ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРАКТИКУМ ПО ЦИТОЛОГИИ

Учебное пособие к лабораторным занятиям

Махачкала

2016

Составитель:

Абдуллаева Н.М.- канд. биол. наук, доцент

Технический редактор маг. философских наук Мухтарова Б.М.

ИПЦ ДГУ, 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….. 3

Тема1. Ознакомление с техникой безопасности. Правила техники безопасности в лаборатории .…………………....................................................... 4

Тема 2. Методика приготовления постоянного препарата ……………. 8

Тема 3. Прижизненное изучение растительной клетки …..…..……… 13

Тема 4. Изучение клеток животных тканей ……………………….………. 20

Тема 5. Клеточное ядро. Ядрышко.

Хроматин .………………………….…………………………………………………….. 28

Тема 6. Физико-химические свойства цитоплазмы. Гиалоплазма. Микротрабекулярная сеть .………………………………………………………….35

Тема 7. Плазматическая мембрана. …………………………………….….……39

Тема 8. Вакуолярная система .…………………………………………..……… 45

Тема 9. Митохондрии …………………………………………………….………. 51

Тема 10. Пластиды …………………………………………………………………... 57

Тема 11. Опорно-двигательная система (ОДС) клетки. Немембранные компоненты клетки …………………………………………. 59

Тема 12 .Запасные вещества клетки …………………………………………..…..

Тема 13. Клеточный цикл. Эндорепродукция. Амитоз ……………………

Тема 14. Деление клетки. Митоз. Мейоз ………………………………………..

Тема 15. Патология клетки. Некроз и апоптоз ……………..…………………

Тема 16. Старение и смерть клетки ……………………………………..….…….

ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………….…….. 62

ВВЕДЕНИЕ

Цитология – наука о клетке, она изучает клетки многоклеточных животных и растений, одноклеточные организмы, а также бактерии. Цитология исследует строение, основы жизнедеятельности и воспроизведение клеток, являющихся элементарными живыми системами; строение и функции отдельных клеточных компонентов. Клетки очень малы по размерам и сложно устроены, поэтому становление и развитие цитологии тесно связано с созданием новейших методов микроскопии, молекулярной биологии, биохимии, биофизики, генетики.

Пособие содержит необходимый учебный материал и помогает организовать процесс познания в аудиторное и внеаудиторное время. Оно является своеобразным “путеводителем” в работе студентов от мотивационной характеристики темы и целевых установок до достижения конечного результата, который может быть проверен по вопросам и задачам, приведенным в конце темы, и самим учащимся, и преподавателем. Этому способствует логическое и однотипное построение методических указаний.

Каждая тема начинается с мотивационной характеристики. Затем излагаются цели занятия и даются методические рекомендации по самоподготовке к занятию, включающие требования к исходному уровню знаний, задания и ситуационные задачи для самоконтроля усвоения материала.

Центральное место в методических указаниях к самостоятельной работе на занятии занимает карта заданий и ориентировочных основ действия, где указаны вид учебной деятельности, объекты изучения, учебные элементы и критерии их определения. Последние служат ориентиром при работе с микропрепаратами и другими объектами.

Нередко в качестве первого объекта изучения предлагаются рисунки, содержащиеся в данном учебном пособии. Эти рисунки не копируют микропрепараты, а представляют собой схемы микроскопического и ультрамикроскопического строения клеток, тканей или органов, облегчающие понимание главных структурно-функциональных закономерностей изучаемых объектов.

После изучения необходимых объектов студенту предлагаются задачи контрольнообучающего характера. Такие задачи объединяют теорию и практику, способствуют самоконтролю и лучшему усвоению материала. Кроме того, они играют роль дополнительных мотивационных факторов при изучении конкретной темы и вносят в лабораторное занятие элементы исследовательского характера. По каждой теме даны вопросы для закрепления материала. Способствуют более глубокому усвоению материала и экономии времени студента.

Тема1.

I. Ознакомление с техникой безопасности.

Правила техники безопасности в лаборатории.

(Лабораторное занятие № 1.)

1. Общие правила

1. При всех работах соблюдать максимальную осторожность;

2. Опыты могут повлечь за собой несчастный случай, если не соблюдать условия, указанные в руководстве;

3. Не пользоваться приборами без предварительной проверки;

4. Не производить опыты в грязной посуде;

5. Не оставлять никаких веществ в посуде без этикетки;

6. Не пробовать на вкус никаких веществ;

7. Нюхать какие-либо вещества с осторожностью, соблюдая правила;

8. Не наклоняться над посудой, в которой кипит или в которую наливается жидкость;

9. Не брать домой никаких веществ из лаборатории;

10. Пробирку, в которой нагревается жидкость, держать отверстием в сторону, а не к себе или соседу;

11. Остатки опасных веществ не выливать и не выбрасывать в мусорные ящики или в раковину, а тщательно собирать в специальную посуду;

12. Соблюдать особую осторожность при работе с горючими веществами и нагревательными приборами;

13. Производя опыт, в котором в пробирке выделяется газ или нагревается жидкость, остерегаться сильного повышения давления или взрыва;

14. Соблюдать осторожность при работе с источниками высокого напряжения;

15. В лаборатории всегда должны быть в порядке противопожарные средства.

2. Работа с кислотами, щелочами и другими едкими веществами

Работа с концентрированными кислотами и щелочами требует особой осторожности, тат как они разъедают кожу, одежду и могут вызвать тяжелые ожоги.

1. Измельчение едких щелочей, натронной извести, йода, солей двухромовой кислоты и др. веществ, дающих едкую и ядовитую пыль, производят в вытяжном шкафу;

2. При разбавлении концентрированных кислот вливать кислоту небольшими порциями в воду, а не наоборот, во избежание разбрызгивания и даже взрыва;

3. При разбивании твердых веществ надевать предохранительные очки, а при разбивании едких щелочей перчатки;

4. Запрещается брать комки или порошки голыми руками, обязательно пользоваться щипцами или пинцетом;

5. При переливании больших количеств концентрированных кислот и щелочей необходимо надевать предохранительные очки;

6. Концентрированную серную, азотную кислоты и аммиак разливать через воронку и под тягой;

7. При смешивании веществ, сопровождающимся выделением тепла (растворение кислот в воде, приготовление хромовой смеси, при смешивании конц. серной и азотной кислот) пользоваться тонкостенной химической посудой (колбы, стаканы) или фарфоровой посудой;

8. Не вливать горячих жидкостей в толстостенную посуду. Не добавлять в них конц. серную кислоту;

9. Не сливать растворы кислот и щелочей в раковину, для собирания их в лаборатории имеются специальные банки.

10. При попадании кислот и щелочей на кожу это место следует промыть струей воды, затем раствором бикарбоната натрия или сильно разбавленным раствором уксусной кислоты.

3. Правила обращения с нагревательными приборами

При работе с нагревательными приборами нужно принимать меры предосторожности во избежание несчастных случаев и пожара:

1. Уходя из лаборатории, хотя бы и ненадолго, нельзя оставлять включенными приборы или горелки;

2. При нагревании пользоваться асбестовыми сетками;

3. При пользовании спиртовками, соблюдать оборотность, чтобы не разбить и не опрокинуть их.

4. Правила обращения с электрическими приборами

Каждая лаборатория обычно обеспечивается трехфазным переменным током напряжением 127 или 220В и постоянным током, параметры которого могут быть различными в соответствии с его назначением.

Степень поражения человека током находится в прямой зависимости от силы тока, которая является функцией напряжения и сопротивления цепи, при прочих равных условиях переменный ток оказывает более сильное воздействие, чем постоянный.

Первая помощь пострадавшему должна заключаться в немедленном отключении тока, отсоединении (в резиновых перчатках) пострадавшего от проводящих проводов и вызове врача. Если имеет место электрический ожог, первая помощь, первая помощь оказывается также, как и при термическом ожоге.

Поражение эл. током происходит, в основном, в результате небрежности самих работающих. Причинами несчастных случаев могут быть работа с неисправным прибором, прикосновение к эл. предметам и корпусам приборов, случайно оказавшихся под током, контакт находящихся под током, плохо изолированным или совсем не изолированным проводом.

Во избежание травм и несчастных случаев при работе с приборами, находящимися под током и их включение в сеть необходимо необходимо соблюдать следующие правила:

1. Запрещается использовать для подключения приборов провода с поврежденной изоляцией или вообще без изоляции, а также провода, не снабженные штекерами или припаянными клеммами;

2. Нельзя подключать электроприборы к клемам, с которых не снято напряжение и устранять неисправности в приборах, находящихся под током;

3. Запрещается вскрывать электрощитки и магнитные пускатели, находящиеся на рабочих столах;

4. Разрешается использовать в лаборатории приборы только заводского производства;

5. Содержать приборы в чистоте;

6. Лабораторные автотрансформаторы следует подключать к источнику и потребителю тока только в соответствии с указанными на нем инструкциями, пояснительными объяснениями. Ток можно включать только после санкции преподавателя и в его присутствии;

7. Все металлические части приборов необходимо заземлять, при нарушении изоляции они могут оказаться под током;

8. Для проверки наличия напряжения на отдельных участках цепи используют переносные указатели напряжения;

9. При завершении лабораторной работы надо снять напряжение с приборов.

5. Работа с жидкими ядовитыми веществами

1. Все работы с жидкими ядовитыми веществами производятся в хорошо действующем вытяжном шкафу;

2. Ядовитые вещества могут действовать на кожу или проникать в организм через кожу. Для предотвращения этого применяют резиновые перчатки;

3. Не допускать попадания ядовитого вещества на одежду;

4. Недопустимо набирать ядовитые вещества в пипетки ртом, для этого пользуются грушей;

5. Нельзя оставлять склянки с ядовитыми веществами на столе;

6. Прежде чем вылить ядовитое вещество в раковину, необходимо его обезвредить;

7. Особой осторожности требует работа с ртутью, е солями, с соединениями мышьяка, брома и т.д. К работе с ними приступают только после получения соответствующих инструкций от преподавателя.

6. Работа с горючими жидкостями.

1. Следует соблюдать крайнюю осторожность при работе с огнеопасными растворителями (этиловый спирт, этиловый эфир, бензол, сероуглерод, ацетон и т.д);

2. Работу с ними необходимо вести вдали от огня. Нельзя держать большие количества огнеопасных жидкостей в лаборатории;

3. Нагревание горючих веществ нельзя вести на голом огне или сетке. Для этого пользуются водяными банями;

4. Нельзя нагревать горючие жидкости в открытой посуде;

5. Нельзя допускать попадания в легковоспламеняющиеся жидкости окислителя, это приведет к пожару;

6. При возникновении пожара следует выключить все нагревательные приборы, удалить все горючие вещества, находящиеся вблизи. Если воспламенилось немного жидкости в сосуде, надо плотно закрыть сосуд асбестом или тряпкой. Если горючая жидкость вылилась на стол или на пол, то ее следует тушить с помощью песка, если пламя не гаснет, применить огнетушитель. При ожогах следует смочить пораженное место спиртом, затем смазать нафтоловой мазью.

II. Правила оформления лабораторной работы.

Необходимым элементом микроскопического изучения объекта является его зарисовка в альбом. Для этого надо иметь карандаши (простой и цветные). Для записи текстового материала и выполнения схем необходима тетрадь.

1. Рисовать можно только на одной стороне листа.

2. До начала зарисовки вверху страницы записать название темы.

3. Рисунок должен быть крупным, детали хорошо различимы.

4. Рисунок должен правильно отображать формы, соотношение объема и размеров отдельных частей и целого.

5. Сначала надо нарисовать контур объекта (крупно), затем внутри – контуры деталей и после этого четко вырисовать их.

6. Рисовать, четко повторяя все линии объекта. Для этого надо не отрывать глаз от микроскопа, а только переключать внимание с объекта на рисунок.

7. К каждому рисунку надо дать обозначение частей. Все надписи должны быть параллельны друг другу. К отдельным частям объекта ставят стрелочки, против каждой пишется название части объекта.

III. Правила работы с микроскопом.

1. Установить микроскоп штативом к себе, предметным столиком от себя.

2. Поставить в рабочее положение объектив малого увеличения.

3. Глядя в окуляр левым глазом, вращайте зеркало в разных направлениях, пока поле зрения не будет освещено ярко и равномерно.

4. Положите на предметный столик приготовленный препарат (покровным стеклом вверх), чтобы он находился в центре отверстия предметного столика.

5. Под визуальным контролем (смотреть не в окуляр, а сбоку) медленно опустить тубус с помощью микровинта, чтобы объектив находился на расстоянии 2мм от препарата.

6. Глядя в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не появится изображение объекта.

7. Для того чтобы перейти к рассмотрению объекта при большом увеличении микроскопа, надо отцентрировать препарат, т.е. поместить объект в центр поля зрения.

8. Вращая револьвер, перевести в рабочее положение объектив большого увеличения.

9. Опустить тубус под визуальным контролем почти до соприкосновения с препаратом.

10. Глядя в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не появится изображение.

11. Для тонкой фокусировки использовать микроскопический винт.

12. При зарисовке препарата смотреть в окуляр левым глазом.

IV. Методика приготовления временного препарата

1. Взять предметное стекло, держа его за боковые грани, положить на стол.

2. Поместить в центр стекла объект, например кусочки ваты длиной 1,5 см. Пипеткой нанести на объект одну каплю воды.

3. На предметное стекло положить покровное стекло. Убрать лишнюю воду кусочком фильтровальной бумаги.

4. Рассмотреть готовый препарат.

5. Зарисовать в альбом, как выглядят волокна при малом и большом увеличениях.

Контрольные вопросы:

1. Техника безопасности. Правила работы с кислотами, щелочами и жидкими ядовитыми веществами.

2. Правила работы с микроскопом. Отличия светового от электронного микроскопа.

3. Приготовление временного препарата.

Тема 2.

Методика приготовления постоянного препарата

(Лабораторное занятие № 2.)

Техника приготовления препаратов состоит из следующих этапов.

1. Взятие материала;

2. Фиксация;

3. Промывка;

4. Обезвоживание;

5. Заливка в парафин;

6. Приготовление срезов;

7. Окрашивание;

8. Заключение срезов в бальзам.

1. Взятие материала.

В зависимости от строения органа взятие материала осуществляется по-разному. Из однородных органов (печень, селезенка) кусочек можно вырезать из любого участка, но обязательно с капсулой. Из неоднородных органов (почка, надпочечник) необходимо так вырезать кусочек, чтобы попали все слои. Величина кусочка зависит от структуры органа, целей исследования и способов дальнейшей обработки. Толщина его не должна превышать 5мм, ширина и длина до 1см.

2. Фиксация.

Фиксация – сохранение картины тканевой структуры изолированных органов. В ее основе лежат физико-химические процессы. Поэтому даже наилучшие способы фиксации вызывают изменения в фиксируемом материале.

Фиксированные жидкости должны быстро проникать в ткани и не вызывать грубых нарушений тканевых структур. Фиксирующие свойства зависят от рН среды, температуры, продолжительности фиксации. Объем фиксатора должен в 20-40 раз превышать массу фиксируемого материала.

Для фиксации необходимо применять чистую стеклянную посуду, на дно которой кладут гигроскопическую или стеклянную вату для равномерного пропитывания материала.

Фиксирующие средства делятся на простые и сложные. К первым относятся спирты – этиловый, метиловый, ацетон, кислоты, формалин, сулема, пикриновая кислота, четырехокись осмия. Сложными являются смеси различных веществ (жидкость Ценкера, жидкость Боуэна, жидкость Корнуа и т.д.).

Формалин (формол) представляет 30-40% водный раствор формальдегида. Обычно продажный формалин принимают за 100% и из него готовят 5%, 10%, 15% растворы.

Формалин быстро проникает в ткань, сохраняет структуру объекта, липиды и жиры в тканях. Менее пригодна фиксация в формалине для ядерных структур.

Действие формалина основано на метилировании тканевых белков. Формальдегид при отщеплении воды вступает с тканевыми белками в метильное соединение, образуя метиленовые мостики. Продолжительность фиксации от 48 часов до нескольких месяцев.

Этанол (этиловый спирт), как и сулема редко употребляется для фиксации в чистом виде, т.к он сильно сморщивает и уплотняет ткани, денатурирует белки.

