Презентація на тему "Структурно-функціональна організація клітини. Розмноження на клітинному рівні"

Лекція 1 Структурно-функціональна організація клітини. Розмноження на клітинному рівні

1. Медична біологія як наука про основи життєдіяльності людини 2. Рівні організації живого. 3. Структурно-функціональна організація клітини 4. Життєвий цикл клітини. а) Мітоз. Порушення мітозу, соматичні мутації. Біологічне значення мітозу. б) Характеристика та біологічне значення мейозу. Порушення мейозу, генеративні мутації. План і текст лекції

Мед.біологія вивчаєспадковість людини, її генетичну системугенотипові та індивідуальні відмінності людей їх екологію особливості поведінки. Основою або фундаментом мед.біології на даний час являються три основні теорії:клітинна теорія теорія генаеволюційне вчення

Завдання медичної біології:вивчення патологічних явищ на внутрішньоклітинному, тканинному, органному і системному рівнях;поглиблення знань щодо структурних, функціональних, генетичних особливостей людського організму;систематизація спадкових хвороб, реалізація програми «Геном людини»;вивчення етіологічних чинників генних, хромосомних і геномних мутацій;розкриття взаємодії біологічних і соціальних чинників у виникненні патологій людини;захист геному людини від шкідливих антропогенних впливів різного походження;застосування методів клітинноі інженерії і досягнень щодо використання генів і клітин рідкісних тварин і рослин, створення відповідних банків генетичного матеріалу, що дасть змогу зберегти унікальний живий світ нашої планети

2. Рівні організації живого Молекулярно-генетичний рівень. Структури - коди спадкової інформації, тобто послідовності триплетів нуклеотидів молекули ДНК. Елементарні явища - в молекулі ДНК виділяють окремі участки - гени, які несуть спадкову інформацію. На рівні генів можливе їх копіювання (редуплікація ДНК), при цьому гени в процесі копіювання можуть змінюватися, що призводить до змін (явище генних мутацій). Перенесення інформації в оформлену структуру - білкову молекулу забезпечується у процесі біосинтезу білка. Клітинний рівень. Елементарні структури: клітини,які об'єднуються у тканини і системи органів. Елементарні явища - життєві цикли клітин. Клітина перетворює речовини й енергію, що надходять до організму, у форму, придатну для використання організмом, і таким чином забезпечує процеси життєдіяльності. Екологічні проблеми рівня: ріст клітинної патології внаслідок забруднення середовища, порушення відтворення клітин.

Організмовий рівень. Елементарні структури - організми та системи органів, з яких вони складаються. Елементарні явища - комплекс фізіологічних процесів, що забезпечують життєдіяльність. На даному рівні здійснюється механізм адаптації і формується певна поведінка живих істот у конкретних умовах середовища. Екологічні проблеми рівня: зниження адаптаційних можливостей організмів, розвиток граничних станів у людини (стан між здоров'ям і хворобою). Популяційно-видовий рівень. Елементарні структури - популяції. Елементарні явища - видоутворення на підставі природного добору. Є низка чинників, що викликають зміну генофонду популяцій: мутації, комбінативна мінливість, популяційні хвилі, ізоляція. Екологічні проблеми рівня: погіршення екологічних показників популяції (чисельність, щільність, віковий склад тощо).

Біосферно-біогеоценотичний рівень. Елементарні структури - біогеоценози. Елементарні явища - динамічний взаємозв'язок біогеоценозів у масштабах біосфери. Екологічні проблеми рівня: збільшення кількості антропоценозів та їх глобальне поширення, забруднення середовища, руйнування озонового екрану Землі.

3. Будова і функції структурних компонентів клітини{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Назва. Будова. ФункціїПлазматична мембрана2 шари ліпідів із вбудованими в них білками («сендвич»)Границя клітини. Захисна. Контактна (зв’язок з іншими клітинами. Транспортна (пасивний і активний транспорт речовин)

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Цитоплазма. Гіалоплазма (золь, або гель)Білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, солі. Немембранна будова. Компартментаційна (об’єднує складові частини клітини. Структурна (утворення органел)Рецепторна. Цитоскелет. Мікрониточки (актин, міозин)Мікротрубочками (тубулін)Проміжні філаменти (цитокератин). Немембранна будова. Забеспечує локалізацію структур, форму клітини, транспорт компонентів

