Скачать презентацию ЖИВАЯ КЛЕТКА Иерархические уровни организации живой материи Скачать презентацию ЖИВАЯ КЛЕТКА Иерархические уровни организации живой материи

Живая клетка.ppt

  • Количество слайдов: 131

ЖИВАЯ КЛЕТКА ЖИВАЯ КЛЕТКА

Иерархические уровни организации живой материи Иерархические уровни организации живой материи

КЛЕТКА • Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех живых КЛЕТКА • Клетка – элементарная структурная, функциональная и генетическая единица в составе всех живых организмов.

ВИДЫ КЛЕТОК В зависимости от способности синтезировать ДНК клетки подразделяют на 3 группы: 1. ВИДЫ КЛЕТОК В зависимости от способности синтезировать ДНК клетки подразделяют на 3 группы: 1. Статические — не делящиеся, ядросодержащие, необратимо дифференцированные клетки — нервные, мышечные, железистые, гранулоциты и макрофаги крови и тканей, жировые клетки. При увеличении нагрузки эти клетки гипертрофируются, а при чрезмерной нагрузке — погибают. 2. Лабильные — обновляющиеся, постоянно делящиеся клетки. К ним относятся стволовые клетки костного мозга, самоподдерживающая популяция клеток, способная дифференцироваться в разных направлениях, способна к пролиферации, имеет четко выраженный клеточный цикл развития. Тканевые клетки — самоподдерживающая популяция, способная дифференцироваться только в одном направлении — это клетки базального слоя эпидермиса, крипт кишечника и др. 3. Стабильные (покоящиеся) — способные к пролиферации клетки. В норме в базе покоя не синтезируют ДНК. При стимуляции начинают синтезировать ДНК и митотически делиться. Это клетки мерокринных желез — печени, почек, поджелудочной железы и хряща. Эти клетки способны к регенерации. Клетки, периодически входящие в митотический цикл только при воздействии индукторов-митогенов — лимфоциты и др.

ФОРМА КЛЕТОК ФОРМА КЛЕТОК

ФУНКЦИИ КЛЕТКИ 1. Специализация 2. Поддержание клеточного гомеостаза 3. Обмен информацией 4. Биотрансформирующая функция ФУНКЦИИ КЛЕТКИ 1. Специализация 2. Поддержание клеточного гомеостаза 3. Обмен информацией 4. Биотрансформирующая функция 5. Биологический синтез 6. Энергетический обмен 7. Хранение и передача наследственной информации

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ 1. Неорганические вещества ( вода, кислоты, основания, положительные и отрицательные ионы) ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ 1. Неорганические вещества ( вода, кислоты, основания, положительные и отрицательные ионы) 2. Органические вещества (белки — 10 -20%, жиры или липиды — 1 -5%, углеводы — 0, 2 - 2%) 3. Нуклеиновые кислоты ( ДНК и РНК) 4. Ферменты, или энзимы

Компоненты клетки • клетки всех типов характеризуются сходством общей организации и строения важнейших компонентов. Компоненты клетки • клетки всех типов характеризуются сходством общей организации и строения важнейших компонентов. • каждая клетка эукариот состоит из двух основных компонентов – ядра и цитоплазмы

Ядро • Ядро – важнейший компонент клетки, содержащий её генетический аппарат. • Функции ядра: Ядро • Ядро – важнейший компонент клетки, содержащий её генетический аппарат. • Функции ядра: • хранение генетической информации (в молекулах ДНК, находящихся в хромосомах); • реализация генетической информации, контролирующей различные процессы в клетке: транскрипция информационных, рибосомальных, транспортных РНК → синтетическая активность; апоптоз и т. д. ); • воспроизведение и передача генетической информации при делении клетки.

Компоненты ядра • • • В ядре неделящейся (интерфазной) клетки выявляются следующие компоненты: ядерная Компоненты ядра • • • В ядре неделящейся (интерфазной) клетки выявляются следующие компоненты: ядерная оболочка (кариолемма) хроматин ядрышко кариоплазма

Ядерная оболочка • • Ядерная оболочка (кариолемма, нуклеолемма) на светооптическом уровне практически не определяется. Ядерная оболочка • • Ядерная оболочка (кариолемма, нуклеолемма) на светооптическом уровне практически не определяется. Под электронном микроскопом обнаруживается, что она состоит из двух мембран – наружной и внутренней мембран, разделенных полостью шириной 15 -40 нм – перинуклеарной цистерной. Наружная мембрана составляет единое целое с мембранами гр. ЭПС: на её поверхности имеются рибосомы, а перинуклеарная цистерна сообщается с цистерной гр. ЭПС

 • Внутренняя мембрана – гладкая, её интегральные белки связаны со слоем, состоящим из • Внутренняя мембрана – гладкая, её интегральные белки связаны со слоем, состоящим из сети промежуточных филаментов (ламинов), - ламиной, или ядерной пластинкой. • Ламина играет большую роль в поддержании формы ядра, укладке хроматина и структурной организации поровых комплексов

 • В определенных точках наружная и внутренняя мембрана смыкаются, образуя ядерные поры. • • В определенных точках наружная и внутренняя мембрана смыкаются, образуя ядерные поры. • Ядерная пора образована двумя параллельными кольцами диаметром 80 нм, содержащих по 8 белковых гранул, от которых к центру поры тянутся фибриллы, формирующие диафрагму толщиной около 5 нм. В середине диафрагмы лежит центральная гранула. Белковые гранулы ядерной поры структурно связаны с белками ядерной ламины. • Совокупность компонентов, входящих в состав ядерной поры, называется комплексом ядерной поры.

 • Ядерная оболочка клетки содержит 20004000 поровых комплексов. • Число поровых комплексов возрастает • Ядерная оболочка клетки содержит 20004000 поровых комплексов. • Число поровых комплексов возрастает с увеличением функциональной активности: в клетках с высокой синтетической активностью ядерные поры занимают до 35% поверхности кариолеммы.

Комплекс ядерной поры • • Комплекс ядерной поры обеспечивает избирательный транспорт веществ между цитоплазмой Комплекс ядерной поры • • Комплекс ядерной поры обеспечивает избирательный транспорт веществ между цитоплазмой и ядром. По каналу, образованному поровым комплексом, движутся мелкие водорастворимые молекулы и ионы; активно переносятся в ядро белки, синтезируемые в цитоплазме (белки с маркировкой в виде с особой последовательности аминокислот – NLS, распознаваемой рецепторами NLS в комплексе поры); из ядра в цитоплазму переносятся субъединицы рибосом.

 • • • Хроматин в интерфазной (неделящейся) клетке соответствует хромосомам и состоит из • • • Хроматин в интерфазной (неделящейся) клетке соответствует хромосомам и состоит из комплекса ДНК и белка. Выраженность спирализации каждой из хромосом неодинакова по длине. Соответственно, различают два вида хроматина: эухроматин и гетерохроматин. Эухроматин соответствует участкам хромосом, которые деспирализованы и открыты для транскрипции. Эти участки не окрашиваются и не видны в световой микроскоп. Гетерохроматин соответствует конденсированным сегментам хромосом, что делает их недоступными для транскрипции. Гетерохроматин интенсивно окрашивается основными красителями, и в световом микроскопе имеет вид мелких гранул и глыбок.

Структура ядер Структура ядер

эухроматин-гетерохроматин • по соотношению эу- и гетерохроматина в ядре можно оценить активность процессов транскрипции, эухроматин-гетерохроматин • по соотношению эу- и гетерохроматина в ядре можно оценить активность процессов транскрипции, и, следовательно, синтетической функции клетки. • При её повышении это соотношение изменяется в пользу эухроматина, при снижении – нарастает содержание гетерохроматина. • Соотношение эухроматин-гетерохроматин может, например, служить основой для дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолевых клеток. • При полном подавлении функции ядра в поврежденных и гибнущих клетках, оно уменьшается в размерах и содержит только гетерохроматин. Такое явление называется кариопикнозом.