При использовании любого фиксатора необходимо соблюдать следующие правила:

- быстро погружать объект в фиксирующую смесь;

- объем фиксатора не должен быть в 20-40раз больше, чем объем кусочка ткани;

-фиксацию необходимо проводить в хорошо закрытой посуде;

-если ткань богата водой или кровью, фиксирующую жидкость следует дважды сменить;

-как до, так и после фиксации объект не должен подсыхать на воздухе.

3. Промывка.

Промывкой материала удаляется излишне количество фиксатора. В зависимости от способа фиксации существуют разные способы промывки. После фиксации в смеси с пикриновой кислотой промывка производится 70-80% спиртом. При фиксации в смесях, содержащих сулему, трихлоруксусную кислоту, используют 90-96% спирт. При формалиновой фиксации и фиксации хромовыми смесями промывку производят проточной водой под краном, или неоднократной сменой воды (10-12раз) в течении 24-48часов.

Существуют разные приспособления для промывки:

1. Обычные стеклянные склянки с пробкой или завязанные марлей и резиновым шлангом, соединенные с краном;

2. Для мелких объектов применяются специальные фарфоровые сита;

3. Стеклянные трубочки, обвязанные с обеих сторон марлей.

Материал, фиксированный в смесях с преобладанием спирта (жидкость Корнуа) промывке не подвергается.

4. Обезвоживание.

При промывке материал подвергают обезвоживанию. Чтобы избежать разрывов и деформаций, обезвоживание производится постепенным проведением через спирты повышающейся концентрации. Спирты необходимой крепости готовят по специальной таблице.

Таблица приготовления спиртов.

Для получения 100мл спирта раз-ного насыщения, (^о).	Нужно взять миллилитров
	96% спирт	вода	90% спирт	вода	80% спирт	вода	70% спирт	вода
40	42	58	44	50	50	50	57	43
45	47	53	50	50	56	44	64	36
50	51	49	56	44	63	37	71	29
60	63	37	67	33	75	25	86	14
70	73	27	78	22	88	12	-	-
80	83	17	89	11	-	-	-	-
90	94	6	-	-	-	-	-	-

Для приготовления абсолютного спирта используют безводный медный купорос. Если нет готового, то можно прокалить в фарфоровой чашке голубые кристаллы СиSO_4*5Н₂О. На 100мл 96⁰ спирта берут 20-25мл этого порошка. Материал от взрослых животных можно обезвоживать, начиная с 70⁰ спирта в том же порядке до 100⁰.

При перекладывании материала из слабого раствора спирта в спирт большей концентрации кусочки необходимо обсушить фильтровальной бумагой. В каждом спирте можно держать от 1 до 24 часов в зависимости от величины кусочков и строения органа.

5. Заливка в парафин (уплотнение)

После обезвоживания нужно пропитать объект такой средой, которая позволила бы получить тонкие срезы. Для этого используют целлоидин, желатин, парафин.

Парафин представляет собой смесь разных парафиновых углеводородов с точкой плавления от 20 до 80⁰. Для заливки обычно употребляют парафин с точкой плавления 52-54⁰. Чтобы придать парафину пластичность, к нему прибавляют 5% пчелиный воск.

Важным условием при заливке в парафин является полное обезвоживание и удаление спирта. Поэтому перед заливкой необходимо спирт в объекте заменить средой, растворяющей парафин. Такой средой являются ксилол, толуол, бензол, скипидар, хлороформ и др. Чаще в качестве промежуточной среды используют хлороформ. Продажный хлороформ всегда содержит воду. Абсолютный хлороформ готовится с безводным порошком медного купороса (см. приготовление абсолютного спирта).

Кусочки материала из абсолютного спирта переносят в смесь разных частей абсолютного спирта и хлороформы на 3-8 часов. Затем в две порции абсолютного хлороформа на 3-6 часов в каждом. Из хлороформа кусочки переносят в насыщенный раствор парафина в хлороформе (кашица). Для этого берут равные части указанных веществ при +37⁰С. Держать в кашице 6-12 часов (в термостате). Из смеси кусочки материала переносят последовательно в две порции парафина при +52⁰ или +54⁰С от 1,5 до 2 часов.

Непосредственную заливку пропитанного парафином материала производят в специальные формочки изготовленные из фольги или плотной бумаги. Расплавленный чистый парафин разлить в формочки. Теплым пинцетом распределить кусочки. Формочки с объектами поместить на поверхность холодной воды (10-150С) и оставить на несколько часов для равномерного охлаждения парафина.

Примерная схема заливки материала в парафин.

Для материала, фиксированного в 10% формалине.

1. Промыть водопроводной водой 24-48ч.;

2. Спирт 70⁰-8-12ч.;

3. Спирт 80⁰-8-12ч.;

4. Спирт 96⁰-8-12ч.;

5. Абсолютный спирт – 2 смены по 3-6ч. в каждом;

6. Смесь абсолютного спирта с хлороформом – 1-8ч;

7. Хлороформ – две смены по 3-6ч. в каждом;

8. Хлороформ + парафин (кашица при 37⁰С) -6-12ч;

9. Парафин 1 при 52-56⁰ – 40 мин или 1ч;

10. Парафин 2 при 52-56⁰ – 40 мин или 1ч;

11. Заливка чистым парафином в формочки;

12. Охлаждение.

Для материала, фиксированного в жидкости Корнуа, промывку можно начинать с 96⁰ спирта и продолжать до 12-го пункта.

6. Приготовление парафиновых срезов

Бруски парафина с залитым материалом освободить от бумаги или фольги. Кусочки материала вырезать так, чтобы вокруг них остался слой парафина 1-2мм. Блоки наклеить на деревянные кубики. Для этого на кубик нанести слой расплавленного парафина. Через основание парафинового блока провести горячим металлическим предметом (ручкой скальпеля) и опустить на кубик. После затвердения парафина блок готов для приготовления срезов.

Парафиновые срезы получают на микротоме, которые бывают различных систем. Наиболее распространен санный микротом. Он состоит из столика, микротомического винта, объектного столика с объектодержателем и ножевых салазок с зажимом для ножа. К микротому прилагаются микротомные ножи группы А,В,С.

Ножи группы А плосковогнутые с большой кривизной. Их изготовляют из мягкой стали. Применяются для объектов, залитых в целлоидин.

Ножи группы В плосковогнутые с меньшей кривизной, изготовленные из стали боле твердой закалки. Используются для целлоидиновых и парафиновых блоков.

Ножи группы С готовят из самой твердой стали. Обе поверхности плоские. Применяются для парафиновых и замороженных блоков.

Для получения парафиновых срезов деревянный кубик с парафиновым блоком укрепляют в блокодержателе микротома. Микротомный нож ставят перпендикулярно к оси микротома. Угол наклона ножа к поверхности объекта устанавливается в каждом отдельном случае (13-15⁰). Движения микротомного ножа должны быть быстрыми, отрывистыми. Полученные срезы снимают с микротомного ножа мягкой кисточкой, слегка смоченной водой, и переносят на поверхность воды, нагретой до 40⁰. Срезы кладут той стороной, которая была обращена к ножу. Затем их вылавливают на чистые обезжиренные стекла. Для обезжиривания стекла промывают или хранят в спирт – эфире.

Слегка протирают чистой марлей, на поверхность стекла наносят каплю белка с глицерином. Эта смесь готовится следующим образом.

Берут свежий яичный белок, взбивают его шпателем до состояния пены, выливают в бумажный фильтр, смоченный водой. Фильтрация продолжается 24 часа. К профильтрованному белку прибавляют равный объем глицерина, размешивают и добавляют несколько кристаллов камфоры или тимола для предупреждения загнивания.

Каплю полученной смеси переносят на чистое стекло и растирают пальцем. Стекло можно провести через пламя для свертывания белка.

На приготовленные стекла наклеивают срезы, для чего стекло нужно опустить в сосуд, где находятся расплавленные срезы. Подвести его под срез, подхватить препаровальной иглой и удержать в средней части стекла. Фильтровальной бумагой удалить воду вокруг среза, не касаясь последнего.

Срезы можно сушить в сушильном шкафу при 370 в течение 24 часов или оставить при комнатной температуре на более длительный срок.

Используют и другие способы расплавления срезов. Для этого срез наносят на предметное стекло в каплю воды. Затем стекло со срезом кладут на металлический столик, который нагревают до расплавления срезов (+350). Можно стекло со срезом прямо нагреть над пламенем. После расплавления срезов остатки воды сливают или удаляют фильтровальной бумагой.

Сушат срезы так же, как и в предыдущем случае. Парафиновые срезы на предметных стеклах хранить в коробочках длительное время до последующей обработки (окраски).

7. Окраска препаратов

Различные компоненты клеток тканей не одинаково воспринимают различные красители, что увеличивает контрастность структур и делает их более доступными для наблюдения.

В практике цитологического исследования используются красители различного химического состава и принципа действия.

Окраска гистологических препаратов определяется абсорбцией красителя компонентами клеток и связана с электрическими зарядами красителя и объекта.

По химической характеристике красители различают на:

Основные (катионные) красители – это окрашенные основания или их соли. Это янус зеленый, бисмарк коричневый, сафронин, пиронин, тионин, альциановый синий и др.

Кислые (анионные) красители – красящие кислоты и их соли. Это пикриновая кислота, эозин, флоксин, азокармин, индигокармин и др.

Нейтральные красители – соли красящей кислоты (аниона) и красящего основания (катиона). Нейтральные красители окрашивают различные компоненты красителя в разные цвета. Это эозиновый кислый, метиленовый синий и др.

Индифферентные красители – такие соединения, в которых хроматоформ, т.е. группой, придающей свойства красителя, является индифферентная группа. Это судан 3, шарлах В.

Химические процессы окрашивания сводятся к реакции солеобразования между красителем и субстратом.

Вещества кислой среды (отрицательно заряженные белки, нуклеиновые кислоты, сульфотированные полисахариды и др.) легко окрашиваются основными красителями и поэтому называются базофильными. Электроотрицательными группами в составе этих соединений являются – СООН, ОН, НSО₄ , и другие группы.

Положительно заряженные субстраты, взаимодействующие с кислыми красителями, определяются как ацидофильные. Основной группой белка, вступающей в реакцию с кислым красителем, является NH₂-группа, с с основным красителем СООР-группа. При значении рН выше изоэлектрической точки, белки взаимодействуют с основными красителями. Чем выше рН, тем сильнее диссоциация кислых групп, а, следовательно, интенсивнее базофилия. При рН ниже изоэлектрической точки, белки реагируют с кислыми красителями, и чем ниже значение рН, тем значительнее диссоциация основных групп и ацидофильнее структура.

Различные компоненты клетки в соответствии с их изоэлектрической точкой будут взаимодействовать с определенными красителями. Это позволяет при обычных для цитологических объектов значениях рН (рН=6) характеризовать одни компоненты клетки как базофильные ( нуклеопротеиды, глыбки хроматина, ядрышко, рибонуклеопротеиды, цитоплазмы, слизь, мукополисахариды), другие как ацидофильные (основные вещества цитоплазмы, некоторые секреторные гранулы, гемоглобин и др.)

В зависимости от режима работы различают окрашивание прогрессивное, когда окрашивание объекта доводится до желаемой интенсивности, и регрессивное окрашивание, при котором ткань в начале заведомо перекрашивается, а затем избыток красителя отмывается соответствующими реактивами до необходимой степени.

8. Заключение препарата в бальзам

Большинство применяемых в цитологии красителей представляют собой водные растворы. Чтобы приготовить постоянный препарат, необходимо покрыть срезы покровным стеклом, заключив их в прозрачную затвердевшую среду с показателем преломления близким к таковому стекла. Можно, ополоснув срезы дистиллированной водой, капнуть на них разогретый раствор желатина. Большую сохранность и лучше качество препарата можно получить, заключив их в канадский бальзам. Поскольку канадский бальзам не смешивается с водой, но растворим в толуоле (ксилоле, бензоле), то препарат приводят от воды до растворителя канадского бальзама.

Само заключение среза под покровное стекло осуществляется быстро, пока на препарате не испарился толуол. Капля бальзама наносится на покровное стекло, и оно быстро перевертывается над срезом. Можно капать бальзам на предметное стекло на поверхность среза и быстро покрывать его покровным стеклом. Канадский бальзам должен иметь консистенцию подсолнечного масла (или еще гуще). Через 1-2 дня бальзам застывает.

I. Отличие прокариот от эукариот

Элементарной единицей структуры и функции всех живых организмов является клетка. По своему химическому составу клетки всех живых существ очень сходны, однако изучение тонкого строения различных типов клеток позволило выявить заметные различия между бактериями с одной стороны, и животными и растениями с другой. Различия между теми и другими настолько глубоки, что эти две группы организмов противопоставляются друг другу как прокариоты и эукариоты (табл. 1).

Таблица 1

Отличие прокариотической от эукариотической клетки

№	Структура	Эукариоты	Прокариоты
1	Ядро	Окружено двойной мембраной. Процессы транскрипции и синтеза белка отделены друг от друга по времени и пространственно	Имеется нуклеарная область, содержащая ДНК, (нуклеоид), мембраной не окружен. Транскрипция и синтез белка проходят почти одновременно.
2	Хромосомы	Линейные; представляют собой комплекс ДНК с щелочными белками – гистонами, - по структуре напоминающий нитку жемчуга; содержат преобладающую часть генома клетки.	Имеется одна кольцевая так называемая бактериальная хромосома; ДНК в ней не образует комплекса с гистонами; часть ДНК находится в виде замкнутых в кольцо самореплицирующихся элементов – плазмид
3	Отделенные мембранами органеллы	Имеются; компартмента-лизация выражена сильно	Отсутствуют; компартментализация выражена слабо
4	Клеточная стенка	Отсутствует у животных, имеется у растений (содержит целлюлозу) и у грибов (содержит хитин).	Имеется (отличается по химическому составу от КС растений – содержит муреин, а не целлюлозу)
5	Рибосомы	Имеются; 80 S	Имеются; 70 S
6	Реснички и жгутики	Имеются у всех организмов, за исключением высших растений. Состоят из субъединиц белка тубулина, обладают сократительной активностью.	У некоторых бактерий имеются жгутики, но они отличаются по строению (белок флагеллин) и механизму движения от жгутиков эукариот, сократительной активностью не обладают.
7	Синтез энергии в клетке	У животных – митохондрии, у растений – митохондрии и хлоропласты.	Мезосомы – внутренние складки мембраны (аналог митохондрий). У фотосин-тезирующих бактерий – еще и фотосинтезирующие мембраны (аналог хлоропласта).

Контрольные вопросы:

1. Какие типы микроскопов вы знаете и какое они дают увеличение?

2. Оптический узел микроскопа.

3. Механический узел микроскопа.

4. Расчетная формула увеличения микроскопа.

5. Методы цитологических исследований.

6. Красители, их классификация, характеристика и применение.

7. Фиксаторы. Характеристика.

8. Сравнительная характеристика прокариот и эукариот.

Тема 3.

Прижизненное изучение растительной клетки

(Лабораторное занятие № 3.)

Цель занятия: знакомство со строением растительных клеток на примере водных растений, репчатого лука, традесканции.

Материал и оборудование: Световой микроскоп, предметные и покровные стекла, спирт, теплая вода, элодея, раствор йода в йодистом калии, лук репчатый, традесканция виргинская, слабый раствор сахарозы.

Основные положения клеточной теории заключаются в следующем:

1. Растительные и животные организмы состоят из клеток.

2. Клетки растительных и животных организмов развиваются аналогично и близки друг к другу по строению и функциональному назначению.

Отличия растительных и животных клеток.

У растительной клетки поверх мембраны имеется наружная стенка из целлюлозы и других материалов. Клеточная оболочка представляет собой внешний защитный каркас, обеспечивает тургор растительных клеток, пропускает воду, соли, молекулы многих органических веществ. Клеточная стенка растений, бактерий и цианобактерий препятствует фагоцитозу и поэтому фагоцитоз у них практически отсутствует. Клетки растений соединяются с помощью особых каналов, заполненных цитоплазмой и ограниченных плазматической мембраной. По этим каналам, проходящим через клеточные оболочки, из одной клетки в другую поступают питательные вещества, ионы и другие соединения.

Строение и жизнедеятельность растительной клетки.

1.Строение растительной клетки: целлюлозная оболочка, плазматическая мембрана, цитоплазма с органоидами, ядро, вакуоли с клеточным соком. Наличие пластид — главная особенность растительной клетки.
2.Функции клеточной оболочки — придает клетке форму, защищает от факторов внешней среды.

