ПРЕЗЕНТАЦИЯ КУРСА « БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ»

• Лекция 1 • Предмет и задачи биологии клетки. • Методы исследования • Краткий исторический очерк развития учения о клетке • Клеточная теория • Место биологии клетки среди других естественных наук • Значение учения о клетке для медицины, фармакологии, сельского хозяйства • Связь биологии клетки с молекулярной биологией, генетикой, эмбриологией, физиологией, биохимией, биотехнологией и др.

• Биология клетки относится к фундаментальным разделам биологии, так как она изучает единицу всего живого на Земле – клетку. • Клетка – элементарная живая система, которая лежит в основе строения, развития и функционирования животных, растений и бактерий. • Биология клетки тесно связана не только со всеми биологическими науками но и с науками , занимающимися тонкими механизмами организации живой материи на её субклеточных уровнях В биологии клетки можно выделить две основные задачи: • 1. изучение функционального значения морфологических структур клетки • 2. сравнительно-цитологическое исследование общих закономерностей клеточной организации. • Знание особенностей строения , развития и функционирования клеток необходимо для успешного решения основных проблем биологии, сельского хозяйства и медицины. • Огромное значение биология клетки имеет для медицины, так как любые заболевания человеческого организма своей основой имеют патологию конкретных клеток или группы клеток, что важно для понимания развития болезни, для её диагностики и для выбора методов лечения и профилактики заболевания.

Методы биологии клетки • 1. Фиксация и окраска • 2. Световая микроскопия: • Темнопольный микроскоп (ультрамикроскоп) • Фазовоконтрастный микроскоп • Интерференционный микроскоп • Флюорисцентный микроскоп • Поляризационный микроскоп • 3. Электронная микроскопия: • контрастирование корпускулярных объектов, • ультратомия • Метод «замораживания – скалывания» ; • Метод «замораживания – травления» • Метод криоультрамикротомии; • Метод сканирующей электронной микроскопии • Метод сверхвысоковольтной микроскопии • Рентгеноструктурный анализ • Радиоавтография • Метод иммунофлюорисцентного анализа • 4. Методы биохимии; аналитический • препаративные: фракционирование клеток (дифференциальное центрифугирование клеток) • методы создания бесклеточных систем • методы клеточной инженерии

• 1590 г. братья Ганс и Захарий Янсен(рис. ) • 1610 г. Галилей(рис) • 1617 г. Кеплер(рис. ) • 1625 г. Иоган Фабер предложил называть инструмент Галилея микроскопом

• Первые изображение растительной клеточной стенки в работах Роберта Гука (1665) и Грю (1672). Слева – срез пробкового дерева (Hook R. Micrographia. 1665). Справа – продольный разрез молодого семени абрикоса (1), поперечный разрез листового черешка дикого шалфея (2), поперечный разрез сосновой ветки (3) (Grew N. Anatomy of Plants. 1672). • № 2

Антони ван Левенгук (1632 – 1723) В 1676 г. А. Левенгук открыл мир микроскопических животпых. Описал впервые эритроциты и сперматозоиды. № 3

• В 1671 г. англичанин Грю и итальянец М. Мальпиги публикуют работы под сходным названием «Анатомия растений» , где указывают, что некоторые ткани растений имеют клеточное строение.

1830 г. – Пуркиня в куриной яйцеклетке обнаружил «зародышевый пузырек» ( ядро) 1831 – 1833 гг. Роберт Броун (шотландский физик и путешественник) обнаружил ядро в растительной клетке. Он дал ему название «Nucleus» .

• 1838 г. - Матиас Шлейден создал теорию цитогенеза 1839 г. - Т еодор Шванн обосновал клеточную теорию строения всех организмов

Основные положения клеточной теории Т. Шванна • 1. . Клеточная структура является общей для всех тканей животного организма • 2. Клеточное строение свойственно не только животным , но и растительным организмам • 3. Клетки животных и растений гомологичны по своему развитию и аналогичны по функциональному значению • 4. Клетки животных и растений имеют принципиально сходное развитие из цитобластемы

В 1855 г. в работе «Целлюлярная патологи я» Р. Вирхов выдвинул теорию, согласно которой новые клетки возникают не из цитобластемы , а из материнской клетки путем деления. В Эту мысль Вирхов выразил в широко известном крылатом афоризме : « Omnis cellula e cellula» ( каждая клетка от клетки).