 • Половой хроматин (тельце Барра) – скопление гетерохроматина, соответствующее одной из пары Х-хромосом, • Половой хроматин (тельце Барра) – скопление гетерохроматина, соответствующее одной из пары Х-хромосом, которая в интерфазе плотно скручена и неактивна. • • • Выявление полового хроматина используется как диагностический тест для определения генетического женского пола, что существенно при изучении генетических аномалий и, особенно, в спортивной медицине. Обычно анализируют эпителиальные клетки слизистой оболочки полости рта, где, как и в большинстве других клеток, половой хроматин выявляется как крупная глыбка гетерохроматина, лежащая рядом с ядерной оболочки. В нейтрофильных лейкоцитах крови половой хроматин имеет вид маленькой добавочной дольки ядра ( «барабанной палочки» ).

Упаковка хроматина в ядре • В деконденсированном состоянии длина одной молекулы (двойной спирали) ДНК, Упаковка хроматина в ядре • В деконденсированном состоянии длина одной молекулы (двойной спирали) ДНК, образующей одну хромосому, составляет около 5 см, а общая длина молекул ДНК в ядре – более 2 м. Такие длинные нити ДНК компактно и упорядоченно упакованы в ядре диаметром всего 5 -10 мкм. • Компактная упаковка молекул ДНК осуществляется благодаря связи ДНК со специальными основными белками – гистонами.

Упаковка хроматина • • • Начальный уровень упаковки хроматина – нуклеосома с диаметром 11 Упаковка хроматина • • • Начальный уровень упаковки хроматина – нуклеосома с диаметром 11 нм. Нуклеосома состоит из блока, образованного комплексом из 8 молекул гистонов, на который намотана двойная нить ДНК (цепочка из 166 пар нуклеотидов). Нуклеосомы разделены короткими участками свободной ДНК (48 пар оснований). Нуклеосомная нить имеет вид нитки с бусинами, где каждая бусина – нуклеосома. Второй уровень упаковки также обусловлен гистонами и приводит к скручиванию нуклеосомной нити (виток из 6 нуклеосом) с формированием хроматиновой фибриллы диаметром 30 нм. Хроматиновые фибриллы образуют петли диаметром 300 нм. При делении клетки в результате еще более компактной укладки и сверхспирализации ДНК появляются хромосомы (диаметр 700 нм), видимые под световым микроскопом. Компактная упаковка ДНК в ядре обеспечивает упорядоченное расположение очень длинных молекул ДНК в небольшом объеме ядра, а также функциональный контроль активности генов.

Ядрышко • Ядрышко выявляется в интерфазном ядре на светооптическом уровне как мелкая (~ 1 Ядрышко • Ядрышко выявляется в интерфазном ядре на светооптическом уровне как мелкая (~ 1 мкм в диаметре), плотная сферическая структура, интенсивно окрашивающееся основными красителями

Ядрышко • Ядрышко образовано специализированными участками хромосом – ядрышковыми организаторами, на которых происходит синтез Ядрышко • Ядрышко образовано специализированными участками хромосом – ядрышковыми организаторами, на которых происходит синтез рибосомальной РНК, а также её сборка в предшественники рибосомальных субъединиц.

Компоненты ядрышка • • Аморфный компонент, слабо окрашиваемый, представляет собой участки расположения ядрышковых организаторов: Компоненты ядрышка • • Аморфный компонент, слабо окрашиваемый, представляет собой участки расположения ядрышковых организаторов: крупные петли ДНК, активно участвующих в транскрипции рибосомальной РНК; Фибриллярный компонент состоит из множества нитей диаметром 5 -8 нм, преимущественно во внутренней части ядрышка, и представляет собой длинные молекулы р. РНК (первичные транскрипты); Гранулярный компонент образован скоплением плотных мелких гранулярных частиц, представляющие собой зреющие субъединицы рибосом. Рибосомальные субъединицы образуется из р. РНК, синтезированной в ядрышке, и белков, синтезированных в цитоплазме. Фибриллярный и гранулярный компоненты ядрышка образуют ядрышковую нить – нуклеолонему, которая образует петлистую сеть, выделяющуюся большой плотностью на фоне менее плотного ядерного матрикса

Ядрышко • Размеры и объем ядрышек увеличиваются при повышении функциональной активности клетки. Особенно крупные Ядрышко • Размеры и объем ядрышек увеличиваются при повышении функциональной активности клетки. Особенно крупные ядрышки характерны для эмбриональных и активно синтезирующих белки клеток, а также клеток быстрорастущих злокачественных опухолей. • Ядрышко исчезает в профазе митоза, в результате инактивации рибосомных генов при конденсации соответствующих хромосом, и вновь формируется в поздней телофазе.

Ядерный матрикс • Ядерный матрикс – компонент ядра, в котором располагаются хроматин и ядрышко. Ядерный матрикс • Ядерный матрикс – компонент ядра, в котором располагаются хроматин и ядрышко. Ядерный матрикс образован кариоплазмой и кариоскелетом. • Кариоплазма – жидкий компонент ядра, содержащий РНК, ионы, ферменты, метаболиты, растворенные в воде. • Кариоскелет состоит из ламины и других фибриллярных белков.

Цитоплазма • Цитоплазма отделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит органеллы и включения, Цитоплазма • Цитоплазма отделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит органеллы и включения, погруженные в клеточный матрикс (цитозоль, гиалоплазма).

 • Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы, имеющие характерную структуру и специализированные на выполнении • Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы, имеющие характерную структуру и специализированные на выполнении определенных функций в клетке. • Включения – непостоянные компоненты цитоплазмы, образованные в результате накопления продуктов метаболизма клеток.

Органеллы • Органеллы – постоянно присутствующие в цитоплазме структуры, имеющие определенное строение и специализированные Органеллы • Органеллы – постоянно присутствующие в цитоплазме структуры, имеющие определенное строение и специализированные на выполнении определенных функций в клетке. • Они подразделяются на органеллы общего значения и специальные органеллы.

Органеллы общего значения • Органеллы общего значения имеются во всех клетках и необходимы для Органеллы общего значения • Органеллы общего значения имеются во всех клетках и необходимы для обеспечения их жизнедеятельности. К ним относятся: • митохондрии, • рибосомы • эндоплазматическая сеть (ЭПС), • комплекс Гольджи • лизосомы • пероксисомы, • клеточный центр • компоненты цитоскелета.

Специальные органеллы • • • Специальные органеллы содержатся лишь в некоторых специализированных клетках, где Специальные органеллы • • • Специальные органеллы содержатся лишь в некоторых специализированных клетках, где они обеспечивают выполнение специальных функций. К специальным органеллам относят реснички, жгутики, миофибриллы, акросома. Все специальные органеллы образуются при развитии клетки как производные органелл общего значения, так, например, акросома спермия является производным комплекса Гольджи, реснички и жгутики – микротрубочек цитоскелета и т. д

Органеллы • В состав многих органелл входит элементарная биологическая мембрана, поэтому органеллы подразделяются также Органеллы • В состав многих органелл входит элементарная биологическая мембрана, поэтому органеллы подразделяются также на мембранные и немембранные. • Мембранные органеллы: митохондрии, ЭПС, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы; • Немембранные органеллы: рибосомы, клеточный центр, компоненты цитоскелета, микроворсинки, реснички, жгутики

Внутриклеточные мембраны • Элементарная биологическая мембрана, входящая в состав клеточных органелл, по своему строению Внутриклеточные мембраны • Элементарная биологическая мембрана, входящая в состав клеточных органелл, по своему строению представляет собой бислой липидов со встроенными белками и сходна со строением плазмолеммы, но не идентична ей. • Толщина мембран внутриклеточных органелл несколько меньше (6 -7, 5 нм). • Мембраны различных органелл существенно различаются по своим функциональным свойствам, благодаря присутствию разных структурных белков, формирующих трансмембранные каналы или насосы, ферментов, рецепторов, а также липидов

СИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КЛЕТКИ • Синтетический аппарат клеток включает органеллы, участвующие в синтезе различных веществ. СИНТЕТИЧЕСКИЙ АППАРАТ КЛЕТКИ • Синтетический аппарат клеток включает органеллы, участвующие в синтезе различных веществ. • К таким органеллам относятся рибосомы, эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи. • Деятельность синтетического аппарата клетки контролируется активностью генов, локализованных в ядре.