3.Плазматическая мембрана — тонкая пленка, состоит из взаимодействующих молекул липидов и белков, отграничивает внутреннее содержимое от внешней среды, обеспечивает транспорт в клетку воды, минеральных и органических веществ путем осмоса и активного переноса, а также удаляет вредные продукты жизнедеятельности

4.Цитоплазма — внутренняя полужидкая среда клетки, в которой расположено ядро и органоиды, обеспечивает связи между ними, участвует в основных процессах жизнедеятельности.
5.Эндоплазматическая сеть — сеть ветвящихся каналов в цитоплазме. Она участвует в синтезе белков, липидов и углеводов, в транспорте веществ. Рибосомы—тельца, расположенные на ЭПС или в цитоплазме, состоят из РНК и белка, участвуют в синтезе белка. ЭПС и рибосомы — единый аппарат синтеза и транспорта белков.

6.Митохондрии — органоиды, отграниченные от цитоплазмы двумя мембранами. В них с участием ферментов окисляются органические вещества и синтезируются молекулы АТФ. Увеличение поверхности внутренней мембраны, на которой расположены ферменты, за счет крист. АТФ — богатое энергией органическое вещество.

7.Пластиды (хлоропласты, лейкопласты, хромопласты), их содержание в клетке — главная особенность растительного организма. Хлоропласты — пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл, который поглощает энергию света и использует ее на синтез органических веществ из углекислого газа и воды. Отграничение хлоропластов от цитоплазмы двумя мембранами, многочисленные выросты — граны на внутренней мембране, в которых расположены молекулы хлорофилла и ферменты.

8. Комплекс Гольджи — система полостей, отграниченных от цитоплазмы мембраной. Накапливание в них белков, жиров и углеводов. Осуществление на мембранах синтеза жиров и углеводов.

9.Лизосомы — тельца, отграниченные от цитоплазмы одной мембраной. Содержащиеся в них ферменты ускоряют реакцию расщепления сложных молекул до простых: белков до аминокислот, сложных углеводов до простых, липидов до глицерина и жирных кислот, а также разрушают отмершие части клетки, целые клетки.

10. Вакуоли—полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком, место накопления запасных питательных веществ, вредных веществ; они регулируют содержание воды в клетке.

11.Клеточные включения — капли и зерна запасных питательных веществ (белки, жиры и углеводы).

12.Ядро — главная часть клетки, покрытая снаружи двухмембранной, пронизанной порами ядерной оболочкой. Вещества поступают в ядро и удаляются из него через поры. Хромосомы — носители наследственной информации о признаках организма, основные структуры ядра, каждая из которых состоит из одной молекулы ДНК в соединении с белками. Ядро — место синтеза ДНК, иРНК, рРНК.

Практическая часть.

Препарат №1. Клетки кожицы листа валлиснерии.

Для приготовления препаратов на любой из сторон линейного листа валлиснерии скальпелем или препаравальной иглой надрезают кожицу, кусочек которой сдирают с листовой пластинки, кладут в каплю воды на предметное стекло, накрывают покровным стеклом и рассматривают при малом и большом увеличении микроскопа.

Клетки кожицы листа имеют вытянутую или многоугольную форму. Оболочки клеток тонкие, прозрачные, плотно примыкающие одна к другой. В клетках видны хлоропласты. В некоторых клетках можно видеть ядро с хорошо заметным ядрышком.

При внимательном наблюдении можно видеть, что пластиды и ядро перемещаются вдоль клеточных стенок вокруг центральной вакуоли. Перемещение органоидов происходит вследствие движения окружающей их цитоплазмы. Движение можно ускорить, если лист на несколько минут положить в теплую воду или добавить в нее каплю спирта.

Препарат №2. Клетки листа элодеи.

Верхушку побега (длиной 1 см) с почкой кладут на предметное стекло в большую каплю воды и под бинокуляром или лупой двумя препаровальными иглами удаляют все сформировавшиеся листья. Самые мелкие чешуевидные листья, скученные на верхушке побега, отрывают от стебля, расправляют и рассматривают при малом, а затем – большом увеличениях микроскопа.

Размеры и форма клеток зависят от размеров развивающейся листовой пластинки. Большинство клеток многоугольные, некоторые клетки узкие, удлиненные. Оболочки клеток очень тонкие. Клетки заполнены густой цитоплазмой. Ядро крупное, хорошо заметное. Мелкие тельца, расположенные в цитоплазме, представляют собой формирующиеся хлоропласты. В нижерасположенных листьях по мере увеличения размеров клеток число пластид и их размеры увеличиваются, содержимое клеток становится боле светлым и прозрачным вследствие появления вакуолей с клеточным соком. Ядра заметны не во всех клетках. Для рассмотрения ядер листья можно обработать раствором йода в йодистом калии. Клетки средней части листовой пластинки вытянуты в длину.

Препарат №3. Клетки кожицы чешуи луковицы репчатого лука.

Слегка подрезанная скальпелем кожица лука легко сдирается. Ее рассматривают в воде под покровным стеклом при малом и большом увеличениях микроскопа.

Клетки кожицы разных размеров, многоугольные с тонкими стенками. В некоторых местах стенки пересечены узкими канальцами – порами, которые посередине перегорожены тонкой пороговой мембраной. В клетках хорошо видно ядро с ядрышком. Ядро окружено цитоплазмой, составляющей, так называемый ядерный кармашек, соединенный тяжами с постенным слоем цитоплазмы. Тяжи цитоплазмы, пересекая в разных направлениях клетку, разделяют вакуоли, заполненные клеточным соком. В цитоплазме встречаются капли эфирных масел, а в вакуолях – мелкие кубические или призматические кристаллы оксалата кальция.

В кожице можно также видеть устьице, состоящее из двух замыкающих клеток и устьичной щели. Замыкающие клетки содержат пластиды.

Цитоплазма в клетках кожицы лука более вязкая, чем у водных растений. О высокой вязкости цитоплазмы можно судить по характеру плазмолиза. У лука плазмолиз вытянутый. В некоторых местах протопласт связан с клеточными стенками тонкими цитоплазматическими тяжами.

Лучше всего наблюдать плазмолиз в клетках лиловых чешуй лука. Окраска чешуи обусловлена наличием в клеточном соке пигмента антоциана. По мере выхода из вакуолей воды концентрация пигмента увеличивается, и окраска клеточного сока становится интенсивнее.

Препарат №4. Клетки волоска тычиночной нити традесканции виргинской

Волоски, оторванные от тычиночных нитей сине-фиолетовых цветков традесканции, рассматривать в слабом растворе сахарозы.

Волосок представляет собой цепочку округлых или овальных клеток. Оболочки клеток тонкие или с косо исчерченной поверхностью. Цитоплазма расположена тонким постенным слоем, соединенными тяжами с окружающим ядро ядерным кармашком. В цитоплазме находятся мелкие органоиды, в том числе бесцветные пластиды.

В клетках можно наблюдать струйчатое движение цитоплазмы, причем направления движения в разных тяжах различны.

Окраску тычиночным нитям придают антоцианы, которые растворимы в воде и спирте. Окраска антоциана может служить показателем кислотности среды: в кислой среде он красный или розовый, в щелочной – синий или фиолетовый. Изменение окраски антоциана можно продемонстрировать, добавив в жидкость, в которую погружен волосок традесканции, каплю разведенной уксусной или любой другой кислоты. Клеточный сок станет розовым.

Для опыта можно использовать синие цветки узумбарской фиалки, лиловые соцветия астр, голубые цветки незабудки. Выдержанные в течение нескольких минут в эксикаторе над парами дымящей соляной кислоты цветки розовеют. Красные цветки розы, пеларгонии, садового шалфея, красные соцветия астр синеют, если их поместить в эксикатор с дымящим аммиаком. Из культурных растений антоцианы в клеточном соке краснокочанной капусты, корнеплодах свеклы, кожице чешуй некоторых сортов лука.

Задание:

1. Изучить строение клеток растений по постоянным препаратам и таблицам.

2. Зарисовать строение клеток растений в альбом.

Контрольные вопросы:

1. Современная схема строения растительной клетки.

2. Клеточная стенка (оболочка) растений.

3. Образование клеточной стенки.

4. Клеточные стенки грибов и прокариотических организмов (бактерий).

Тема 4.

Изучение клеток животных тканей

(Лабораторное занятие № 4.)

Цель занятия: рассмотреть общий план строения и формы клеток животных, используя для этого живые клетки, срезы и мазки фиксированных и окрашенных тканей.

Материал и оборудование: Световой микроскоп, предметные и покровные стекла, спирт, шпатель, гематоксилин - эозин, лягушка, скальпель, пинцет, ацетоорсеин, готовые препараты, таблицы.

Клетки животных, образующие различные ткани (эпителиальную, мышечную и др.), соединяются друг с другом плазматической мембраной. В местах соединений образуются складки или выросты, которые придают соединениям особую прочность. У большинства клеток (особенно животных) наружная сторона мембраны покрыта слоем полисахаридов и гликопротеидов (гликокаликс). Гликокаликс - очень тонкий, эластичный слой (в световой микроскоп не виден). Гликокаликс, как и целлюлозная стенка растений, прежде всего, осуществляет функцию непосредственной связи клеток с внешней средой. Однако, в отличие от растительной стенки он не обладает опорной функцией. Отдельные участки мембраны и гликокаликса могут дифференцироваться и превращаться в микроворсинки (обычно на поверхности клетки, которая контактирует с окружающей средой); межклеточные соединения и связи, находящиеся между клетками ткани, имеющими различную структуру. Одни из них играют механическую роль (межклеточные соединения), а другие участвуют в межклеточных обменных процессах, изменяя электрический потенциал мембраны.

Практическая часть.

Препарат №1. Клетки плоского эпителия полости рта человека.

Стерильным стеклянным шпателем провести с легким нажимом по небу или по деснам. При этом на кончике в капельке слюны окажутся слущенные клетки эпителия, выстилающего полость рта. Соскоб (беловатый налет) распределить на предметном стекле, нанести одну-две капли ацетоорсеина и накрыть покровным стеклом.На препарате видны отдельные плоские клетки с округлыми ядрами; оболочка ядра четко выражена, ядрышки отсутствуют. Такие клетки можно рассматривать в обычный микроскоп с сильно закрытой конденсорной диафрагмой.

На препарате видны отдельные плоские клетки, содержащие ядра. В цитоплазме живых клеток можно видеть множество мелких гранул – митохондрий и мелких пузырьков.

Препарат №2. Эритроциты лягушки.

Шприцем получают кровяную каплю. Другим стеклом со шлифованным концом делают мазок. Фиксируют этиловым спиртом, окрашивают гемотоксилином - эозином.

Большинство клеток мазка принадлежит эритроцитам. Они имеют овальную форму с плотным ядром, интенсивно окрашивающимся гематоксилином в сине-фиолетовый цвет. Цитоплазма этих клеток окрашивается эозином в оранжево – красный цвет за счет гемоглобина, растворенного в теле этой клетке.

Кроме эритроцитов на мазке крови встречаются лейкоциты. Из них бросаются в глаза эозинофилы – округлые клетки по величине превышающие эритроциты, с 3-4 сегментным ядром и ярко – оранжевой зернистостью в цитоплазме. Часто попадаются и лимфоциты – более мелкие округлые клетки с плотным округлым ядром и узкой каймой голубой (базофильной) цитоплазмы.

В свою очередь, в строении клеток растений и животных также имеются существенные различия (табл. 2).

Отличия в строении растительной и животной клетки

Таблица 2

№	Структура	Растительная клетка	Животная клетка
1	Способ питания	Автотрофный	Гетеротрофный
2	Пластиды (хлоропласты, хромопласты, лейкопласты)	Имеются	Отсутствуют
3	Синтез АТФ	В митохондриях и хлоропластах	В митохондриях
4	Расщепление АТФ	В хлоропластах и тех частях клетки, где необходима энергия	В тех частях клетки, где необходима энергия
5	Клеточная стенка	Имеется, содержит целлюлозу	Отсутствует
6	Центриоли	Имеются только у низших растений	Имеются у всех организмов
7	Вакуоль	Имеется, заполнена клеточным соком	У низших животных имеются только небольшие вакуоли, выполняющие пищеварительную функцию
8	Реснички и жгутики	Отсутствуют у высших растений	Имеются
9	Запасные углеводы	В виде крахмала	В виде гликогена

Задание:

1. Изучить строение клеток животных тканей по постоянным препаратам и таблицам.

2. Зарисовать строение клеток различные животные клетки в альбом.

Контрольные вопросы

1. Строение животной клетки.

2. Сравнительная характеристика растительной и животной клетки.

3. Отличие строения животной клетки от растительной.

Тема 5.

Клеточное ядро. Ядрышко. Хроматин.

(Лабораторное занятие № 5, 6)

Цель занятия: изучить внутреннюю организацию ядер живых клеток – ядерную оболочку, хроматин (хромосомный материал), ядрышко и ядерный сок (кариоплазму), освоить некоторые приемы применения основных цитоплазматических методов изучения клеточного ядра, научиться оценивать возможности этих методов.

Материал и оборудование: Световой микроскоп, предметные и покровные стекла, стакан с водой, пипетка, корешок лука, ножницы, скальпель, инфузория туфелька, фиксатор, бальзам, железный гематоксилин.

Ядро заполнено ядерным соком (кариолимфа, нуклеоплазма). Нуклеоплазма содержит хроматин - деспирализованные (развернутая спираль) хромосомы. Хромосома - спирализованная нить хроматина - ДНП (дезоксинуклеопротеида), который представляет собой комплекс ДНК с белками – гистонами (щелочные белки). Хромосомы видны только во время деления клетки.

Ядрышки - тельца, связанные с рибосомами, содержат большое количество рибонуклеиновой кислоты (РНК). В них происходит синтез одной из РНК клетки, а именно рибосомной, образование рибосом, а также они участвуют в начальном этапе сборки рибосом. Количество ядрышек колеблется от 1 до 10 в зависимости от периода жизни клетки. В образовании ядрышек принимает участие ядрышковый организатор – вторичная перетяжка хромосом.

Хромосома - постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению, что

обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому. Хромосома состоит из двух сестринских хроматид, объединенных первичной перетяжкой (центромерой). Концевые участки хромосомы называют теломерами. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку (ядрышковый организатор). Спутник – это хромосомный сегмент, чаще всего гетерохроматический, расположенный дистально от вторичной перетяжки.

В соответствии с местом расположения центромеры выделяют основные формы хромосом: метацентрические хромосомы отличаются тем, что плечи у них одинаковой или почти одинаковой длины; субметацентрические хромосомы имеют плечи разной длины; у акроцентрических хромосом центромера расположена близко к одной из теломер.

Хроматин - основной компонент клеточного ядра. В среднем в хроматине 40% приходится на ДНК и около 60% на белки. Способность к дифференциальному окрашиванию легла в основу выявления двух фракций хроматина – гетеро – и эухроматина. Эухроматин более активен, в нем есть гены, отвечающие за жизненно-важные функции организма.

При анализе морфологии хромосом принимают во внимание следующие признаки: длину плеч, положение центромеры, наличие вторичной перетяжки или спутника.

Кариология хромосом

Длинные хромосомы обозначаются буквой L (от английского слова long), средние – М, короткие - S. При срединном положении центромеры у метацентрических хромосом говорят о медианной центромере (m); у субметацентрических хромосом центромера субмедианная (s); положение центромеры у акроцентрических хромосом сдвинуто к одному из коротких плеч и обозначается буквой а.

Характеристика хромосомы записывается в виде заглавной буквы, обозначающей ее размер, и малой буквы в виде нижнего индекса, отмечающей положение центромеры. Наличие вторичной перетяжки (с) указывается в виде верхнего индекса заглавной буквы. Цифры перед заглавной буквой указывают на число пар сходных хромосом в гаплоидном наборе хромосом.

Ядра растительных клеток. Корешок лука.

В качестве объекта можно использовать корешки лука или корешки проростков его семян.

Под малым увеличением микроскопа можно видеть краевую зону чехлика, состоящую из многоугольных клеток и мерисистему, образованную столбцами клеток прямоугольной формы. Форма и структура ядер в меристематических клетках чехлика различна.

В центре меристематической клетки можно видеть крупное шаровидное или слегка вытянутое ядро. В ядре видны одно или два ядрышка.

В отличие от ядер многих клеток животных организмов ядра клеток растений часто имеют в своем составе так называемую хроматиновую сеть. Хроматиновая сеть представляет собой скопление тонких нитей, очень плотных и интенсивно красящихся. Видны глыбки и зерна хроматина. Крупные глыбки называются хромоцентрами.

