Государственный медицинский университет г. Семей Биохимия тканей и органов Выполнил: Салкынбаев Нурсултан Группа: 205, ОЗ Проверила: Р. Б. Семей 2013
План Введение 1. Ткани как система клеток и ее производных, тканевые элементы 2. Элементный состав организма 3. Химический состав организма 4. Клетка Заключение Литература
Введение Основной структурной и функциональной единицей биологических систем является клетка. Именно в клетках протекает большинство химических реакций. Поэтому во втором разделе приведена краткая характеристика компонентов клетки и способов их выделения; значительная часть этой книги будет посвящена детальному описанию функций этих компонентов. В результате эволюционного развития у высших многоклеточных организмов возникли ткани. Ткани - это исторически (филогенетически) сложившиеся системы клеток и неклеточных структур, обладающих общностью строения, в ряде случаев - общностью происхождения, и специализированные на выполнении определенных функций.
В любой системе все ее элементы упорядочены в пространстве и функционируют согласованно друг с другом; система в целом обладает при этом свойствами, не присущими ни одному из ее элементов, взятому в отдельности. Соответственно и в каждой ткани ее строение и функции несводимы к простой сумме свойств отдельных входящих в нее клеток. Ведущими элементами тканевой системы являются клетки. Кроме клеток, различают клеточные производные и межклеточное вещество.
1. Ткани как система клеток и ее производных, тканевые элементы Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих дифференцированные ткани. У многоклеточных организмов они развиваются в период онтогенеза. Большое сходство между всеми организмами сохраняется и на тканевом уровне. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Всего лишь 5 основных тканей входит в состав органов всех многоклеточных животных и 6 основных тканей образуют органы растений. Тканевый уровень характерен только для многоклеточных организмов.
Тканевый уровень.
Также отдельные ткани не являются самостоятельным целостным организмом. Например, тела животных и человека состоят из четырех различных тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). Растительные ткани называются: образовательная, покровная, опорная, проводящая и выделительная. Вспомните строение и функции отдельных тканей Свойства любой ткани несут на себе отпечаток всей предыдущей истории ее становления. Под развитием живой системы понимаются ее преобразования и в филогенезе, и в онтогенезе. Ткани как системы, состоящие из клеток и их производных, возникли исторически с появлением многоклеточных организмов.
Уже у низших представителей животного мира, таких как губки и кишечнополостные, клетки имеют различную функциональную специализацию и соответственно различное строение, так что могут быть объединены в различные ткани. Однако признаки этих тканей еще не стойки, возможности превращения клеток и соответственно одних тканей в иные достаточно широки. По мере исторического развития животного мира совершалось закрепление свойств отдельных тканей, а возможности их взаимных превращений ограничивались, количество же тканей одновременно постепенно увеличивалось в соответствии со все более возрастающей специализацией.
Ткани клеток.
2. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Примерный элементный состав организма человека представлен в табл. 2. 1. Большинство биомолекул состоят в основном из углерода, кислорода, водорода и азота. Важным компонентом нуклеиновых кислот и других молекул является фосфат; в ионизированной форме он широко представлен в организме человека. Ключевую роль в многочисленных биологических процессах играет кальций; этот вопрос находится в центре внимания многих современных исследований. Элементы, перечисленные в третьем столбце таблицы, выполняют множество различных функций. Со многими из них приходится почти ежедневно сталкиваться в медицинской практике, например в тех случаях, когда у больных нарушен баланс электролитов (К Na+, CI и Mg 2+), наблюдается анемия, связанная с недостатком железа (Fei+), или заболевания щитовидной железы (I )
3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА Мы уже привели элементный состав организма человека. Его химический состав представлен в табл. 2. 3. Основными компонентами являются белки, жиры, углеводы, вода и минеральные вещества; при этом наибольшая часть приходится на долю воды, хотя ее содержание в разных тканях существенно различается. Вода—это полярное соединение, способное образовывать водородные связи; именно благодаря этим свойствам она является идеальным растворителем в организме человека.
