авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«Учебно-методическое обеспечение для подготовки кадров по программам высшего профессионального образования для тематического направления ННС «Нанобиотехнологии» _ ...»

-- [ Страница 5 ] --

Микротрубочки – немемранные органеллы, представляют собой прямые, не ветвящиеся, длинные полые цилиндры. Их внешний диаметр составляет 24±2 нм, внутренний просвет имеет ширину около 15 нм, а толщина стенки – около 5 нм. Стенка микротрубочек построена за счет плотно уложенных округлых белковых субъединиц величиной около 5 нм.

Микрофиламенты – белковые нити толщиной 4 нм, состоящие из молекул актина. Актиновые филаменты группируются в пучки, образующие опорные структуры цитоскелета.

Митоз – способ непрямого деления ядер клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений.

Митохондрии – двумембранные гранулярные или нитевидные органои ды, присутствующие в цитоплазме простейших, растений и животных. В жи вых клетках митохондрии могут двигаться, перемещаться, сливаться друг с другом. Размеры митохондрий очень непостоянны у разных видов, так же как изменчива их форма. Все же у большинства клеток толщина этих струк тур относительно постоянна (около 0,5 мкм), а длина колеблется, достигая у нитчатых форм до 7-10 мкм. Имеют ДНК, рибосомы, поэтому способны к реакциям матричного синтеза и размножению. На их внутренних мембранах, образующих кристы, за счет энергии, выделяемой в процессе ферментатив ного кислородного окисления органических субстратов, образуются макро эргические соединения – молекулы АТФ.

Нейромедиаторы – органические соединения, передающие сигнал в си напсах от пресимпатического окончания к постсинаптической мембране.

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ Органеллы – постоянные высокоспециализированные структуры цито плазмы в клетках эукариот. По строению различают мембранные структу ры – митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматическую сеть, лизосомы, пластиды, вакуоли;

немебранные – рибосомы, клеточный центр, реснички, жгутики, микротрубочки, миофибриллы, нейрофибриллы.

Пассивный транспорт – самопроизвольный перенос гидрофильных ве ществ (путем диффузии или облегченной диффузии) по электрохимическо му градиенту с уменьшением свободной энергии системы (клетки).

Пероксисомы – округлые, окруженные одинарной мембраной органеллы диаметром 0,1-1,5 мкм с электронно-плотной сердцевиной, встречающиеся в клетке в количестве от нескольких десятков до сотни и занимающие в сово купности около 1% ее внутреннего объема.

Плазматическая мембрана (плазмолемма) – ультрамикроскопическая, с универсальным строением биологическая мембрана, отделяющая содержи мое клетки от внешней среды. Пограничное ее расположение, лабильность и избирательная проницаемость определяют все формы пассивного и активно го транспорта веществ, обеспечивают рецепторную функцию и взаимосвязи с соседними клетками.

Проницаемость мембраны – это способность мембраны пропускать че рез себя атомы, ионы, молекулы веществ. Различают несколько видов транс портов: 1) унипорт – транспорт ионов или молекул через мембрану незави симо от транспорта других соединений, например, молекул газов, воды;

2) симпорт – одновременный и однонаправленный перенос онов или молекул двух различных веществ, например, перенос ионов Na+ и глюкозы через мем брану клеток эпителия тонкой кишки;

3) антипорт – одновременный транс порт ионов или молекул веществ через мембрану в противоположных на правлениях.

Рибосомы – немембранные органоиды в виде плотного тельца размером 2030 нм. Рибосома состоит из двух субъединиц – большой и малой. Каждая субъединица представляет собой комплекс рибосомной РНК (рРНК) с белка ми. Основная функция рибосом – сборка белковых молекул из аминокислот, доставляемых к ним транспортными РНК (тРНК).

РНК (рибонуклеиновая кислота) – высокомолекулярное органическое соединение группы нуклеиновых кислот, которые участвуют в реализации генетической информации.

Факторы роста – белки, стимулирующие (либо ингибирующие) деление и развитие определенных клеток.

Хромосомы – форма существования наследственного аппарата (спира лизованных молекул дезоксинуклеопротеида) в неактивном состоянии в де лящихся митозом или мейозом клетках. Хромосомы в метафазе имеют двух Федорова М.З., Чернявских С.Д.

роматидное, а в анафазе – однохроматидное строение. Каждая хроматида состоит из одной молекулы ДНП.

Хроматин – форма существования наследственного аппарата в неделя щемся ядре, представленная совокупностью всех его хроматид в активном состоянии. В зависимости от его функционального состояния, различают гетерохроматин – генетически неактивные участки хроматина;

эухроматин – химически активные участки хроматина.

Цитоплазма – внеядерная часть протоплазмы животных и растительных клеток. Состоит из различных структур (органеллы, включения, компоненты цитоскелета) и основной цитоплазмы (гиалоплазмы), где осуществляются реакции промежуточного обмена. Основная функция цитоплазмы – обеспе чение обмена веществ и энергии.

Цитоскелет – это основа подвижной архитектуры клеток животных и растений.

Цитоспектрофлюриметрия – метод количественного изучения внутри клеточных веществ по спектрам их флюоресценции на одной заранее вы бранной длине волны.

Цитоспектрофотометрия – метод количественного изучения внутрикле точных веществ по их абсорбционным спектрам.

Экзоцитоз – перенос частиц и крупных соединений из клетки. Его раз новидности:

1) секреция – выведение из клетки растворимых соединений, которые являются продуктами синтеза клетки. Под секрецией понимают выделение веществ разного размера из клетки в виде секреторных пузырьков, высоко молекулярных и низкомолекулярных веществ;

2) экскреция – выделение из клетки твердых частиц;

3) рекреция – перенос твердых веществ через клетку.

Этот феномен характерен для специализированных макрофагов, которые по стоянно локализованы в эпителии слизистых оболочек и кожи. Поглощая с одной стороны бактериальные частицы и выделяя их обломки с другой сто роны, эти клетки осуществляют рекрецию.

Эмбриональный гистогенез – процесс возникновения специализиро ванных тканей из малодифференцированного клеточного материала эмбрио нальных зачатков, на стадии эмбрионального развития организма.

Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему мем бран, имеющих ультрамикроскопическое строение. Состоит из ветвящихся канальцев цистерн, полостей, пузырьков, трубочек – пронизывающих всю цитоплазму эукариотической клетки, образующих и ограничивающих еди ное пространство – полость ЭР шириной от 20 до 60 нм, занимающую до 10% от общего объема клетки. Вся эта лабиринтная структура ограничена КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ одинарной непрерывной мембраной. Вся сеть объединена в единое целое с плазмолеммой и наружной мембраной ядерной оболочки.

Эндорепродукция – процесс появления клеток с увеличением содержа ния ДНК. Появление полиплоидных клеток происходит в результате отсут ствия в целом или незавершенности отдельных этапов митоза. Существует несколько точек в процессе митоза, блокада которых приводит к его останов ке и появлению плоидных клеток.

Эндоцитоз – перенос частиц в клетку. Его разновидности: 1) пиноцитоз – захват и поглощение клеткой растворимых макромолекулярных соединений;

2) фагоцитоз – поглощение твердых частиц;

3) эндоцитоз – опосредованный рецепторами, поглощаемый субстрат специфически связывается с поверх ностными рецепторами плазмолеммы.

Ядерный матрикс – структурная сеть внутри ядра, образованная не гистоновыми белками интерфазных ядер, представляющая собой основу, определяющую морфологию и метаболизм ядра.

Ядро – обязательная часть клетки у многих одноклеточных и всех много клеточных организмов. Интерфазное ядро отделено от окружающей цито плазмы двумембранной оболочкой, содержит ядрышко, хроматин и карио плазму.

Ядрышко – непостоянные образования ядра в виде плотного округлого тельца, наблюдающиеся в интерфазном ядре, образуются на определенных участках хроматид, несущих информацию о р-РНК, участвует в образовании рибосом.

ЧАСТЬ 3:

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, СЕМИНАРОВ, ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ ВВЕДЕНИЕ Лабораторный практикум по дисциплине «Клеточная биология» ставит основной целью закрепление и углубление теоретического материала, вы работку навыков и умений в организации постановки и проведения экспе римента.

Настоящий лабораторный практикум направлен на целенаправленную подготовку студентов к экспериментальной работе, самостоятельному ее проведению. По результатам выполняемых работ студентам необходимо фор мулировать четкие выводы, аргументировать их, то есть непосредственно на практической основе освоить теоретические знания по биологии клетки.

В ряде работ, включенных в практикум, предлагается исследовать влия ние различных факторов на изучаемые структуры и функции различных ком понентов клетки не только в статике, но и в динамике. В данном практикуме представлены работы, в которых использованы общедоступные методики, не требующие специального, сложного и дорогостоящего оборудования. Освое ние данных методик позволяет понять, что даже с их применением при пра вильной постановке эксперимента можно научиться получать важную прак тическую информацию об основных явлениях и процессах, происходящих в клетке.

Проведение практических работ №2 и 3 возможно в рамках самостоятель ной работы.

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

Общий план практикума по «Клеточной биологии»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Лабораторная работа №1. Плазматическая мембрана и ее проницае мость Продолжительность – 2 часа Цель работы: по элекронограммам ознакомиться с особенностями строе ния плазматической мембраны животной клетки, провести наблюдения над явлением проницаемости плазматической мембраны.

