КЛІТИНА. ІСТОРІЯ ТА МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ КЛІТИНИ. ПРОКАРІОТИ ТА ЕУКАРІОТИ.

План 1. Клітина як елементарна біологічна система. 2. Історія вивчення клітини. 3. Будови клітини: 3.1. Поверхневий апарат клітини Цитоплазма. 4. Особливості прокаріотів і еукаріотів. 5. Методи цитологічних досліджень.

ЩО ТАКЕ КЛІТИНА?

Клітина - (від лат. cellula комірка ) - основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, елементарна (найпростіша) жива система. Клітині характерні всі основні властивості живого: обмін речовин і перетворення енергії, здатність до росту, розмноження, руху, збереження і передача спадкової інформації нащадкам тощо. Клітина

Форми життя Клітинні Неклітинні Колоніальні Багатоклітинні Одноклітинні Віруси

Це цілісні самостійні організми, яким властиві всі життєві функції, притаманні багатоклітинним організмам. Одноклітинні організми Амеба звичайна Євглена зеленаІнфузорія-туфелька

Організми, які складаються з певної кількості клітин одного чи декількох типів, що зазвичай функціонують незалежно одна від одної. Колоніальні організми Вольвокс Анабена Спіруліна

Складаються з великої кількості клітин, які тісно повязані між собою, але відрізняються за будовою та функціями і утворюють тканини, органи, системи органів. Функціонують як єдине ціле, а клітини є їх елементарними складовими частинами. Багатоклітинні організми

Клітини відрізняються за розмірами, формою, функціями, які виконують. Форма клітин надзвичайно різноманітна: овальна, паличкоподібна, спіральна, кубічна, округла та ін.

Клітина Усі клітини складаються з поверхневого апарату та цитоплазми

Історія вивчення клітини Роберт Гук (1635 – 1703) 1665 рік – запропонував термінклітина; за допомогою власноруч сконструйованого мікроскопа вивчав зрізи корка і вперше відкрив клітинну будову рослинних тканин. Антоні ван Левенгук (1632 – 1723) за допомогою власноруч сконструйованого мікроскопа відкрив і описав одноклітинних тварин (зокрема, інфузорій), бактерій, а також еритроцити і сперматозоїди хребетних тварин.

Роберт Броун ( ) – відкрив ядро в клітинах рослин (в клітинах орхідеї) Ян Пуркіне ( ) 1825 – вперше спостерігав ядро в яйцеклітині курки

Теодор Шванн (1810 – 1882) Матіас Шлейден (1804 – 1881) Клітинна теорія загальновизнана біологічна теорія, сформульована у середині XIX століття, що надала базу для розуміння закономірностей живого світу і для розвитку еволюційного вчення. 1839р. – Т. Шванн спираючись на праці М. Шлейдена сформулював основні положення клітинної теорії: - всі організми складаються з клітин; - клітини тварин і рослин подібні за будовою

Карл Бер ( ) відкрив яйцеклітину ссавців і довів, що всі багатоклітинні організми починають свій розвиток із зиготи. Рудольф Вірхов ( ) доповнив клітинну теорію положенням кожна клітина утворюється з клітини

Сучасні положення клітинної теорії: клітина - елементарна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за походженням, будовою, хімічним складом, основними процесами життєдіяльності; кожна нова клітина утворюється тільки в результаті розмноження материнської клітини; у багатоклітинних організмів, які розвиваються з однієї клітини (спори, зиготи тощо), різні типи клітин формуються завдяки їхній спеціалізації протягом індивідуального розвитку особини і утворюють тканини; із тканин формуються органи, які тісно пов'язані між собою.

1868Фредерік Мішервиділив з ядра клітини гною нуклеїнові кислоти 1880Вальтер Флеммінг відкрив та описав процес мітозу в клітинах личинок земноводних 1882Ілля Мечников відкрив явище фагоцитозу в лейкоцитів і повязав із цим захисні властивості організмів 1894Ріхард Альтман під назвою біобластів описав мітохондрії (назву «мітохондрії» 1897 року запропонував К. Бенда). 1898Камілло Гольджі описав органелу, яку згодом назвали на його честь «комплексом Гольджі» 1945 Альберт Клод, Кейт Портер відкрили ендоплазматичну сітку 1949Крістіан де Дювописав лізосоми 1952 Фрітьоф Сьостранд, Джордж Пелед встановили внутрішню будову мітохондрій 1954Джордж Пелед відкрив рибосоми, а 1956 року він зясував призначення зернистої ендоплазматичної сітки 1956 Філіпп Сієкевітц і Джордж Пелед уперше виділили рибосоми з клітини 1962 Маршал Ніренберг, Северо Очоа та Хар Гобінд Хорана розшифрували генетичний код 1966Джонатан Сінгер запропонував «рідинно-мозаїчну» модель будови плазматичної мембрани 1967Едвін Тейлорзясував роль мікротрубочок у мітотичному поділі клітини 1971Ел Сазерленд Отримав Нобелівську премію за дослідження механізмів транспорту речовин через плазматичні мембрани

Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст від несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем. Підмембранні комплекси Клітинна стінка (рослини, гриби, бактерії) Поверхневий апарат клітини Надмембранний комплекс Плазматична мембрана Глікокалікс (тварини) МікротрубочкиМікрофіламенти Пелікула (одноклітинні: інфузорія, євглена тощо)

Мікротрубочки та мікрофіламенти – це білкові утворення, які становлять опору клітин – цитоскелет. Елементи цитоскелета виконують опорну функцію, сприяють закріпленню органел у певному положенні, а також їхньому переміщенню в клітині.

Плазматична мембрана Складається з ліпідів, білків і вуглеводів. Ліпіди - приблизно 40% сухої маси - з них фосфоліпіди – до 80%. Розташовані у два шари. Молекули мембранних ліпідів складаються з двох частин гідрофобної та гідрофільної. Гідрофільні головки формують внутрішню й зовнішню поверхню мембрани. Гідрофобні хвости розташовані всередині мембрани. Білки (30 – 70%) розміщуються на зовнішній і внутрішній поверхнях (поверхневі білки) або пронизують мембрану на різну глибину (внутрішні). Вуглеводи входять до складу мембран у вигляді комплексів із білками або ліпідами. Клітинним мембранам характерна рідинно-мозаїчна модель будови біологічних мембран.

Функції плазматичної мембрани захисна: оберігає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів; транспортна: забезпечує обмін речовин з навколишнім середовищем; регуляторна: містять деякі ферменти, які беруть участь у регуляції обміну речовин і перетворенні енергії; рецепторна: на поверхні мембрани розташовуються рецептори – білкові утвори, які мають здатність сприймати подразники і певним чином на них відповідати, таким чином плазматична мембрана забезпечує обмін інформацією між клітиною і навколишнім середовищем; забезпечує міжклітинні контакти у багатоклітинних організмів.

Цитоплазма це внутрішнє середовище клітини, розташоване між плазматичною мембраною і ядром. Основні компоненти цитоплазми Гіалоплазма- (основна плазма або матрикс цитоплазми) - це прозорий колоїдний розчин органічних і неорганічних сполук у воді. Клітинні органели - постійні клітинні структури, кожна з органел забезпечує відповідні процеси життєдіяльності клітини. Клітинні включення - непостійні компоненти клітини, запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин у вигляді краплин (жири), зерен (крохмаль, глікоген), кристалів (солі) тощо.

Гіалоплазма Склад: Стан: Неорганічні речовини: вода, катіони (Ca2+, К+), аніони (вугільної, фосфорної кислоти, Cl-) Органічні речовини: гідрофільні білки, нуклеотиди, амінокислоти, ліпіди, вуглеводи Золь (рідкий) Гель (драглистий) Перехід залежить від концентрації іонів кальцію, АТФ та частково денатурації чи ренатурації особливого білка гіалоплазми - актину. Функції цитоплазми: 1.Містить усі органоїди й забезпечує функціонування та існування клітини як єдиного цілого. 2.Підтримує форму клітини. 3.Бере участь в обмінних процесах клітини.