Рибосомы • Рибосомы – мелкие, плотные немембранные органеллы, диаметром 15 -30 нм. • Функция Рибосомы • Рибосомы – мелкие, плотные немембранные органеллы, диаметром 15 -30 нм. • Функция рибосом – синтез белка путем соединения аминокислот в полипептидные цепочки • Каждая рибосома состоит из двух субъединиц: большой и малой. • Субъединицы образованы рибосомальными РНК (р. РНК) и особыми белками (около 80 видов). Соотношение р. РНК и белков равно 1: 1.

Рибосомы • Субъединицы собираются в ядре из р. РНК, которая образуется в ядрышке, и Рибосомы • Субъединицы собираются в ядре из р. РНК, которая образуется в ядрышке, и белков, которые синтезируются в цитоплазме и поступают в ядро. Затем субъединицы рибосом через ядерные поры перемещаются в цитоплазму, где они участвуют в синтезе белка.

 • • Рибосомы могут встречаться в цитоплазме как отдельные гранулы (функционально неактивные, не • • Рибосомы могут встречаться в цитоплазме как отдельные гранулы (функционально неактивные, не транслирующие рибосомы), так и в форме скоплений – полирибосом (полисом) – активные рибосомы. Отдельные рибосомы полисом удерживаются вместе нитью информационной РНК. Информация, переносимая и. РНК, кодирует последовательность аминокислот в белке соответствующей последовательностью нуклеотидов. Рибосомы транслируют эту генетическую информацию в последовательность аминокислот в ходе белкового синтеза.

 • • • Полисомы могут свободно располагаться в гиалоплазме, или быть прикрепленными к • • • Полисомы могут свободно располагаться в гиалоплазме, или быть прикрепленными к мембранам эндоплазматической сети (ЭПС). При этом белки, которые синтезируются на свободных полисомах, остаются в гиалоплазме и далее используются самой клеткой. Полисомы, которые своими большими субъединицами прикреплены к мембранам ЭПС, синтезируют белки, накапливающиеся в просвете цистерн ЭПС. В дальнейшем эти белки либо выводятся из клетки (например, пищеварительные ферменты, гормоны), либо остаются в клетке в структурах, ограниченных мембраной (например, лизосомы с набором лизосомальных ферментов)

Рибосомы • Рибосомы, в связи с наличием р. РНК, интенсивно окрашиваются основными красителями (гематоксилин, Рибосомы • Рибосомы, в связи с наличием р. РНК, интенсивно окрашиваются основными красителями (гематоксилин, метиленовый синий). Присутствие значительного числа рибосом в цитоплазме клеток, активно синтезирующих белок, придает ей базофилию на светооптическом уровне.

ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (ЭПС) • • • ЭПС – система уплощенных, трубчатых, везикулярных структур, ограниченных ЭНДОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (ЭПС) • • • ЭПС – система уплощенных, трубчатых, везикулярных структур, ограниченных мембраной. Название обусловлено тем, что её многочисленные элементы (цистерны, трубочки, пузырьки) образуют единую, непрерывную трехмерную сеть. Степень развития ЭПС варьирует в различных клетках, и даже в разных участках одной и той же клетки, и зависит от функциональной активности клеток. Различают две разновидности ЭПС: гранулярную ЭПС (гр. ЭПС) и гладкую, или агранулярную ЭПС (а. ЭПС), которые связаны между собой в переходной области.

 • • Гранулярная ЭПС образована мембранными трубочками и уплощенными цистернами, на наружной (обращенной • • Гранулярная ЭПС образована мембранными трубочками и уплощенными цистернами, на наружной (обращенной в сторону гиалоплазмы) поверхности которых расположены рибосомы. Прикрепление рибосом происходит благодаря интегральным рецепторным белкам мембран гр. ЭПС – рибофоринам. Эти же белки формируют гидрофобные каналы в мембране гр. ЭПС для проникновения синтезированной белковой цепочки в просвет цистерн.

гр. ЭПС • Основная функция гр. ЭПС: сегрегация (отделение) вновь синтезированных белковых молекул от гр. ЭПС • Основная функция гр. ЭПС: сегрегация (отделение) вновь синтезированных белковых молекул от гиалоплазмы. • Таким образом, гр. ЭПС обеспечивает: • 1) биосинтез белков, предназначенных для экспорта из клетки; • 2) биосинтез ферментов лизосом • 2) биосинтез мембранных белков. • Белковые молекулы накапливаются внутри просвета цистерн, приобретают вторичную и третичную структуру, а также подвергаются начальным посттрансляционным изменениям – гидроксилированию, сульфатированию, фосфорилированию и гликозилированию (присоединение к белкам олигосахаридов с образованием гликопротеинов).

гр. ЭПС • • • Гр. ЭПС присутствует во всех клетках, но наиболее развита гр. ЭПС • • • Гр. ЭПС присутствует во всех клетках, но наиболее развита в клетках, специализирующихся на белковом синтезе: в эпителиальных клетках поджелудочной железы, вырабатывающих пищеварительные ферменты; в фибробластах соединительной ткани, синтезирующих коллаген; в плазматических клетках, продуцирующих иммуноглобулины. В этих клетках элементы гр. ЭПС образуют параллельные скопления цистерн; при этом просвет цистерн часто расширен. Для всех этих клеток характерна выраженная базофилия цитоплазмы в области расположения элементов гр. ЭПС.

Агранулярная ЭПС • агр. ЭПС представляет собой трехмерную сеть мембранных трубочек, канальцев, пузырьков, на Агранулярная ЭПС • агр. ЭПС представляет собой трехмерную сеть мембранных трубочек, канальцев, пузырьков, на поверхности которых рибосомы отсутствуют.

Функции а. ЭПС • 1) участие в синтезе липидов, в том числе мембранных, холестерина Функции а. ЭПС • 1) участие в синтезе липидов, в том числе мембранных, холестерина и стероидов; • 2) метаболизм гликогена • 3) нейтрализация и детоксикация эндогенных и экзогенных токсичных веществ; • 4) накопление ионов Са (особенно в специализированной виде а. ЭПС – саркоплазматической сети мышечных клеток).

 • агр. ЭПС хорошо развита: • в клетках, активно продуцирующих стероидные гормоны – • агр. ЭПС хорошо развита: • в клетках, активно продуцирующих стероидные гормоны – клетки коркового вещества надпочечников, интерстициальные гландулоциты яичка, клетки желтого тела яичника. • в клетках печени, где её ферменты участвуют в метаболизме гликогена, а также в процессах, которые обеспечивают нейтрализацию и детоксикацию эндогенных биологически активных веществ (гормонов) и экзогенных вредных веществ (алкоголя, лекарственных веществ и др. )

КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ • Комплекс Гольджи – мембранная органелла, образованная тремя основными элементами: • 1) КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ • Комплекс Гольджи – мембранная органелла, образованная тремя основными элементами: • 1) скопления уплощенных цистерн; • 2) мелкие пузырьки; • 3) конденсирующие вакуоли. • Комплекс этих элементов называется диктиосомой.