Общие сведения по теме Плазматическая мембрана является структурным компонентов поверх ностного аппарата клетки, который определяет ее границы, ограничивая ци топлазму от внешней среды. Плазматическая мембрана состоит из двойного слоя липидов и белков (жидкостно-мозаичная модель), хорошо различимых под электронным микроскопом. Мембрана принимает множество форм в зависимости от структурной и функциональной роли клетки. Плазмати ческая мембрана имеет поля специализации, каждое из которых обладает уникальной морфологией и выполняет определенную биомолекулярную за дачу. Разнообразие морфологии клеток определяется вариациями строения цитоскелета, состоящего из белков, расположенных в самой плазматической мембране и под ней в цитоплазме. Часть белков плазматической мембраны обладает ферментативной активностью, некоторые из этих ферментов нахо дятся только в мембранах, являясь их маркерами. Плазматическая мембрана обеспечивает постоянство внутриклеточной среды за счет избирательной ее КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ проницаемости, определяющей экзо- и эндоцитоз различных веществ, уча ствующих в разных процессах клеточного метаболизма.

Порядок выполнения работы 1. Пронаблюдайте за проницаемостью мембраны эритроцита.

Возьмите три предметных стекла, на одно из них нанесите каплю 0,2% (гипотонического) раствора хлористого натрия, на второе – каплю физио логического (изотонического) 0,9% раствора хлористого натрия, на третье – каплю 3% раствора хлористого натрия (гипертонического). Затем возьмите кровь пипеткой или стеклянной палочкой и нанесите небольшие ее капли на все три стекла в описанной выше последовательности. Нельзя погру жать пипетку (палочку) с кровью в капли растворов, нанесенных на стекла.

Осторожно, чистой стеклянной палочкой или препаровальной иглой, пере мешайте каплю крови с раствором на стекле. После каждого стекла палочку или иглу следует вытирать, чтобы не изменить концентрацию растворов в каплях. Накрыть полученные препараты покровным стеклом и далее с по мощью микроскопа пронаблюдать за состоянием эритроцитов.

2. Изучите электронные микрофотографии, демонстрирующие строение плазматической мембраны (Кухтина Ж.М. Руководство к практическим занятиям по цитологии, стр. 32, задание 6).

Содержание отчета 1. Зарисуйте видимые под микроскопом картины мембран эритроцитов, дайте объяснение полученных фактов.

2. Зарисуйте электронные микрофотографии N 51 (а), 5б (а).

Контрольные вопросы 1. Как построена плазмолемма?

2. Какие классы липидов входят в состав мембран?

3. Охарактеризуйте белковый компонент мембран.

4. Какие структурные производные плазмолеммы находятся на свобод ной поверхности клеток? Объясните, с какой функцией клетки это связано?

5. Назовите функции плазматической мембраны.

Лабораторная работа №2. Деление клетки. Строение хромосом Продолжительность – 2 часа Цель работы: Изучить фазы митотического деления.

Общие сведения по теме В жизни клеток существует два основных периода: М-фаза (фаза митоза) и интерфаза. М-фаза – это митотический цикл, который длится 30-60 мин. и Федорова М.З., Чернявских С.Д.

завершается разделением клетки на две дочерние. Во время М-фазы наблю даются следующие процессы:

компактизация (конденсация) хромосом;

формирование веретена и выравнивание хромосом в плоскости эквато ра клетки;

расхождение сестринских хроматид к полюсам клетки;

образование борозды деления;

окончательное разделение одной клетки на две дочерние.

Фаза G1 (Gap 1). Это интервал между окончанием М-фазы и началом ре пликации ДНК. Длительность этой фазы изменяется в зависимости от типа клетки. Для большинства клеток млекопитающих фаза G1 продолжается око ло 12 ч.

Фаза S, или синтетическая фаза. Это период подготовки к митозу, во вре мя которого происходит синтез и репликация ДНК и центриолей.

Фаза G2 (Gap 2). Это период подготовки клетки к митозу, в течение кото рого осуществляется контроль полноты репликации ДНК. Это период роста и окончательного формирования содержимого клетки перед вхождением в фазу М.

Длительность клеточного цикла изменяется в зависимости от типа клетки и стадии развития организма. Например, клеточный цикл зиготы обычно не продолжителен. Оплодотворенное яйцо лягушки делится очень быстро (око ло 30 мин.). Большую часть этого времени занимают фазы S и М, а на фазы G1 и G2 затрачивается очень мало времени. Поскольку в зиготе уже суще ствует большой запас белков и других веществ, необходимых для клеточного деления, синтеза новых белков почти не требуется. Таким образом, Gap-фазы укорачиваются.

На ранних стадиях развития необходимо сформировать как можно больше клеток за относительно короткий промежуток времени. Например, в опло дотворенном яйце лягушки в течение 6 ч. происходит 12 дроблений и обра зуется эмбрион из 8192 клеток. Клетки делятся быстро, но увеличиваются в размере незначительно. Тем не менее, за счет огромного количества клеток и некоторой асимметрии деления эмбрион формируется в течение нескольких часов. После того, как эмбрион сформировался, закладка трех основных ти пов тканей завершена, и время, необходимое для клеточного цикла, увеличи вается за счет удлинения Gap-фаз. Синтез новых белков приводит к тому, что клетки увеличиваются в размере и объеме.

Двигатель клеточного цикла. Опыты с ооцитами лягушки показывают, что клеточный цикл раннего эмбриона работает как биохимический осци лятор, который периодически вводит клетку в клеточный цикл и выводит из него. Осцилятор – это серия биохимических процессов, в которых важную КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ роль играет MPF (фактор, стимулирующий созревание или фактор стиму ляции митоза – mitosis-promoting factor). MPF стимулирует клетки, находя щиеся в фазе G2, к вступлению в митоз. Стероид прогестерон также может направлять G2-клетки в митоз, поскольку стимулирует производство MPF.

Биомолекулярные процессы, происходящие при увеличении и снижении концентрации MPF, идут параллельно процессам митоза. Двигатель клеточ ного цикла включает в себя биохимические процессы, в результате которых экспрессируются белки, участвующие в определенных этапах цикла. В про цессе эмбрионального и постэмбрионального развития важную роль играет контроль экспрессии MPF.

Регуляторные точки фаз клеточного цикла. Точная репликация и рас пределение генетического материала – важнейшие условия выживания клет ки. В клеточном цикле существует 4 точки, в которых точность репликации, правильность последовательности и равное разделение ДНК контролируется специальными клеточными механизмами.

Регуляторная точка фазы G1. Если в фазе G1 обнаруживается повреж дение ДНК, белок р53 выступает в роли фактора транскрипции и вызывает задержку клеток в фазе G1. Клетка задерживается в этой фазе до тех пор, пока поврежденные нуклеотиды не будут восстановлены ферментами репарации.

Задержка в фазе G1 предотвращает копирование поврежденных оснований и тормозит мутацию ДНК.

Регуляторная точка S-фазы функционирует в фазе S, когда реплициру ется ДНК. Появление мутаций в процессе репликации и их последующее встраивание в геном может вызвать серьезные последствия, включая гибель клетки. Если произошли ошибки в репликации и они были пропущены репа ративными ферментами, клетка не может выйти из S-фазы.

Регуляторная точка G2-фазы. Нереплицированная ДНК блокирует пере ход клетки от G2-фазы к М-фазе. Происходит катастрофическое поврежде ние, если клетка проходит через фазу цикла, не завершив молекулярные про цессы, необходимые для подготовки к делению.

В клеточном цикле существует несколько периодов, во время которых мо жет произойти потеря контроля. Гены, чьи продукты участвуют в регуляции клеточной пролиферации, называют протоонкогенами. Мутация этих генов приводит к повышению неконтролируемой пролиферации клеток, и проон коген может стать онкогеном.

Порядок выполнения работы Отрежьте скальпелем самые кончики корешков длиной 0,5-0,7 см.

Поместите отрезанные кончики корешков в фиксатор (ледяная уксусная кислота и спирт в соотношении 1:3). Поставьте их в темное место на 24 ч. (Все Федорова М.З., Чернявских С.Д.

это надо приготовить до лабораторной работы). Красителем клеток корешков могут служить ацетокармин, ацтоорсеин или метиленовый синий. Для приготовления ацетоорсеина в 45 мл ледяной уксусной кислоты, доведенной до кипения, добавляют 1 г орсеина. Раствор охладите и добавьте к нему мл дистиллированной воды. Затем положите один корешок на предметное стекло. Нанесите на него 2-3 капли красителя. Слегка подогрейте препарат с красителем над спиртовкой. Повторите 2-3 раза. Промойте препарат. Для этого капните 2-3 капли воды с одной стороны и оттяните воду с красителем фильтровальной бумагой с другой стороны препарата.

Кончик корешка окрашен темнее, чем вся остальная часть. Отрежьте скальпелем этот кончик и положите на предметное стекло. Осторожно накройте покровным стеклом. Тупым концом препаровальной иглы сделайте с небольшим нажимом круговые движения по покровному стеклу над кончиком корешка. Препарат, приготовленный таким образом, называется давленым. Установите препарат под микроскопом. Найдите делящиеся клетки на разных стадиях митоза. Крупно нарисуйте контуры клеток и затем расположите в них наблюдаемые структуры.

Интерфаза. Ядро в клетке округлое, с четкими границами. В нем видны одно или два ядрышка. Хроматин в виде глыбок заполняет кариоплазму.

Профаза. Ядро заметно увеличивается, в нем исчезают ядрышки.

В кариоплазме наблюдается как бы клубок, составленный из тонких нитей.

Это спирализующиеся удвоенные хроматиды. В конце профазы оболочка ядра разрушается, двухроматидные хромосомы выходят в цитоплазму.