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Клітинний центр (центросома)1-2 центріолі, оточені центросферою. Немембранна будова. Утворює мікротрубочки для транспорту хромосом под. час мітозу і мейозу. Рибосоми. Тільця з двох суб’одиниць (білок, РНК). Немембранна будова. Синтез білка («фабрика білка»)

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Ендоплазматична сітка (ЕПС)Система порожнин: канальці і цистерни. Типи ЕПС: Гладенька(гранулярна) – без рибосом. Шорстка (гранулярна) – з рибосомами. Одномембранна будова. Синтез білків (шорстка), ліпідів, вуглеводів (гладенька)Розщеплення токсинів. Транспорт речовин. Апарат ГольджіСтопка плоских цистерн, міхурці та канальціОдномембранна будова. Накопичення. Дозрівання. Пакування. Виведення. Формування лізосом

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Лізосоми. Округлі тільця: мембрана, ферменти. Одномембранна будова. Руйнування речовин, органел, клітин. («кладовище клітини»)ВакуоліУ рослин – мішечки з рідиною. У тварин – скоротливі, травні, фагоцитарні. Одномембранна будова. Накопичення речовин

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Пластиди: Хлоропласт. Хромопласти. Лейкопласти. Зовнішня мембрана гладенька. Внутрішня утворює грани – пакети плоских мішечків (тилакоїдів). Тилакоїди сусідніх гран сполучаються ламелами – мембранними каналами. Є власні ДНК, РНК, включення. Двомембранна будова. Фотосинтез. МітохондріїЗовнішня мембрана гладенька. Внутрішня утворює вирости (кристи). Є власні ДНК, іРНК, т. РНК, рибосоми. Двомембранна будова. Синтез АТФ («енергетичні станції клітини»)Синтез власних білків, ДНК, РНК

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Ядро. Ядерце. Двомембранна оболонка з порами. Каріоплазма (рідинне середовище ядра)Хроматин (ДНК, іРНК, білки ) – інтерфазна форма існування хромосом. Рибонуклеопротеїдні комплекси (ДНК, РНК)Збереження, реалізація, передача спадкової інформаціїЗв’язок з цитоплазмою. Утворення суб’одиниць рибосом

 4. Життєвий цикл клітини. Життєвий цикл клітини - період життя клітини від моменту її народження в результаті ділення материнської клітини до слідуючого ділення, або смерті. Клітиний цикл - це процес підготовки до поділу ( інтерфаза) і сам поділ (мітоз).

Клітинний цикл складається з інтерфази, мітозу і цитокінезу. В інтерфазі проходить підготовка клітини до ділення, головним процесом є подвоєння ДНК.  

Періоди інтерфази. Пресинтетичний (G1) - період який передує реплікації ДНК. Клітина посиленно росте, нагромаджує енергіює, збільшує кількість органел, відбувається активний синтез білків. Синтетичний (S) - період реплікації ДНК. В цьому періоді подвоюється ДНК - однохроматидні хромосоми стають двохромотидними, , синтез білка (гістонів)Постсинтетичний період (G2) - характеризується синтезом РНК, а також тубулінів — білків мітотичного веретена.

Фази мітоза. Профаза У профазі відбуваються такі процеси:■ спіралізація (конденсація), тобто вкорочення і потовщення двохроматидних хромосом;■ розходження центріолей до полюсів;■ зменшення і зникнення ядерця (ядерець);■ розпад на фрагменти ядерної оболонки;■формування веретена поділу – системи мікротрубочок у клітині, яка ділиться. Забезпечує розходження хромосом у мітозі і мейозі. Метафаза- фаза розташування двохроматидних хромосом на екваторі клітини. Хромосоми утворюють так звану метафазну пластинку. Анафаза: хромосоми поділяються на окремі хроматиди і розходяться до полюсів клітини. Телофаза - заключна стадія мітозу. Зворотна відносно профази. її називають ще "профазою навпаки".

Біологічне значення мітозу: 1) забезпечує точний розподіл спадкового матеріалу між двома дочірніми клітинами; 2) забезпечує сталість каріотипу при нестатевому розмноженні; 3) лежить в основі нестатевого розмноження, регенерації, росту.