Комплекс Гольджи • • Цистерны имеют вид изогнутых дисков с несколько расширенными периферическими отделами. Комплекс Гольджи • • Цистерны имеют вид изогнутых дисков с несколько расширенными периферическими отделами. Цистерны образуют группу в виде стопки из 3 -30 элементов. Выпуклая сторона этой группы обращена обычно к ядру, вогнутая – к плазмолемме. От периферических расширений цистерн отщепляются пузырьки и вакуоли. Пузырьки – мелкие (диаметр 40 -80 нм), окруженные мембраной сферические элементы с содержимым умеренной электронной плотности. Вакуоли – крупные (диаметр 0. 1 -1. 0 мкм), сферические образования, отделяющиеся от зрелой поверхности комплекса Гольджи в некоторых железистых клетках. Вакуоли содержат секреторный продукт, находящийся в процессе конденсации.

Комплекс Гольджи • Комплекс Гольджи обладает полярностью: • в каждой диктиосоме выделяют две поверхности: Комплекс Гольджи • Комплекс Гольджи обладает полярностью: • в каждой диктиосоме выделяют две поверхности: формирующуюся (незрелую, или цисповерхность) и зрелую (транс-поверхность).

Комплекс Гольджи • Цис-поверхность выпуклой формы обращена в сторону ЭПС и связана с ней Комплекс Гольджи • Цис-поверхность выпуклой формы обращена в сторону ЭПС и связана с ней системой мелких транспортных пузырьков, отщепляющих от ЭПС. • Таким образом, белки в транспортных пузырьках проникают через цисповерхность.

Комплекс Гольджи • Каждая группа медиальных цистерн внутри стопки отличается особым составом ферментов, и Комплекс Гольджи • Каждая группа медиальных цистерн внутри стопки отличается особым составом ферментов, и для каждой группы характерны свои реакции обработки белков. • Обработанные вещества выходят в вакуолях с вогнутой транс-поверхности.

Функции комплекса Гольджи • • синтез полисахаридов и гликопротеинов (гликокаликса, слизи); обработка белковых молекул Функции комплекса Гольджи • • синтез полисахаридов и гликопротеинов (гликокаликса, слизи); обработка белковых молекул (терминальное гликозилирование – включение углеводных компонентов; фосфорилирование – добавление фосфатных групп; ацилирование – добавление жирных кислот; сульфатирование – добавление сульфатных остатков и т. д. ; сортировка белков на трансповерхности; упаковка секреторных продуктов в мембранные структуры

 • Секреторные продукты, обработанные в комплексе Гольджи, оказываются далее в секреторных гранулах, которые • Секреторные продукты, обработанные в комплексе Гольджи, оказываются далее в секреторных гранулах, которые : выделяются путем экзоцитоза или остаются в клетке в виде: • в первичных лизосомах • в окаймленных пузырьках, в которых интегральные белки транспортируются в плазмолемму. • специфических гранул зернистых лейкоцитов

МИТОХОНДРИИ • Митохондрии – мембранные органеллы, присутствующих во всех эукариотических клетках, и представляющие собой МИТОХОНДРИИ • Митохондрии – мембранные органеллы, присутствующих во всех эукариотических клетках, и представляющие собой энергетический аппарат клетки.

Функции митохондрий: • основная – обеспечение клетки легко доступной энергией, которая образуется благодаря окислению Функции митохондрий: • основная – обеспечение клетки легко доступной энергией, которая образуется благодаря окислению метаболитов, и запасается частично в виде высоко-энергетических фосфатных связей АТФ; • участие в биосинтезе стероидов; • участие в окислении жирных кислот.

Митохондрии • Митохондрии могут иметь эллиптическую, палочковидную или нитевидную форму. Их размеры составляют 0. Митохондрии • Митохондрии могут иметь эллиптическую, палочковидную или нитевидную форму. Их размеры составляют 0. 2 -2 мкм в ширину и до 10 мкм в длину. • Число митохондрий в разных клетках и их распределение в пределах клетки варьирует.

Митохондрии • • Много митохондрий встречается в клетках с активным метаболизмом, требующим высоких энергетических Митохондрии • • Много митохондрий встречается в клетках с активным метаболизмом, требующим высоких энергетических затрат: кардиомиоцитах, клетках почечных канальцев, париетальных клетках желез дна желудка и т. д. В цитоплазме митохондрии могут распределяться диффузно, но имеют тенденцию аккумулироваться в участках максимального потребления энергии, например в апикальной части реснитчатых клеток, в связующем отделе сперматозоидов, или вблизи ионных насосов (зона базальной исчерченности в проксимальных канальцах почек, в исчерченных протоках слюнных желез и др. ).

Митохондрии • • • Под электронным микроскопом митохондрии имеют характерную структуру. Каждая митохондрия состоит Митохондрии • • • Под электронным микроскопом митохондрии имеют характерную структуру. Каждая митохондрия состоит из наружной и внутренней мембран, между которыми находится межмембранное пространство. Внутренняя мембрана образует складки - кристы, обращенные внутрь митохондрии. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, заполнено митохондриальным матриксом, - мелкозернистым материалом различной электронной плотности.

Митохондрии • Наружная мембрана митохондрий содержит много молекул специализированных транспортных белков (например, порин), что Митохондрии • Наружная мембрана митохондрий содержит много молекул специализированных транспортных белков (например, порин), что обеспечивает её высокую проницаемость, а также белки-рецепторы, распознающие белки, которые переносятся через обе мембраны митохондрий в особых точках их контакта – зонах слипания.

 • • • Внутренняя мембрана митохондрий образует складки – кристы, благодаря чему значительно • • • Внутренняя мембрана митохондрий образует складки – кристы, благодаря чему значительно увеличивается внутренняя поверхность митохондрий. В состав внутренней мембраны входят транспортные белки; ферменты дыхательной цепи и сукцинатдегидрогеназа; комплекс АТФ-синтетазы. На кристах имеются элементарные частицы (оксисомы, или F 1 -частицы), состоящие из округлой головки (9 нм) и цилиндрической ножки. Именно на них происходит сопряжение процессов окисления и фосфорилирования (АДФ → АТФ).

Митохондрии • Чаще всего кристы располагаются перпендикулярно длинной оси митохондрий и имеют пластинчатую (ламеллярную) Митохондрии • Чаще всего кристы располагаются перпендикулярно длинной оси митохондрий и имеют пластинчатую (ламеллярную) форму.

Митохондрии • В клетках, синтезирующих стероидные гормоны, кристы имеют вид трубочек или пузырьков - Митохондрии • В клетках, синтезирующих стероидные гормоны, кристы имеют вид трубочек или пузырьков - тубулярновезикулярные кристы. В этих клетках ферменты стероидного синтеза частично локализуются на внутренней мембране митохондрий

Митохондрии • Число и площадь крист отражает функциональную активность клеток: наибольшая площадь крист характерна, Митохондрии • Число и площадь крист отражает функциональную активность клеток: наибольшая площадь крист характерна, например, для митохондрий клеток сердечной мышцы, где потребность в энергии постоянно очень велика.

Митохондриальный матрикс • Митохондриальный матрикс – мелкозернистое вещество, заполняющее полость митохондрии. • Матрикс содержит Митохондриальный матрикс • Митохондриальный матрикс – мелкозернистое вещество, заполняющее полость митохондрии. • Матрикс содержит несколько сотен ферментов: ферменты цикла Кребса, окисления жирных кислот, белкового синтеза. • Здесь иногда встречаются митохондриальные гранулы, а также локализуются митохондриальные ДНК, и. РНК, т. РНК, р. РНК и митохондриальные рибосомы.

Митохондриальные гранулы • Митохондриальные гранулы – частицы высокой электронной плотности диаметром 20 -50 нм, Митохондриальные гранулы • Митохондриальные гранулы – частицы высокой электронной плотности диаметром 20 -50 нм, содержащие ионы Са и Мg.