Метафаза. Двухроматидные хромосомы заметно укорачиваются и утолщаются, приобретая вид сильно изогнутых палочковидных структур.

Постарайтесь найти клетку, в которой хромосомы лежат в экваториальной плоскости, образуя звезду.

Анафаза. Сестринские однохроматидные хромосомы перемещаются к полюсам, поэтому в клетке можно увидеть фигуры, напоминающие две звезды. Обратите внимание, что хромосомы имеют вид шпильки. Центромеры хромосомы направлены к полюсам, а их плечи находятся под углом друг к другу.

Телофаза. У противоположных полюсов клетки видны рыхлые клубки из частично деспирализованных хромосом. В центре клетке начинает формироваться перегородка, которая постепенно делит материнскую клетку на две дочерних.

Содержание отчета Зарисуйте клетки на различных стадиях митоза и в интерфазе. На рисунке должны быть обозначены:

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ 1) интерфаза (ядро, цитоплазма, хроматин);

2) профаза (хромосомы);

3) метафаза (материнская звезда);

4) анафаза (дочерние звезды);

5) телофаза (ядра дочерних клеток).

Контрольные вопросы 1. Перечислите структурные компоненты интерфазного ядра.

2. Что такое гетеро- и эухроматин?

3. Каков химический состав, строение и функции ядрышка?

4. Назовите структурные элементы хромосом.

5. Что такое ген?

6. Дайте характеристику основным этапам синтеза белка.

7. Что такое хромосомный набор?

8. Что представляет собой половой хроматин?

9. Из каких периодов складывается клеточный цикл?

10. В какие периоды клеточного цикла происходит удвоение ДНК, синтез белка, накопление АТФ?

11. Что происходит с органеллами при митозе?

12. Что происходит с ядрышком при митозе?

13. Что такое эндомитоз и полиплоидия?

Лабораторная работа №3. Поверхностный аппарат клетки Продолжительность – 2 часа Цель работы: изучить особенности поверхностного аппарата клетки по электронограммам, научиться определять сорбционную активность клеточ ных мембран.

Общие сведения по теме Большинство типов клеток высших организмов образуют структуры, ко торые устроены гораздо сложнее, чем простые клеточные агрегаты;

клетки в них подвергаются перемещениям, реорганизациям и перестановкам до тех пор, пока не установится строгий порядок межклеточных взаимодействий.

Ключевую роль в формообразовании ткани или органа играют межкле точные контакты. Постоянство этих контактов относительно. Например, в многослойном эпителии образующиеся на базальной мембране генерации эпителиоцитов постепенно оттесняют от нее более старые клетки в вышеле жащие слои. При этом сначала утрачивается связь зрелых клеток с базальной мембраной, а затем и друг с другом. Тем не менее, межклеточные контакты, Федорова М.З., Чернявских С.Д.

по сравнению с временными адгезивными взаимодействиями, имеют каче ственно иной уровень прочности, определяемый функциональными свой ствами мембранных белков.

По своим функциональным свойствам межклеточные контакты подраз деляются на: 1) контакты простого типа (простые межклеточные соединения и интердигитация);

2) контакты сцепляющего типа (десмосомы и адгезивный поясок);

3) контакты запирающего типа (плотное соединение);

4) контакты коммуникационного типа (некрусы и синапсы).

Все клетки обладают специальными трансмембранными белками, кото рые способны специфически связываться с информационными молекулами и передавать сигналы внутрь клетки. Эти мембранные белки называют ре цепторами. Каждая клетка имеет сотни специфических поверхностных ре цепторов, которые объединяются в семейства. Все рецепторы отличаются по специфичности связывания. Например, число белков семейства обонятель ных рецепторов исчисляется тысячами. Человек может различать до пахнущих молекул, так как имеется примерно такое же число молекул за паха. Семейство рецепторов факторов роста так же велико, поскольку 8- типов факторов роста имеют множество изоформ.

Субмембранный слой клеточных мембран формируют белки цитоскеле та. Использование метода гипоосмотического «шока» позволило наиболее полно изучить цитоскелет мембран эритроцитов млекопитающих. Метод включает ряд последовательных процессов: многократное промывание зре лых эритроцитов, затем их центрифугирование, ресуспендирование в изото ническом буфере, набухание в воде до лизиса;

процентрифугировав продук ты лизиса, получают остаток – мембранные «тени», которые растворяют в ионном детергенте типа додецилсульфата натрия (SDS) и получают препарат белков, который затем разгоняют электрофорезом в полиакриламидном геле и окрашивают. В результате получают набор белков, представляющий скелет мембраны эритроцитов. Генетические нарушения любой белковой молекулы данного цитоскелета значительно изменяют форму эритроцита и приводят к клиническим нарушениям.

Порядок выполнения работы 1. Зарисуйте в альбоме типы межклеточных контактов, сделав необходимые обозначения.

2. Определите сорбционную способность эритроцитарных мембран (ССЭ) по степени поглощения красителя (метиленовый синий) эритроцитарной мас сой. Для этого получите эритроцитарную массу путем центрифугирования крови при 2000 об., в течение 10 мин. К 0,5 мл эритроцитарной массы добавь КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ те 1,5 мл красителя, затем после 3 мин. инкубации при комнатной температуре процентрифугируйте и с помощью КФК определите оптическую плотность рас твора надосадочной жидкости при длине волны 670 нм.

3. ССЭ вычислите по формуле:

где С – оптическая плотность красителя после инкубации;

В – оптическая плотность красителя до инкубации с эритроцитами.

Содержание отчета Определите сорбционную способность эритроцитарных мембран (ССЭ) по степени поглощения красителя (метиленовый синий) эритроцитарной массой, запишите полученные результаты, дайте им интерпретацию.

Контрольные вопросы 1. Структурно-функциональные особенности клеточной поверхности.

Общий план строения поверхностных рецепторов.

2. Укажите основные виды суперсемейств рецепторов, характерные для эукариот.

3. Выросты плазматической мембраны.

4. Дайте определение и классификацию межклеточных контактов.

5. Структурно-функциональные особенности простых контактов.

6. Структурно-функциональные особенности сцепляющих и запираю щих контактов.

7. Структурно-функциональные особенности коммуникационных кон тактов.

8. Перечислите и охарактеризуйте основные белки цитоскелета эритро цитов.

9. Опишите строение цитоскелета эритроцитов.

10. Какие молекулы образуют гликокаликс? Каковы его функции?

Лабораторная работа № 4. Двигательная активность клеток Продолжительность – 2 часа Цели: ознакомиться с некоторыми видами клеточного движения и орга ноидами, осуществляющими это движение.

Задачи: пронаблюдать за движением ресничек мерцательного эпите лия твердого неба лягушки;

приготовить и изучить препарат поперечно полосатого мышечного волокна и его сократительных элементов – миофи Федорова М.З., Чернявских С.Д.

брилл;

расширить теоретические знания и представления по теме «Межкле точное взаимодействие».

Порядок выполнения работы (алгоритм) Задание 1. Понаблюдайте за движением ресничек мерцательного эпите лия твердого неба лягушки.

1. Лягушку обездвиживают, разрушая ей спинной мозг. Для этого берут лягушку в левую руку так, чтобы брюшко ее лежало на ладони, а передние конечности были плотно прижаты к бокам ее тела. Указательный палец левой руки кладут лягушке на головку и, надавливая им, наклоняют ее головку.

При наклоне головки становится заметной ямка затылочно-атлантного сочленения. Его можно прощупать указательным пальцем правой руки. В эту ямку под углом 30 градусов к поверхности тела вводят препаровальную иглу, так, чтобы игла попала в позвоночный канал, и, сделав 2-3 движения иглой по позвоночному каналу, разрушают спинной мозг, при этом лягушка судорожно вздрагивает и вытягивает задние конечности. Операция бескровна. Появление капелек крови свидетельствует о том, что игла введена не в позвоночный канал, а в грудную аорту или в вену. Следует вытащить иглу и попытаться ввести ее снова. Обездвиженную лягушку кладут в препаровальную ванночку брюшком вверх и прикалывают булавками ко дну ванночки.

2. Пинцетом открывают ротоглотку, оттягивают и отрезают лягушке ниж нюю челюсть, а верхнюю прикалывают ко дну ванночки (при кровотечении со стороны нижней челюсти следует ватным тампоном зажать сосуд). Твер дое небо смачивают физ. раствором, нанося каплю раствора на поверхность неба. В области хоан насыпают мелкие крошки пробки и наблюдают за ре зультатом. В заключении делают соответствующие выводы.

3. Острым скальпелем, осторожно, чтобы не повредить сосуд, производят соскоб небольшого участка эпителия слизистой оболочки твердого неба.

Соскоб помещают в каплю физиологического раствора, предварительно нанесенного на предметное стекло, накрывают покровным и микроскопируют.

При малом увеличении можно увидеть активное движение жидкости по краям соскоба, волнообразные колебания ресничек на поверхности препарата, а также круговые движения отдельных клеток. При большом увеличении хорошо видно волнообразное движение ресничек групп клеток и работа ресничек отдельных клеток. Необходимо зарисовать несколько клеток.

Задание 2. Приготовьте и изучите препарат поперечно-полосатого мы шечного волокна и его сократительных элементов – миофибрилл.

Вырезают тонкий кусочек мышечного волокна (как овсяное зерно) любой мышцы задней конечности (бедренной, двуглавой и др.). Переносят его на предметное стекло в каплю физ. раствора. Препаровальными иглами тща КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ тельно расщипывают кусочек на отдельные волокна. Расщепленные мышеч ные волокна покрывают покровным стеклом и изучают под малым и боль шим увеличением. На таком препарате хорошо видны мышечные волокна.

