Биология в системе медицинских наук. Биология клетки. Зенкина Виктория Геннадьевна, зав. кафедрой биологии, ботаники и экологии, к.м.н., доцент

Предмет «биология» Определение понятия «жизнь». Свойства живого Уровни организации живой материи Формы жизни Основные положения клеточной теории Общий план строения клетки, её поверхность Транспорт веществ через мембрану Типы межклеточных контактов Состав цитоплазмы. Органеллы и включения Теории эволюции клетки План лекции

В 1802 Жан Батист Ламарк ввел термин «биология» от греч. слов – БИОС-жизнь, ЛОГОС – учение.

Современная биология, как учебная дисциплина, включает: цитологию, общую генетику, медицинскую генетику, онтогенез и филогенез органов и систем, паразитологию, антропогенез, происхождение жизни и вопросы экологии. Предметом изучения биологии являются живые организмы, их строение, функции и природные сообщества. Изучение биологии как теоретической дисциплины необходимо врачу любой специальности, ибо это основа практической деятельности врача

Жизнь – это открытая нуклеопротеидная макромолекулярная система, способная к самовоспроизведению (преемственность между генерациями биологических систем), самообновлению (поток вещества и энергии) и саморегуляции Что же такое жизнь?

1. Рост и развитие 2. Обмен веществ 3. Старение и смерть 4. Раздражимость и возбудимость 5. Способность к воспроизводству 6. Наследственность 7. Изменчивость 8. Биологические ритмы 9. Дискретность и целостность 10. Единство химического состава Характеристика живого

Уровни организации живого Биологические микросистемы Молекулярно-генетический уровень Субклеточный уровень Клеточный уровень Биологические мезосистемы Тканевой уровень Органный уровень Организменный уровень Биологические макросистемы Популяционно-видовой уровень Биогеоценотический уровень Биосферный уровень

Формы жизни Клеточные Неклеточные Прокариоты и эукариоты Вирусы, вирионы, плазмиды, прионы

Неклеточные формы жизни Вирус – неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток Вирион – полноценная вирусная частица, состоящая из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки Плазмиды - производные вирусов формируются из фрагментов хромосом клетки Прионы - аномальные формы низкомолекулярных белков, которые образуются в результате мутации генов, но способны кодировать нормальные клеточные белки. Вызывают медленно протекающие инфекции с инкубационным периодом до 30 лет, но ведущие к смерти

1)прикрепление вируса к клетке, 2) внедрение в клетку, 3) латентная (скрытая) стадия, 4)образование нового поколения вирусов, 5) выход вироспор. В латентную стадию вирус как бы исчезает, его не видно, но пораженная клетка синтезирует необходимые для вируса белки и нуклеиновые кислоты, в результате чего образуется новое поколение вироспор. Вироспоры вне клетки не проявляют свойства жизни. В жизненном цикле вирусов выделяют следующие стадии:

К числу вирусных заболеваний относятся: бешенство, оспа, краснуха, таежный энцефалит, грипп, эпидемический паротит, гепатиты, корь, папилломы и многие другие

клетка клетка – обособленная наименьшая структура, которой присуща вся совокупность свойств жизни. Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица, способная передавать свои свойства в ряду поколений. Основную массу живых существ составляют организмы, обладающие клеточной структурой

В 1838 г Маттиас Якоб Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию

1)жизнь во всех своих формах обеспечивается в структурном и функциональном отношении только клеткой 2) единственный способ возникновения новых клеток – это деление предшествующих 3) единство и однообразие строения растительных и животных клеток Основные положения современной клеточной теории

Выделяют два вида клеток: прокариоты и эукариоты

малые размерами, отсутствие оформленного ядра, отсутствием системы мембран, молекула ДНК- кольцевая (нет гистонов), очень быстрое деление амитозом. Царство дробянок (бактерии, Сине-зеленые водоросли, микоплазмы) Прокариоты

1. Синтетическая 2. Энергетическая 3. Информационная Основные функции клетки:

Эукариотическая клетка клеточная поверхность цитоплазма ядро

Надмембранный комплекс – гликокаликс (сложные углеводы) Мембранный комплекс – циотоплазматическая мембрана (бислой липидов и белки) Подмембранный комплекс (микротрубочки и микрофиламенты Клеточная поверхность

Плазмалемма выполняет функции: 1. Барьерная 2. Транспортная 3. Избирательная проницаемость 4. Рецепторная 5. Cтабилизаирующая (Vклетки/ Sклетки =const) 6. Адгезивная функция- способность объединяться, образовывать пласты.