Митохондриальные цитопатологии • Повреждения митохондриальной ДНК в результате мутаций могут привести к развитию ряда Митохондриальные цитопатологии • Повреждения митохондриальной ДНК в результате мутаций могут привести к развитию ряда патологий митохондриальных цитопатий (синдромы Барта, Патерсона, МERRF (красных разорванных волокон) и др.

ЛИЗОСОМЫ • Лизосомы – мембранные органеллы, которые обеспечивают внутриклеточное переваривание (расщепление) макромолекул внеклеточного и ЛИЗОСОМЫ • Лизосомы – мембранные органеллы, которые обеспечивают внутриклеточное переваривание (расщепление) макромолекул внеклеточного и внутриклеточного происхождения, и обновление компонентов клетки.

Лизосомы • Морфологически лизосомы представляют собой округлые пузырьки, ограниченные мембраной и содержащие большое количество Лизосомы • Морфологически лизосомы представляют собой округлые пузырьки, ограниченные мембраной и содержащие большое количество различных гидролаз (более 60 ферментов).

 • Наиболее характерными ферментами лизосом являются: кислая фосфатаза (маркёр лизосом), протеазы, нуклеазы, сульфатазы, • Наиболее характерными ферментами лизосом являются: кислая фосфатаза (маркёр лизосом), протеазы, нуклеазы, сульфатазы, липазы, гликозидазы. • Все литические ферменты лизосом представляют собой кислые гидролазы, т. е. оптимум их активности проявляется при р. Н≈5

Лизосомы • Мембрана лизосом (около 6 нм толщиной) обладает протонным насосом, вызывающим закисление среды Лизосомы • Мембрана лизосом (около 6 нм толщиной) обладает протонным насосом, вызывающим закисление среды внутри органелл, обеспечивает диффузию низкомолекулярных продуктов переваривания макромолекул в гиалоплазму и препятствует утечке литических ферментов в гиалоплазму. • Повреждение мембраны приводит к разрушению клетки вследствие самопереваривания.

 • Лизосомы присутствуют во всех клетках. Особенно много лизосом в тех клетках, где • Лизосомы присутствуют во всех клетках. Особенно много лизосом в тех клетках, где активно протекают процессы фагоцитоза с последующим перевариванием захваченного материала (например, в нейтрофильных гранулоцитах, макрофагах, остеокластах).

Фаголизосомы • • Фаголизосома формируется путем слияния первичной лизосомы с фагосомой мембранным пузырьком, содержащим Фаголизосомы • • Фаголизосома формируется путем слияния первичной лизосомы с фагосомой мембранным пузырьком, содержащим материал, захваченный клеткой извне. Процесс разрушения этого материала называется гетерофагией. Гетерофагия играет важную роль в функции всех клеток. Особое значение гетерофагия имеет для клеток, осуществляющих защитную функцию, таких как макрофаги и нейтрофильные лейкоциты, которые захватывают и переваривают болезнетворные микроорганизмы.

 • Аутофаголизосома образуется при слиянии первичной лизосомы с аутофагосомой мембранным пузырьком, содержащим собственные • Аутофаголизосома образуется при слиянии первичной лизосомы с аутофагосомой мембранным пузырьком, содержащим собственные компоненты клетки, которые подлежат разрушению. • Процесс переваривания внутриклеточного материала называется аутофагией. • Аутофагия обеспечивает постоянное обновление клеточных структур благодаря перевариванию митохондрий, полисом, фрагментов мембран.

Остаточные тельца • Остаточные тельца – лизосомы, содержащие непереваренный материал, которые могут находиться в Остаточные тельца • Остаточные тельца – лизосомы, содержащие непереваренный материал, которые могут находиться в цитоплазме длительное время. • В некоторых долгоживущих клетках (нейроны, кардиомиоциты, гепатоциты) в остаточных тельцах накапливается коричневый эндогенный пигмент липофусцин – «пигмент старения» .

Лизосомные болезни • • • Дефицит лизосомальных ферментов может приводить к развитию ряда заболеваний Лизосомные болезни • • • Дефицит лизосомальных ферментов может приводить к развитию ряда заболеваний (болезни накопления), вызванных накоплением в клетках непереваренных веществ, которые нарушают функцию клеток. Примерами могут служить: болезнь Хюрлера, при которой из-за отсутствия α-L-идуронидазы фибробласты и остеобласты накапливают дерматан сульфат, а у больных отмечаются множественные дефекты хондро- и остеогенеза и умственное отставание, болезнь Тэя-Сакса (из-за недостаточности гексозаминидазы А происходит накопление гликолипидов в нервных клетках и поражается нервная система), болезнь Гоше (вследствие наследственного дефекта глюкоцереброзидазы гликолипиды накапливаются в макрофагах и поражаются печень и селезенка) и другие.

ПЕРОКСИСОМЫ • • Пероксисомы – сферические мембранные органеллы диаметром 0. 05 – 1. 5 ПЕРОКСИСОМЫ • • Пероксисомы – сферические мембранные органеллы диаметром 0. 05 – 1. 5 мкм, с умеренно плотным гомогенным или мелкозернистым матриксом. Мелкие пероксисомы встречаются во всех клетках, а крупные пероксисомы – в гепатоцитах, макрофагах, в клетках канальцев почки. Матрикс пероксисом содержит до 50 различных ферментов, важнейшие из которых: каталаза (маркёр пероксисом), пероксидаза, оксидазы аминокислот, уратоксидаза.

Пероксисомы • У некоторых видов животных в пероксисомах выявляется более плотная кристаллическая сердцевина – Пероксисомы • У некоторых видов животных в пероксисомах выявляется более плотная кристаллическая сердцевина – нуклеоид, состоящая из уратоксидазы. • В пероксисомах клеток человека нуклеотида нет, поскольку отсутствует способность метаболизировать ураты.

Функции пероксисом: • окисление аминокислот и других субстратов; • защита клетки от действия перекиси Функции пероксисом: • окисление аминокислот и других субстратов; • защита клетки от действия перекиси водорода, сильного окислителя, образующегося в результате окисления органических соединений, и оказывающего повреждающий эффект на клетку. При этом каталаза пероксисом разлагает перекись водорода на воду и кислород. • участие в расщеплении жирных кислот; • участие в обезвреживании ряда веществ (спирт и др. ).

Пероксисомные болезни • Нарушения активности пероксисом вызывает ряд наследственных заболеваний – пероксисомных болезней с Пероксисомные болезни • Нарушения активности пероксисом вызывает ряд наследственных заболеваний – пероксисомных болезней с тяжелыми нарушениями нервной системы (синдром Целльвегера и др. )

ЦИТОСКЕЛЕТ • Цитоскелет – сложная трехмерная сеть немембранных органелл: • микротрубочек • микрофиламентов • ЦИТОСКЕЛЕТ • Цитоскелет – сложная трехмерная сеть немембранных органелл: • микротрубочек • микрофиламентов • промежуточных филаментов.

Цитоскелет • Основная функция цитоскелета – опорно-двигательная: • поддержание и изменение формы клеток; • Цитоскелет • Основная функция цитоскелета – опорно-двигательная: • поддержание и изменение формы клеток; • перемещение компонентов внутри клетки; • транспорт веществ внутрь клетки и из клетки; • обеспечение подвижности клетки

Микротрубочки • Микротрубочки – наиболее крупные компоненты цитоскелета. Микротрубочки – полые цилиндрические образования различной Микротрубочки • Микротрубочки – наиболее крупные компоненты цитоскелета. Микротрубочки – полые цилиндрические образования различной длины, с диаметром 2425 нм, с толщиной стенки 5 нм.

Микротрубочки • Стенка микротрубочки состоит из спирально расположенных нитей – протофиламентов, образованных димерами из Микротрубочки • Стенка микротрубочки состоит из спирально расположенных нитей – протофиламентов, образованных димерами из глобулярных белковых молекул – α- и βтубулина. • Стенка микротрубочки образована 13 субъединицамипротофиламентами.