Изменяя освещение поля зрения, можно увидеть поперечную исчерченность волокон. При разволокнении мышечного волокна на его концах будут видны миофибриллы – сократительные органоиды.

Для того, чтобы увидеть ядра, рядом с покровным стеклом нанесите ка плю раствора уксусной кислоты, а затем, прикладывая фильтровальную бу магу к противоположному краю покровного стекла, отберите физ. Раствор, и одновременно произойдет засасывание уксусной кислоты. При этом появ ляются отчетливо видимые ядра в виде длинных палочковидных утолщений, лежащих по длине волокна.

Содержание отчета 1. Зарисуйте несколько клеток мерцательного эпителия твердого неба ля гушки.

2. Внимательно рассмотрите и зарисуйте мышечное волокно, особенно акцентируя внимание на миофибриллах.

Контрольные вопросы 1. Назовите виды клеточного движения.

2. Перечислите органоиды, осуществляющие движение клетки.

3. Охарактеризуйте специализированные образования поверхностного аппарата клетки.

4. Перечислите межклеточные контакты.

5. Охарактеризуйте субмембранный комплекс – цитоскелет.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ СЕМИНАРОВ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Семинар № 1. Структура и функции мембранных и немембранных органелл клетки Цель семинара: обобщить знания студентов по морфо-функциональной организации органоидов цитоплазмы про- и эукариотических клеток на основе выявления прямой зависимости их функций от особенностей строе ния у разных систематических групп;

роли органоидов в реализации основ ных фундаментальных свойств и признаков живых систем – обмена веществ и энергии, саморегуляции, раздражимости, движения, ритмичности, регене рации.

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

Формат семинара – обсуждение докладов и рефератов.

Список вопросов семинара:

1. Особенности структуры мембранных органелл клетки.

2. Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты.

3. Гладкий и шероховатый эндоплазматические ретикулумы, особенно сти структуры и функции.

4. Структура и функции аппарата Гольджи.

5. Лизосомы как специализированные компартменты эукариотической клетки, их химический состав.

6. Биосинтетический и эндоцитозный механизмы переноса различных веществ в лизосому.

7. Пероксисомы, их функции и механизмы возникновения.

8. Особенности строения немембранных органелл клетки.

9. Молекулярная организация и место образования микротрубочек.

10. Промежуточные и актиновые филаменты, их функции.

Методические рекомендации по изучению содержательной части темы семинара.

Необходимо рассмотреть общие закономерности и особенности строения и функционирования органоидов клеток эукариот и прокариот на конкрет ных примерах (бактерий, грибов, растений, животных).

Для эффективной подготовки к семинару по теме «Структура и функции мембранных и немембранных органелл клетки» студентам рекомендуется обязательное изучение лекционного материала, а также самостоятельное освоение основной литературы. Для расширения и углубления знаний по от дельным вопросам необходимо пользоваться дополнительной литературой.

Целесообразно рассмотреть исторические аспекты и подходы к изучению структурных компонентов цитоплазмы. Рассмотреть основные методы науч ного познания – цитологические, биохимические, биофизические, микроско пические и др., используемые для экспериментального изучения органоидов, как в условиях живых клеток, так и при выделении их из них.

Необходимо ориентировать студентов на обязательное использование в процессе обсуждения вопросов практических знаний и умений, которые они приобрели в процессе выполнения лабораторных работ. Желательно в нача ле семинара провести тестированный контроль по указанной теме (в форме диктанта, контрольных тестовых заданий и контрольных вопросов).

Литература, рекомендуемая всем и отдельным докладчикам 1. Гистология (введение в патологию)/ Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А.

Челышева. – М.: ГЭОТАР, 1997. – 960 с.

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ 2. Грин, Н. Биология/ Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор/ Под ред. Р. Сопера. М.:

Мир, 1990. – 368 с.

3. Зенгбуш, П. Молекулярная и клеточная биология/ Под ред. В.А.

Энгельгардта. – М.: Мир, 1982. В 3-х т.

4. Молекулярная биология клетки: в 3 т. /Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж.

и др. М.: Мир, 1994. Т. 1-3.

5. Мушкамбаров, Н.Н. Молекулярная биология /Н.Н. Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов. – М.:МИА, 2003. – 544 с.

6. Рис, Э. Введение в молекулярную биологию/Э. Рис, М. Стернберг. – М.: Мир, 2002. – 142 с.

7. Фалиер, Дж. М. Молекулярная биология клетки /Дж. М. Фалиер, Д. Шилдс. – М.: «Бином-Пресс», 2004. – 272 с.

8. Ченцов, Ю.С. Общая цитология. / Ю.С. Ченцов,– М.: МГУ, 1984. – 352 с.

Требования для получения зачета по семинару Для получения зачета необходимо:

– принимать участие в обсуждении вопросов семинара, анализировать и дополнять ответы других участников семинара;

– подготовить доклад или реферат;

– правильно ответить не менее чем на 75% вопросов контрольного теста.

Практическое занятие №1. Методы исследования клетки. Темно польная микроскопия Продолжительность – 2 часа Цель работы: Ознакомиться с методами микроскопирования.

Общие сведения по теме Основными методами изучения биологических микрообъектов являются световая и электронная микроскопия, которые широко используются в экспериментальной и клинической практике.

Микроскопирование – основной метод изучения микрообъектов, исполь зуемый в биологии более 300 лет. Современные микроскопы представляют собой разнообразные сложные оптические системы, обладающие высокой разрешающей способностью. Размер самой маленькой структуры, которую можно видеть в микроскопе, определяется наименьшим разрешаемым рас стоянием (do). В основном оно зависит от длины волны света (л) и длины волн электромагнитных колебаний потока электронов и др. Эта зависимость приближенно определяется формулой: do = 1/2 л, которая показывает, что чем меньше длина волны, тем меньше разрешаемое расстояние и тем меньшие Федорова М.З., Чернявских С.Д.

по размерам микроструктуры можно видеть в препарате. Для изучения ги стологических препаратов применяют разнообразные виды световых микро скопов и электронные микроскопы.

Световая микроскопия. Для изучения гистологических микрообъектов применяют обычные световые микроскопы и их разновидности, в которых используются источники света с различными длинами волн. В обычных све товых микроскопах источником освещения служит естественный или ис кусственный свет. Минимальная длина волны видимой части спектра равна примерно 0,4 мкм. Следовательно, для обычного светового микроскопа наи меньшее разрешаемое расстояние равно приблизительно 0,2 мкм (do = 1/2' 0,4 мкм = 0,2 мкм), а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) может быть 1500-2500. Таким образом, в световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки размером от 4 до мкм, но и их внутриклеточные структуры – органеллы, включения. Для уси ления контрастности микрообъектов применяют их окрашивание.

Ультрафиолетовая микроскопия. Это разновидность световой микро скопии. В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультра фиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм. Разрешаемое расстояние здесь в 2 раза меньше, чем в обычных световых микроскопах, и составляет приблизительно 0,1 мкм (do = 1/2' 0,2 мкм = 0,1 мкм). Полученное в ультра фиолетовых лучах изображение (невидимое глазом) преобразуется в види мое с помощью его регистрации на фотопластинке или путем применения специальных устройств (люминесцентный экран, электронно-оптический преобразователь).

Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. Явления флюоресцен ции заключаются в том, что атомы и молекулы ряда веществ, поглощая ко ротковолновые лучи, переходят в возбужденное состояние. Обратный пере ход их из возбужденного состояния в нормальное происходит с испусканием света, но с большей длиной волны. В флюоресцентном микроскопе в каче стве источников света для возбуждения флюоресценции применяют ртутные или ксеноновые лампы сверхвысокого давления, обладающие высокой яр костью в области спектра 0,25-0,4 мкм (ближние ультрафиолетовые лучи) и 0,4-0,5 мкм (сине-фиолетовые лучи). Длина световой волны флюоресценции всегда больше длины волны возбуждающего света, поэтому их разделяют с помощью светофильтров и изучают изображение объекта только в свете флюоресценции. Различают собственную, или первичную, и наведенную, или вторичную, флюоресценцию. Любая клетка живого организма обладает собственной флюоресценцией, однако она часто бывает чрезвычайно сла бой. Первичной флюоресценцией обладают серотонин, катехоламины (адре налин, норадреналин), содержащиеся в нервных, тучных и других клетках, КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ после фиксации тканей в парах формальдегида при 60-80оС (мeтод Фалька).

Вторичная флюоресценция возникает при обработке препаратов специаль ными красителями – флюорохромами.

Фазово-контрастная микроскопия. Этот метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных живых объектов, не видимых при обычных методах микроскопирования. Как уже указывалось, в обычном световом микроскопе необходимая контрастность структур до стигается с помощью окрашивания. Метод фазового контраста обеспечива ет контрастность изучаемых неокрашенных структур за счет специальной кольцевой диафрагмы, помещаемой в конденсоре, и так называемой фазовой пластинки, находящейся в объективе. Такая конструкция оптики микроско па дает возможность преобразовать не воспринимаемые глазом фазовые из менения прошедшего через неокрашенный препарат света в изменение его амплитуды, т. е. яркости получаемого изображения. Повышение контраста позволяет видеть все структуры, различающиеся по показателю преломле ния. Разновидностью метода фазового контраста является метод фазовотем нопольного контраста, дающий негативное по сравнению с позитивным фа зовым контрастом изображение.

