Cytologia to nauka, która bada interakcje komórkowe i strukturę komórkową, która z kolei jest podstawowym składnikiem każdego żywego organizmu. Sam termin pochodzi od starożytnych greckich pojęć „kitos” i „logos”, oznaczających odpowiednio klatkę i doktrynę.
Powstanie i wczesny rozwój nauki
Cytologia jest jedną z całej galaktyki nauk, które oddzieliły się od biologii w czasach nowożytnych. Prekursorem jego wystąpienia było wynalezienie mikroskopu w XVII wieku. To właśnie obserwując życie poprzez tak prymitywną konstrukcję, Anglik po raz pierwszy odkrył, że wszystko składa się z komórek i położył podwaliny pod dzisiejsze badania cytologiczne. Dziesięć lat później inny naukowiec – Anthony Leeuwenhoek – odkrył, że komórki mają ściśle uporządkowaną strukturę i wzorce funkcjonowania. Jest także właścicielem odkrycia istnienia jąder. Jednak nadal przez długi czas zrozumienie komórki i jej funkcjonowania utrudniała niezadowalająca jakość ówczesnych mikroskopów. Kolejne ważne kroki podjęto w połowie XIX wieku. Następnie technika została znacznie udoskonalona, co umożliwiło stworzenie nowych koncepcji, którym cytologia zawdzięcza swój intensywny rozwój. Jest to przede wszystkim odkrycie protoplazmy i pojawienie się
Pojawienie się teorii komórkowej
Opierając się na zgromadzonej wówczas wiedzy empirycznej, biolodzy M. Schleiden i T. Schwann niemal jednocześnie zaproponowali światu naukowemu pogląd, że wszystkie komórki zwierzęce i roślinne są do siebie podobne i że każda taka komórka sama w sobie posiada wszystkie właściwości i funkcji żywego organizmu. Ta koncepcja kompleksu formy życia na planecie miało znaczący wpływ na drogę, jaką podąża cytologia. Dotyczy to również jego nowoczesnego rozwoju.
Odkrycie protoplazmy
Kolejnym ważnym osiągnięciem we wspomnianej dziedzinie wiedzy było odkrycie i opisanie właściwości protoplazmy. To substancja, która wypełnia organizmy komórkowe, a także jest pożywką dla narządów komórkowych. Później wiedza naukowców na temat tej substancji ewoluowała. Dziś nazywa się to cytoplazmą.
Dalszy rozwój i odkrycie dziedziczenia genetycznego
W drugiej połowie XIX wieku odkryto dyskretne ciała, które są zawarte w Nazywano je chromosomami. Ich badania ujawniły ludzkości prawa ciągłości genetycznej. Największy wkład w tej dziedzinie wniósł pod koniec XIX wieku Austriak Gregor Mendel.
Obecny stan nauki
Cytologia jest dla współczesnego środowiska naukowego jedną z najważniejszych dziedzin wiedza biologiczna. Rozwój metodologii naukowej i możliwości technicznych sprawił, że tak się stało. Metody współczesnej cytologii są szeroko stosowane w badaniach przydatnych ludziom np. w badaniu nowotwór złośliwy, hodowlę sztucznych organów, a także w hodowli, genetyce, hodowli nowych gatunków zwierząt i roślin i tak dalej.
nauka o komórkach strukturalnych i jednostki funkcjonalne prawie wszystkie żywe organizmy. W organizmie wielokomórkowym wszystkie złożone przejawy życia powstają w wyniku skoordynowanej aktywności komórek składowych. Zadaniem cytologa jest ustalenie, w jaki sposób żywa komórka i jak wykonuje swoje normalne funkcje. Patologowie również badają komórki, ale interesują ich zmiany, jakie zachodzą w komórkach podczas choroby lub po śmierci. Pomimo faktu, że naukowcy od dawna gromadzą wiele danych na temat rozwoju i budowy zwierząt i roślin, dopiero w 1839 roku sformułowano podstawowe koncepcje teorii komórki i rozpoczął się rozwój nowoczesnej cytologii.