Ядра животных клеток. Простейшие.

Из давно не чищеного аквариума взять каплю вместе с веточкой растения или листочком ряски и рассмотреть под микроскопом при малом увеличении. Обычно видны разнообразные простейшие: инфузории туфельки, амебы – свободно живущие и прикрепленные к водоросли (сувойки). В воде могут быть и многоклеточные организмы – мелкие черви и ракообразные (циклопы, дафнии). Рассматривая этот препарат, можно потренироваться в наведении микроскопа на движущиеся объекты.

Макронуклеус и микронуклеус инфузории туфельки.

Инфузорию фиксируют. Окрашивают железным гематоксилином и заключают в бальзам.

У инфузорий в пределах одного организма (одной клетки) произошла дифференцировка ядерного аппарата на соматическое или генеративное ядро. Это так называемый ядерный дуализм.

Соматическое ядро – макронуклеус – высокополиплоидное полигеномное физиологически активное ядро, связанное почти со всеми процессами жизнедеятельности. В макронуклеусе активны гены, контролирующие весь фенотип инфузорий, регенерирующую способность и т.д.

Генеративное ядро – микронуклеус – как правило, диплоидно и предназначено для сохранения и передачи в ряду клеточных поколений материала генетической информации. Это ядро участвует только в половом процессе, в синтетическом же отношении оно не активно. Способ деления микро- и макронуклеусе также различен. Макронуклеус делится путем простой перешнуровки, деление же микронуклеуса представляет собой типичный мейоз.

В крупном овальном макронуклеусе хроматин выглядит в виде массы плотно упакованных гранул, размером менее 1 мкм. Эти гранулы равномерно заполняют все ядро. Более крупные, округлые ядрышки разбросаны по всему ядру.

Микронуклеус инфузорий представляет собой мелкие компактные ядра, хроматин в них конденсирован, ядрышко не выявляется.

Контрольные вопросы:

1. Роль ядерных структурных в жизнедеятельности клетки.

2. Строение клеточного ядра.

3. Хроматин, ДНК и белки хроматина.

4. Структурно-функциональная организация хроматина.

5. Уровни компактизации хроматина.

6. Хромосомы, морфология и ультраструктура.

7. Ядрышко, его структура и роль.

8. Ядерная оболочка.

Тема 6.

Физико-химические свойства цитоплазмы. Гиалоплазма. Микротрабекулярная сеть.

(Лабораторное занятие № 7,8)

Цель занятия: изучить физико-химические свойства цитоплазмы и клеточного сока, осмотическое и тургорное давление на примере явлений плазмолиза и деплазмолиза.

Материал и оборудование: световой микроскоп, предметные и покровные стекла, стакан с водой и пипеткой, кожица лука, элодея, КNO3, Са(NО3)2.

Виды плазмолиза:

Под плазмолизом понимается отделение протопласта клетки от оболочки под действием на клетку гипертонического раствора. Плазмолиз характерен главным образом для клеток растений, обладающих жесткой клеточной стенкой. Животные клетки при помещении в гипертонический раствор, как было указано выше, теряя воду, сморщиваются и уменьшаются в размерах. Плазмолиз растительной клетки аналогичен этому процессу, но сморщивание протопласта происходит внутри клеточной стенки. В нормальных условиях плазмалемма растительной клетки плотно прижата к клеточной стенке изнутри под действием тургорного давления. При помещении клетки в раствор, концентрация осмотически активных веществ в котором больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки. В процессе плазмолиза протопласт теряет воду, уменьшается в размерах и отделяется от клеточной стенки.

Известно, что живые ткани растения в какой-то мере могут быть рассмотрены как симпласты (синцитии), поскольку протопласты соседних клеток сообщаются между собой через плазмодесмы цитоплазматические нити, располагающиеся в канальцах, пронизывающих клеточную стенку. Плазмодесмы располагаются в клетке группами на месте так называемых первичных поровых полей. Роль плазмодесм заключается в обеспечении передачи раздражений и передвижения веществ от клетки к клетке. Протопласт как бы закреплен на клеточной стенке в местах расположения плазмодесм. поэтому при уменьшении объема клетки в процессе плазмолиза протопласт дольше всего остается прикрепленным к клеточной стенке именно в местах плазмодесм.

Исследование плазмолиза позволяет сделать выводы о проницаемости мембран растительных клеток для различных веществ, о величине нормального тургорного давления. Плазмолиз чаще всего исследуют на препаратах, в которых клетки расположены в один или несколько слоев и удобны для изучения. К таким препаратам можно отнести кожицу лука, листья элодеи, эпидермис листьев высших растений.

В зависимости от вязкости цитоплазмы, от разницы между осмотическим давлением клетки и внешнего раствора, а, следовательно, от скорости и степени потери воды цитоплазмой, различают плазмолиз выпуклый, вогнутый, судорожный и колпачковый.

Изучение форм плазмолиза на препарате листа элодеи

В ходе плазмолиза форма плазмолизированного протопласта меняется. Рассмотрим плазмолиз клетки листа элодеи, помещенного в гипертонический раствор. Для наблюдения плазмолиза нужно сделать временный препарат листа элодеи, для начала поместив лист в воду и накрыв покровным стеклом. Клетки листа следует рассматривать на большом увеличении. Вода - гипотоничная относительно содержимого клетки среда, и пока лист элодеи находится в воде, клетки находятся в состоянии тургора, их протопласт плотно прижат тургорным давлением к клеточной стенке. При этом на микропрепарате не видно мест, где находятся плазмодесмы (плазмодесмы - объект электронномикроскопического исследования, их средний диаметр составляет 0,3-0.4 нм). Для того чтобы вызвать плазмолиз в клетках, нужно сменить внеклеточную среду на гипертоничную. С этой целью препарат снимают со столика микроскопа, с одного бока покровного стекла, прикрывающего лист элодеи, помещают каплю гипертонического раствора так, чтобы она касалась покровного стекла. С другой стороны стекла аналогично помещают кусочек фильтровальной бумаги. Из-за возникающих капиллярных сил вода, находящаяся под стеклом, впитывается бумагой, втягивая гипертонический раствор под стекло. После замены раствора нужно немного подождать (5 минут), затем наблюдать формы плазмолиза, переходящие одна в другую.

В начале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют уголковым. Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют вогнутым. Места, в которых сохраняется связь протопласта с клеточной стенкой, отражают расположение групп плазмодесм в клетке. Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название выпуклого.

Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Протопласт остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта, прикрепляющимися к клеточной стенке в местах расположения групп плазмодесм. Такой плазмолиз носит судорожного.

Приготовим временный препарат кожицы лука, листа элодеи либо эпидермиса листа высшего растения. Вплотную к покровному стеклу нанести на предметное стекло каплю раствора соли - более концентрированного, чем раствор веществ, содержащихся в вакуолях. С другой стороны на предметное стекло вплотную к покровному стеклу положить полоску фильтровальной бумаги, которую нужно держать до тех пор, пока раствор соли не войдет под покровное стекло, заменив воду. Через 5-10 минут обратить внимание на отрыв цитоплазмы от оболочки клеток, т.е. плазмолиз.

Рис..А,Б,В,Г.Д

Рис. Плазмолиз растительной клетки: А - клетка в состоянии тургора; Б - уголковый; В - вогнутый; Г - выпуклый; Д - судорожный. 1 - оболочка, 2 - вакуоль, 3 - цитоплазма, 4 - ядро, 5 - нити Гехта.

Влияние разных агентов, вызывающих плазмолиз.

Форма плазмолиза зависит не только и не столько от стадии процесса, как от свойств цитоплазмы клетки: ее вязкости, гидрофильного, коллоидного состояния. Те или иные свойства цитоплазмы могут быть модулированы агентами, вызывающими плазмолиз.

Задание:

Исследовать влияние ионов натрия и кальция на форму плазмолиза.

Ход работы:

Взять два чистых предметных стекла, капнуть на одно из них 1М KNO3, на другое - 1М Ca(N03)2, в каждую каплю поместить лист элодеи (или кожицу лука, или препарат эпидермиса листа растения), накрыть покровным стеклом. Через пять-десять минут рассмотреть препараты под микроскопом, сначала на малом, потом на большом увеличении. Найти участки с плазмолизированными клетками, зарисовать клетки в состоянии плазмолиза.

Результат:

В растворе нитрата калия возникает главным образом выпуклый плазмолиз, в растворе нитрата кальция - судорожный плазмолиз.

Ион калия, (очень медленно по сравнению с водой, проходящий через мембрану за счет наличия калиевых каналов) уменьшает вязкость цитоплазмы, способствуя ее отделению от клеточной стенки, вследствие чего возникает выпуклый плазмолиз. Ион кальция, напротив, повышает вязкость цитоплазмы, увеличивая силы ее сцепления с клеточной стенкой, что вызывает преимущественно судорожный плазмолиз.

Оба описанных вида плазмолиза обычно предваряются вогнутым плазмолизом.

Деплазмолиз

Плазмолизированные клетки обычно остаются живыми, особенно если клетка провела в состоянии плазмолиза короткое время. При помещении живой плазмолизированной клетки в воду или гипотонический раствор происходит деплазмолиз – клетка вернется в состояние тургора и приобретет нормальный вид.

В условиях гипотонического раствора, концентрация осмотических веществ в котором меньше, чем в клеточном соке, вода из внеклеточной среды будет поступать внутрь клетки (а там – внутрь вакуоли, «стараясь» уменьшить концентрацию клеточного сока). В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая, в свою очередь, начнет приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение. Деплазмолиз обычно происходит медленнее, чем плазмолиз.

Сравнение проницаемости клеточных мембран для различных веществ.

По интенсивности плазмолиза и по времени наступления деплазмолиза можно оценить проницаемость мембраны для тех или иных веществ.

Задание.

Исследовать проницаемость мембран растительной клетки для сахарозы и мочевины (карбамида).

Ход работы.

Взять два чистых предметных стекла, на одно капнуть 1М раствор сахарозы, на другое – 1М мочевину, в каждую каплю поместить лист элодеи (или кожицу лука, или препарат эпидермиса листа растения), накрыть покровным стеклом. Через пять минут рассмотреть препараты под микроскопом, сначала на малом, потом на большом увеличении. Найти участки с плазмолированными клетками, зарисовать клетки в состоянии плазмолиза. Отметить время начала плазмолиза. Оставить препараты на полчаса, затем снова рассмотреть их под микроскопом. Отметить, в каком препарате произошел деплазмолиз, зарисовать клетки из обоих препаратов.

Вывод.

В условиях гипертонического раствора как сахарозы, так и мочевины в клетках возникает плазмолиз, поскольку оба указанных вещества растворимы в воде и осмотически активны. В растворе сахарозы деплазмолиз не возникает, так как плазмалемма непроницаема для крупных молекул сахаров и раствор сахарозы остается гипертоничным относительно содержимого клетки с течением времени. В растворе мочевины по прошествии некоторого промежутка времени происходит деплазмолиз, так как плазмалемма обладает проницаемостью для мочевины (хотя меньшей, чем для воды, поэтому плазмолиз изначально возникает), и постепенно мочевина проходит в клетку. За ней внутрь клетки следует вода, обеспечивающая тургорное давление – возникает деплазмолиз.

Для сравнительной оценки плазмолиза в тканях существует 2 метода: пограничного плазмолиза и плазмометрический. Первый метод, разработанный Гуго Де Фризом (1884), заключается в погружении тканей в растворы с различной концентрацией осмотически активного вещества и установлении той концентрации, при которой плазмолируется 50% клеток. При плазмометрическом методе после плазмолиза измеряют относительный объем клетки и протопласта и по концентрации раствора вычисляют осмотическое давление клетки (по соответствующим формулам).

Контрольные вопросы:

1. Какое строение имеет цитоплазма?

2. Физико-химические свойства и значение гиалоплазмы.

3. Трабекулярная сеть цитоплазмы.

4. Мембрана цитоплазмы.

Тема 7.

Плазматическая мембрана.

(Лабораторное занятие № 9.)

Цель занятия: познать химический состав, строение, рост и функции плазматической мембраны.

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты.

Клеточные мембраны представляют собой сложные комплексы, состоящие из липидов и белков. Количество липидов и белков в большинстве мембран почти одинаковое (40-60%) по массе, но в численном отношении мелких липидных молекул намного больше, чем белковых макромолекул. Разнообразие липидов невелико. Белки же мембран отличаются большим разнообразием. В состав мембран входят структурные, рецепторные белки и белки – ферменты. Углеводный компонент (2-10%) по весу, образует гликокаликс, который является компонентом плазматической мембраны животных клеток.

Липиды – гидрофобные соединения, хорошо растворимые в органических растворителях. Характерными липидами, встречающимися в клеточных мембранах, являются фосфолипиды, сфингомиелины и холестерин. Характерной особенностью липидов мембран является разделение их молекул на неполярные, ненесущие зарядов хвоста жирных кислот и заряженные полярные головки.

В основе клеточных мембран лежит двойной слой липидов, ориентированный гидрофобными хвостами внутрь, а гидрофильными головками наружу. В полости липидного слоя расположены белковые молекулы. При этом часть белков может быть связана с полярными группами липидов и находится на поверхности билипидного слоя. Другие белки могут быть частично или полностью погружены из-за гидрофобных свойств своих участков в липидный слой. Третьи – могут пронизывать мембрану насквозь. Такие представления послужили основой для создания модели мембраны с мозаичной укладкой. Надо отметить, что большая часть липидных молекул (70%) не связана с белками, так что белковые молекулы как бы плавают в толще липидного слоя. Поэтому вдоль довольно жидкого липопротеидного слоя (вязкость его сравнима с вязкостью оливкового масла) могут перемещаться не только молекулы липидов, но и белков. Так что белки могут собираться в группы или рассеиваться на поверхности мембраны. Это говорит о том, что мембраны не являются застывшими образованиями. Некоторые мембраны относительно стабильны (например, мембраны миелиновых оболочек и мембраны эритроцитов), другие же - очень подвижны и изменчивы.

Белки и липиды ассиметрично расположены в полости мембраны.

Рост мембран происходит путем расширения их поверхности за счет включения (интеркаляции) нового материала в виде готовых замкнутых пузырьков. Синтез компонентов и сборка клеточных мембран происходит за счет активности гранулярного эндоплазматического ретикулума.

Плазматическая мембрана выполняет функции разграничения веществ цитоплазмы от внешней среды, транспорта различных веществ внутрь клетки и из нее. К транспортным функциям относятся пассивный транспорт воды, ионов, низкомолекулярных веществ. Активный перенос этих веществ против градиентов концентраций, а также разные формы транспорта высокомолекулярных соединений и комплексов (эндоцитоз). Плазматическая мембрана участвует в выведении из клеток продуктов, образованных в клетке. На поверхности плазмолеммы располагаются различные рецепторные структуры, взаимодействующие с внеклеточными факторами и с соседними клетками. Тем самым плазмолемма участвует в передаче сигналов внутрь клетки. Она играет также важную роль при делении клетки.

У многоклеточных организмов за счет межклеточных взаимодействий образуются сложные клеточные ансамбли, поддержание которых может осуществляться различными путями.

Соединения между клетками в составе тканей и органов многоклеточных организмов могут образовываться сложными структурами, которые называются межклеточными контактами.

Все имеющиеся межклеточные контакты по их функциональному назначению можно разделить на три группы:

- контакты межклеточного сцепления (адгезивные),

- изолирующие,

- коммуникационные.

К первой группе относятся простой контакт, контакт типа замка, десмосомы. Ко второй – плотный контакт, и к третьей – щелевой контакт у животных и плазмодесмы у растений. Особый вид межклеточных контактов образуется на концах отростков нервных клеток – синаптический контакт.

Плазмолемма (плазматическая мембрана).

Плазмолемма имеет строение элементарной биологической мембраны. Биологические мембраны – липопротеидные образования, ограничивающие клетку снаружи и формирующие некоторые органеллы, а также оболочку ядра. Основными химическими компонентами клеточных мембран являются белки (50%), липиды (40%) и углеводы (10%)

Среди липидов мембран различают: фосфолипиды, сфинголипиды, холестерин.

Молекула фосфолипида состоит из неполярного гидрофобного двойного хвоста, состоящего из жирных кислот и полярной гидрофильной головки. В мембранах липиды образуют бислой, в котором гидрофобные концы спрятаны внутрь, а гидрофильные находятся снаружи.