4. КЛЕТКА Шлейден и Шванн, а также другие пионеры науки XIX в. , в частности Вирхов, считали клетку фундаментальной единицей биологической активности. Однако сразу же после окончания второй мировой войны произошли три события, ознаменовавшие собой начало периода раздельного развития биохимии и клеточной биологии. Это: 1) широкое распространение электронных микроскопов; 2) разработка методов разрушения клеток в сравнительно мягких условиях, позволяющих сохранить функции их компонентов; 3) широкое распространение высокоскоростных ультрацентрифуг с охлаждением, с помощью которых можно было создавать центробежные силы, достаточные для разделения компонентов разрушенных клеток, и избегать их перегрева. С помощью электронной микроскопии было выявлено множество ранее неизвестных или плохо различимых клеточных компонентов, а разрушение клеток и ультрацентрифугирование позволили разделить их и провести исследование in vitro.
На рис. 2. 1 схематически изображена клетка печени крысы (гепатоцит). Биохимические свойства этих клеток изучены наиболее подробно—частично из-за того, что клетки печени удается получать в относительно больших количествах, а частично благодаря тому, что они удобны для фракционирования и выполняют множество функции. Гепатоцит содержит все основные типы органелл, присутствующих в клетках эукариот (табл. 2. 4), —ядро, митохондрии, эндо-плазматический ретикулум, свободные рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, плазматическую мембрану и элементы цитоскелета.
Схематическое изображение клетки печени крысы, на котором показаны основные клеточные органеллы.
Субклеточное фракционирование Для глубокого изучения функций любой из органелл необходимо прежде всего получить эти органеллы в относительно чистом виде, так, чтобы их препарат был как можно меньше загрязнен другими органеллами. Процесс, с помощью которого этого обычно удается Достичь, называется субклеточным фракционированием и состоит из трех этапов: экстракции, гомогенизации и центрифугирования. Большинство первых работ в этой области выполнено на печени крысы. А. Экстракция. Первым шагом при выделении специфических органелл (или молекул) является их экстрагирование из клеток, в которых они находятся. Большинство органелл и многие биомолекулы (в частности, белки) весьма лабильны (неустойчивы) и легко утрачивают биологическую активность.
Поэтому их нужно экстрагировать в. мягких условиях (в водных растворах, избегая экстремальных значений р. Н, осмотического давления, а также высоких температур). Большая часть операций по выделению органелл производится при 0— 4° С (в холодной комнате или на льду). При комнатной температуре может наблюдаться значительное уменьшение активности, частично вследствие действия различных гидролитических ферментов (протеаз, нуклеаз и т. д. ), высвобождающихся при разрушении клеток. Обычно для экстракции органелл используют 0, 25 М раствор сахарозы (изоосмотический раствор), содержащий ионы К* и Mg'+ в концентрации, близкой к физиологической; р. Н раствора доведен до 7, 4 солянокислым трис-буфером (трис [гидроксиметил]-аминометангидрохлорид) в концентрации 0, 05 М. Этот раствор часто называют СТКМ. Не все растворители обеспечивают столь же мягкие условия экстракции, как СТКМ; например, для экстракции липидов и углеводов используют органические растворители.
Рис 2. 2. Схема разделения субклеточных фракций с помощью дифференциального центрифугирования. Гомогенизированную ткань (например, печень) сначала центрифугируют при малой скорости, что приводит к осаждению ядерной фракции (содержащей ядро и неразрушенные клетки) и отделению супернатанта (1). Супернатант осторожно сливают (декантируют) и проводят центрифугирование при более высокой скорости, в результате чего разделяются митохондриальная фракция (содержащая митохондрии, лизосомы и пероксисомы) и супернатайт (2). Последний декантируют и центрифугируют при высокой скорости, в результате чего формируется микросомная фракция (содержащая смесь свободных рибосом и фрагментов гладкого и шероховатого эндоллазматического ретикулума) и отделяется чистый прозрачный раствор—конечный супернатант (3). Последний представляет собой цитозоль, или клеточный сок. Используя различные модификации представленного здесь подхода, обычно выделяют каждую из клеточных органелл в относительно чистом виде
Б. Гомогенизация. Для выделения органелл (или биомолекул) из клеток необходимо прежде всего разрушить клетки в мягких условиях. Удобным методом разрушения органов (печени, почки, мозга) и составляющих их клеток является гомогенизация. Для этого измельченные фрагменты соответствую щего органа помещают в стеклянный стаканчик подходящих размеров, заполненный раствором для гомогенизации (например, СТКМ), а затем пестиком (вручную или с помощью моторчика) приводят смесь во вращение. Вращение пестика с контролируемой скоростью создает силы вязкого трения, под действием которых клетки разрушаются и их содержимое высвобождается в раствор сахарозы. Полученную суспензию, содержащую многие интактные (неповрежденные) органеллы, называют гомогенатом.