Komórki są najmniejszymi jednostkami życia, o czym świadczy zdolność tkanek do rozpadu na komórki, które następnie mogą dalej żyć w „tkance” lub hodowli komórkowej i rozmnażać się jak maleńkie organizmy. Zgodnie z teorią komórkową wszystkie organizmy składają się z jednej lub więcej komórek. Istnieje kilka wyjątków od tej reguły. Na przykład w ciele śluzowców (myxomycetes) i niektórych bardzo małych płazińce komórki nie są od siebie oddzielone, lecz tworzą mniej lub bardziej zrośniętą strukturę tzw. syncytium. Można jednak przypuszczać, że taka struktura powstała po raz drugi w wyniku zniszczenia fragmentów błon komórkowych obecnych u ewolucyjnych przodków tych organizmów. Wiele grzybów rośnie w długich nitkowatych rurkach lub strzępkach. Te strzępki, często podzielone przegrodami na segmenty, również można uznać za osobliwe wydłużone komórki. Ciała protistów i bakterii składają się z jednej komórki.
Pomiędzy komórkami bakteryjnymi a komórkami wszystkich innych organizmów jest jedna ważna różnica: jądra i organelle („małe narządy”) komórek bakteryjnych nie są otoczone błonami, dlatego komórki te nazywane są prokariotycznymi („przedjądrowymi”); wszystkie inne komórki nazywane są eukariotycznymi (z „prawdziwymi jądrami”): ich jądra i organelle są otoczone błonami. Ten artykuł dotyczy tylko komórek eukariotycznych. Zobacz też .
Jednak najbardziej ważna aplikacja metodami cytologicznymi w medycynie jest diagnostyka nowotwory złośliwe. W Komórki nowotworowe, zwłaszcza w ich jądrach, zachodzą specyficzne zmiany, które są rozpoznawane przez doświadczonych patologów. Zobacz też RAK.
Czyncow I.S. . Cytologia ogólna, wyd. 3. M., 1995
Green N., Stout W., Taylor D. Biologia, t. 1. M., 1996
MOLEKULARNY POZIOM GENETYCZNY I KOMÓRKOWY
ORGANIZACJE ŻYCIA JAKO PODSTAWA ŻYCIA ORGANIZMU
PODSTAWY CYTOLOGII
Cytologia- dział biologii, obecnie działający jako samodzielna nauka zajmująca się badaniem strukturalnych, funkcjonalnych i cechy genetyczne komórki wszystkich organizmów.
Obecnie badania cytologiczne mają istotne do diagnozowania chorób, gdyż pozwalają badać patologię na podstawie elementarnej jednostki budowy, funkcjonowania i reprodukcji żywej materii - komórki. Na poziomie komórkowym manifestują się wszystkie podstawowe właściwości żywej istoty: metabolizm, wykorzystanie informacji biologicznych, reprodukcja, wzrost, drażliwość, dziedziczność, zdolność adaptacji. Komórki organizmów żywych wyróżniają się różnorodną morfologią i złożonością strukturalną (nawet w obrębie tego samego organizmu), ale pewne cechy występują we wszystkich komórkach bez wyjątku.
otwarcie organizacja komórkowa istoty żywe poprzedziło wynalezienie przyrządów powiększających. Tak więc pierwszy mikroskop zostałby skonstruowany przez holenderskich optyków Hansa i Zachary'ego Jansenów (1590). Wielki Galileo Galilei skonstruował mikroskop w 1612 roku. Jednak za początek badań nad komórką uważa się rok 1665, kiedy to angielski fizyk Robert Hooke wykorzystał wynalazek swojego rodaka Christiana Huygensa (w 1659 roku zaprojektował okular), stosując go do mikroskopu do badań delikatna struktura korki. Zauważył, że substancja korkowa składa się z dużej liczby małych wnęk oddzielonych od siebie ściankami, które nazwał komórkami. To był początek badań mikroskopowych.
Na szczególną uwagę zasługują badania A. Leeuwenhoeka, który w 1696 r. odkrył świat organizmów jednokomórkowych (bakterii i orzęsków) i po raz pierwszy ujrzał komórki zwierzęce (erytrocyty i plemniki).
W 1825 r. J. Purkinje po raz pierwszy zaobserwował jądro w jaju kurzym, a T. Schwann jako pierwszy opisał jądro w komórkach zwierzęcych.