Сфинголипиды в большом количестве обнаруживаются в миелиновых оболочках нервных волокон.

Холестерин придает мембранам механическую прочность.

Белки мембран разделяются на 3 класса: интегральные полуинтегральные и поверхностные.

Интегральные белки проходят через всю толщину билипидного слоя.

Полуинтегральные белки проникают только до половины, а поверхностные белки вообще не встроены в липидный бислой.

По функции выделяют: белки-ферменты, белки-рецепторы, транспортные и структурные белки.

К некоторым липидным и белковым молекулам на внешней поверхности присоединяются углеводные компоненты, образуя надмембранный комплекс – гликокаликс.

Функции гликокаликса: 1) рецепторная, 2) межклеточные взаимодействия, 3) ориентация белков в мембране, 4) пристеночное пищеварение.

Подмембранный слой образован опорно-сократительными структурами. В его состав входят актиновые филаменты, а также кератиновые филаменты, микротрубочки.

Функции подмембранного слоя: 1) поддержание формы клетки, 2) участие в эндо - и экзоцитозе, движении, секреции, 3)связывает клеточную поверхность с компонентами цитоплазмы, поддерживает их упорядоченное расположение.

Функции.

1.Разграничительная .

2.Барьерно-защитная.

3.Рецепторная.

4.Транспортная.

5.Участие в межклеточных взаимодействиях.

Межклеточные контакты.

Специализированными структурами плазмолеммы являются различные типы межклеточных контактов. Различают простые и сложные контакты. Сложные подразделяются на запирающие (плотный контакт), сцепляющие (поясок и десмосомы, фокальный контакт), коммуникационные (щелевые контакты и синапсы).

Простые контакты – сближение плазмолемм соседних клеток на расстояние 15-20 нм. При этом происходит взаимодействие слоев гликокаликса.

Сложные контакты.

Плотные контакты. Клеточные мембраны подходят друг к другу на расстояние до 5 нм и связываются друг с другом при помощи специальных белков.

Пятно десмососмы (точечные десмосомы). Скрепляют клетки в отдельных местах. Прилегающие мембраны двух клеток соединены через межклеточное пространство, в котором есть электронноплотный материал. При этом с внутренней стороны клеточных мембран двух клеток находится электронноплотная пластинка, связанная с сетью кератиновых микрофиламент, заканчивающихся или в пластинке, или идущих вдоль ее поверхности.

Адгезивные пояски. Они в виде полосы идут вблизи апикальной поверхности клеток по их периметру. Эта полоса состоит из актиновых филаментов. В межклеточном пространстве есть электронноплотный материал.

Фокальный контакт. Характерен для фибробластов. В этом случае клетка соединяется не с соседней клеткой, а с элементами внеклеточного субстрата.

Щелевые контакты– пример коммуникационных контактов. Мембраны двух клеток подходят друг к другу на расстоянии до 3 нм и образуют каналы - коннексоны. Через коннексоны между клетками осуществляется свободный обмен низкомолекулярными веществами ( витаминами, нуклеотидами, сахарами, АТФ, аминокислотами и др). Второй пример коммуникационных контактов –синапсы – контакты между нервными клетками, а также между нейроном и каким-либо иным элементом, например, нервно-мышечные, нервно-эпителиальные синапсы. Синапсы – участки контактов двух клеток, специализированных для односторонней передачи возбуждения или торможения.

Интердигитации – цитоплазма с цитолеммой одной клетки в виде пальца вклинивается в цитоплазму другой клетки и наоборот. Интердигитации увеличивают прочность межклеточных соединений, увеличивают площадь межклеточных взаимодействий.

Реснички и жгутики.

В световом микроскопе выглядят как тонкие выросты. Они имеются в некоторых клетках – сперматозоидах, эпителиоцитах трахеи и бронхов, семявыносящих путей мужчины, яйцеводах женщины.

В электронный микроскоп – цилиндрический вырост цитоплазмы диаметром 300 нм, покрытый плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема. Стенка аксонемы состоит из 9 пар микротрубочек, связанных «ручками». В центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. Формула: (9х2)+2. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме лежат мелкие гранулы – базальные тельца, сходные по своей структуре с центриолями. ((9х3)+0). Базальное тельце и аксонема структурно связаны между собой и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дуплетов аксонемы. Основу микротрубочек составляет несократимый белок тубулин. Белок «ручек»- динеин – обладает АТФ-азной активностью: расщепляет АТФ, за счет энергии которой происходит смещение дуплетов микротрубочек друг по отношению к другу. Так совершаются волнообразные движения ресничек и жгутиков.

Базальная складчатость – складки плазмолеммы, между которыми располагаются митохондрии, ориентированные перпендикулярно к базальной мембране.

Задание:

1. Изучить строение и структуру плазматической мембраны, различных типов межклеточных контактов по таблицам.

2. Зарисовать строение плазматической мембраны в альбом.

Задание:

1. Зарисовать в тетради и выписать условные обозначения Биологической мембраны:

А) поры;

Б) гликокаликса;

В) периферических белков;

Г) гидрофильных головок фосфолипидов;

Д) элемента, ответственного за распознавание внешних сигналов и имунный ответ;

Е) гидрофобных хвостов фосфолипидов;

Ж) элемента, ответственного за мембранный транспорт.

А) Д) Б) Е) В) Ж) Г)

Контрольные вопросы:

1. Химия плазматической мембраны.

2. Строение плазматической мембраны.

3. Гликокаликс, его строение и значение.

4. Рост плазматической мембраны.

5. Функции плазматической мембраны.

6. Межклеточные контакты (адгезии, плазмодесмы, щелевой контакт, зубчатый контакт, плотный контакт, синаптический контакт).

7. Специализированные структуры плазматической мембраны.

8. Клеточная стенка (оболочка) растений, грибов, бактерий.

Тема 8.

Вакуолярная система

(Лабораторное занятие № 10.)

Цель занятия: Изучить одномембранные органоиды цитоплазмы

( вакуолярную систему), их строение и функции.

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты, таблицы.

Органеллы– постоянно присутствующие и обязательные для всех клеток микроструктуры, выполняющие жизненно важные функции.

Эндоплазматическая сеть

Была описана К. Портером в 1945 году. В световой микроскоп не видна. Ее описание стало возможно благодаря электронному микроскопу. ЭПС – это система уплощенных мембранных мешочков – цистерн – в виде трубочек и пластинок, образующих в клетке сеть.

Различают гранулярную и агранулярную эндоплазматическую сеть. Поверхность гранулярной ЭПС покрыта рибосомами. Оба типа ЭПС находятся в непосредственной структурной взаимосвязи и функционально связаны между собой переходной зоной. Агранулярная ЭПС возникает и развивается за счет гранулярной.

В малоспециализированных клетках гЭПС представлена разрозненными цистернами. В активно синтезирующих клетках выявляются скопления ЭПС.

Функции гранулярной ЭПС:

1. Синтез белков.

2. Изолирует белки от содержимого гиалоплазмы.

3. Транспортирует белок в комплекс Гольджи.

4. Модификация белков (внутри канальцев ЭПС белок может фосфорилироваться или превращаться в гликопротеины)

Функции агранулярной ЭПС:

1. Синтез липидов, полисахаридов.

2. Синтез стероидных гормонов.

3.Образование пероксисом.

4.Дезактивация ядов, гормонов, биогенных аминов, лекарств за счет деятельности специальных ферментов.

5.Депонирование ионов кальция.

Комплекс Гольджи

Структуру, известную теперь как аппарат Гольджи, впервые обнаружил в клетках в 1989 году Камилло Гольджи. Выявляют комплекс Гольджи осмированием или серебрением его мембран.

В световой микроскоп комплекс Гольджи имеет вид нежной сеточки или корзиночки вокруг ядра.

В электронный микроскоп он представлен стопкой мембранных структур. Ряд отдельных стопок называется диктиосомой. В клетке может быть несколько диктиосом, связанными друг с другом анастомозирующими трубочками. Каждая диктиосома состоит из 5-10 уплощенных и слегка изогнутых цистерн, разделенных гиалоплазмой. В центре диктиосомы мембраны сближены до 25 нм, а на периферии имеют расширения, ампулы, ширина которых непостоянна. С цистернами связана система пузырьков. В диктиосоме различают проксимальную - ЦИС-сторону, обращенную к ядру, и дистальную –ТРАНС-сторону, обращенную к поверхности клетки. С ЦИС-стороны происходит присоединение пузырьков, отделяющихся от переходной зоны ЭПС и содержащих синтезированный белок. С ТРАНС-стороны отделяются секреторные пузырьки и лизосомы. Между ЦИС - и ТРАНС-частями находится промежуточный компартмент с определенным набором ферментов.

Функции:

1. Дозревание, сегрегация и накопление продуктов, синтезированных в ЭПС.

2. Синтез полисахаридов и превращение простых белков в гликопротеины.

3. Формирование секреторных гранул и выделение их из клетки.

4. Образование первичных лизосом.

Лизосомы

Лизосомы были открыты в 1949 году Де Дювом.

Их видимость в световой микроскоп находится на границе его разрешающейся способности. Выявляются центрифугированием.

В электронный микроскоп – мембранные пузырьки, наполненные гидролитическими ферментами (нуклеазами, протеазами, фосфатазами и др). Маркерным ферментом для лизосом является кислая фосфатаза. Различают следующие типы лизосом:

1.Первичные лизосомы - пузырьки, наполненные ферментами, отделившиеся от ТРАНС - части комплекса Гольджи.

2.Вторичные лизосомы – образуются при слиянии первичных лизосом с фагоцитарными или пиноцитозными вакуолями, образуя фаголизосомы (гетерофагосомы).

3.Аутофагосомы образуются при слиянии первичных лизосом с погибающими и старыми органеллами.

4.Остаточные тельца (телолизосомы)- формируются в том случае, если процесс расщепления идет не до конца.

5.Эндосома – мембранная внутриклеточная органелла, один из типов везикул, образующаяся при слиянии и созревании эндоцитозных пузырьков. Зрелые эндосомы представляют собой образования размером 300-400 нм. С помощью современных электронно-микроскопических и иммуногистохимических методов было выделено 4 типа эндосом: первичные эндосомы, рециркулирующие эндосомы, мультивезикулярные тельца и конечные эндосомы. Согласно одной из гипотез, эти формы эндосом являются различными последовательными стадиями в ряду созревания эндосом. Первичные эндосомы представлены трубчатыми и вакуолеобразными структурами. В первых накапливаются рецепторы, а во вторых – лиганды. Рециркулирующие эндосомы имеют трубчатую структуру, располагаются вблизи комплекса Гольджи и клеточного ядра. Вакуолеобразные структуры первичных эндосом, содержащих лиганды направляются вдоль микротрубочек в направление к комплексу Гольджи. Внутри образуются многочисленные пузырьки, имеющие собственную оболочку – образуются мультивезикулярные тельца. При транспорте особыми пузырьками гидролазных ферментов из комплекса Гольджи в мультивезикулярные пузырьки образуются конечные эндосомы.

6.Протеосома – белковый комплекс, осуществляющий разрушение белков в конце их жизненного цикла. В эукариотических клетках протеосома содержится и в ядре и в цитоплазме клеток. В ее состав входит белок убиквитин. Деградации белка предшествует присоединение к нему «цепочки» молекул пептида убиквитина. Полиубиквитиновая цепочка навешивается в строго определенный момент и является сигналом, свидетельствующим о том, что данный белок подлежит деградации. Таким образом, процесс внутриклеточного протеолиза жестко регулируется и чрезвычайно важен для множества клеточных функций.

Функции лизосом:

1.Внутриклеточное пищеварение

2.Участие в фагоцитозе.

3.Участие в митозе – разрушении ядерной оболочки.

4.Участие во внутриклеточной регенерации.

5.Участие в аутолизе – саморазрушении клетки после ее гибели.

Пероксисомы

Напоминают лизосомы. Содержат до 15 ферментов, участвующих в разрушении эндогенных перекисей (пероксидазу, каталазу и др.)

В электронный микроскоп – овальные тельца, ограниченные мембраной (1,5 мкм). Наполнены гранулярным матриксом, в центре которого – кристаллоподобная сердцевина, состоящая из фибрилл и трубочек.

Образуются пероксисомы путем отщепления от гладкой ЭПС.

Функции:

1.Органеллы утилизации кислорода. В результате в них образуется сильный окислитель – перекись водорода.

2.При помощи фермента каталазы расщепляют избыток перекиси водорода.

Органеллы, участвующие в процессах выведения веществ из клетки (комплекс Гольджи, органоиды цитоскелета).

Препарат: Комплекс Гольджи в нервных клетках спинномозгового ганглия.

Фиксатор: хромовоосмиевая смесь

Краситель: осмиевая кислота

Малое увеличение: По периферии органа видны скопления довольно крупных округлых клеток, в цитоплазме которых видны темные извитые нити.

Большое увеличение: Рассмотреть и зарисовать несколько округлых клеток. Ядро крупное бледно-серого цвета с хорошо видимым ядрышком. Вокруг светлого ядра видны темные нити комплекса Гольджи в виде клубка или корзиночки. В некоторых клетках, срезанных тангенциально, ядра не попадают в плоскость среза. В таких клетках комплекс Гольджи занимает всю цитоплазму, которая имеет зеленоватую окраску.

Задание.

1. Изучить компоненты вакуолярной системы на постоянных препаратах и по таблицам.

2. Зарисовать компоненты вакуолярной системы (гранулярный и гладкий ЭР, аппарат Гольджи, лизосомы) в альбом.

Контрольные вопросы:

1. Определение вакуолярной системы.

2. Какие органоиды входят в вакуолярную систему?

3. Гранулярный ЭР, его строение, функции.

4. Гладкий ЭР, его строение, функции.

5. Аппарат Гольджи, строение, функции.

6. Лизосомы, формирование различных форм лизосом. Значение лизосом в функциональной активности и патологии клетки.

7. Пероксисомы и сферосомы.

8. Вакуоли растительных клеток.

9. Поток мембран вакуолярной системы.

Тема 9.

Митохондрии.

(Лабораторное занятие № 11.)

Цель занятия: изучить строение и функции митохондрий (хондриосом).

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты, предметные и покровные стекла, иммерсионное масло, печень, Са-формол, краситель по Альтману.

Митохондрии

Термин «митохондрия» был введен в 1897 году Бенда. Окрашиваются кислым фуксином.

В световой микроскоп имеют вид нитей, палочек, зерен.

Ультрамикроскопическое строение. Форма митохондрий может быть овальной, округлой, вытянутой и даже разветвленной, но преобладает овально-вытянутая. Митохондрии ограничены двумя мембранами – внешней и внутренней, разделенных межмембранным пространством.

Внешняя мембрана отделяет митохондрию от гиалоплазмы и проницаема для многих мелких молекул.

Внутренняя мембрана ограничивает внутреннюю среду и образует многочисленные впячивания внутрь – кристы.

Каждая митохондрия наполнена тонкозернистым матриксом, содержащим тонкие нити (молекулы ДНК) и гранулы (митохондриальные рибосомы).

В матриксе митохондрий находится автономная система митохондриального белкового синтеза. Здесь происходит образование рибосом, отличных от рибосом цитоплазмы. Такие рибосомы участвуют в синтезе митохондриальных белков, не кодируемых ядром. Но эта система белкового синтеза не обеспечивает всех функций митохондрий, поэтому автономию митохондрий можно считать ограниченной.

Основной функцией митохондрий является синтез АТФ.

Начальные этапы синтеза АТФ протекают в гиалоплазме путем первичного окисления субстратов (например, сахаров) до пировиноградной кислоты (пирувата) с одновременным синтезом небольшого количества АТФ. Эти процессы совершаются в отсутствии кислорода (анаэробное окисление). Последующие же этапы выработки энергии (аэробное окисление и синтез основной массы АТФ) осуществляются с потреблением кислорода и локализуются внутри митохондрий.

Функция:

1.Обеспечение клетки энергией в виде АТФ. Образующаяся в митохондриях АТФ является единственной формой энергии, которая используется клеткой для выполнения различных процессов.

Препарат № 1: Митохондрии в эпителии кишечника аскариды.

Фиксатор: 10% формалин.

Краситель: кислый фуксин по Альтману.

Малое увеличение: Найти срез кишечника, в нем определить пласт клеток призматической формы, окрашенных в коричневато-красный цвет.