Клітинні органели Немембранні: Рибосоми Клітинний центр Мікротрубочки Мікрофіламенти Одномембранні: ЕПС Комплекс Гольджі Вакуолі Лізосоми Двомембранні: Мітохондрії Хлоропласти Ядро

Прокаріоти та Еукаріоти організми, клітини яких мають ядро, принаймні на певних етапах їхнього клітинного циклу. організми, клітини яких не мають і характеризуються простою будовою

ОзнакаПрокаріотиЕукаріоти 1 ПредставникиЦарства Бактерії та Ціанобактерії Царства Рослини, Гриби і Тварини 2 Форми життяОдноклітинні, колоніальні Одноклітинні, багатоклітинні, колоніальні Різні форми клітин бактерій Ціанобактерії

3 Спадковий матеріал ДНК замкнута в кільце, формує нуклеоїд ДНК має лінійну структуру, знаходиться в хромосомах у ядрі 4Органели Не мають одно- та двомембранних органел. Рибосоми є, але дрібніші, ніж в еукаріотичній клітині Є різні немембранні, одно- та двомембранні Спадковий матеріал прокаріотів Спадковий матеріал еукаріотів

5Органели руху Прості за будовою джгутики, без мікротрубочок, не оточені плазмолемою Джгутики складні, в їх основі комплекс мікротрубочок, оточені плазмолемою 6 Спосіб розмноження Розмножуються нестатевим способом – поділом навпіл. кожна з дочірніх клітин, які утворилися внаслідок поділу материнської, отримує подібну спадкову інформацію. Статевий процес - кон'югація Під час кон'югації дві клітини обмінюються спадковою інформацією (у вигляді фрагментів молекули ДНК) через цитоплазматичний місток, що на певний час утворився між ними. Характерні мітоз (поділ нестатевих клітин), мейоз (поділ статевих клітин). Передається весь набір хромосом.

Методи цитологічних досліджень Світлова мікроскопія (оптична): Це методи досліджень за допомогою світлового мікроскопа. Грунтується на тому, що через прозорий чи напівпрозорий об'єкт дослідження проходять промені світла, які згодом потрапляють на систему лінз об'єктива та окуляра. Лінзи зорово збільшують об'єкт дослідження. Сучасні світлові мікроскопи можуть забезпечувати збільшення об'єктів у 2-3 тис. разів.

Електронна мікроскопія. Сукупність методів дослідження за допомогою електронних мікроскопів. Збільшення обєктів в понад разів дозволяє вивчити молекулярну будову клітинних структур. потік електронів, які рухаються в магнітному полі, прискорюється високою різницею потенціалів, що створюється між різними полюсами (катодом і анодом). Роль лінз виконують електромагніти, здатні змінювати напрямок руху електронів, збирати їх у пучок (фокусувати) і спрямовувати його на об'єкт дослідження. Пройшовши через досліджуваний об'єкт, електрони потрапляють на люмінісцентний екран, спричиняючи його свічення, або на особливий фотоматеріал, за допомогою якого зображення можна фотографувати.

Метод мічених атомів (авторадіографія): у клітину вводять речовину, в якій один з атомів певного хімічного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом. За допомогою спеціальних приладів, здатних фіксувати ці ізотопи, можна простежити за міграцією цих речовин у клітині та їхнім перетворенням. Метод прижиттєвого вивчення: в організм вводять спеціальні кислі колоїдні барвники, які не проявляють токсичної дії на клітини, і прослідковують долю цих барвників. Метод культури клітин: вирощування клітин поза організмом у так званих тканинних культурах на спеціальних живильних середовищах. Дозволяє вивчати процеси життєдіяльності клітини без втручання в живий організм, отримувати необхідні речовини.

Метод виготовлення тимчасових препаратів: виготовляють у вигляді мазків (мазок крові), плівок (плівка цибулі) тощо. Підготовлений матеріал підфарбовують гістологічними фарбниками, після чого препарат накривають покривним скельцем і він готовий для вивчення під мікроскопом. Метод виготовлення фіксованих і зафарбованих постійних препаратів: виготовляють за певною схемою, яка передбачає фіксацію матеріалу та його зневоднення для попередження розкладання вихідної тканини. Для виготовлення постійних цитологічних препаратів застосовують спеціальну методику, яка включає ряд етапів. Є одним із основних методів вивчення клітин, тканин і ембріонального розвитку. Мікроманіпуляції над клітинами: методики, що мають на меті втручання в живу клітину чи ембріональний зародок із тим, щоб викликати в них певні зміни і тим самим дослідити поведінку цих утворів у змінених умовах. Це може бути гібридизація клітин хімічним шляхом (дією чотирихлористого вуглецю) або мікрохірургічне (під мікроскопом) об'єднання двох різних клітин (наприклад, фібробласт курчати і міокардіоцит людини). До сучасних мікроманіпуляцій над клітинами відносять соматичну гібридизацію та генну інженерію.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!