Интерфаза G1: Образование РНК, синтез белка, рост клетки. В этой фазе клетка задерживается в точке рестрикции и может находиться в ней долго. Для преодоления этой точки нужен специальный белок. S: В эту фазу попадает диплоидная клетка, имеющая хромосомы. Синтез ДНК. Клетка становится тетраплоидной. G2: Образование АТФ. Синтез белков-тубулинов для сборки микротрубочек и веретена деления.
№21 Хромосомы и их организация. Хромосомный набор человека. Хромосомный набор или кариотип, в диплоидном количестве содержат соматические клетки и в гаплоидном – половые. В наборе различают автосомы, ответственные за все признаки организма, исключая принадлежность к полу. Хромосомный набор контролируют 3 закона: Закон постоянства числа хромосом: Диплоидный набор у человека состоит из 46 хромосом. Среди 46 – 23 наследуются по материнской и 23 по отцовской линии и являются гомологичными (кроме х и у). Закон постоянства формы хромосом: парные отцовские и материнские хромосомы имеют одинаковую форму. Различают метацентрические, субметацентрические, акроцентрические. Некоторые хромосомы имеют сателлит и поперечную исчерченность. Закон постоянства величины хромосом: Хромосомы набора имеют разную величину. Самую большую величину имеют хромосомы первой пары, самую малую из аутосомного состава – 22 пара. Наименьшие размеры имеет у-хромосома. Хромосомы образованы из ДНК, гистонов и негистоновых белков. Гистоны необходимы для укладки, компактизации нитей ДНК в хромосомы. Основу хромосомы составляет двойная спираль ДНК. Первый уровень ее укладки – нуклеосомный (отрезки ДНК связываются в глобулы гистонов). Нуклеомерный - формирование петель из молекул ДНК. Хромонемный – образование нитей. Хроматиды – нитчатые хромонемы составляющие структуру хроматиды. №22 Паранекроз, дистрофия и смерть клетки. Апоптоз и некроз. Паранекроз – совокупность неспецифических обратимых изменений цитоплазмы, возникающих под действием различных агентов. При паранекрозе в цитоплазме происходит разрушение белковых тел, ее обводнение и увеличение сорбционных свойств. Важным признаком паранекроза так же считают изменение кислотно-щелочного равновесия. Среда клетки меняется на кислую. Поврежденные клетки резко снижают митотическую активность, часто задерживаются на разных стадиях митоза, главным образом из-за нарушения митотического аппарата, очень чувствительного к изменениям внутренней среды. Повреждение клеток внешними и внутриорганизменными факторами может привести к нарушениям регуляции их метаболизма. При этом происходит интенсивное отложение или наоборот, резорбция ряда клеточных включений. Кроме того наблюдается нарушение регуляции проницаемости клеточных мембран, что приводит к вакуолизации мембранных органелл. Такие изменения называются дистрофией. При необратимых повреждениях клетки гибнут. В самом начале изменения клеток имеют характер обратимых, паранекротических. Отличие состоит в том, что после снятия воздействия они не исчезают, а прогрессируют. Явным признаком клеточной гибели является активация внутриклеточных гидролитических ферментов. Они активируются в гиалоплазме и начинают расщепление белков, липидов. При этом разрешается внутриклеточная мембрана. Это приводит к лизису. Апопто́з (греч. απόπτωσις — опадание листьев) — программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут[1])фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1—3 часа.[2]Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. В многоклеточных организмах апоптоз к тому же задействован в процессах дифференциации и морфогенеза, в поддержании клеточногогомеостаза, в обеспечении важных аспектов развития и функционирования иммунной системы. Апоптоз реализует гены летальности, функции которых активируют внеклеточные факторы, среди которых преимущественное значение имеют оксид азота и цитоксины. Гены, вызывающие апоптоз и блокирующие его, локализуются в ядре, на мембранах ЭПС и митохондриях. Изменения начинаются с ядра. Гетерохроматин собирается в крупные электронно-плотные агрегаты, мигрирующие в цитоплазму. Поверхность клетки вследствие гибели элементов цитоскелета становится неровной, ЭПС и митохондрии вакуолизируются и их мембраны фрагментируются. Процесс кончается образованием апоптозных тел, которые поглощаются макрофагами. Некро́з (от греч. νεκρός — мёртвый), или омертве́ние — это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения. Некроз проявляется в набухании, денатурации и коагуляции цитоплазматических белков, разрушении клеточных органелл и, наконец, всей клетки. Наиболее частыми причинами некротического повреждения ткани являются: прекращение кровоснабжения (что может приводить к инфаркту, гангрене) и воздействие патогенными продуктами бактерий или вирусов (токсины, белки, вызывающие реакции гиперчувствительности, и др.).
№23 Способы и уровни адаптации клетки
Молекулярный уровень – соматическая полиплоидизация клетки. Субклеточный уровень – гиперплазия цитоплазматических органелл. При физических нагрузках в мышечных волокнах увеличивается количество миофибрилл. Клеточный уровень – осуществляется путем увеличения числа клеток (пролиферация), замена одних клеток на другие (метаплазия).