Большое увеличение: Рассмотреть базальные части клеток, где расположены ядра в виде светлых пузырьков. Каждое ядро содержит 1-2 темно-красных ядрышка, а над ними – скопления красноватых зернышек и коротких палочек – митохондрий.

Препарат № 2. Митохондрии в клетках печени крысы (временный препарат).

Фиксатор: Са - формол.

Краситель: кислый фуксин по Альтману.

При малом увеличении в клетках печени видны клетки, имеющие многоугольную форму. В каждой клетке имеются 1-2 ядра. Митохондрии в печеночных клетках следует рассматривать с иммерсионным объективом. В цитоплазме на желтоватом фоне четко выступают красно-розовые митохондрии, имеющие округлую форму. Митохондрии рассеяны в цитоплазме в виде одиночных тел. Среди зернистых митохондрий изредка попадают короткие палочки. Митохондрии могут выстраиваться в короткие цепочки из нескольких зерен.

Электронно – микроскопически установлено, что митохондрии клеток печени отличаются от других органоидов тем, что они бедны кристами и имеют плотный матрикс. Этот факт получил особое значение в раскрытии функциональной роли органоида. Оказалось, что митохондрии, содержащие меньше крист, имеют более низкую дыхательную активность и отличаются более низким уровнем окислительного фоффорилирования.

Препарат №3. Хондриосомы в клетках печени амфибии (постоянный препарат).

В клетках печени хорошо видны ядра. В цитоплазме этих клеток на желтоватом фоне выступают розовые митохондрии округлой формы. Они расположены в виде одиночных тел или образуют скопления.

Препарат № 4. Митохондрии в клетках почечных канальцев крысы (постоянный препарат).

Почечные канальцы имеют округлую или овальную форму с просветом внутри. Их стенка выстлана одним слоем эпителиальных клеток. Ядра этих клеток смещены к дальней от просвета канальцев стороне. Митохондрии локализованы вокруг ядра.

Препарат № 5. Митохондрии в клетках эпителия кишечника аскариды (постоянный препарат).

Эпителиальные клетки кишечника имеют вытянутую цилиндрическую форму, длинной стороной они плотно прижаты друг к другу. Ядро сдвинуто к базальному концу клетки. Митохондрии в виде мелких гранул располагаются в апикальной части клетки, где происходит всасывание веществ, требующее затрат энергии.

Задание:

1. Изучить строение митохондрий по готовым и временным препаратам и таблицам.

2. Зарисовать строение митохондрий.

3. Зарисовать, подписать в тетради и выписать условные обозначения

А) Д)

Б) Е)

В) Ж) Г)

А) внешней мембраны;

Б) кольцевой ДНК;

В) крист;

Г) матрикса;

Д) внутренней мембраны;

Е) элемента, на котором сосредоточена дыхательная цепь;

Ж) элемента, в котором протекают реакции цикла Кребса.

Контрольные вопросы:

1. Морфология и ультраструктура митохондрий.

2. Функции митохондрий.

3. Размножение митохондрий.

4. Митохондрии – полуавтономные органоиды клетки.

5. Происхождение митохондрий.

Тема 10.

Пластиды.

(Лабораторное занятие № 12.)

Цель занятия: изучить строение и функции двумембранных органоидов цитоплазм - пластид.

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты, предметные и покровные тсекла, шпинат, спирогира.

Препарат 1. Лейкопласты в клетках кожицы листа традесканции виргинской (временный препарат).

С нижней стороны листа традесканции виргинской содрать пленку эридермиса, поместить ее в каплю раствора сахарозы (для того, чтобы лейкопласты сильно не набухали).

Клетки эпидермиса тонкостенные, прозрачные с крупным ядром, расположенным в середине клетки и окруженным цитоплазматическим кармашком. Вокруг ядра и в тяжах цитоплазмы сосредоточены мелкие шаровидные лейкопласты.

С нижней стороны листа традесканции виргинской содрать пленку эридермиса, поместить ее в каплю раствора сахарозы (для того, чтобы лейкопласты сильно не набухали). Клетки эпидермиса тонкостенные, прозрачные с крупным ядром, расположенным в середине клетки и окруженным цитоплазматическим кармашком. Вокруг ядра и в тяжах цитоплазмы сосредоточены мелкие шаровидные лейкопласты.

Препарат 2. Хромопласты в клетках околоплодника рябины обыкновенной, ландыша майского и шиповника (временный препарат).

Немного мякоти зрелых плодов рябины, ландыша или шиповника препаровальной иглой перенести на предметное стекло в каплю воды, накрыть покровным стеклом.

В клетках околоплодника рябины ядра не заметны, хромопласты – игольчатой формы, оранжевого цвета. В округлых клетках мякоти плодов ландыша хорошо видно сероватое ядро шаровидной формы. Вокруг ядра в цитоплазме расположены многочисленные желтые почти округлые хромопласты. В хромопластах шиповника много каротина. Кристаллизуясь, он образует многочисленные кристаллы, которые сильно растягивают пластиду в разных направлениях, придавая ей неправильную форму.

Препарат № 3. Хлоропласты в клетках листа аспидистры высокой (временный препарат).

Сделать продольный срез листа аспидистры высокой, поместить его в каплю воды, накрыть покровным стеклом.Клетки мезофилла листа имеют удлиненную форму и расположены перпендикулярно бесцветным, лишеннымхлоропластов, клеткам эпидермиса. Центральная часть клеток занята вакуолью. В постенном слое цитоплазмы расположены в один ряд хлоропласты овальной формы.

Препарат № 4. Хлоропласты в клетках листа шпината (временный препарат).

Срез, сделанный с верхней стороны листа, рассматривают в воде или глицерине при малом и большом увеличениях микроскопа.

Хлоропласты находятся в клетках мезофилла – ассимиляционной ткани листа. В клетках много хлоропластов. При большом увеличении они кажутся зернистыми. Пластиды имеют овальное или округлое очертание.

Вместо шпината для рассмотрения хлоропластов можно использовать листы комнатных растений – сансевьеры и аспидистры.

Задание:

1. Изучить строение пластид по готовым и временным препаратам и таблицам.

2. Зарисовать строение пластид в альбом.

3. Зарисовать, подписать в тетради и выписать условные обозначения

хлоропласта:

А) Д) З)

Б) Е) И)

В) Ж) К) Г)

А) внутренней мембраны;

Б) тилакоидов;

В) элемента, в котором находятся ферменты темновой фазы фотосинтеза;

Г) ламелл;

Д) стромы;

Е) внешней мембраны;

Ж) гран;

З) элемента, в котором сосредоточена дыхательная цепь и Н+ - резервуар;

И) кольцевой ДНК;

К) рибосом.

Контрольные вопросы:

1. Пластиды.

2. Строение хлоропласта.

3. Функции хлоропластов.

4. Образование хлоропластов. Взаимопревращения пластид.

5. Хлоропласт – полуавтономный органоид.

6. Происхождение хлоропластов.

Тема 11.

Опорно-двигательная система (ОДС) клетки. Немембранные компоненты клетки.

(Лабораторное занятие № 13.)

Цель занятия: изучить немембранные компоненты и опорно-двигательный аппарат клетки, который обеспечивает внутри- и внеклеточные двигательные процессы.

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты

Цитоскелет

С появлением электронного микроскопа в матриксе цитоплазмы клетки удалось выявить тонкую структуру, которая представляла собой сеть фибрилл. Среди них можно было различить по меньшей мере три типа: микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты. Их функции связаны с движением клеток или с внутриклеточным движением, а также со способностью клеток поддерживать свою форму.

Микротрубочки

Микротрубочки – это прямые длинные полые цилиндры. Их внешний диаметр составляет около 24 нм, внутренний – 15 нм, толщина стенки – 5 нм.

Стенка микротрубочек построена из 13 периферических нитей. Каждая нить образована глобулярным белком тубулином. На поперечном сечении микротрубочек видно, что их стенка состоит из 13 глобулярных субъединиц, выстроенных в виде однослойного кольца. Иногда от стенок отходят выступы, образующие связи с соседними микротрубочками (как, например, в ресничках, жгутиках). Растут микротрубочки с одного конца, путем добавления тубулиновых субъединиц. В длину могут достигать нескольких микрометров. Действием колхицина можно вызвать деполимеризацию тубулина. Микротрубочки при этом исчезают, а клетка изменяет свою форму и способность к делению.

Функции:

1.Выполняют роль цитоскелета.

2.Участвуют в транспорте веществ и органелл в клетке.

3.Участвуют в образовании веретена деления и обеспечивают расхождение хромосом в митозе.

4.Входят в состав ресничек, жгутиков, центриолей.

Микрофиламенты

Микрофиламенты - это нити, толщиной 5-7 нм. Встречаются практически во всех типах клеток. Располагаются в кортикальном слое цитоплазмы пучками или слоями. Состоят из сократительных белков: актина, миозина, тропомиозина, - актинина.

Функции:

1.Внутриклеточный сократительный аппарат, обеспечивающий амебоидные передвижения клетки и большинство внутриклеточных движений: токи цитоплазмы, движение вакуолей, митохондрий, деление клетки.

2.Играют большую роль в структурировании цитоплазмы, соединяясь с рядом стабилизирующих белков, образуя временные или постоянные пучки.

Микрофибриллы, или промежуточные микрофиламенты

Это белковые структуры. Толщиной 10 нм. Не ветвятся, часто располагаются слоями. Их белковый состав различен в разных тканях. В эпителии в состав микрофибрилл входит кератин. В мышечных клетках (кроме миоцитов сосудов) – белок десмин. Различных клетках мезенхимногшо происхождения ( фибробласты и др) – белок виментин.

Функция:

1. Опорно – каркасная, но они не так лабильны как микротрубочки.

Клеточный центр

Это видимая в световой микроскоп структура (на границе его разрешающей способности), но ее тонкое строение можно изучить только с помощью электронного микроскопа.

Клеточный центр (центросома) состоит из центриолей и связанных с ними микротрубочек – центросферы. Термин «центриоли» был предложен Т. Бовери в 1895 году. Выявляются при окраске железным гематоксилином.

В интерфазной клетке присутствуют две центриоли, расположенные перпендикулярно друг к другу, образующие диплосому.

Центриоль представляет собой полый цилиндр. Стенка состоит из 9 триплетов микротрубочек, расположенных по окружности и соединенных ручками. Формула центриоли: (9х3)+0. Микротрубочки в центральной части центриоли отсутствуют. Вокруг каждой центриоли расположен бесструктурный, или тонковолокнистый матрикс. Каждый триплет микротрубочек связан со структурами сферической формы – сателлитами. От сателлитов расходятся в стороны микротрубочки, образуя центросферу.

При подготовке клетки к митотическому делению происходит удвоение центриолей. Он заключается в том, что две центриоли расходятся и около каждой вновь образуется дочерняя центриоль.

Функции:

1. Являются центром организации микротрубочек веретена деления.

2. Индуцирует полимеризацию тубулинов новой процентриоли, возникающей при ее дупликации.

3.  Образование ресничек и жгутиков.

Органеллы специального значения.

Реснички и жгутики

В световом микроскопе выглядят как тонкие выросты. Они имеются в некоторых клетках – сперматозоидах, эпителиоцитах трахеи и бронхов, семявыносящих путей мужчины, яйцеводах женщины.

В электронный микроскоп – цилиндрический вырост цитоплазмы диаметром 300 нм, покрытый плазматической мембраной. Внутри выроста расположена аксонема. Стенка аксонемы состоит из 9 пар микротрубочек, связанных «ручками». В центре аксонемы располагается пара центральных микротрубочек. Формула: (9х2)+2. В основании ресничек и жгутика в цитоплазме лежат мелкие гранулы – базальные тельца, сходные по своей структуре с центриолями. ((9х3)+0). Базальное тельце и аксонема структурно связаны между собой и составляют единое целое: две микротрубочки триплетов базального тельца являются микротрубочками дуплетов аксонемы. Основу микротрубочек составляет несократимый белок тубулин. Белок «ручек»- динеин – обладает АТФ-азной активностью: расщепляет АТФ, за счет энергии которой происходит смещение дуплетов микротрубочек друг по отношению к другу. Так совершаются волнообразные движения ресничек и жгутиков.

Функция:

Специальные органоиды движения.

Миофибриллы находятся в мышечных клетках и миосимпластах. Являются органоидами сокращения.

Нейрофибриллы находятся в нейронах состоят из нейротубул и нейрофиламентов. Их функция - опорная и транспортная.

Тонофибриллы содержатся в эпителиоцитах. Участвуют в кератинизации.

Микроворсинки увеличивают площадь всасывания. Содержатся, например, в эпителиоцитах кишечника, где участвуют в процессах пристеночного пищеварения.

Препарат № 1. Клеточный центр в дробящихся яйцеклетках лошадиной аскариды (постоянный препарат).

На препарате видны яйцеклетки, находящиеся на разных стадиях дробления. Каждая яйцеклетка окружена толстой гомогенной оболочкой. Митотический аппарат деления четко виден в метафазе, он состоит из веретена и лучистого сияния, которые образованы микротрубочками,

отходящими от центриолей. В зависимости от вида аскариды экваториальной плоскости видны две или четыре хромосомы, имеющие вид изогнутых палочек.

Препарат № 2. Центросомы и ахроматиновое веретено митоза яйцеклетки лошадиной аскариды (постоянный препарат). На препарате видны центросомы и ахроматиновое веретено митоза яйцеклетки лошадиной аскариды. Рассмотреть при малом и большом увеличении.

Препарат № 3. Нейрофибриллы в нервных клетках спинного мозга собаки (постоянный препарат).

На препарате видны нейрофибриллы в нервных клетках спинного мозга собаки. Рассмотреть при малом и большом увеличении.

Препарат № 4. Реснички эпителиальных клеток кишечника беззубки (постоянный препарат).

На препарате видны реснички эпителиальных клеток кишечника беззубки. Рассмотреть при малом и большом увеличении.

Центриоли

Центриоли - это мелкие полые цилиндры, которые располагаются парами в характерно окрашиваемой области цитоплазмы, известной под названием центросфера. Каждая центриоль построена из девяти триплетов микротрубочек. Центриоли участвуют в образовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании веретена деления при митозе и мейозе. Основная функция клеточного центра - сборка микротрубочек.

В веретене деления, а также в ресничках и жгутиках движение осуществляется за счет скольжения микротрубочек; в первом случае результатом этого скольжения является расхождение хромосом или хроматид, а во втором - биение ресничек или жгутиков.

Рибосомы

Рибосомами называют сферические электронно-плотные гранулы, состоящие из белка и рибонуклеиновой кислоты. По размерам и молекулярной массе все рибосомы подразделяются на две группы. К первой относят рибосомы прокариот – наиболее мелкие рибосомы, обнаруженные у бактерий и синезеленых водорослей; они имеют размеры 16 х 18 нм и при ультрацентрифугировании оседают со скоростью около 70 единиц Сведберга (S), поэтому их называют 70S-рибосомами. Ко второй группе относят более крупные рибосомы эукариот (животных, высших растений, грибов и водорослей); они имеют диаметр 20 нм и оседают со скоростью 80 единиц Сведберга (80 S-рибосомы). Все рибосомы построены из двух неравных субчастиц или субъединиц – большой и малой.

Функция рибосом – синтез белка под контролем ядра.

Твѐрдая клеточная оболочка (стенка) растительной клетки плотно прилегает к плазмалемме, она выполняет функцию опорной структуры, придавая тканям растений механическую прочность. Материал для построения клеточной стенки секретирует сама заключѐнная в ней живая клетка. Во время деления клеток растения отлагается так называемая первичная клеточная стенка. Позже в результате утолщения она может превратиться во вторичную клеточную стенку.

Препарат 5. Оболочка клеток эпидермиса аспидистры высокой (временный препарат).

Сделать срез с нижней стороны листа и положить его в каплю воды на предметное стекло. Накрыть покровным стеклом.

Клетки эпидермиса многоугольные, вытянутые вдоль листа, плотно соединены меду собой. В полости клеток иногда можно видеть ядро. В смежных оболочках клеток хорошо видны поры – небольшие канальцы, пересеченные посередине поровыми мембранами. Ширина канала одинакова по всей длине. Такую пору называют простой.

Задание:

1. Изучить строение опорно-двигательного аппарата клетки по постоянным препаратам и таблицам.

2. Зарисовать строение ресничек, микроворсинок, центриолей, микротрубочек в альбом.