Do lat 30. XIX wieku zgromadzono znaczący materiał faktograficzny mikroskopijna struktura komórki, aw 1838 r. M. Schleiden wysunął ideę tożsamości komórki roślinne pod kątem ich rozwoju. T. Schwann dokonał ostatecznego uogólnienia, rozumiejąc znaczenie komórki i struktura komórkowa jako główna struktura życia i rozwoju organizmów żywych.
teoria komórki, autorstwa M. Schleidena i T. Schwanna, sugeruje, że komórki stanowią strukturalną i funkcjonalną podstawę istot żywych. R. Virchow zastosował teorię komórkową Schleidena-Schwanna w patologia medyczna, uzupełniając ją o tak ważne zapisy, jak „każda komórka z komórki” oraz „każda bolesna zmiana wiąże się z jakimś proces patologiczny w komórkach budujących organizm.
Główne przepisy nowoczesne teoria komórki:
1. Komórka - elementarna jednostka budowy, funkcjonowania, rozmnażania i rozwoju wszystkich organizmów żywych, poza komórką nie ma życia.
2. Komórka jest integralnym systemem zawierającym duża liczba połączone ze sobą elementy - organelle.
3. Komórki różne organizmy podobne (homologiczne) pod względem struktury i podstawowych właściwości oraz mają wspólne pochodzenie.
4. Wzrost liczby komórek następuje przez ich podział, po replikacji ich DNA: komórka - z komórki.
5. Organizm wielokomórkowy jest nowy system, złożony zespół dużej liczby komórek, połączonych i zintegrowanych w układy tkanek i narządów, połączonych czynnikami chemicznymi: humoralnymi i nerwowymi.
6. Komórki Organizmy wielokomórkowe totipotencjalny - każda komórka organizmu wielokomórkowego ma taki sam całkowity fundusz materiału genetycznego tego organizmu, wszystko możliwe potencje za manifestację tego materiału – różnią się jednak poziomem ekspresji (pracy) poszczególnych genów, co prowadzi do ich zróżnicowania morfologicznego i funkcjonalnego – zróżnicowania.
W ten sposób, dzięki teorii komórkowej, idea jedności natury organicznej jest uzasadniona.
Nowoczesne badania cytologiczne:
Budowa komórek, ich funkcjonowanie jako elementarnych systemów żywych;
Funkcje poszczególnych składników komórkowych;
Procesy rozmnażania się komórek, ich naprawa;
Dostosowanie do warunków środowiskowych;
Cechy wyspecjalizowanych komórek.
Badania cytologiczne są niezbędne w diagnostyce chorób człowieka.
Kluczowe słowa i pojęcia: cytologia, komórka, teoria komórkowa
OGÓLNE INFORMACJE O OGNIWACH
Wszystkie znane formy życia na Ziemi można sklasyfikować w następujący sposób:
NIEKOMÓRKOWE FORMY ŻYCIA
WIRUSY
Wirus (łac. wirus- trucizna) - organizm niekomórkowy, którego wielkość waha się między 20 - 300 nm.
Wiriony (cząstki wirusowe) składają się z dwóch lub trzy komponenty: rdzeń wirusa stanowi materiał genetyczny w postaci DNA lub RNA (niektóre mają oba rodzaje cząsteczek), wokół niego znajduje się otoczka białkowa (kapsyd) utworzona przez podjednostki (kapsomery). W niektórych przypadkach powstaje dodatkowa osłonka lipoproteinowa błona plazmatyczna właściciel. W każdym wirusie kapsomery kapsydu są ściśle ułożone pewien porządek, dzięki czemu powstaje specjalny typ symetrii, na przykład helisa (kształt rurkowy - wirus mozaiki tytoniu lub sferyczny w wirusach zwierzęcych zawierających RNA) i sześcienny (wirusy izometryczne) lub mieszany (ryc. 1).
Ryż. 1 Schemat budowy wirusów: A - wirus rurkowy (w kształcie pręta) o strukturze spiralnej: 1 - białka; 2 - kwas nukleinowy. B - wielościan z typ mieszany symetria (bakteriofag): 1 - głowa z kwasem nukleinowym; 2 - proces ogonowy; 3 - płyta podstawowa; 4 - wątki procesu.
Cykl życiowy wirusa obejmuje kilka etapów: przyczepianie się do powierzchni komórki (niektóre wirusy, takie jak HIV, infekują tylko określone typy komórek); wnikanie do komórki poprzez różne strategie i „wstrzykiwanie” jej materiału genetycznego.