Микроскопия в темном поле. В темнопольном микроскопе только свет, ко торый дает дифракцию структур в препарате, достигает объектива. Происхо дит это благодаря наличию в микроскопе специального конденсора, который освещает препарат строго косым светом;

лучи от осветителя направляются сбоку. Таким образом, поле выглядит темным, а мелкие частицы в препарате отражают свет, который далее попадает в объектив. Разрешение этого микро скопа не может быть лучше, чем у светлопольного микроскопа, так как ис пользуется такая же длина волны. Но здесь достигается больший контраст.

Он используется для изучения живых объектов, авторадиографических объ ектов, например зерен серебра, которые выглядят светлыми на темном поле.

В клинике его применяют для изучения кристаллов в моче (мочевая кислота, оксалаты), для демонстрации спирохет, в частности treponema pallidum, вы зывающей сифилис, и др.

Интерференционная микроскопия. Разновидностями фазово-контрастного микроскопа являются интерференционный микроскоп, который предназна чен для количественного определения массы ткани, и дифференциальный интерференционный микроскоп (с оптикой Номарского), который специаль но используют для изучения рельефа поверхности клеток и других биологи ческих объектов.

В интерференционном микроскопе пучок света от осветителя разделяется на два потока: один проходит через объект и изменяется по фазе колебания, второй идет, минуя объект. В призмах объектива оба пучка соединяются и Федорова М.З., Чернявских С.Д.

интерферируют между собой. В результате строится изображение, в котором участки микрообъекта разной толщины и плотности различаются по степе ни контрастности. Проведя количественную оценку изменений, определяют концентрацию и массу сухого вещества.

Фазово-контрастный и интерференционный микроскопы позволяют изучать живые клетки. В них используется эффект интерференции, возни кающий при комбинации двух наборов волн, который создает изображение микроструктур. Преимуществом фазово-контрастной, интерференционной и темнопольной микроскопии является возможность наблюдать клетки в про цессе движения и митоза. При этом регистрация движения клеток может производиться с помощью покадровой микрокиносъемки.

Поляризационная микроскопия. Поляризационный микроскоп является модификацией светового микроскопа, в котором установлены два поляризационных фильтра – первый (поляризатор) между пучком света, и объектом, а второй (анализатор) между линзой объектива и глазом. Через первый фильтр свет проходит только в одном направлении, второй фильтр имеет главную ось, которая располагается перпендикулярно первому фильтру, и он не пропускает свет. Получается эффект темного поля. Оба фильтра могут вращаться, изменяя направление пучка света. Если анализатор повернуть на 90о по отношению к поляризатору, то свет проходить через них не будет.

Структуры, содержащие продольно ориентированные молекулы (коллаген, микротрубочки, микрофиламенты), и кристаллические структуры (в клетках Лейдига) при изменении оси вращения проявляются как светящиеся.

Способность кристаллов (паракристаллических образований) к раздвоению световой волны на обыкновенную и перпендикулярную к ней называется двойным лучепреломлением. Такой способностью обладают фибриллы поперечно-полосатых мышц.

Электронная микроскопия. Большим шагом вперед в развитии техни ки микроскопии было создание и применение электронного микроскопа. В электронном микроскопе используется поток электронов с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн. При напряжении 50 000 В, дли на волны электромагнитных колебаний, возникающих при движении потока электронов в вакууме, равна 0,0056 нм. Теоретически рассчитано, что разре шаемое расстояние в этих условиях может быть около 0,002 нм, или 0, мкм, т. е. в 100000 раз меньше, чем в световом микроскопе. Практически в современных электронных микроскопах разрешаемое расстояние составляет около 0,1-0,7 нм.

В настоящее время широко используются трансмиссионные (просве чивающие) электронные микроскопы (ТЭМ) и сканирующие (растровые) электронные микроскопы (СЭМ). С помощью ТЭМ можно получить лишь КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ плоскостное изображение изучаемого микрообъекта. Для получения про странственного представления о структурах применяют СЭМ, способные создавать трехмерное изображение. Растровый электронный микроскоп ра ботает по принципу сканирования электронным микрозондом исследуемого объекта, т. е. последовательно «ощупывает» остро сфокусированным элек тронным пучком отдельные точки поверхности. Для исследования выбран ного участка микрозонд двигается по его поверхности под действием откло няющих катушек (принцип телевизионной развертки). Такое исследование объекта называется сканированием (считыванием), а рисунок, по которому он движется, – микроконтрастром. Полученное изображение выводится на телевизионный экран, электронный луч которого движется синхронно с ми крозондом. Главными достоинствами растровой электронной микроскопии являются большая глубина резкости, широкий диапазон непрерывного изме нения увеличения (от десятков до десятков тысяч раз) и высокая разрешаю щая способность.

Электронная микроскопия по методу замораживания – скалывания при меняется для изучения деталей строения мембран и межклеточных соедине ний. Для изготовления сколов клетки замораживают при низкой температуре (-1600С). При исследовании мембраны плоскость скола проходит через се редину бислоя липидов. Далее на внутренние поверхности полученных по ловинок мембран напыляют металлы (платина, палладий, уран), изучают их с помощью ТЭМ и микрофотографии.

Метод криоэлектронной микроскопии. Быстро замороженный тонкий слой (около 100 нм) образца ткани помещают на микроскопическую решетку и исследуют в вакууме микроскопа при - 1600С.

Метод электронной микроскопии замораживание – травление приме няют для изучения внешней поверхности мембран клеток. После быстрого замораживания клеток при очень низкой температуре блок раскалывают лез вием ножа. Образующиеся кристаллы льда удаляют путем возгонки воды в вакууме. Затем участки клеток оттеняют, напыляя тонкую пленку тяжелого металла (например, платины). Метод позволяет выявлять трехмерную орга низацию структур. Таким образом, методы замораживания – скалывания и замораживания – травления позволяют изучать нефиксированные клетки без образования в них артефактов, вызываемых фиксацией.

Методы контрастирования солями тяжелых металлов позволяют ис следовать в электронном микроскопе отдельные макромолекулы – ДНК, крупных белков (например, миозин). При негативном контрастировании изу чают агрегаты макромолекул (рибосомы, вирусы) либо белковые филаменты (актиновые нити).

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

Электронная микроскопия ультратонкux срезов, полученных методом криоультрамикротомии. При этом методе кусочки тканей без фиксации и заливки в твердые среды быстро охлаждают в жидком азоте при температуре –196 оС. Это обеспечивает торможение метаболических процессов клеток и переход воды из жидкой фазы в твердую. Далее блоки режут на ультрами кротоме при низкой температуре. Такой метод приготовления срезов обычно используют для определения активности ферментов, а также для проведения иммунохимических реакций. Для выявления антигенов применяют антите ла, связанные с частицами коллоидного золота, локализацию которого легко выявить на препаратах.

Методы сверхвысоковольтной микроскопии. Используют электронные микроскопы с ускоряющим напряжением до 3 000 000 В. Преимущество этих микроскопов в том, что они позволяют исследовать объекты большой толщины (1-10 мкм), так как при высокой энергии электронов они меньше поглощаются объектом. Стереоскопическая съемка позволяет получать ин формацию о трехмерной организации внутриклеточных структур с высоким разрешением (около 0,5 нм).

Рентгеноструктурный анализ. Для изучения структуры макромолекул на атомарном уровне применяют методы с использованием рентгеновских лучей, имеющих длину волны около 0,1 нм (диаметр атома водорода). Моле кулы, образующие кристаллическую решетку, изучают с помощью дифрак ционных картин, которые регистрируют на фотопластинке в виде множества пятен различной интенсивности. Интенсивность пятен зависит от способно сти различных объектов в решетке рассеивать излучение. Положение пятен в дифракционной картине зависит от положения объекта в системе, а их ин тенсивность свидетельствует о его внутренней атомной структуре.

Порядок выполнения работы По методическим рекомендациям ознакомиться с устройством и правила ми работы на световом микроскопе.

1. Освоить технику микроскопирования, изучив общую морфологию клетки на постоянных гистологических препаратах (препараты, клетки пече ни аксолотля, эритроциты амфибий).

2. Изучить виды микроскопии.

3. Изучить метод темнопольной микроскопии, выполнив следующее задание: сравните строение клетки кожицы чешуи лука, видимое в проходящем свете, с изображением, полученном в темном поле при отраженном свете. Обычно для получения темного поля используют специальные конденсоры ОИ-13. В примитивном виде эффект темного поля можно получить с помощью центральной диафрагмы и водной иммерсии между конденсором и препаратом. Центральная диафрагма исключает из КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ поля зрения центральные лучи, оставляя для освещения препарата только краевые, которые обычно не попадают в поле зрения. При создании водной иммерсии между конденсором и предметным стеклом косые краевые лучи, частично преломляясь и отражаясь, резко отклоняются от своего первичного направления, попадают в объектив, освещая объект.

1. Изготовьте центральную диафрагму из плотной черной бумаги.

Для этого вырежьте круг, диаметром равный диаметру светофильтра для микроскопа. Отступая от края вырезанного круга на 4-5 мм, нарисуйте другой круг, меньшего диаметра, а в центре – третий, самый маленький, диаметр которого равен диаметру 2-копеечной монеты. Маленький, центральный круг в трех местах радиально соедините полосками шириной 3-5 мм с большим наружным кругом. Участки между полосками вырежьте.

На рисунке изображена центральная диафрагма, ее светлые участки – это вырезанные участки.

2. Приготовьте препарат кожицы чешуи лука.

Для этого на предметное стекло нанесите каплю воды. Луковицу разрежь те на дольки, выделите чешую и с ее внутренней стороны осторожно, но быстро отделите тонкую пленку-кожицу. Ножницами отрежьте небольшой кусочек кожицы (размером 5х5 мм) и поместите его на предметное стекло в каплю воды.