3. Зарисовать распределение микротрубочек в жгутиках и центриолях:

Жгутики	Центриоли
ФОРМУЛА:	ФОРМУЛА:

Контрольные вопросы:

1. Микротрубочки и микрофиламенты.

2. Микротрубочки веретена деления.

3. Центриоли и центриолярный цикл.

4. Реснички и жгутики:

а) строение, образование и химия ресничек;

б) двигательная функция ресничек;

в) двигательный аппарат бактерий.

5. Фагоцитоз и пиноцитоз.

6. Центриоли.

7. Рибосомы.

Тема 12.

Запасные вещества клетки.

(Лабораторное занятие № 14.)

Цель занятия: изучить запасные вещества клетки (крахмал, жир, гликоген) и отложения минеральных веществ в клетках растений (друзы, рафиды).

Материал и оборудование: световой микроскоп, готовые препараты, временные препараты.

Включения - это непостоянные компоненты цитоплазмы, содержание которых меняется в зависимости от функционального состояния клетки.

Включения в клетке тесно связанны с жизнедеятельностью клеток, в зависимости от которой они могут быть то в большем, то в меньшем количестве, то совсем отсутствовать. При делении клетки они могут исчезать, а потом вновь накапливаться во вновь образовавшихся клетках.

Классификация включений:

Различают трофические, секреторные, экскреторные, пигментные и специальные включения.

Трофические включения представляют собой запасы питательных веществ. В растительных клетках это крахмальные и белковые зерна, в животных - гликоген в клетках печени и мышцах, капли жира в клетках подкожной жировой клетчатки.

Трофические включения по химической природе делятся на белковые, жировые и углеводные.

а) Белковые включения находятся в яйцеклетке животных и представлены в виде желточных зерен, в растительных клетках преимущественно в эндосперме или семядолях в виде алейроновых зерен.

б) Жировые включения находятся во всех клетках в виде капель разной величины. Это запасной энергетический материал.

в) Углеводные включения представлены в животной клетке гликогеном, а в растительной клетке – крахмальными зернами.

Секреторные включения - округлые образования различных размеров, содержащие биологически активные вещества, образующиеся в секреторных клетках. Секреторные включения являются продуктами жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь и другие вещества, подлежащие выведению из клетки.

Секреторные вещества – продукты жизнедеятельности клеток железистого эпителия. По химическому составу выделяют секреты белковой природы – ферменты, гормоны; жировой – жировые капельки в клетках сальных и молочных желез; углеводной – слизи, хитин, клейкие вещества; неорганические вещества – соляная кислота обкладочных клеток эпителия желудка.

На рисунке обозначены: секреторные гранулы (а), включения гликогена (б), жировые включения (в).

а б в

Экскреторные включения представляют собой продукты обмена веществ в растительных и животных клетках (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.). Экскреторные включения подлежат выведению из клетки, поскольку состоят из конечных продуктов обмена.

Пигментные включения могут быть экзогенными (каротин, пылевые частицы, красители и др.) и эндогенными (гемоглобин, гемосидерин, билирубин, меланин, липофусцин). Наличие их в цитоплазме может изменять цвет ткани, органа временно или постоянно. Нередко пигментация ткани может служить диагностическим признаком.

К специфическим включениям относятся пигменты – окрашенные вещества, обуславливающие цвет клетки. Большое значение для животной клетки имеет пигмент меланин (коричневый или черный пигмент). Он служит светофильтром от повышенных доз инсоляции. В растительных клетках содержатся пигменты разнообразной окраски – хлорофилл (зеленый), каротин или ксантофилл (желтый, оранжевый), антоциан (красный или синий).

Специальные включения - фагоцитированные частицы, поступающие в клетку путем эндоцитоза.

Практическая часть

Препарат № 1. Гликоген в клетках печени аксолотля (постоянный препарат).

В печени постоянно идут процессы синтеза и распада гликогена. При проведении реакции на гликоген в клетках печени обнаруживается больше число глыбок гликогена, окрашенных в красно-фиолетовый цвет. Глыбки концентрируются с одной стороны клеток, что вызвано направленным проникновением фиксатора в клетки ткани.

Препарат № 2. Жировые капли в клетках печени аксолотля (постоянный препарат).

При обработке ткани печени четырехокисью осмия с последующей подкраской сафранином видно, что в цитоплазме клеток печени много черных жировых капель. Размер и число их сильно варьирует.

Препарат № 3. Желток в бластомерах амфибии (постоянный препарат)

Все клетки ярко окрашены в желтый цвет из-за наличия в них желточных зерен. В некоторых клетках в центральной части обнаруживается светлое округлой формы ядро.

Препарат № 4. Пигмент в клетках кожи головастика (постоянный препарат).

Среди эпителиальных клеток кожи головастика видны одиночные клетки, окрашенные в коричневый цвет. Они имеют длинные ветвистые отростки. Ядро располагается в центре клетки. Вся цитоплазма заполнена пигментными зернами (меланин). Эпителиальные клетки кожи, окружающие клетки - меланоциты, почти бесцветны, границы клеток просматриваются с трудом. Несколько лучше видны слегка голубоватые ядра этих клеток.

Препарат № 5: Секреторные включения в одноклеточных железах кожи аксолотля.

Фиксатор: 10% формалин.

Краситель: гематоксилин-эозин.

Малое увеличение: На краю среза найти эпителиальный пласт, представляющий собой комплекс клеток, образующих несколько слоев. Среди этих клеток выделяются крупные клетки овальной формы розового цвета.

Большое увеличение: Рассмотреть в клетках фиолетовые ядра и розовые крупные, густо расположенные секреторные гранулы.

Препарат № 6: Жировые включения в клетках печени.

Фиксатор: хромовоосмиевая смесь.

Краситель: осмиевая кислота – сафарин.

Малое увеличение: Найти срез, поместить его в центр поля зрения.

Большое увеличение: Рассмотреть многоугольные клетки печени, ядра, окрашенные сафранином в красный цвет, шаровидные жировые включения, окрашенные осмием в черный цвет.

Препарат № 7: Пигментные включения в коже аксолотля.

Фиксатор: 10% формалин.

Краситель: неокрашенный препарат.

Задание. Малое увеличение: Найти клетки отросчатой формы коричневого цвета. Большое увеличение: В центре клетки найти округлый светлый участок в том месте, где располагается неокрашеннное ядро, а цитоплазма заполнена зеленовато-коричневыми гранулами пигмента.

Препарат № 8. Крахмальные зерна в клетках клубня картофеля клубненосного (временный препарат).

Сделать тонкий срез мякоти клубня картофеля, положить в каплю воды на предметное стекло. Накрыть покровным стеклом. Клетки мякоти клубня картофеля пяти - шестиугольные с толстыми оболочками. В них встречаются простые, сложные и полусложные крахмальные зерна. Большинство зерен округлые, овальные или угловатые.

Препарат № 9. Алейроновые зерна в клетках семядолей гороха посевного (временный препарат).

Сняв семенную кожуру с размоченных семян гороха, сделать тонкий срез, положить в раствор сахарозы на предметное стекло, капнуть одну-две капли раствора йода в растворе йодида калия. Накрыть покровным стеклом. Семядоли гороха состоят из крупных округлых клеток, между которыми видны межклетники. В клетках при проведении йодной реакции хорошо видны сине-фиолетовые округлые крахмальные зерна и золотисто-бурые угловатые зерна запасного белка (алейрона).

Препарат №10. Рафиды в клетках листа алоэ древовидное (временный препарат).

Сделать тонкий поперечный срез листа алоэ, поместить его в каплю воды на предметное стекло. Накрыть покровным стеклом.Клетки мякоти листа округлые, крупные, бесцветные. Оболочка клеток тонкая, легко сминается при приготовлении среза, поэтому часто клетки имеют неправильную форму, разорваны. Игольчатые кристаллы оксалата кальция (рафиды) располагаются по одному или несколько кристаллов вместе.

Препарат № 11. Кристаллы в клетках наружных чешуй луковицы лука репчатого (временный препарат).

Большое количество оксалата Са находится в сухих пленчатых чешуях, окружающих снаружи луковицу. Снятые с луковицы мелконарезанные чешуи длительное время выдерживают в глицерине. Для рассмотрения кристаллов кусочки этих чешуй переносят в глицерин на предметное стекло и накрывают покровным.

Чешуя состоит из нескольких слоев клеток, форма и размеры в каждом слое сильно варьируют. Во многих клетках видны призматические одиночные кристаллы или сростки из 2-3 кристаллов.

Задание:

1. Изучить запасные питательные вещества и отложения минеральных веществ по препаратам и таблицам.

2. Зарисовать.

Контрольные вопросы:

1. Вещества запаса животных клеток, их химическая природа.

2. Запасные питательные вещества, их химическая природа и локализация в клетках растений.

3. Форма отложения запасного крахмала, строение крахмальных зерен.

4. Алейрон, его химическая природа, форма отложений и локализация в клетке.

5. Форма и место отложений минеральных соединений в растительной клетке.

6. Специфические включения в цитоплазме животных клеток.

7. Привести примеры секреторных включений в клетках животных.

Тема 13:

Клеточный цикл. Эндорепродукция. Амитоз.

(Лабораторное занятие № 15.)

Цель занятия: изучить особенности периодов клеточного цикла, способы эндорепродукции клеток, строение политенных хромосом.

Материал и оборудование: готовые препараты с политенными гигантскими хромосомами, таблицы по темам «Клеточный цикл» и «Строение политенной хромосомы», световой микроскоп.

СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК.

Весь клеточный цикл состоит из четырех временных отрезков:

1. Пресинтетический период (G1)

2. Синтетический период (S)

3. Постсинтетический период (G2)

4. Деление (митоз или мейоз)

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл) – это существование клетки от деления до следующего деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла в размножающихся клетках составляет 10-50 ч и зависит от типа клеток, их возраста, гормонального баланса организма, температуры и других факторов. Детали клеточного цикла варьируют среди разных организмов. У одноклеточных организмов жизненный цикл совпадает с жизнью особи. В непрерывно размножающихся тканевых клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом.

Существуют хромосомные и нехромосомные способы деления клеток. К хромосомным способам репродукции клеток относятся митоз, мейоз (для половых) и эндомитоз.

Наиболее характерным способом размножения для соматических клеток является митоз. Он состоит из интерфазы – подготовки клетки к делению и собственно деления.

Интерфаза включает три периода: постмитотический (пресинтетический), синтетический и постсинтетический (или премитотический).

Постмитотический период наступает сразу же после деления клетки и характеризуется тем, что в этот период клетка работает на себя, синтезируя вещества, необходимые для ее роста. В этот период синтезируются функциональные и структурные белки, увеличивается количество РНК, восстанавливаются органоиды. Происходит и синтез ферментов, необходимых для синтетического периода интерфазы.

Синтетический период – удвоение количества ДНК. Без этого периода клетка не сможет вступить в следующее деление.

Постсинтетический период. Клетка синтезирует белки тубулины, необходимые для образования микротрубочек веретена деления; синтезирует и накапливает энергию за счет синтеза АТФ. В этот же период происходит удвоение клеточного центра.

Эндомито́з— процесс удвоения числа хромосом, за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза (в отличие от многих форм митоза) не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма, но при этом (как и при митозе) хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации. Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК.

Также эндомитозом называют многократное удвоение молекул ДНК в хромосомах без увеличения числа самих хромосом; как результат образуются политенные хромосомы. При этом происходит значительное увеличение количества ДНК в ядрах.

Амитоз (от греч. а – отриц. частица и митоз) - прямое деление интерфазного ядра путем перешнуровывания без преобразования хромосом. При амитозе не происходит равномерное расхождение хроматид к полюсам. И это деление не обеспечивает образование генетически равноценных ядер и клеток. По сравнению с митозом амитоз более кратковременный и экономичный процесс. Амитотическое деление может осуществляться несколькими способами. Наиболее распространенный тип амитоза – это перешнуровывание ядра на две части. Этот процесс начинается с разделения ядрышка. Перетяжка углубляется, и ядро разделяется надвое. После этого начинается разделение цитоплазмы, однако это происходит не всегда. Если амитоз ограничивается только делением ядра, то это приводит к образованию дву- и многоядерных клеток. При амитозе может также происходить почкование и фрагментация ядер.

Клетка, претерпевшая амитоз, в последующем не способна вступить в нормальный митотический цикл.

Амитоз встречается в клетках различных тканей растений и животных. У растений амитотическое деление довольно часто встречается в эндосперме, в специализирующихся клетках корешков и в клетках запасающих тканей. Амитоз также наблюдается в высокоспециализированных клетках с ослабленной жизнеспособностью или дегенерирующих, при различных патологических процессах, таких как злокачественный рост, воспаление и т. п.

Практическая часть.

Препарат №1.Политенные хромосомы дрозофилы (постоянный препарат).

Хромосомы имеют вид лент с вздутиями и поперечной исчерченностью. Темные полосы – это диски, светлые – междисковые пространства. Вздутия называются пуфами. В каждой хромосоме число и ширина дисков и междисков, а также число, положение и величина пуфов строго специфичны для данной стадии развития личинки.

Препарат №2. Политенные хромосомы хирономуса (постоянный препарат).

Препарат №3. Политенные хромосомы (норма) (постоянный препарат).

Препарат №4. Политенные хромосомы (инверсия) (постоянный препарат).

Препарат №5. Политенные хромосомы (нехватка) (постоянный препарат).

Препарат №6 Амитоз в клетках мочевого пузыря мыши (постоянный препарат).

Задание:

1. Изучить по таблицам клеточный цикл и его фазы и процессы, происходящие при этом.

2. Изучить по готовым препаратам и таблицам строение политенных хромосом.

3. Зарисовать в альбом клеточный цикл и строение политенных хромосом.

4. Сделать схему эндорепродукции.

5. Схематически изобразить образование двуядерных и диплоидных клеток.

6. Заполните в рабочих тетрадях таблицу «Клеточный цикл».

Клеточный цикл

Период клеточного цикла.

Содержание ДНК.

Интенсивность синтеза РНК и белка.

Длительность периода клет. цикла, %.

Характерные особенности.

Контрольные вопросы:

1. Клеточный цикл (хромосомный цикл и цитоплазматический цикл).

2. Периоды клеточного цикла и их характерные особенности.

3. Эндорепродукция и ее причины. Примеры полиплоидных клеток.

4. Политения. Гигантские политенные хромосомы.

5. Эндомитоз. Амитоз.

Тема 14:

Деление клетки. Митоз. Мейоз.

( Лабораторное занятие № 16.)

Цель занятия: познать разные способы деления клетки и лежащие в их основе механизмы.

Материал и оборудование: готовые препараты, таблицы, световой микроскоп.

Митоз. (греч. “митос” - нить). В митозе различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Таблица 1. Митотический цикл и митоз

Фазы		Процесс, происходящий в клетке
Интерфаза	Пресинтетический период (G1)	Синтез белка. На деспирализованных молекулах ДНК синтезируется РНК
	Синтетический период (S)	Синтез ДНК - самоудвоение молекулы ДНК. Построение второй хроматиды, в которую переходит вновь образовавшаяся молекула ДНК: получаются двухроматидные хромосомы
	Постсинтетический период (G2)	Синтез белка, накопление энергии, подготовка к делению
Фазы митоза	Профаза	Профаза – самая длительная по времени фаза митоза. В клетке начинается спирализация хромосом, которые вначале видны в виде тонких нитей (ранняя профаза), а затем утолщаются и укорачиваются (поздняя профаза). Происходит растворение ядерной оболочки, в результате чего хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышки исчезают. Центриоли расходятся к полюсам клетки и начинается формирование веретена деления.
	Метафаза	Метафаза характеризуется выстраиванием хромосом по экватору в виде экваториальной пластинки или материнской звезды. Заканчивается формирование веретена деления, микротрубочки которого присоединяются к центромерам хромосом. Сестринские хромосомы обособляются, между ними появляется щель и они остаются прикрепленными только в области центромер.
	Анафаза	Анафаза – самая короткая фаза митоза. Хромосомы одновременно теряют связь друг с другом в области центромер и синхронно расходятся к полюсам клетки.
	Телофаза	Телофаза начинается с момента остановки хромосом на полюсах клетки. Вокруг идентичных наборов хромосом восстанавливается ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, аоявляются ядрышки, веретено деления и центриоли исчезают. После этого начинается процесс цитотомии – деления цитоплазмы материнской клетки. В животных клетках перетяжка формируется с периферии клетки к центру путем впячивания плазмолеммы. У растительных клеток перетяжка образуется из центра клетки, перемещаясь к ее периферии.