• 1874 г. Чистяков описал отдельные фазы митоза у растений • 1875 г. Страсбургер дал первое систематическое описание митоза( с некоторыми ошибочными представлениями) • 1876 г. Бенеден обнаружил в клетках органоид «центросому» • 1883 г. Флемминг разделил митотический цикл на 5 стадий; вводит термины митоз, амитоз, хроматиновая нить, ахроматин, экваториальная пластинка. • 1884 г. Страсбургер вводит термины профаза, метафаза, анафаза • 1884 г. Ван Бенеден впервые наблдал мейоз • 1888 г. Вальдейер вводит термин «хромосома» • 1894 г. Гейденгайн вводит термин телофаза • 1897 г. Бенда открыл митохондрии • 1898 г. С. Г. Навашин открыл двойное оплодотворение у цветковых • 1898 г. Гольджи обнаружил в клетках органоид аппарат Гольджи • 1945 г. Портер, Клод и Фуллман открыли эндоплазматическую сеть

25 апреля 1953 г. в скромном двухстраничном письме в "Nature" Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик сформулировали открытие, которое инициировало целую эпоху исследований в области наук о жизни

Э. Чаргафф обнаружил, что в ДНК количество аденина( А ) равно количеству тимина ( Т ), т. е. А = Т, а количество гуанина равно количеству цитозина, т. е Г = Ц. Такая закономерность получила название правило Чаргаффа

В 1950 г. Морис Уилкинс получил рентгенограмму кристаллических волокон ДНК

Розалин Франклин получила рентгенограммы ДНК агрегатов высокой влажности, где четко был виден крестообразный рисунок – опознавательный знак двойной спирали.

25 апреля 1953 г. в скромном двухстраничном письме в "Nature" Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик сформулировали открытие, которое инициировало целую эпоху исследований в области наук о жизни

В 1953 г. американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик построили молекулярную модель ДНК. Согласно этой модели молекула ДНК состоит из двух антипараллельных полинуклеотидных цепей связанных между собой водородными связями, которые образуются между азотистыми основаниями - аденином и тимином ( две водородные связи) , гуанином и цитозином ( три водородные связи). Пары , образуемые основаниями( А -Т и Г- Ц ) , в высшей степени специфичны: комплементарны другу. Цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке. Двойные цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали. а азотистые основания внутри

Гипотеза о существовании кода с помощью которого шифруется в ДНК первичная структура белка впервые была предложена американским физиком А. Гамовым( 1954 г. ) и экспериментально доказана Ф. Криком с сотрудниками ( 1961 г. )

• Свойства генетического кода • 1. Код триплетен (три нуклеотида шифруют одну аминокислоту) Крик Френсис Харри Комптон • 2. Код однозначен ( один триплет шифрует только одну аминокислоту) • 3. Код вырожден (аминокислота может быть зашифрована разными триплетами) • 4. Код неперекрывающийся (один и тот же нуклеотид не может одновременно входить в состав рядом стоящих триплетов. Прочитывание информации начинается с определенной точки линейно, по три нуклеотида , без пропусков) • 5. Код универсален ( генетический код един для всех живущих на Земле существ) • 6. Между генами имеются «знаки препинания» . Для этого в генетическом коде существует три специальные(не имеющие смысла т. е. не шифрующие аминокислоты). триплета – УАА, УАГ, УГА. Они стоят в конце гена и означают конец синтеза полипептидной цепи Крик Френсис Харри Комптон

Геном человека содержит около 3 млрд. пар нуклеотидов (размер ДНК единичной клетки почти 2 метра

Синдром Шерешевского-Тернера

Дети разного возраста с характерными чертами синдрома Дауна