№24 Информация положения, детерминация, дифференцировка и специализация клеток. Внешняя среда, устанавливающая число и качество работающих генов, называется информацией положения или позиционной формацией. (сигналы, сообщающие клетке об ее положении). Позиционная информация может быть: химической (для полной регенерации кости необходимо поступление достаточного количества кислорода). При неправильном наложении гипсовой повязки развивается ложный сустав. Гальванический фактор: обеспечивает направленность векторов гальванических полей, по которым идет рост конечностей. Контактная информация (результат взаимодействия м/д собой отдельных клеток и клеточных групп. Совокупность факторов, обеспечивающих эмбриональную индукцию, которая реализуется чаще всего через контактное взаимодействие, например влияние хорды на развитие НС. При детерминации тканевых клеток происходит стойкое закрепление их свойств, вследствие чего ткани теряют способность к взаимному превращению (метаплазии).В биологии детерминация — это процесс определения дальнейшего пути развития клеток. Дифференцировка клеток — процесс реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипаклеток, отражающего их способность к тем или иным профильным функциям. Иными словами, фенотип клеток есть результат координированнойэкспрессии (то есть согласованной функциональной активности) определённого набора генов. В процессе дифференцировки менее специализированная клетка становится более специализированной. Например, моноцит развивается вмакрофаг, промиобласт развивается в миобласт, который образуя синцитий, формирует мышечное волокно. Деление, дифференцировка и морфогенез— основные процессы, путём которых одиночная клетка (зигота) развивается в многоклеточный организм, содержащий самые разнообразные виды клеток. Дифференцировка меняет функцию клетки, её размер, форму и метаболическую активность.
№25 Компетентные и коммитированные клетки, конститутивные и индуцибельные гены. Клетки, способные реагировать на информацию положения, становятся компетентными. Под ее влиянием геном разделяется на гены экспрессированные и репрессированные. Экспрессированные – рабочие, репрессированные – нерабочие. Среди экспрессированных генов имеются конститутивные, однотипные для всех клеток данного вида. Конститутивные гены отвечают за общие признаки жизни и организуют обмен веществ. Другие экспрессрованные гены называются индуцибельными. Они специфичны для клеток, т.е. определяют характерные для нее структурные и функциональные признаки.
№26 Происхождение тканей. Теории тканевой эволюции; роль факторов внешней среды Принято считать, что в организме имеется 4 первичные функции и в отношении каждой формируется присущий только ей тип ткани (А.А. Заварзин) Функции: 1 – Пограничная или разграничительная, в направлении ее формируются ткани, имеющие прямой контакт с внешней средой, выполняют защиту от внешних воздействий, получают из внешней среды трофический материал и выводят из нее остаточные продукты метаболизма. Это эпителиальные ткани. 2 – Вторая функция организует внутреннюю среду. В направлении этой функции образуются ткани, формирующие мягкие и твердые скелеты, основу интерстиция органов, защитные и циркуляторные системы организма. Эти ткани развиваются из одного источника – мезенхимы и поэтому называются мезенхимными или тканями внутренней среды, соед. тканями. 3 – Третья функция обеспечивает подвижность, является одним из главных признаков жизни. В направлении ее формируются мышечные ткани. Они делают возможным перемещение тела в пространстве и определяют моторику внутренних органов. 4 – Четвертая функция обогащает живые системы способностью отвечать на раздражители адекватной реакцией и передавать возбуждение на исполнительные органы. В направлении этой функции развивается нервная ткань. 4 типа тканей, возникшие у первых многоклеточных, в последствии у всех представителей животного мира развивались параллельно. Это значит, что у современного животного и человека имеется 4 типа тканей.
№27 Определение и классификация тканей. Ткань – исторически сложившаяся система клеточных и неклеточных элементов, объединенных общностью происхождения, строения и функций. Первая группа: ткани общего характера: эпителиальные, мезенхимные. Вторая группа (спец.ткани) мышечные и нервные. Первая группа: камбиальные ткани, имеющие стволовые клетки. Эти ткани обладают хорошей органотропической регенерацией. Время их жизни ограничено днями (эпителий) и несколькими годами (нерв.клетки). Клетки гибнут путем апоптоза, восстанавливаются с помощью физиологической регенерации. Ткани одного характера обладают широкой структурной и функциональной лабильностью. Трансформация одного вида тканей в другой возможна в пределах типа. Эту перестройку называют метаплазией. Метаплазия не имеет места в специальных тканях, в отсутствие стволовых клеток их клеточные элементы не восстанавливаются. Все ткани имеют дифферонную организацию. Дифферон – группа клеток, однонаправлено развивающихся из стволовой клетки. Диффероны характерны для тканей общего характера.
№28 Эпителий – определение и общая характеристика, функции. Эпителиальные ткани – группа пограничных клеток, выполняющих в организме защитную, всасывательную и выделительную функции. Эпителиальные ткани — древнейшие гистологические структуры, которые в фило- и онтогенезе возникают первыми. Основное свойство эпителиев — пограничность. Эпителиальные располагаются на границах двух сред, отделяя организм или органы от окружающей среды. Эпителии, как правило, имеют вид клеточных пластов и образуют наружный покров тела, выстилку серозных оболочек, просветов органов, сообщающихся с внешней средой во взрослом состоянии или в эмбриогенезе. Через эпителии осуществляется обмен веществ между организмом и окружающей средой. Важной функцией эпителиальных тканей является защита подлежащих тканей организма от механических, физических, химических и других повреждающих воздействий. Некоторые эпителии специализированы на выработке специфических веществ — регуляторов деятельности других тканей организма. Эпителии развиваются с 3-4-й недели эмбриогенеза человека из материала всех зародышевых листков. Некоторые эпителии, например эпидермис, формируются как полидифферонные ткани, так как в их состав включаются клеточные диффероны, развивающиеся из разных эмбриональных источников (клетки Лангерганса, меланоциты и др.). Эпителий не имеет кровеносных сосудов, питание осущ. диффузно, через базальную мембрану.Э. не имеет межклеточного вещества между клетками. Клетки связаны с помощи десмосом, плотных контактов и др.
№29 Классификация эпителиальных тканей.
|