Микротрубочки • Микротрубочки могут располагаться в цитоплазме в виде отдельных элементов, в виде пучков, Микротрубочки • Микротрубочки могут располагаться в цитоплазме в виде отдельных элементов, в виде пучков, где они связаны тонкими поперечными мостиками, или могут частично сливаться друг с другом, образуя дуплеты (в аксонеме ресничек и жгутиков) и триплеты (в базальном тельце и центриолях

Микротрубочки • Микротрубочки представляют собой лабильную систему, в которой сохраняется равновесие между их постоянной Микротрубочки • Микротрубочки представляют собой лабильную систему, в которой сохраняется равновесие между их постоянной сборкой и диссоциацией.

Функции микротрубочек – поддержание стабильной формы клеток, и порядка распределения её компонентов; – обеспечение Функции микротрубочек – поддержание стабильной формы клеток, и порядка распределения её компонентов; – обеспечение внутриклеточного транспорта, в том числе органелл, пузырьков, секреторных гранул (благодаря некоторым белкам, ассоциированным с микротрубочками); – образование основы центриолей и ахроматинового веретена деления и обеспечение движения хромосом в процессе митоза; – образование основы ресничек и жгутиков, а также обеспечение их движения.

Микротрубочки • Угнетение самосборки микротрубочек при действии на клетку блокаторов (колхицин и др. ) Микротрубочки • Угнетение самосборки микротрубочек при действии на клетку блокаторов (колхицин и др. ) вызывает гибель быстроделящихся клеток вследствие отсутствия митотического веретена деления, нарушения транспортных процессов в клетке (аксонный транспорт в нейронах, секреция), изменения форм клетки, дезорганизацию органелл в клетке (в частности, цистерн ЭПС)

Клеточный центр • Клеточный центр образован двумя полыми цилиндрическими структурами центриолями, которые расположены под Клеточный центр • Клеточный центр образован двумя полыми цилиндрическими структурами центриолями, которые расположены под прямым углом друг к другу.

Центриоли • • Каждая центриоль представляет собой короткий цилиндр длиной ~ 0, 5 мкм Центриоли • • Каждая центриоль представляет собой короткий цилиндр длиной ~ 0, 5 мкм и диаметром ~ 0, 2 мкм, состоящий из 9 триплетов частично слившихся трубочек (А, В и С), связанных поперечными белковыми мостиками. Формула строения центриоли описывается как (9 × 3) + 0, так как в центральной части микротрубочки отсутствуют. Каждый триплет центриоли связан с глобулярными белковыми тельцами – сателлитами, от которых отходят микротрубочки, образующие центросферу.

Центриоли • • В неделящейся клетке выявляется одна пара центриолей – диплосома, которая располагается Центриоли • • В неделящейся клетке выявляется одна пара центриолей – диплосома, которая располагается обычно вблизи ядра. Перед делением клетки в Sпериоде интерфазы происходит дупликация центриолей: под прямым углом к каждой зрелой (материнской) центриоли пары образуется новая (дочерняя) центриоль. В ранней профазе митоза пары центриолей расходятся к полюсам клетки и служат центрами образования микротрубочек ахроматинового веретена деления.

Реснички и жгутики • Реснички и жгутики являются выростами цитоплазмы, обладающие подвижностью. Основу ресничек Реснички и жгутики • Реснички и жгутики являются выростами цитоплазмы, обладающие подвижностью. Основу ресничек и жгутиков составляет каркас из микротрубочек, называемый аксонемой. • Длина ресничек равна 2 -10 мкм, а их количество на поверхности одной клетки может составлять до нескольких сотен. • В организме человека жгутик есть только в одном типе клеток – сперматозоидах. При этом один сперматозоид имеет один жгутик длиной 50 -70 мкм.

Аксонема • • Аксонема образована 9 периферическими парами микротрубочек (микротрубочки А и В) и Аксонема • • Аксонема образована 9 периферическими парами микротрубочек (микротрубочки А и В) и одной центрально расположенной парой; такое строение описывается формулой (9 × 2) + 2. Центральная пара микротрубочек окружена центральной оболочкой, от которой к периферическим дуплетам расходятся радиальные спицы. Периферические дублеты связаны друг с другом мостиками белка нексина, а от микротрубочки А к микротрубочке В соседнего дублета отходят “ручки” из белка динеина, который обладает АТФ-азной активностью, что необходимо для скольжения соседних дублетов в аксонеме, вызывающих движение (биение) ресничек и жгутиков

Микрофиламенты • Микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 57 нм, расположенные в цитоплазме поодиночке, Микрофиламенты • Микрофиламенты – тонкие белковые нити диаметром 57 нм, расположенные в цитоплазме поодиночке, в виде сетей или упорядоченными пучками (в скелетной и сердечной мышцах). • Основной белок микрофиламентов – актин – встречается в клетках как в мономерной форме (глобулярный G-актин), так и в виде полимерного фибриллярного F-актина

Функции микрофиламентов • • • в мышечных волокнах и клетках актиновые микрофиламенты образуют упорядоченные Функции микрофиламентов • • • в мышечных волокнах и клетках актиновые микрофиламенты образуют упорядоченные пучки и при взаимодействии с миозиновыми филаментами обеспечивают их сокращение. в немышечных клетках микрофиламенты образуют кортикальную (терминальную) сеть, в которой микрофиламенты сшиты с помощью особых белков (филамин и др. ). Кортикальная сеть, с одной стороны, обеспечивает поддержание формы клетки, а с другой - способствует изменениям формы плазмолеммы, обеспечивая, таким образом, функции эндо- и экзоцитоза, миграции клеток, образования псевдоподий. микрофиламенты тесно связаны с органеллами, транспортными пузырьками, секреторными гранулами и играют важную роль в их перемещении внутри цитоплазмы. микрофиламенты формируют сократимую перетяжку (срединное тельце) при цитотомии, завершающей клеточное деление. микрофиламенты участвуют в организации структуры межклеточных соединений (zonula adherens – поясок сцепления). микрофиламенты являются основой специальных выростов цитоплазмы – микроворсинок и стереоцилий.

Микроворсинки • Микроворсинки – пальцевидные выросты цитоплазмы клетки диаметром 0. 1 мкм и длиной Микроворсинки • Микроворсинки – пальцевидные выросты цитоплазмы клетки диаметром 0. 1 мкм и длиной 1 мкм, основу которых образуют актиновые микрофиламенты. • Микроворсинки обеспечивают многократное увеличение площади поверхности клетки. На апикальной поверхности некоторых клеток, активно участвующих в процессах расщепления и всасывания веществ, имеется до несколько тысяч микроворсинок, образующих в совокупности щёточную каемку (эпителий тонкой кишки и почечных канальцев).

Микроворсинка • Основа каждой микроворсинки – пучок, содержащий около 40 микрофиламентов, расположенных вдоль её Микроворсинка • Основа каждой микроворсинки – пучок, содержащий около 40 микрофиламентов, расположенных вдоль её длинной оси. Микрофиламенты имеют поперечные сшивки из белков (фимбрин, виллин), и прикреплены к плазмолемме особыми белковыми мостиками (минимиозин). • У основания микроворсинки микрофиламенты пучка вплетаются в терминальную сеть

Стереоцилии • Стереоцилии – длинные, иногда ветвящиеся микроворсинки, имеющие каркас из микрофиламентов. Они встречаются Стереоцилии • Стереоцилии – длинные, иногда ветвящиеся микроворсинки, имеющие каркас из микрофиламентов. Они встречаются редко (в главных клетках эпителия протока придатка семенника).