Порушення мітозу. Порушення, які виникають у мітозі, призводять до утворення клітин з різними каріотипами. Такий мітоз отримав назву патологічного. З патологічними мітозами пов"язано виникнення багатьох захворювань. Порушення мітозу спостерігається при раку, променевій хворобі, вірусних інфекціях. Хромосомні хвороби, викликані втратою або появою зайвих хромосом, також виникають внаслідок неправильного розходження цих структур. Внаслідок порушення процесу мітозу можуть виникати хромосомні мости, пошкодження центромер, порушення руху хромосом, утворення мікроядер, склеювання хромосом або їх розриви та ін. Значн зміни і процесу мітозу спостерігаються в пухлинних клітинах. Вважають, що виникнення патологічних мітозів - одна з причин злоякісного переродження клітин. Клітини з аномальним числом хромосом переважають у людей літнього і старечого віку. Накопичення соматичних мутацій є однією з причин старіння.

Мейоз. Клітинний поділ, при якому з 1 диплоїдної клітини (2n) утворюються 4 гаплоїдні гамети (n)Складається з двох поділів (мейоз I та мейоз II). Відбувається при гаметогенезі на стадії дозрівання Клітини, що утворюються не є генетично ідентичні

Мейоз I (редукційний поділ) Інтерфаза I (2п4с)Профаза I (є найтривалішою за часом у мейозі) поділяється на 5 стадій: Лептонема – стадія тонких ниток(неспіралізованих хромосом))Зигонема – стадія з’єднаних ниток (кон’югація) утворення бивалента. Бівалент – пара гомологічних хромосом, що кон’югують( у біваленті 2 хромосоми і 4 хроматиди) Пахінема – стадія товстих ниток (кросинговер - взаємний обмін ділянками між гомологічними хромосомами)Диплонема – стадія подвійних ниток (тетради) хромосоми відштовхуються одна від одної. Діакінез – спіралізація хромосом, формування веретена поділу, руйнування ядерної оболонки, зникнення ядерця.

Метафаза I (23 біваленти утворюють метафазну пластинку)Анафаза I (до полюсів клітини відходить по 23 двохроматидні хромосоми)Телофаза I (утворюються дві дочірні клітини, в ядрі кожної - гаплоїдний набір хромосом, але диплоїдний набір ДНК)

Мейоз II (екваційний поділ) – як звичайний мітоз.Інтерфаза II (відсутній S період) – хромосоми не подвоюються. Профаза II Метафаза II (23 хромосоми утворюють метафазну пластинку – вишикуються в екваторіальній площині веретена)Анафаза II (до полюсів клітини відходить по 23 однохроматидні хромосоми)Телофаза II (утворюються дві дочірні клітини, в ядрі кожної гаплоїдний набір хромосом та ДНК) - пс

Біологічне значення мейозу. Підтримує з покоління в покоління постійну кількість хромосом в кожного виду Забезпечує генетичну різноманітність гамет та комбінативну мінливість унаслідок двох механізмів:- кроссинговеру- незалежного поєднання внаслідок розходження негомологічних хромосом в анафазе I, що зумовлює різні комбінації батьківських і материнських хромосом у гаметах.

Порушення мейозу, генеративні мутації. У результаті нормального процесу мейозу в людини утворюються гамети з гаплоїдним набором хромосом (23 хромосоми). Коли обидві хромосоми однієї пари не розділяються і залишаються в одній і тій же зародковій клітині (нерозходження), то остання містить 24, а інша тільки 22 хромосоми. Подібний результат може спостерігатися у випадку, коли дві гомологічних хромосоми не кон’югують. Якщо при заплідненні одна з гамет містить на одну хромосому менше, то виникає моносомна зигота, з якої розвивається переважно нежиттєздатний ембріон. Гамета з 24 хромосомами після запліднення нормальною гаметою з 23 хромосомами є причиною трисомїї

Причини, які можуть викликати порушення розходження хромосом у мейозі:1) вплив іонізуючої радіації;2) негативна дія на статеві залози рентгенівського проміння;3) вплив хімічних мутагенів (солі азотистої кислоти, органічні сполуки ртуті тощо.)4) перенесені під час вагітності вірусні інфекції (вірус віспи, кору, вітряної віспи, епідемічного паротиту, грипу та ін.)