1. Изучите процесс синтеза белка в клетке, морфологию и цитохимию этого процесса, в частности механизм прохождений белков сквозь мембрану в полость цистерн эндоплазматической сети железистых клеток.
2. Изучите морфологию процесса секреции, роль комплекса Гольджи. Изучите довольно широко распространенную концепцию ГЭРЛ (GERL — связанный с комплексом Гольджи эндоплазматический ретикулум, формирующий лизосомы). Сделайте на эту тему сообщение. Оцените достоинства и противоречия концепции ГЭРЛ.
3. Подготовьте доклад о строении и функции митохондрий, их морфологических особенностях в клетках различных типов.
4. Подготовьте реферативный доклад о строении и роли лизосом в различных клетках в условиях нормы и патологии.
Подтема 3
ЯДРО. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК
Ядро является обязательным компонентом клетки, где локализуется геном и формируются макромолекулы, контролирующие синтетические процессы в цитоплазме (информационная, транспортная и рибосомальная РНК). Даже в тех исключительных случаях, когда клетка {эритроцит) утрачивает ядро на конечных стадиях дифференцировки, она имеет его на более ранних стадиях развития. Ядра чаще имеют сферическую или овоидную форму, но возможны и другие формы: палочковидная, сегментированная и др. Ядро (nucleolemma), состоящей из наружной ядерной мембраны (membrane nuclearis externa), внутренней ядерной мембраны (membrana nuclearis internа) и расположенного между ними перинуклеарного пространства (cisternа nucleolemmatis) (см. рис. 1). В ядерной оболочке имеются поры (porus nuclearis) с поровыми комплексами (complexus pori), обеспечивающие прохождение макромолекул в цитоплазму.
Генетическая информация сосредоточена в ДНК ядра. Из комплекса ДНК с белком (дезоксирибонуклеопротеида) построены хромосомы. Хромосомы видны во время митотического деления как резко базофильные продолговатые тельца. В ядре неделящейся клетки хромосомы теряют компактную форму – деконденсируются. В интерфазном ядре на светооптическом уровне можно видеть нуклеоплазму (nucleoplasmа) и конденсированные участки хромосом, которые обнаруживаются как базофильные глыбки гетерохроматина (heterochromatium). Деконденсированные участки (дисперсный хроматин) не видны на уровне световой микроскопии Дисперсный хроматин называют эухроматином (euchromatinum). Он активно участвует в синтетических процессах. В начальных фазах митотического деления весь хроматин конденсируется, образуя видимые хромосомы. У человека соматические клетки содержат 46 хромосом: 22 пары гомологичных хромосом и две половые хромосомы. У женщин они также парные (ХХ-хромосомы), у мужчин — непарные (XY-хромосомы). Одна из Х-хромосом женщин в интерфазе не деконденсируется и выглядит в большинстве клеток как очень базофильное тельце (тельце полового хроматина), расположенное на внутренней поверхности ядерной оболочки. В нейтрофильных гранулоцитах женщин тельце полового хроматина представляет собой придаток ядра, имеющий форму барабанной палочки.
Ядрышко— часть ядра, формирующая рибосомы. В ядрышке различают нуклеолонему (nucleolonеma), т.е. ядрышковую нить, и аморфную часть. Нуклеолонема состоит из филаментозного компонента (pars filamentosa) и гранулярного компонента (pars granulosa), аморфная часть состоит из филаментов.
Деление клеток. Основной способ деления соматических клеток — митоз, при котором имеет место формирование- видимых нитей — хромосом (mitos - нить). Разновидностью митоза является м е й о з — делений созревающих половых клеток.
Клеточный цикл разделяют на интерфазу и митоз. Интерфаза слагается из периода G1 – постмитотического периода, когда происходит синтез и накопление белков клетки, периода S – синтетического периода, когда удваивается ДНК, и периода G2 (премитотического), когда синтезируются белки, необходимые для деления, в первую очередь тубулины для построения веретена деления. В период митоза генетический материал перемещается таким образом, что обеспечивается его равномерное распределение между дочерними клетками. Митоз слагается ив четырех фаз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазе происходит конденсация хромосом, в результате чего они становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из двух тяжей — хроматид. Ядрышки уменьшаются в размере и исчезают. Центриоли расходятся и между ними начинает формироваться веретено деления. Оболочка ядра распадается.
Метафаза начинается с полного формирования веретена деления и расположения хромосом в экваториальной плоскости клетки. Веретено деления состоит из микротрубочек, центрами формирования которых являются центриоли. Часть микротрубочек идет от полюса к полюсу (от центриоли к центриоли). Другие тянутся от полюса к центромеру (перетяжка) одной из хромосом.
В анафазе происходит расщепление центромеров и расхождение хрматид при участии веретена деления к полюсам клетки.
В телофазе происходит разделениецитоплазмы, деспирализация хромосом, реконструкция оболочки ядра, появление ядрышек.
О митотическом цикле можно говорить тогда, когда клетки через определенный промежуток времени повторно входят в фазу митоза. Это может быть при быстром росте популяции клеток. Во взрослом организме наблюдается редко. Большинство клеток находится в состоянии интерфаэы втечение недель или месяцев, а затем проделывает несколько циклов. Такую длительную интерфазу называют также периодом Go.
В некоторых органах может происходить удвоение ДНК без последующего митоза или митотического деление ядер без разделения цитоплазмы (эндомитоз). В результате эндомитоза может образоваться одно гигантское полиплоидное ядро или несколько ядер. При этом формируются полиплоидные клетки с увеличенным числом наборов.хромосом. Обычно соматические клетки содержат диплоидный набор хромосом (2n). В печени могут встречаться клетки с тетраплоидным (4n) и октаплоидным (8n) набором хромосом. Ядро мегакариоцита костного мозга может содержать набор хромосом 32п.