В. Центрифугирование. Субфракцноннрованне го-могената путем дифференциального центрифугирования—это один из наиболее важных методов биохимии. В классическом случае используются три стадии центрифугирования при возрастающих скоростях (рис. 2. 2). В ходе каждой из них образуются осадок и надосадочная жидкость (супернатант). Супер-натант, полученный на каждой из стадий, подвергается центрифугированию на следующей стадии. В результате этой процедуры образуются три типа осадков, которые называют ядерной, митохондриальной и мйкросомной фракциями. Ни одна из этих фракций не представляет собой абсолютно чистые органеллы. Однако с помощью электронного микроскопа, а также путем идентификации соответствующих «маркерных» ферментов и химических компонентов (например, ДНК или РНК) было установлено, что главными компонентами этих трех фракций являются ядра, митохондрии и микросомы соответственно. «Маркерный» фермент или химическое соединение—это тот компонент, который присутствует практически только в составе данного типа орга-нелл; например, кислая фосфатаза находится в лизо-сомах, а ДНК—в ядре (табл. 2. 4).
Таким образом, маркер служит индикатором присутствия или отсутствия фракции тех органелл, в составе которых он находится. Мнкросомная фракция (микросомы) представляет собой в основном смесь фрагментов гладкого эндоплазматического ретикулума, шероховатого эндоплазматического ретикулума (т. е. эндоплазматического ретикулума с присоединенными к нему рибосомами) и свободных рибосом. Содержимое су-пернатанта, полученного на конечной стадии, приблизительно соответствует составу клеточного сока (цнтозоля). Модификации этого основного подхода, основанные на использовании различных сред для гомогенизации, разных условии или методов центрифугирования (например, использование непрерывного или ступенчатого градиента сахарозы), позволили выделить в более или менее чистом виде все органеллы, показанные на рис. 2. 1 и перечисленные в табл. 2. 4. Описанная выше схема применима к большинству органов и клеток, однако в каждом случае для стандартизации процедуры субклеточного фракционирования необходимо провести серию анализов на содержание маркерных ферментов или других химических компонентов, а также выполнить электронно-микроскопические наблюдения.
Заключение Значение субклеточного фракционирования для развития биохимии и клеточной биологии невозможно переоценить. Оно составляет одно из главных звеньев общего экспериментального подхода (см. ниже), с помощью которого удалось выяснить функции органелл, перечисленные в табл. 2. 4. Получение этой информации представляет одно из главных достижений биохимических исследований. Свойства любой ткани несут на себе отпечаток всей предыдущей истории ее становления. Под развитием живой системы понимаются ее преобразования и в филогенезе, и в онтогенезе. Ткани как системы, состоящие из клеток и их производных, возникли исторически с появлением многоклеточных организмов.
Имеется несколько классификаций тканей. Наиболее распространенной является так называемая морфофункциональная классификация, по которой насчитывают четыре группы тканей: 1. эпителиальные ткани; 2. ткани внутренней среды; 3. мышечные ткани; 4. нервная ткань
Список литературы Долматов И. Ю. , Машанов В. С. Регенерация у голотурий. — Владивосток: Дальнаука, 2007. — 208 с. oncologic. narod. ru/Lekcii/gistologiia/vvedenie. html referat. zoomru. ru/referat. php? str_num=11&pred met_id=8&id=1711 works. tarefer. ru/10/100170/index. html sibsmu. narod. ru/index 2. html fss. litehosting. ru/? book=erat&cat=biol&str=150 &nomer=70
Скачать презентацию Государственный медицинский университет г Семей Биохимия тканей и
бх-Биохимия тканей и органов.ppt