Транспорт веществ Активный Перенос энергомолекул с помощью белков – переносчиков с затратой энергии. Фагоцитоз и пиноцитоз, калий- натриевый насос Пассивный - нейтральная диффузия - ионная диффузия - облегченная диффузия

Типы межклеточных контактов 1. Контакты сцепления а) простой б) замок в)десмосомный

2. Изолирующий (плотный контакт) Межмембранные пространства отсутствуют, а билипидные слои соседних плазмолемм сливаются в одну общую мембрану. Функциональная роль плотных контактов - прочная механическая связь клеток, препятствие транспорту веществ по межклеточным пространствам. Расстояние между мембранами 2-3 нм.

3. Коммуникационные контакты А - Щелевидный контакт или нексус Билипидные мембраны сближены на расстояние 2-3 нм

Б - Синаптический контакт (синапс) Специфические контакты между нервными клетками или между нервными и другими клетками.

Цитоплазма – основное вещество клетки, в составе которого выделяют основное вещество (гиалоплазму), органеллы и включения Цитоплазма

Гиалоплазма в свою очередь состоит из среды и фазы. Среда – вода с растворенными в ней солями, а фаза – молекулы белков и ферментов

Классификация включений трофические (питательные) специальные (пигменты меланин, гемоглобин, липофусцин) секреторные (гормоны) включения Включения – непостоянные структуры цитоплазмы

Они делятся на общие и специальные, немембранные, одномембранные и двумембранные Органеллы – постоянные дифференцированные участки цитоплазмы, имеющие определенное строение и функции

Классификация общих органелл Немембранные: 5 – рибосомы 6 – клеточный центр 7 – микротрубочки 8 – микрофиламенты Двумембранные: 9 – митохондрии 10 – пластиды Одномембранные: 1 – ЭПС 2 – к. Гольджи 3 – лизосомы 4 – пероксисомы

представляет собой систему мембран, формирующих сеть канальцев и цистерн. ЭПС является синтетическим аппаратом клетки. 2 вида ЭПС: 1) шероховатая (эргастоплазма), на которой находятся рибосомы, осуществляющая синтез белков; и 2) гладкая, синтезирующая липиды и углеводы. К общим функциям ЭПС относятся: синтетическая, депонирующая, сегрегационная (распределительная) и транспортная. ЭПС хорошо развита в клетках с интенсивным обменом веществ, в частности в эндокриноцитах, синтезирующих гормоны. ЭПС (вакуолярная система, эндоплазматический ретикулум).

небольшие сферические тельца размерами от 15 до 35 нм. В состав их входят белок и рибосомальная РНК. Рибосома состоит из дух частей – субъединиц. Малая субъединица представлена одной молекулой Р-РНК и 20 молекулами белка. Большая субъединица состоит из двух молекул Р- РНК и 30 молекул белка. Кроме того, рибосомы содержат магний. Рибосомы обычно объединены в группы – полисомы. Основная функция рибосом – синтез белка.

Лизосомы шаровидные образования диаметром от 0,2 до 1 мкм, выполняющие пищеварительную функцию. Различают: 1 – первичные лизосомы, содержащие ферменты в неактивном состоянии 2 – вторичные лизосомы, кот образуются в результате слияния первичной лизосомы и прелизосомы, в кот находятся вещества подлежащие перевариванию. 3 – остаточные тельца (телолизосомы) – содержат остатки неперевариваемого субстрата.