Промежуточные филаменты • Промежуточные филаменты в клетках различных типов различаются по своей химической природе Промежуточные филаменты • Промежуточные филаменты в клетках различных типов различаются по своей химической природе и молекулярному весу. • Выделяются 6 основных классов промежуточных филаментов

 • Цитокератины – промежуточные филаменты, характерные для клеток эпителия • Этот класс включает • Цитокератины – промежуточные филаменты, характерные для клеток эпителия • Этот класс включает около 20 близких полипептидов (тонофиламентов). Кератиновые филаменты входят в состав десмосом и полудесмосом, участвуют в образовании рогового вещества в эпителии кожи и являются главным компонентом волос и ногтей.

Десмины • Десмины – промежуточные филаменты мышечных тканей (за исключением миоцитов сосудов). Десмины играют Десмины • Десмины – промежуточные филаменты мышечных тканей (за исключением миоцитов сосудов). Десмины играют важную роль в организации миофибрилл в мышечной ткани и обеспечении сократительной функции.

Промежуточные филаменты • Нейрофиламенты – промежуточные филаменты нейронов, которые играют важную роль в поддержании Промежуточные филаменты • Нейрофиламенты – промежуточные филаменты нейронов, которые играют важную роль в поддержании формы отростков нервных клеток. • Глиальные клетки содержат глиальный фибриллярный кислый белок и встречаются только в клетках глии (астроциты, олигодендроциты).

Промежуточные филаменты в диагностике • • Идентификация классов промежуточных филаментов (методами иммуноцитохимии с антителами Промежуточные филаменты в диагностике • • Идентификация классов промежуточных филаментов (методами иммуноцитохимии с антителами к данному типу промежуточных филаментов) имеет большое значение в диагностике опухолей, и, следовательно, в прогнозе и выборе противоопухолевого лечения. Так, выявление различных форм кератинов свидетельствует о недифференцированных опухолях эпителиального происхождения, карциномах, аденокарциномах. Десмин является маркёром опухолей мышечного происхождения, а глиальный фибриллярный кислый белок – маркёр опухолей глиального происхождения.

КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ • Клеточный цикл – совокупность процессов, происходящих в клетке между двумя последовательными КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ • Клеточный цикл – совокупность процессов, происходящих в клетке между двумя последовательными делениями или между её образованием и гибелью. • Клеточный цикл включает в себя собственно митотическое деление и интерфазу – промежуток между делениями.

ИНТЕРФАЗА • Интерфаза занимает около 90% всего времени клеточного цикла и подразделяется на три ИНТЕРФАЗА • Интерфаза занимает около 90% всего времени клеточного цикла и подразделяется на три периода: • пресинтетический или постмитотический – G 1 (от англ. gap – промежуток); • синтетический – S; • постсинтетический или премитотический - G 2.

Пресинтетический период – G 1 • Пресинтетический период – G 1 – характеризуется активным Пресинтетический период – G 1 • Пресинтетический период – G 1 – характеризуется активным ростом клетки, синтезом белка и РНК, благодаря чему клетка восстанавливает необходимый набор органелл и достигает нормальных размеров. G 1 период длится от нескольких часов до нескольких дней. • В течение этого периода синтезируются особые «запускающие» белки – активаторы S периода. Они обеспечивают достижение клеткой точки R (точки ограничения), после которого она вступает в S-период.

Период репродуктивного покоя • • • Если клетка не достигает точки R, она выходит Период репродуктивного покоя • • • Если клетка не достигает точки R, она выходит из цикла и вступает в период репродуктивного покоя (G 0). Клетки некоторых тканей под влиянием определенных факторов способны возвращаться из периода G 0 в клеточный цикл, клетки других тканей утрачивают эту способность по мере дифференцировки. Абсолютное большинство дифференцированных клеток организма, выполняющих свои специфические функции, не делятся.

Синтетический период • Синтетический период –Sхарактеризуется репликацией (удвоением содержания) ДНК, синтезом гистонов и других Синтетический период • Синтетический период –Sхарактеризуется репликацией (удвоением содержания) ДНК, синтезом гистонов и других белков. В результате происходит удвоение числа хромосом. Одновременно удваивается число центриолей. • S-период длится у большинства клеток 8 -12 часов.

Постсинтетический период • Постсинтетический период – G 2 длится 2 -4 часа и продолжается Постсинтетический период • Постсинтетический период – G 2 длится 2 -4 часа и продолжается вплоть до митоза. • В течение этого периода запасается энергия, и синтезируются белки, в частности тубулины, необходимые для процесса деления.

Регуляция клеточного цикла • По уровню обновления ткани организма подразделяются на три группы – Регуляция клеточного цикла • По уровню обновления ткани организма подразделяются на три группы – три типа клеточных популяций: • (1) Обновляющиеся клеточные популяции характеризуются постоянным обновлением. Естественная убыль дифференцированных клеток, специализированных к выполнению определенных функций и неспособных к делению уравновешена образованием новых клеток в результате деления малодифференцированных камбиальных клеток и последующей дифференцировки (физиологическая регенерация). • К таким популяциям относят клетки костного мозга и крови, эпителий кишки, эпидермис кожи.

Растущие клеточные популяции • (2) Растущие клеточные популяции способны к увеличению массы ткани за Растущие клеточные популяции • (2) Растущие клеточные популяции способны к увеличению массы ткани за счет нарастания числа клеток и их полиплоидизации. • Их долгоживущие клетки выполняют специализированные функции, но сохраняют способность при стимуляции, под действием некоторых факторов вновь вступать в клеточный цикл, чтобы восстановить свою нормальную численность. • К растущим популяциям относят эпителий почек, различных желез, печени.

Стабильные клеточные популяции • (3) Стабильные клеточные популяции состоят из высокоспециализированных клеток с полной Стабильные клеточные популяции • (3) Стабильные клеточные популяции состоят из высокоспециализированных клеток с полной потерей способности к делению. К таким популяциям относятся нейроны, кардиомиоциты.

Регуляция клеточного цикла • Регуляция клеточного цикла в различных тканях организма осуществляется сложной системой Регуляция клеточного цикла • Регуляция клеточного цикла в различных тканях организма осуществляется сложной системой механизмов, стимулирующих или ингибирующих клеточное деление. • Протоонкогены (около 50) – группа генов-активаторов, контролирующих клеточное деление и дифференцировку. Изменения структуры и усиление активности экспрессии протоонкогенов вызывает развитие опухолей. Повышение активности протоонкогенов может быть связано с изменениями строениями ДНК (в результате мутаций), увеличением количества генов (генной амплификации) или их перегруппировкой, при которой гены размещаются вблизи активного промотора (т. e. , участка ДНК, ответственного за инициацию транскрипции). • Злокачественная трансформация клетки может возникнуть не только вследствие повышения активности протоонкогенов, но и в результате снижения активности другой группы генов, называемых антионкогенами.

Митоз • Митоз (кариокинез) является универсальным механизмом деления соматических клеток. • Во время митоза Митоз • Митоз (кариокинез) является универсальным механизмом деления соматических клеток. • Во время митоза родительская клетка делится, и каждая из дочерних клеток получает набор хромосом идентичный родительскому, и, таким образом, происходит равномерное распределение генетического материала. Продолжительность митоза – 1 -3 часа.

Митоз • Митоз включает 4 основные фазы: • профазу • метафазу, • анафазу и Митоз • Митоз включает 4 основные фазы: • профазу • метафазу, • анафазу и • телофазу.

Профаза • • Профаза начинается с конденсации хромосом, которые становятся видимыми в световой микроскоп Профаза • • Профаза начинается с конденсации хромосом, которые становятся видимыми в световой микроскоп как нитевидные структуры. Каждая хромосома состоит из двух параллельно лежащих сестринских хроматид, связанных в области центромеры. Ядерная оболочка распадается на мембранные пузырьки и исчезает к концу профазы, так же как и ядрышко. Кариоплазма смешивается с цитоплазмой. Пары центриолей расходятся к противоположным полюсам клетки и дают начало микротрубочкам митотического веретена.