3. Приготовленный препарат рассмотрите под микроскопом. Вначале рассмотрите препарат в проходящем свете. Далее откиньте кольцо конден сора и положите в него центральную диафрагму и сверху покройте матовым светофильтром. Важно, чтобы диафрагма не прогибалась и не коробилась.

Конденсор должен быть приподнятым до упора. Приподнимите препарат, на верхнюю линзу конденсора нанесите каплю дистиллированной воды и опустите на нее препарат. Между линзой конденсора и препаратом образу ется иммерсионный слой. Снова рассмотрите препарат в проходящем свете.

Затем осторожно подведите откидное кольцо под конденсор и рассмотрите препарат в темном поле.

Содержание отчета 1. Зарисовать два рисунка. На одном изобразите 3-4 клетки чешуи кожи цы лука, видимые в проходящем свете, а на другом – в темном.

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

• В проходящем свете структура клетки едва заметна.

• В темном поле ядро, оболочка и некоторые органоиды выглядят ярко светящимися на темном фоне. Интенсивность свечения структур клетки дает представление о коллоидном состоянии клетки.

2. Заполнить таблицу:

Виды микроскопии Разновидности Контрольные вопросы 1. Классификация методов исследований клетки.

2. Что представляют собой витальные методы исследований клеток и тка ней? Каковы их основные разновидности?

3. Какие существуют методы изучения фиксированных объектов?

4. Чем отличается витальное окрашивание от суправитального? Приведи те примеры.

5. Сущность метода культуры тканей, его значение.

6. Что такое разрешающая способность микроскопа и от чего она зави сит? Чему равна разрешающая способность светового и электронного ми кроскопов?

7. Какой вид световой микроскопии необходимо применить для изучения объекта, в котором структуры различаются по показателю преломления, и в чем его сущность?

8. Фибриллы поперечно-полосатых мышц обладают способностью к двойному лучепреломлению (то есть раздваивают световую волну на обык новенную и перпендикулярную к ней). С помощью какого микроскопа удоб нее всего изучать такие структуры, как он устроен?

9. Перед исследователем стоит задача провести стереоскопическую съем ку трехмерной структуры с высоким разрешением (около 0,5 нм), при этом толщина материала 1–10 мкм. К какому виду микроскопии необходимо при бегнуть в данном случае? Почему?

Практическое занятие №2. Микроядерный тест Продолжительность – 2 часа Цель работы: научиться проводить микроядерный тест в буккальном эпителии человека, научиться выявлять микроядра.

Общие сведения по теме Микроядра – внуриклеточные хроматиновые образования, обособленные от ядра и имеющие собственную оболочку. Под микроскопом они представ КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ ляют собой овальные, округлые либо имеющие форму полумесяца образова ния с ровными краями (рис. 1).

Рис. 1. Микроядро в клетке На препаратах микроядро можно зарегистрировать только в следующих случаях:

– микроядро должно быть расположено в цитоплазме клетки;

– ядро клетки и микроядро находятся в одном оптическом поле;

– цвет и строение хроматина ядра и микроядра совпадают либо микроя дро светлее ядра, но ни в коем случае не темнее;

– микроядро округлой формы с ровными краями, четко очерчено и от делено от ядра клетки на расстояние не более двух диаметров от основного ядра;

– размер микроядра составляет – 1/5 диаметра основного ядра.

Микроядерный тест широко применяется для оценки влияния загрязни телей среды на живые объекты, для выявления цитогенетических аномалий в соматических клетках лиц, подвергшихся по роду работы воздействию раз личных агентов или ионизирующему облучению, медикаментозному лече нию, вакцинации, у больных инфекционными заболеваниями и при некото рых генетических болезнях.

Микроядра могут образовываться:

– из хромосомного материала, лишенного центромеры в процессе об разования аберраций хромосом, по этой причине отставших на стадии ана фазы от общего числа хромосом. В ходе митоза этот материал попадает лишь в одну из дочерних клеток и формирует одно или несколько мелких ядер, так называемых микроядер. Микроядра состоят главным образом из ацентри ческих фрагментов, что было показано с помощью измерения содержания ДНК. Микроядра могут быть образованы и целой хромосомой в результате нерасхождения, вызванного дефектом веретена деления;

– в результате деструкции интерфазного хроматина, т. е. еще до деле ния клеток.

Возникновение микроядер может индуцироваться мутагенами различ ной природы: физическими (-, -, УФ-излучения, рентгеновские лучи, гипо Федорова М.З., Чернявских С.Д.

и гепртермия);

химическими (бензол, бензапирен, выхлопные газы, колхи цин);

биологическими (вирус полиомиелита, кори). Быстрораспадающиеся вещества не способны индуцировать микроядра, так как для этого требует ся длительное воздействие мутагена на ядерные и митотические структуры клетки.

Наибольший интерес представляет проведение микроядерного теста в эпителиоцитах слизистой оболочки ротовой полости человека, так как для культивирования клеток не требуется специальное лабораторное оборудова ние, что определяет сравнительную его дешевизну. Кроме того, букальный эпителий является своеобразным «зеркалом», отражающим состояние всего организма, получающего ксенобиотики, либо через ротовую полость, либо ингаляционно. Поэтому результаты микроядерного теста в клетках данного типа могут служить показателем действия на организм вдыхаемых и посту пающих с пищей мутагенов, вызывающих численные и структурные аберра ции хромосом и приводящие к образованию микроядер. Повышенный уро вень микроядер в клетках слизистого эпителия полости рта может служить своеобразным «дозиметром» различных патологических состояний орга низма (аллергозы, паразитарные инвазии, некоторые генетические болезни), косвенно указывая на состояние иммунной системы организма.

К преимуществам микроядерного теста можно отнести:

– проведение прижизненного скрининга особей, извлекаемых из есте ственных популяций для определения динамики изменения данного показа теля во времени;

– применимость данного теста для значительного числа биологических объектов и типов клеток, в том числе для видов с большим количеством хро мосом или с хромосомами небольшого размера;

– приемлем для клеток и тканей с низкой митотической активностью;

– использование различного рода автоматических анализирующих систем для подсчета клеток с микроядрами, что дает возможность анализировать большие выборки;

– стандартная процедура приготовления препаратов хромосом позволяет проводить просмотр с целью обнаружения микроядер на тех же препаратах, на которых проводится определение уровня патологических митозов;

– по сравнению с другими тестами он краткосрочен и более выгоден эко номически.

Однако целесообразно использовать данный тест совместно с другими, так как микроядерный тест не позволяет точно установить тип хромосомных аберраций и идентифицировать хромосомы, в которых они произошли. Ре комендуется использовать микроядерный тест как основной метод исследо вания на млекопитающих in vivo в системе краткосрочных тестов выявления КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ канцерогенов, а дополнительно, для уточнения, – метафазный метод учета хромосомных аберраций.

Порядок выполнения работы 1. Приготовить временный микропрепарат буккального эпителия по схеме:

– стерильным шпателем с внутренней стороны щеки взять соскоб эпите лия и поместить ткань на чистое предметное стекло;

– высушить мазок на воздухе в течение нескольких минут;

– окрасить подготовленный мазок ацетоорсеином в течение 15-20 минут;

– накрыть мазок покровным стеклом, поместить сверху полоску фильтро вальной бумаги для удаления излишка красителя.

1. Проанализировать микропрепараты на микроскопе при увеличении 40Х1,5Х10. Препарат считается пригодным к изучению только в том слу чае, если клетки лежат в один слой. На препарате подсчитать число клеток с микроядрами, просматривая не менее 1000 клеток.

2. Определить частоту встречаемости клеток с микроядрами (Х) по фор муле:

Х = (число клеток с микроядрами / общее число просмотренных клеток) · 100% Содержание отчета 1. Сделать вывод об уровне микроядер в буккальном эпителии у обследо ванных лиц.

2. Зарисовать с препарата несколько клеток с микроядрами, сделать соответствующие обозначения.

Контрольные вопросы 1. Что такое микроядра?

2. Из каких структур могут образовываться микроядра?

3. Чем может индуцироваться возникновение микроядер?

4. Назовите преимущества микроядерного теста.

5. Для чего используется микроядерный тест?

Практическое занятие № 3. Межклеточная сигнализация Продолжительность – 2 часа Цель работы: научиться определять жизнеспособность протопластов клеток под световым микроскопом.

Общие сведения по теме Одной из основных особенностей сигнальной системы является рецеп торная специфичность. При этом различные клетки по-разному реагиру Федорова М.З., Чернявских С.Д.

ют на один и тот же лиганд. Например, ацетилхолин вызывает сокращение скелетной мышцы, но расслабление сердечной, а связывание ацетилхолина с секреторными клетками вызывает усиление секреции. Это свидетельству ет о том, что, несмотря на одинаковые лиганды, белки, передающие сигнал от активирующего рецептора в клетку, интерпретируют сигнал по-разному.

Одной из распространенных клеточных сигнальных систем являются ре цепторы, сопряженные с G-белками. N-концевой участок G-белка находит ся на наружной стороне клеточной мембраны, белок семь раз прошивает клеточную мембрану, цитоплазматический домен содержит участки связы вания G-белка. Существуют сотни различных форм высокоспецифичных G-белковых рецепторов, химическое разнообразие лигандов которых чрез вычайно велико. Рецепторы этого семейства реагируют на:


– небольшие молекулы, такие как катехоламины, пептиды и хемокины;

– высокомолекулярные соединения, такие как гликопротеиновые гормоны;

– тромбин;

– световые импульсы;

– летучие пахучие вещества.