Цель занятия — изучение структурных компонентов интерфазного и митотического ядер, их роли в жизнедеятельности клетки, в хранении и передаче генетической информации.
Задачи:
1. Изучить форму ядер клеток различных типов, микроскопическое и ультрамикроскопическое строение структур интерфазного ядра.
2. Изучить структуру клеток в различные фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
3. Изучить эндомитоз и полиплоидию, мейоз.
Необходимый исходный уровень знаний: 1. Строение и химический состав интерфазного ядра. 2. Функции ядра. Участие ядра и ядрышка в процессах синтеза белка, в хранении и передаче генетической информации. 3. Способы деления соматических и половых клеток. 4. Строение хромосом и хроматина. 5. Характеристика стадий митоза. 6. Клеточный цикл.
Объекты изучения
Микропрепараты для изучения и зарисовки
1. Интерфазное ядро фиксированной и окрашенной клети. Клетки печени аксолотля. Окраска гематоксилин-эозином. Необходимо детально рассмотреть структуру ядра клетки. На большом увеличении в ядре видны фиолетовые мелкие гранулы хроматина и более крупные округлые ядрышки. В одном ядре может присутствовать несколько ядрышек. Между гранулами хроматина находится бесструктурная нуклеоплазма.
Зарисовать и обозначить: 1) ядерную оболочку (nucleolemma), 2) ядрышки (nucleoli), 3) гранулы хроматина (granuli chromatini), 4) нуклеоплазму (nuceloplasma).
2. Ядро сегментированной формы. Нейтрофильный гранулоцит в мазке крови женщины. Окраска по Романовскому-Гимза. На большом увеличении найти клетку округлой формы с сегментированным ядром и бледно окрашенной мелкозернистой цитоплазмой (нейтрофильный гранулоцит). В некоторых клетках можно видеть тельце полового хроматина в виде барабанной палочки.
Зарисовать и обозначить: 1) сегментированной формы ядро, 2) тельце полового хроматина в виде барабанной палочки, 3) цитоплазму.
3. Митоз растительной клетки. Срез корешка лука. Окраска гематоксилин-эозином. У высших растений нет центриолей, а веретено деления при данной окраске не выявляется, поэтому в изучаемых клетках видны только хромосомы. На большом увеличении необходимо найти клетку в состоянии интерфазы, в ядре которой можно видеть оболочку, ядрышко и, гранулы хроматина. В профазе видны хромосомы, образующие клубок, плотный или рыхлый (в поздней профазе). В метафазе хромосомы расположены в плоскости экватора клетки. Так как мы рассматриваем их не с полюса клетки, а сбоку, то видим не материнскую звезду, а экваториальную пластинку с выступающими концами хромосом. В анафазе происходит отщепление хроматид (половинок хромосом) друг от друга и расхождение их к полюсам, в результате чего в клетке видны две группы хромосом, имеющих вид звезды. Телофаза продолжается до полной реконструкции ядра, однако удобнее наблюдать раннюю телофазу, когда каждая дочерняя звезда начинает сливаться в более компактную фигуру, но еще сохраняет форму звезды, а в цитоплазме, слегка опустив конденсор, можно видеть формирующуюся перегородку. Необходимо отметить, что в растительных клетках формируется не перетяжка цитоплазмы, а именно перегородка между дочерними клетками. Форма клеток остается всегда прямоугольной.
Зарисовать и обозначить: 1) интерфазу (periodus intermitotiса), 2) профазу (prophasis), 3) метафазу (metaphasis), 4) анафазу (anaphases), 5) телофазу (telophases).
Демонстрационные препараты
1. Митоз животной клетки. Печень аксолотля. Окраска железным гематоксилином. Выставлены отдельно: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза. Обратить внимание на особенности структуры ядер во всех клетках.
2. Ядро бобовидной формы моноцита периферической крови. Окраска по Романовскому-Гимза.
3. Ядро палочковидной формы. Гладкая мышечная клетка. Окраска гематоксилин-эозином.
4. Ахроматиновое веретено в животной клетке. Делящаяся оплодотворенная яйцеклетка аскариды. Окраска железным гематоксилином.
Электронные микрофотографии
1. Ядро клетки поджелудочной железы.
Зарисовать и обозначить: 1) ядерную оболочку, 2) поры 3) глыбки конденсированного хроматина, 4) деконденсированный (диффузный) хроматин, 5) ядрышко, 6) гранулярную эндоплазматическую сеть в цитоплазме.
Контрольные вопросы:
1. Назовите компоненты интерфазного ядра.
2. Что такое гетерохроматин и эухроматин?
3. Расскажите о химическом составе, строении и функции ядрышка.
4. Что представляет собой половой хроматин?
5. Назовите периоды жизненного цикла клетки. Что происходит в клетке в эти периоды?
6. Что такое эндомитоз и полиплоидия?
7. Дайте характеристику и расскажите о фазах митоза и мейоза.
8. Что происходит с органеллами при митозе?
9. Какие изменения происходят с ядрышком при митозе?
Ситуационные задачи:
1. В препарате видны две клетки. Ядро одной из них содержит много интенсивно окрашенных глыбок хроматина. В другой клетке ядро светлое, хроматин распределен диффузно. Какой тип хроматина преобладает в той и другой клетках и чем они отличаются функционально?
2. В препарате видны расположенные в центре хромосомы, образующие фигуру звезды. Какая стадия митоза?
3. В профазе митоза исчезает ядрышко. Каков механизм этого явления и какую роль при этом играет состояние участка хромосомы, носящего название ядрышкового организатора?
4. На клетки, находящиеся в состоянии митоза, подействовали препаратом, разрушающим веретено деления. К чему это приведет? Какой набор хромосом будут содержать клетки?