метафаза • В метафазе хромосомы выстраиваются в области экватора митотического веретена (в равной удаленности метафаза • В метафазе хромосомы выстраиваются в области экватора митотического веретена (в равной удаленности от центриолей противоположных полюсов), и образуют картину экваториальной (метафазной) пластинки (вид сбоку) или материнской звезды (вид со сторону полюсов). • Сестринские хроматиды к концу этой фазы разделяются щелью, однако удерживаются в области центромеры.

Анафаза • • • Анафаза начинается с синхронного расщепления всех хромосом на сестринские хроматиды Анафаза • • • Анафаза начинается с синхронного расщепления всех хромосом на сестринские хроматиды (в области центромеры) и движения дочерних хромосом к противоположным полюсам клеток, происходящего вдоль микротрубочек. Анафаза завершается скоплением на полюсах клетки двух идентичных наборов хромосом, которые образуют картину звезд (стадия дочерних звезд). В конце анафазы начинает образовываться клеточная перетяжка, благодаря сокращению актиновых микрофиламентов, концентрирующихся по окружности клетки.

Телофаза • • Телофаза характеризуется реконструкцией ядер дочерних клеток и завершением их разделения. Ядерная Телофаза • • Телофаза характеризуется реконструкцией ядер дочерних клеток и завершением их разделения. Ядерная оболочка восстанавливается, хромосомы постепенно деспирализуются, замещаясь картиной хроматина интерфазного ядра, а в конце телофазы вновь появляется ядрышко. Углубление клеточной перетяжки завершается полной цитотомией с формированием двух дочерних клеток. При этом происходит распределение органелл между дочерними клетками

Эндомитоз и полиплоидизация • • • Эндомитоз – процесс увеличения числа хромосом внутри ядерной Эндомитоз и полиплоидизация • • • Эндомитоз – процесс увеличения числа хромосом внутри ядерной оболочки без последующего деления клетки, что приводит к повышенному содержанию ДНК в ядре – полиплоидии. Полиплоидные ядра имеют больший объем. Полиплоидные клетки могут также возникнуть вследствие митотического деления без последующей цитотомией. При таком делении образуются двуядерные клетки с увеличенным вдвое набором хромосом. Основной смысл развития полиплоидии заключается в усилении функциональной активности клеток. Наличие полиплоидных – тетра- (4 n, если 1 n – гаплоидный набор хромосом) и октаплоидных (8 n) клеток – нормальное явление для гепатоцитов (клеток печени), переходного эпителия мочевого пузыря, секреторных клеток поджелудочной и слюнных желез. Уровень полиплоидизации мегакариоцитов красного костного мозга достигает – 16 -32 n.

Антионкогены • Антионкогены – гены, которые продуцируют супрессоры опухолевого роста, угнетающие митотическую активность клеток. Антионкогены • Антионкогены – гены, которые продуцируют супрессоры опухолевого роста, угнетающие митотическую активность клеток. • Пример антионкогенов – ген р53. Ген р53 обеспечивает поддержание стабильности генетического аппарата и контролирует клеточный цикл. Его экспрессия резко усиливается при повреждении ДНК. Активация гена р53 приводит к остановке клеточного цикла (выходу в G 0 ) для репарации ДНК, а при тяжелых повреждениях запускает программу апоптоза (клеточной гибели). • Выявлена четкая связь между утратой функции гена р53 (в результате мутации или делеции) и развитием более 50 видов злокачественных опухолей у человека.

Факторы роста • Факторы роста представляют собой гликопептиды, продуцируемые клетками различных тканей, усиливающие митотическую Факторы роста • Факторы роста представляют собой гликопептиды, продуцируемые клетками различных тканей, усиливающие митотическую активность в определенных клетках-мишенях, имеющих специфические рецепторы на плазмолемме. • К ним относятся фактор роста нервов, инсулиноподобные факторы роста, колониестимулирующие факторы, интерлейкины и другие цитокины.

Кейлоны • Кейлоны, напротив, подавляют клеточное деление. Кейлоны образуются всеми зрелыми дифференцированными клетками и Кейлоны • Кейлоны, напротив, подавляют клеточное деление. Кейлоны образуются всеми зрелыми дифференцированными клетками и локально воздействуют на камбиальные элементы (стволовые и полустволовые клетки) этой же ткани. • Они обеспечивают стабильную численность клеточной популяции, а их выделение контролируется механизмом отрицательной обратной связи. • При уменьшении численности зрелых клеток данной популяции (например, потеря лейкоцитов при кровотечении или эпидермиса при ранении) продукция кейлонов снижается, что приводит к усилению митотической активности клеток, способных к делению, - репаративной регенерации

Клеточная гибель • Число клеток в организме, органах и тканях регулируется гомеостатическими механизмами и Клеточная гибель • Число клеток в организме, органах и тканях регулируется гомеостатическими механизмами и динамическим равновесием между образованием клеток и их гибелью. • Гибель клеток, наряду с их размножением и дифференцировкой, является одним из ключевых процессов в обеспечении нормальной жизнедеятельности различных тканей

Гибель клеток • При гибели клеток могут наблюдаться два вида морфологических изменений, которые соответствуют Гибель клеток • При гибели клеток могут наблюдаться два вида морфологических изменений, которые соответствуют различным механизмам её развития: • некроз и • апоптоз

Некроз • Возникает под действием резко выраженных повреждающих факторов: • перегревания (гипертермии) • переохлаждения Некроз • Возникает под действием резко выраженных повреждающих факторов: • перегревания (гипертермии) • переохлаждения (гипотермии) • недостатка кислорода (гипоксии) • нарушения кровоснабжения (ишемии) • метаболических ядов • механической травмы и др. • Некроз – «смерть в результате несчастного случая»

Некроз Поздние явления при некрозе включают: • разрыв ядерной оболочки, плазмолеммы и мембран органелл, Некроз Поздние явления при некрозе включают: • разрыв ядерной оболочки, плазмолеммы и мембран органелл, • разрушение и растворение ядра (кариолизис) • исчезновение клеточных границ и распад клетки

Апоптоз • Физиологическая (запрограммированная) гибель клеток – «смерть клетки в результате самоубийства (самоуничтожения)» - Апоптоз • Физиологическая (запрограммированная) гибель клеток – «смерть клетки в результате самоубийства (самоуничтожения)» - активный, генетически контролируемый процесс, регулируемый внутренней программой, которая запускается внешними факторами (воздействие разнообразных повреждающих физических и химических факторов, умеренные по интенсивности; некоторые инфекции (вирусные); воздействие физиологических активаторов (индукторов) апоптоза; дефицит стимулирующих факторов, потеря контакта с другими клетками и др.

Апоптоз • Развитие апоптоза индуцируется особыми генами (киллерными генами – р53 и др. ) Апоптоз • Развитие апоптоза индуцируется особыми генами (киллерными генами – р53 и др. ) • Это энергоёмкий процесс и сопровождается активацией сигнальных систем в клетке.

Апоптоз • • Развитие апоптоза морфологически на светооптическом уровне проявляется уплотнением ядра (кариопикноз и Апоптоз • • Развитие апоптоза морфологически на светооптическом уровне проявляется уплотнением ядра (кариопикноз и кариорексис без разрушения кариолеммы), конденсацией цитоплазмы, которая уплотняется, сморщивается и уменьшается в размерах, органеллы при этом сохраняют свою целостность. При прогрессировании апоптоза изменяется форма клетки – образуются многочисленные крупные вздутия и выросты на поверхности – и происходит распад клетки на фрагменты – апоптозные тела.

Т киллер индуцирует апоптоз раковой клетки Т киллер индуцирует апоптоз раковой клетки