Таблица 2. Особенности митоза у растений и у животных

Растительная клетка	Животная клетка
Центриолей нет Звезды не образуются Образуется клеточная пластинка При цитокинезе борозда не образуется Митозы преимущественно происходят в меристемах	Центриоли имеются Звезды образуются Клеточная пластинка не образуется При цитокинезе образуется борозда Митозы происходят в различных тканях организма

Так из одной клетки формируются две дочерние, в которых наследственная информация точно копирует информацию, содержавшуюся в материнской клетке. Начиная с первого митотического деления оплодотворенной яйцеклетки (зиготы) все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены.

Следовательно, митоз - это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. В результате митоза обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

Весь процесс митоза занимает в большинстве случаев от 1 до 2 часов. Частота митоза в разных тканях и у разных видов различна. Например, в красном костном мозге человека, где каждую секунду образуется 10 млн эритроцитов, в каждую секунду должно происходить 10 млн. митозов. А в нервной ткани митозы крайне редки: так, в центральной нервной системе клетки в основном перестают делиться уже в первые месяцы после рождения; а в красном костном мозге, в эпителиальной выстилке пищеварительного тракта и в эпителии почечных канальцев они делятся до конца жизни.

Биологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы. Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения, как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.

Мейоз, стадии и разновидности мейоза.

Мейоз (от греч. meiosis – уменьшение) - это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом и переход клеток из диплоидного состояния 2n в гаплоидное n. Этот вид деления был впервые описан В. Флемингом в 1882 г. у животных и Э. Страсбургером в 1888 г. у растений. Мейоз включает два последовательных деления: первое (редукционное) и второе (эквационное). В каждом делении выделяют 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Все фазы первого мейотического деления обозначают цифрой I, а все фазы второго деления — цифрой II. Мейозу предшествует интерфаза, в процессе которой происходит удвоение ДНК и клетки вступают в мейоз с хромосомным набором 2n4с (n — хромосомы, с — хроматиды).

Таблица № 3

Описание фаз мейоза

Фаза	События	Морфологическая картинка
1	2	3
ПРОФАЗА 1 Лептотена	Стадия тонких нитей. Сетчатая структура интерфазного ядра исчезает. Происходит конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей.	В ядре имеются тонкие нити, расположенные неупорядоченно.
Зиготена	Стадия двойных нитей. Гомологичные хромосомы притягиваются друг к другу сходными участками. Соединение их в пары (коньюгация) происходит чаще с концов. Пара гомологичных хромосом образует структуру, которая называется бивалентом или тетрадой.	В ядре имеются тонкие нити, расположенные попарно
Пахитена	Стадия толстых нитей. Стадия завершенной или полной конъюгации хромосом. Происходит утолщение и укорочение хромо-сом в составе бивалента за счет их спирализации. Гомологичные хромосомы перекрещиваются, между ними возникают хиазмы.	В ядре имеются толстые нити, расположенные попарно.
Диплотена	Между гомологичными хромосомами в составе бивалента происходит кроссинговер – обмен участками. Происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генов может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой.	В ядре имеются толстые нити, расположенные неупорядоченно
Диакинез	ДНК снова максимально конденсируется, исчезает ядерная оболочка и ядрышки; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой; центриоли расходятся к полюсам клетки и начинают формировать веретено деления.	Ядро исчезает, на его месте - клубок толстых нитей, расположенных неупорядоченно
1	2	3
МЕТАФАЗА I	Биваленты выстраиваются в экваториальной плоскости клетки; центриоли находятся на полюсах и формируют веретено деления, которое присоединяется к центромерам.	Клетка становится округлой, ядра нет, биваленты в виде парных толстых нитей собираются у экваториальной пластинки
АНАФАЗА I	Происходит разделение бивалентов, и веретено деления растягивает гомологичные хромосомы к противоположным полюсам клетки.	Клетка округлой или вытянутой формы, ядра нет, хромосомы в виде толстых нитей расположены у противоположных полюсов клетки.
ТЕЛОФАЗА I	Очень короткая по продолжительности; происходит разделение цитоплазмы и образование двух дочерних клеток, формирование ядерной оболочки и ядрышек. Число хромосом у каждого полюса в два раза меньше, чем у материнской клетки.	Две более мелкие по размерам дочерние клетки, ядра с толстыми нитями внутри или с большими глыбами хроматина
ИНТЕРКИНЕЗ	Синтетический период отсутствует, репликации (удвоения) ДНК не происходит	Клетка имеет присущую ей форму, в ядре выявляется хроматин в виде точек, зерен, глыбок; имеется ядрышко
ПРОФАЗА II	Происходит конденсация хроматина с образованием хромосом, исчезает ядерная оболочка, ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки.	Клетка начинает терять нормальную форму, на месте ядра имеется клубок толстых нитей - хромосом
1	2	3
МЕТАФАЗА II	Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости, к их центромерам прикрепляется веретено деления, которое образуют центриоли.	Клетка становится округлой, ядра нет, хромосомы в виде толстых нитей собираются у экваториальной пластинки
АНАФАЗА II	Центромера разрывается, и сестринские хроматиды нитями веретена деления растягиваются к противоположным полюсам.	Клетка округлой или вытянутой формы, ядра нет, хромосомы в виде толстых нитей расположены у противоположных полюсов клетки
ТЕЛОФАЗА II	Происходит процесс реконструкции интерфазного ядра: появляется ядерная оболочка, ядрышко, хромосомы деконденсируются. В итоге из одной диплоидной материнской клетки в результате мейоза образуются четыре дочерние клетки с гаплоидным набором хромосом.	Четыре более мелкие по размерам дочерние клетки, ядро с толстыми нитями внутри или с большими глыбами хроматина

Разновидности мейоза. В зависимости от места в жизненном цикле организма выделяют три основных типа мейоза: зиготный, или начальный, споровый, или промежуточный, гаметный, или конечный. Зиготный тип происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет. Этот тип характерен для многих грибов и водорослей. У высших растений наблюдается споровый тип мейоза, который проходит перед цветением и приводит к образованию гаплоидного гаметофита. Позднее в гаметофите образуются гаметы. Для всех многоклеточных животных и ряда низших растений свойственен гаметный, или конечный, тип мейоза. Протекает он в половых органах и приводит к образованию гамет.

Биологическое значение мейоза заключается в том, что:

- поддерживается постоянный кариотип в ряду поколений организмов, размножающихся половым путем (после оплодотворения образуется зигота, содержащая характерный для данного вида набор хромосом).

- обеспечивается перекомбинация генетического материала как на уровне целых хромосом (новые комбинации хромосом), так и на уровне участков хромосом.

Практическая часть

Препарат №1. Митоз растительной клетки. Корешок лука.

На малом увеличении найти срез микропрепарата. На большом увеличении найти и изучить все фазы митоза. На рисунке подписать все фазы митотического деления клетки:1-профаза; 2.метафаза; 3-анафаза;4-телофаза; -цитокинез.

Препарат №2. Митоз животной клетки. Краевая зона печени аксолотля.

Задание: определить фазы митоза.

Препарат №3. Митоз животной клетки. Эпидермис личинки аксолотля.

Препарат №4. Митоз в яйце аскариды.

Выполнить лабораторную работу:

Приготовление временных препаратов митоза из корешков лука репчатого

Материал и оборудование:

1. Проросшие луковицы.

2. Ацетокармин, 45% уксусная кислота.

3. Предметное и покровные стекла, препаровальные иглы, пинцеты, фильтры.

4. Микроскоп.

Ход работы:

1. Подготовить корешки лука для фиксации (прорастить длиной до 8-10 мм).

2. Положить корешок на предметное стекло.

3. Отделить кончик корешка с чехликом, остальное выбросить.

4. Кончиком пинцета или препаровальной иглой размельчить кончик корешка (стекло держать на столе, а не в руке).

5. Капнуть каплю 45% уксусной кислоты и накрыть покровным стеклом.

6. Мягким ударом кончика препаровальной иглы распределить клетки под покровным стеклом.

7. Накрыть покровные стекло 2-мя слоями фильтровальной бумаги и, придерживая бумагу и стекло большим пальцем правой руки, несколько раз надавить на покровное стекло (чтобы хромосомы легли в одной плоскости).

8. Исследовать препарат под микроскопом.

9. Подсчитать числа хромосом на метафазных пластинках.

Общий вид митозов в кончике корня лука

Выписать цифровые обозначения:

А) метафазы;

Б) интерфазы;

В) анафазы;

Г) профазы;

Д) телофазы.

А) Б) В) Г) Д)

ЗАДАНИЕ:

1. Ознакомиться с фазами мейоза, обозначить их на рисунках.

Препарат. Мейоз в пыльниках разных растений (постоянные препараты).

Видны разные стадии и фазы мейоза на срезах пыльников. Встречается асинхронность в стадиях в соседних гнездах одного пыльника. 38

2. Заполнить таблицу сравнения митоза и мейоза.

Признак	Митоз	Мейоз
Биологическое значение
Количество делений
Набор хромосом у дочерних клеток
Особенности профазы I
События метафазы I
События анафазы I
Особенности интерфазы между делениями
Конечный продукт

3. Изучить митоз, мейоз по препаратам (постоянным и временным)

4. Митоз. Мейоз. Определение, биологическое значение.

5. Мейоз. Профаза. Основные события.

6. Зарисовать разные способы митоза и мейоза в альбом.

Контрольные вопросы:

1. Деление клеток. Значение деления клеток. Способы деления клеток.

2. Митоз и его типы, значение.

3. Цитологические основы митоза – профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

4. Митоз. Профаза и метафаза. Характеристика.

5. Основные события анафазы I и II деления мейоза.

6. Цитотомия (цитокинез) животной и растительной клетки.

7. Механизм мейоза.

8. Отличие мейоза от митоза.

Тема15:

Патология клетки. Некроз и апоптоз.

(Лабораторное занятие № 17.)

Цель занятия: познать цитологические основы клеточных патологических процессов, старение и смерть клетки.

Материал и оборудование: готовые препараты, таблицы, световой микроскоп.

Некроз возникает под действием резко выраженных повреждающих факторов (температурных, гипоксия, химические и механические воздействия, и т. д.). Другими словами, некроз – «смерть в результате несчастного случая». На начальном этапе наблюдаются изменения органоидов клетки (набухание митохондрий и уменьшение в них крист, распад цистерн пластинчатого комплекса), нарушения проницаемости плазмолеммы, повреждение мембран лизосом и выделение гидролаз. Наблюдаются изменения и ядра клетки – кариопикноз, кариорексис, кариолизис. Остаточные продукты распада клеток привлекают лейкоциты и макрофаги, вокруг очага некроза возникает воспалительная реакция.

Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки.

Апоптоз (с греч. - опадание листьев) - это генетически запрограммированная форма гибели клетки, необходимая в развитии многоклеточного организма и участвующая в поддержании тканевого гомеостаза. Апоптоз проявляется в уменьшении размера клетки, конденсации и фрагментации хроматина, уплотнении плазматической мембраны без выхода содержимого клетки в окружающую среду.

Апоптоз обычно противопоставляется другой форме гибели клеток — некрозу, который развивается при воздействии внешних по отношению к клетке повреждающих агентов и неадекватных условий среды (гипоосмия, крайние значения рН, гипертермия, механические воздействия, действие агентов, повреждающих мембрану). Некроз проявляется набуханием клетки и разрывом мембраны вследствие повышения ее проницаемости с выходом содержимого клетки в среду.

В организме апоптоз выполняет следующие функции:

-поддержание постоянства численности клеток. Наиболее простой иллюстрацией значимости апоптоза для многоклеточного организма являются данные о роли этого процесса в поддержании постоянной численности клеток нематоды Caenorhabditis elegans.

-защита организма от возбудителей инфекционных заболеваний, в частности, от вирусов. Многие вирусы вызывают такие глубокие нарушения в обмене веществ зараженной клетки, что она реагирует на эти нарушения запуском программы гибели. Биологический смысл такой реакции заключается в том, что смерть зараженной клетки на ранней стадии, предотвратит распространение инфекции по организму. Правда, у некоторых вирусов выработались специальные приспособления для подавления апоптоза в заражаемых клетках. Так в одних случаях в генетическом материале вируса закодированы вещества, выполняющие роль клеточных антиапоптозных белков-регуляторов. В других случаях вирус стимулирует синтез клеткой ее собственных антиапоптозных белков. Таким образом, создаются предпосылки для беспрепятственного размножения вируса.

-удаление генетически дефектных клеток. Апоптоз является важнейшим средством естественной профилактики раковых новообразований. Есть специальные гены, контролирующие нарушения в генетическом материале клетки. В случае необходимости эти гены сдвигают равновесие в пользу апоптоза, и потенциально опасная клетка гибнет. Если такие гены мутируют, то в клетках развиваются злокачественные новообразования.

-определение формы организма и его частей;

-обеспечение правильного соотношения численности клеток различных типов;

Практическая часть.

Задание.

1. Составить схему патологических изменений клеточных органоидов:

а) плазматическая мембрана;

б) ядро и ядрышко;

в) митохондрии;

г) аппарат Гольджи;

д) эндоплазматическая сеть – гранулярная и гладкая;

е) лизосомы;

2. Зарисовать схему патологических изменений клеточных органоидов, цитологические основы старения и смерти клетки в альбом.

Препараты:

1. Острый массивный некроз печени (токсическая дистрофия);

2. Туберкулез гортани;

3. Туберкулез лимфатических желез;

4. Туберкулез позвоночника;

5. Продуктивный туберкулез легких (вторичный туберкулез);

6. Запыление легких;

7. Круглая язва желудка;

8. Дизентерия;

9. Нефрит;

10. Нефроцирроз;

11. Первичный аффект в легком у ребенка;

12. Эндокардит;

13. Рак грудной железы;

14. Миокардит острый;

15. Нефроз;

16. Аппендицит;

17. Профессиональный антракоз легких;

18. Атеросклероз легких.

Контрольные вопросы:

1.Патология клетки и ее причины:

а) общеклеточные реакции;

б) ядро;

в) плазматическая мембрана;

г) митохондрии;

д) эндоплазматический ретикулум;

е) аппарат Гольджи;

ж) лизосомы.

Тема 16:

Старение и смерть клетки.

(Лабораторное занятие № 18.)

Цель занятия: познать цитологические основы старения и смерть клетки. Теории старения клетки.

Материал и оборудование: готовые препараты, таблицы, световой микроскоп.

Дегенерация — постепенные и качественные изменения организма или его частей (органов, тканей, клеток), которые ведут за собой или полную гибель, или, по крайней мере, функциональную гибель, т. е. неспособность исполнять свои нормальные физиологические отправления, данных элементов. Явления дегенерации, или перерождения, непрерывно совершаются в течение всей жизни организма, составляя одно из его жизненных проявлений. Современной медициной установлено, что изменения в клетках зависят от местного или общего нарушения обмена веществ — дистрофии.

Гибель клетки – завершающий этап клеточного цикла, эволюционно обоснованный (как механизм клеточного гомеостаза и условие нормальной жизнедеятельности тканей) и генетически закрепленный процесс. У соматических клеток имеется запрограммированный предел возможных делений. В последнее время активно изучается особый участок хромосом - теломера, содержащий ген «бессмертия». Как полагают ученые, активность гена определяет количество последовательных митозов, но это количество у нормальных клеток ограничено. У опухолевых клеток функция гена нарушена, и они могут делиться неограниченное число раз.
При гибели клетки можно выделить два различных механизма ее развития: некроз и апоптоз.

Практическая часть.

Задание

1.Зарисовать цитологические основы старения и смерти клетки в альбом.

Контрольные вопросы:

1. Цитологические основы смерти клетки.

2. Старение клетки. Цитологические основы старения клетки.

3. Теория старения.

Литература

1. Практикум по цитологии./Ред. Колесникова. М. Изд-во Пермь./ Учебное пособие к лабораторным занятиям.- 2012. -39с.

2. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. Учебник для Вузов 4-е изд. 2004. - 495с.

3. Ченцов Ю.С. Общая цитология. М.: Изд-во МГУ.- 1984. – 350с.

4. Малый практикум по цитологии. / Ред. Ю.С.Ченцов. М.: Изд-во МГУ.1977. – 288с.