Хотя общее строение G-белков одинаково, выявлены важные различия:

– различное расположение этих белков в липидном слое;

– различия пространственной структуры рецепторов, что объясняет на личие различных участков связывания и специфичность этих молекул.

Нарушение функционирования рецепторов, связанных с G-белком, может вызывать различные заболевания человека.

Порядок выполнения работы Жизнеспособность клеток оценивают под световым микроскопом с предварительной витальной окраской клеточной суспензии одним из красителей – трипановым голубым (окрашивает ядро), эозином (окрашивает цитоплазму). Трипановый голубой окрашивает мертвые клетки в голубой цвет, эозин – в красный. Живые клетки не окрашиваются, так как активно выводят краситель.

Стерильным шприцем ввести 4,5 мл охлажденного забуференного физ.

раствора или среды Хенкса с 5 Ед/мл гепарина внутрибрюшинно. Массажи ровать брюшную стенку 5 минут. Затем шприцом отобрать около 4 мл кле точной суспензии. Клетки дважды отмыть при 2-40 С в течение 10 мин ( об/мин). Клетки ресуспендировть в 5 мл охлажденной среды без гепарина.

Определить жизнеспособность ядросодержащих клеток методом прижиз ненной окраски трипановым синим. Для этого смешать в пробирке равные объемы клеточной суспензии и 0,1% раствор трипанового синего. Инкубиро вать 5 мин при комнатной температуре.

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ Содержание отчета Подсчитать количество жизнеспособных клеток (неокрашенных) и мерт вых (окрашенных) в камере Горяева, записать полученные данные.

Контрольные вопросы 1. Перечислите группы межклеточных сигнальных веществ.

2. Назовите, куда направлен поток биологической информации в системе.

3. Перечислите основные отличия гормонов от медиаторов.

4. Какие клеточные субстанции участвуют в передаче сигналов через мембраны внутрь клетки?

5. С какой целью при стрессах применяют лекарственные препараты адреноблокаторы сердечной мышцы?

ЧАСТЬ 4:

ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПРОФЕССОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРЕПОДАВАНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Клеточная биология» направлена на закрепление и углубле ние знаний об универсальных закономерностях в проявлении структуры и функций основных клеточных компонентов и в целом клеток с учетом их ор ганизации, рассмотрение форм межклеточных взаимодействий при развитии, воспроизведении и дифференцировке, межклеточных контактов, межклеточ ной и внутриклеточной сигнализации, которые непосредственно определяют интенсивность процессов обмена веществ и энергии в живых биосистемах и их адаптации к условиям среды.

Дисциплина «Клеточная биология» рекомендуется к изучению студента ми в 5 семестре 3 курса бакалавриата, после прохождения ими таких дис циплин, как «Биология» (1 семестр) и «Химия» (1-2 семестры), «Генетика»

(2 семестр), «Основы микробиологии», которые в совокупности формиру ют базовые знания о клеточных и внеклеточных формах жизни, методах их научного познания, значении в естественной среде и возможности их ис пользования в современном нанобиотехнологическом производстве. Но для целенаправленного использования живых систем с учетом современных на учных достижений будущим бакалаврам необходимы более глубокие знания о проявлениях жизни на молекулярно-клеточном уровне. Изучение данной дисциплины закладывает основы формирования универсальных, инстру ментальных и профессиональных компетенций, создает необходимую базу для целенаправленного изучения прикладных аспектов нанобиотехнологий.

Дисциплина тесно сопряжена с научными и методическими достижениями биохимии, биофизики, молекулярной биологии и генетики, в аппарате ее по знания имеются как морфологические, так и молекулярно-биологические подходы с использованием различных методов блока естественных наук, изучаемых в рамках бакалавриата.

Кроме того, ее знания непосредственно связаны и являются фундамен тальными для таких дисциплин, как «Биофизика», «Алгоритмы и методы молекулярной динамики», «Основы иммунологии», «Основы фармацевти ческой технологии», «Биохимия», «Основы атомно-силовой микроскопии», «Генная инженерия» и др.

Согласно научным данным, белки и нуклеиновые кислоты можно рас сматривать как примеры природных наноструктурных соединений, возмож ности которых уникальны, проявляясь во всех аспектах проявления жизни.

Создание для человечества безопасных нанобиоструктурных соединений, которые востребованы в различных областях промышленного производства, требует конкретного знания о механизмах и особенностях их функциони Федорова М.З., Чернявских С.Д.

рования, поведения в живых системах и влияния на их физиологический статус. Поэтому изучение каждой темы «Клеточной биологии» сопряжено с изучением уникальных биополимеров. Так, в разделе «Межклеточное и внутриклеточное взаимодействие» рассматриваются сигнальные вещества – гормоны, цитокины, нейромедиаторы, нейромодуляторы, факторы роста и другие, структурной основой которых являются белковые молекулы.

Материал курса изучается на лекциях, практических занятиях, семинарах, лабораторных работах, в ходе самостоятельной работы студентов. Направ ленность данной дисциплины – практико-ориентированная. Преподавателю необходимо уделить внимание отработке тех навыков и умений студентов, которые могут быть использованы ими в ходе профессиональной работы:

освоение работы на микроскопах, микротоме, знание и умение правильно использовать лабораторную посуду, препаровальные инструменты, работа с лабораторными животными с соблюдением этических норм при проведении экспериментов с ними.

Результаты изучения дисциплины в виде рефератов и практических работ могут быть использованы в других дисциплинах – как в виде развития темы, так и прииспользовании ее как теоретической или, наоборот, практической части последующей работы (курсового проекта / итоговой квалификацион ной работы) и т. п.

Процесс организации обучения студентов данной дисциплине требует целостного подхода, начиная с разработки учебной, а затем и рабочей про граммы с учетом профессиональной направленности обучающихся, уровня их базовых знаний по биологии, приемственности и взаимосвязи учебных дисциплин биологической направленности.

Преподавателю для ведения дисциплины необходимо определить пред мет и объекты исследования, иметь должный уровень теоретических знаний в области цитологии, молекулярной биологии, биохимии;

практические на выки и умения работы на разных микроскопах, микротоме;

умение работать с лабораторной посудой и препаровальными инструментами;

свободно вла деть цитологическими, биохимическими, гистологическими методами изу чения морфофункциональной организации клеток.

Успешность изучения студентами учебных материалов дисциплины на прямую зависит от уровня профессиональной подготовленности в данной области биологических знаний самого преподавателя, его подхода к органи зации самостоятельной работы студентов и ее осуществлению в течение все го семестра. Это требует разработки соответствующих контрольных форм работы – контрольные вопросы, тесты, задания и задачи, которые включа ют в себя проблемные аспекты. Из предлагаемых 54 часов самостоятельной работы 20 часов планируется использовать на подготовку и написание ре КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ ферата, остальные часы могут быть использованы на изучение дисциплины в рамках аудиторной и внеаудиторной самоподготовки к текущим учебным занятиям, включая работу по подготовке к текущему и итоговому контро лю, проведение самоконтроля за степенью освоения знаний дисциплины.

Соответственно это позволить студентам более свободно применять их для решения практических задач и заданий, изложения и объяснения ключевых вопросов теоретического курса, описания результатов практических работ.

Преподаватель должен вести консультативную работу, давая студентам ин дивидуальные и групповые консультации во время аудиторной и внеаудитор ной самостоятельной работы.

По результатам обучения предусмотрен экзамен в форме теста. Экзамен по дисциплине, согласно учебному плану, рекомендуется проводить в зачет ную неделю.

Рекомендуемая к изучению дисциплины учебная литература позволит преподавателю ориентировать бакалавров на более глубокое познание учебного материала, приобретение научной информации, которую они смогут использовать как дополнительную при подготовке к занятиям и как толчок к осознанному выбору своей профессиональной деятельности.

1. Зинченко, В.П. Внутриклеточная сигнализация / В.П. Зинченко, Л.П.

Долгачева. – Пущино: электронное изд-во «Аналитическая микроскопия», 2003. – http://cam.psn.ru.

2. Клеточная сигнализация /Под ред. П.Г. Костюк, М.А. Островский. – М.:

Наука, 1992. – 234 с.

3. Кружецкая, З.И. Биофизика мембран / З.И. Кружецкая, А.В. Лонский. – СПб.: Изд-во СПб ун-та, 1994. – 288 с.

4. Межклеточные взаимодействия / Под ред. У.К. де Мелло. – М.: Меди цина, 1980. – 255 с.

5. Патрушев, Л.И. Экспрессия генов / Л.И. Патрушев. – М.: Наука, 2000.

– 400 с.

6. Поликар, А. Элементы физиологии клетки / А. Поликар. – Л.: наука, Ленингр. отд-е., 1976. – 390 с.

7. Фултон, А. Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки / А. Фултон.

– М: Мир, 1987. – 120с.

8. Ченцов, Ю.С. Общая цитология / Ю.С. Ченцов. – М.: МГУ, 1984. – 352 с.

9. Шилов, В.Н. Молекулярные механизмы структурного гомеостаза / В.Н.

Шилов. – М.: Интерсигнал, 2006. – 288 с.

10. Абрамов, М.Г. Клиническая цитология / М.Г. Абрамов. – М.: медици на, 1974. – 335 с.

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

11. Владимиров, Ю.А. Флуоресцентные зонды в исследовании биологиче ских мембран / Ю.А. Владимиров, Г.Е. Добрецов. – М.: Наука, 1980. – 320 с.