Митохондрии (хондриосомы) органеллы в виде гранул, палочек, нитей, от 0,5 до 7 мкм. Окисление органических веществ происходит с помощью ферментов цикла Кребса в матриксе митохондрий, а преобразование молекул АМФ в АДФ и АТФ с помощью окислительного фосфорилирования. В матриксе митохондрий есть собственные рибосомы, осуществляющие синтез белков- ферментов для цикла Кребса. Митохондии содержат ДНК – плазмиду и способны к авторепродукции – делению.

Пластинчатый комплекс Гольджи общая одномембранная органелла расположенная возле ядра клетки. Представляет собой систему уплощенных мембран – диктиосом. Имеет цис-сторону – недеятельную, где находятся мелкие везикулы с материалом, синтезированным на ЭПС и транс – сторону (деятельную) с крупными вакуолями синтезированными в к.Гольджи. Основные функции: 1)концентрация, обезвоживание и уплотнение веществ, 2)синтез сложных веществ (полисахаридов, гликопротеинов, липопротеинов), 3)образование лизосом, 4)обезвреживание и удаление ядов.

Клеточный центр органоид, состоящий и двух мелких гранул – центриолей и лучистой сферы вокруг них. Центриоль шириной 0,15-0,2 мкм и длиной до 0,5 мкм имеет форму цилиндра, в стенке которого имеется 27 микротубул, собранных в 9 триплетов микротрубочек. Органелла обеспечивает двигательную активность клетки, формирует веретено деления клетки и образует базальное тельце.

Цитоскелет клетки : Микротрубочки – общие немембранные органеллы клетки диаметром 24 нм, образованы белком тубулином, выполняют опорную функцию. Микрофиламенты – структуры в виде нитей диаметром 6 нм, состоят из сократительных белков актина и миозина, образуют скелет клетки.

Пластиды органеллы, характерные для клеток растений, по строению сходны с митохондриями, имеют собственную ДНК. Выделяют три вида пластид: лейкопласты (бесцветные, накапливают крахмал в клетках клубней картофеля), хлоропласты (осуществляющие фотосинтез) и хромопласты (окрашивающие клетки растений в желто-оранжево- красные оттенки).

Пероксисомы органелла, метаболизирующая вредные для клетки и организма перекиси. Имеет вид вакуоли диаметром до 1,5 мкм, покрыта мембраной. Содержит в матриксе до 40 % каталазы, разрушающие перекиси

Специальные органеллы клетки : Миофибриллы находятся в мышечных клетках и необходимы для сокращения этих клеток. Тонофибриллы толщиной нм в эпителиальных клетках образованы белком кератином, а фибробластах – виментином и необходимы для цитоскелета. Микроворсинки, реснички и жгутики являются производными клеточной поверхности. Микроворсинки – выпячивания на апикальной поверхности клеток кишечного эпителия, участвуют в переваривании и всасывании продуктов гидролиза пищи, увеличивая всасывательную поверхность.

Реснички – аппарат движения стационарно локализованных (неподвижных) клеток. В большом количестве покрывают дыхательный эпителий бронхов. Жгутики – органы движения подвижных клеток. Синаптические пузырьки – одномембранная органелла нервных клеток, а именно отростков нервных клеток – аксонов. В этих пузырьках заключены биологически активные вещества – нейромедиаторы ( ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин, гистамин, глицин, ГАМК и др. Нейрофиламенты – нитчатые структуры из специальных белков, находятся в теле, дендритах и аксоне нервных клеток – нейронов, поддерживают форму тела нейронов, обеспечивают организацию внутриклеточного транспорта. Нейрофиламенты и микротрубочки в нейронах совпадают, что при окраске нервной ткани красителем (азотнокислым серебром) вызывает образование нейрофибриллярного аппарата.

Теории эволюции клетки: 1. симбиотическая теория. Органоиды клетки являются потомками прокариот. В ранний период эволюции произошло объединение крупных прокариотических клеток, кот. жили за счет брожения с аэробами путем их фагоцитоза 2. гипотеза инвагинации. Эукариотическая клетка произошла от прокариотической путем инвагинации собственной клеточной поверхности в одном или нескольких участках, в результате чего произошли первичные органеллы

Благодарю за внимание!