12. Клеточные механизмы межорганных и межсистемных взаимоотноше ний / Под ред К.А. Зуфарова. – Ташкент: ТашМИ, 1989. – 91 с.

13. Левин, С.В. Структурные изменения клеточных мембран. / С.В. Ле вин. – Л.: Наука, 1976. – 224 с.

14. Ляшенко, В.А. Механизмы активации иммунокомпетентных клеток / В.А. Лешенко, В.А, Дроженников, И.М. Молотковская. – М.: Медицина, 1988. – 240 с.

15. Маленков, А.Г. Межклеточные контакты и реакции ткани / А.Г. Ма ленков, Г.А. Чуич. – М.: Медицина, 1979. – 136 с.

16. Малый практикум по цитологии /Под ред. Ю.С. Ченцова. – М.: МГУ, 1977. – 288 с.

17. Мецлер, Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке / Д. Мец лер. – Т. 2. – М.: Мир, 1980. – 606 с.

18. Саркисов, Д.С. Электронно-микроскопическая радиоавтография клет ки / Д.С. Саркисов. – М.: Медицина, 1980. – 264 с.

19. Финеан, Дж. Мембраны и их функции в клетке / Дж. Финеан, Р. Кол мэн, Р. Мичелл. – М.: Мир, 1977 – 200 с.

20. Фрей-Висслинг, А. Срвнительная органеллография цитоплазмы / А. Фрей-Висслинг. – М.: мир, 1976. – 144с.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ДИДАКТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Дидактический материал дает преподавателю возможность целенаправ ленно организовать ведение дисциплины. Наглядные дидактические мате риалы – схемы-плакаты и слайды, – могут быть использованы как в про цессе чтения лекций и проведения практических занятий и лабораторных работ, так и при организации самоподготовки студентов в часы ее аудитор ного проведения. Кроме того, они могут быть представлены студентам и в электронном варианте. В этом случае студенты могут обращаться к ним в процессе самостоятельного изучения учебного материала и подготовки к контрольным, текущим и итоговым. На основе их преподаватель может разработать и подготовить различные варианты контрольных заданий и во просов.

Эскизы плакатов являются частью методического обеспечения дисци плины «Клеточная биология». Они соответствуют рисункам, которые как на глядные пособия включены в лекционный курс. В лекционном материале, там, где дано указание на соответствующий номер рисунка, представлено КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ изложение текста, который может быть использован преподавателем. Пре подаватель при обращении к плакатам, при демонстрации их изображения может использовать и следующие комментарии:

Раздел 1. Введение в клеточную биологию 1. Схематическое изображение типичных клеток эукариот – на плакате изображены растительная и животная клетки и их основные органоиды. Этот схематичный рисунок наглядно демонстрирует сходство и отличие клеток растений и животных как по строению поверхностного аппарата, в частности, наличия хорошо выраженной целлюлозной стенки у растений, а у животных – наличия тонкого слоя гликокаликса, так и по наличию в этих видах клеток только им свойственных органелл. Так, у растительных клеток, в отличие от животных, присутствуют мембранные пластиды и прежде всего многочис ленные хлоропласты, большие вакуоли, заполненные клеточным соком.

2. Схематическое изображение прокариотической клетки – простей ший тип живой клетки. К прокариотам относятся такие одноклеточные ор ганизмы, как бактерии и цианеи (цианобактерии). Определяющей особенно стью прокариотической клетки является наличие прямого контакта между ее одной-единственной циклической молекулой ДНК и цитоплазмой, отсут ствие двухмембранных органелл – митохондрий и пластид, наличие много численных впячиваний плазматической мембраны внутрь цитоплазмы с об разованием мезосом, которые служат местом прикрепления ДНК и частично выполняют функции мембранных органоидов, наличие более мелких, чем у эукариот, рибосом, которые свободно располагаются в цитоплазме. Кро ме того, хорошо выраженная клеточная стенка, состоящая из гликопептида муреина, ограничивает их способность выделять и поглощать крупные мо лекулы.

Раздел 2. Морфофункциональная организация клетки 3. Биологические мембраны имеют универсальное строение. Они со стоят из липидов, белков. Их строение соответствует модели жидкостно мозаичного строения. Основу их составляет билипидный слой и три группы белков – прилегающих к поверхности мембраны, частично погруженных и полностью пронизывающих ее. Они образуют плазмолемму или плазматиче скую мембрану – это биологический барьер, отделяющий цитоплазму всех типов клеток про- и эукариот от окружающей среды, ядерную оболочку и все мембранные органеллы, обособляя тем самым одни клеточные структуры от других.

4. Перенос веществ через мембраны – это процесс, имеющий фунда ментальное значение для всех живых клеток. Клетка должна иметь возмож Федорова М.З., Чернявских С.Д.

ность поглощать как метаболиты, богатые энергией, так и питательные ве щества, и одновременно выводить наружу ненужные ей соединения. Клетки высших организмов обладают и еще одной способностью – они секретируют некие активные вещества, которые могут быть важны для жизнедеятельно сти других тканей или органов. Механизмы, с помощью которых малые мо лекулы или ионы могут проходить сквозь плазматическую мембрану, мож но подразделить на три типа: диффузия, облегченная диффузия и активный транспорт.

Раздел 3. Дифференцировка и воспроизведение клеток 5. Клеточный цикл – это последовательность событий, происходящих во время деления клетки, в результате которого образуются дочерние клетки.

6. Схематическое изображение митоза – эукариотические клетки могут делиться двумя способами:

1) универсальный – митоз (кариокинез, непрямое деление);

2) редко встречающийся – амитоз (прямое деление).

Митоз принято подразделять на четыре фазы: профаза, метафаза, анафа за, телофаза.

Границы между фазами установить очень трудно. Единственная фаза, ко торая имеет реальное начало, – анафаза (начало движения хромосом к по люсам).

Раздел 4. Межклеточное и внутриклеточное взаимодействие 7. Действие некоторых гормонов позвоночных. Гормоны – вещества, продуцируемые специализированными тканями высших организмов и дей ствующие как высокоспециализированные «химические сигналы». Струк тура гормонов крайне разнообразна. Функция гормонов состоит в передаче информации от «клеток-датчиков», находящихся в непосредственном кон такте с внешней средой.

Контрольный дидактический материал, используемый в процессе отсле живания уровня усвоения студентами учебного материала, может быть пред ставлен в различной форме:

тестовые вопросы к разделам теоретического курса;

вопросы к практическим занятиям, семинарам и лабораторным работам;

материалы для проведения контрольных работ по разделам дисциплины;

типовые задачи и задания для проведения коллоквиума.

Все указанные формы представлены в данном пособии.

КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ В процессе прохождения теоретических разделов дисциплины для теку щей аттестации можно использовать составленные контрольные вопросы, которые заранее предоставляются студентам.

После изучения каждого раздела дисциплины рекомендуется проведение контрольной работы, которая представлена несколькими вариантами, каж дый из которых должен включать в себя несколько заданий, желательно раз личной направленности.

Для более полного осознания задач и целей и полученных результатов в ходе практического занятия и лабораторной работы к каждой из них разра ботаны контрольные вопросы, на которые бакалавры должны дать ответы в соответствии с информацией, полученной ими на занятии, или в ходе само стоятельной подготовки к нему.

Важной работой, требующей со стороны студентов системного подхода к ее выполнению, являются типовые задачи. Для их решения необходимо ис пользовать знания из различных разделов и тем дисциплины, что позволяет рекомендовать использовать эту форму работы не только для самостоятель ной работы, но и промежуточной аттестации или части итогового контроля.

После изучения всего курса рекомендуется провести тестирование бака лавров, используя для этого как минимум два вида тестовых заданий. Каж дый тест может включать в себя до 50 вопросов. Зачетный результат выпол нения тестов можно использовать как допуск к экзамену.

Федорова М.З., Чернявских С.Д.

ЭСКИЗЫ ПЛАКАТОВ РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В КЛЕТОЧНУЮ БИОЛОГИЮ 1.1. Введение. Предмет и основные понятия клеточной биологии Рис. 1. Схематическое изображение типичных животной и растительной эукариотических клеток КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В КЛЕТОЧНУЮ БИОЛОГИЮ 1.2. Введение. Предмет и основные понятия клеточной биологии Рис. 2. Схематическое изображение прокариотической клетки Федорова М.З., Чернявских С.Д.

РАЗДЕЛ 2. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ 2.2. Цитоплазматические мембраны. Транспорт веществ через мембраны Рис. 3. Схема строения биологической мембраны КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ РАЗДЕЛ 2. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ 2.2. Цитоплазматические мембраны.

Транспорт веществ через мембраны Рис. 4. Схема мембранного транспорта Федорова М.З., Чернявских С.Д.

РАЗДЕЛ 3. ДИФФЕРЕНЦИРОВКА И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ КЛЕТОК 3.2. Воспроизводство клеток Рис. 5. Схематическое изображение клеточного цикла КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ РАЗДЕЛ 3. ДИФФЕРЕНЦИРОВКА И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ КЛЕТОК 3.2. Воспроизводство клеток Рис. 6. Схематическое изображение митоза Федорова М.З., Чернявских С.Д.

РАЗДЕЛ 4. МЕЖКЛЕТОЧНОЕ И ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 4.1. Межклеточная и внутриклеточная сигнализация Рис. 7. Схема действия некоторых гормонов позвоночных КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РАБОТЫ ПРОФЕССОРСКО-ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО СОСТАВА Задания для самостоятельной работы студентов 1. Выполнение практических аудиторных занятий:

1) Методы исследования клетки. Темнопольная микроскопия.

2) Плазматическая мембрана и ее проницаемость.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.