Zdolność wirusa do wywoływania choroby jest scharakteryzowana przez ten termin zjadliwość. Większość komórek w kontakcie z wirusem umiera w wyniku lizy. W organizmach wielokomórkowych, gdy umiera duża liczba komórek, organizm jako całość cierpi z powodu naruszenia homeostazy, co prowadzi do chorób. Jednak pojedyncze wirusy mogą istnieć w organizmie i są stosunkowo nieszkodliwe w stanie czas oczekiwania(wirusy opryszczki). W tym stanie wirusy mogą być nawet korzystne, ponieważ ich obecność może wywołać odpowiedź immunologiczną przeciwko patogenom bakteryjnym. W przypadkach, gdy wirusy powodują na całe życie i przewlekłe infekcje(wirusowe zapalenie wątroby typu B i C), chorzy są rezerwuarem wirusa zakaźnego. Mówią, że jeśli odsetek nosicieli w populacji jest wysoki epidemie.
Wszystkie sposoby przenoszenia wirusa można warunkowo podzielić na dwa typy:
Wertykalna transmisja wirusa - z matki na dziecko (wirusowe zapalenie wątroby typu B, HIV);
Poziomo od osoby do osoby: podczas przenoszenia płynów ustrojowych podczas stosunku płciowego, na przykład w przypadku HIV; przez krew, na przykład w wirusie zapalenia wątroby typu C; przenoszenie śliny Wirus Epsteina-Barra; połknięcie zanieczyszczonej wody lub pokarmu - norowirus; podczas wdychania powietrza, w którym się znajdują wiriony(cząstki wirusowe) – np. wirus grypy; owady.
Szybkość transmisji Infekcja wirusowa zależy od takich czynników jak gęstość zaludnienia, stan odporności człowieka, jakość opieki zdrowotnej itp.
Wiele wirusów jest chorobotwórczych dla ludzi: jest to rodzina wirusów ospy (powoduje szereg infekcji ospą), wirusy z grupy opryszczki (opryszczka na wargach, ospa wietrzna), adenowirusy (choroby drogi oddechowe i oczu), rodzina papowawirusów (brodawki i inne narośla skórne), hepadnawirusy (wirus zapalenia wątroby typu B); pikornawirusy (poliomyelitis, wirusowe zapalenie wątroby typu A, ostre przeziębienia); myksowirusy i paramyksowirusy (pow Różne formy grypa, odra i świnka(wieprzowy)); arbowirusy (przenoszone przez stawonogi - czynniki wywołujące niektóre zapalenie mózgu, żółtą febrę i inne niebezpieczne choroby); reowirusy są rzadkimi patogenami układu oddechowego i oddechowego choroby jelit osoba.
Osobnego omówienia wymaga ludzki wirus upośledzenia odporności (HIV), który infekuje jedną z form limfocytów - T-helpers, które aktywują T-killery niszczące patogeny. różne choroby powoduje AIDS (zespół nabytego upośledzenia odporności). HIV charakteryzuje się dużą zmiennością (około pięć razy większą niż wirus grypy i sto razy większą niż wirus zapalenia wątroby typu B), co komplikuje problem uzyskania szczepionki i utrudnia specyficzną profilaktykę AIDS. Drogi zarażenia wirusem HIV: kontakty seksualne, stosowanie niesterylnych przyrządy medyczne, z których często korzystają narkomani; możliwe przenoszenie infekcji przez krew i niektóre leki, w transplantacji narządów i tkanek; zakażenie może wystąpić w czasie ciąży, podczas narodzin dziecka lub w jego trakcie karmienie piersią matka zakażona wirusem HIV lub AIDS. AIDS charakteryzuje się bardzo długim czasem okres wylęgania(od momentu porażki do pojawienia się pierwszych objawów choroby) – średnio 5 lat, w ciągu których zarażone osoby mogą zarażać inne osoby. Jednym z przejawów zakażenia człowieka wirusem AIDS jest porażka centralnego system nerwowy.
Przez długi czas rozważano wirusy priony- zakaźne cząsteczki białka, które nie zawierają RNA ani DNA i należą do tych samych przedkomórkowych form życia, co wirusy. Priony są w stanie stymulować tworzenie własnych kopii. Forma prionowa, oddziałując z normalnym białkiem, sprzyja jego przemianie w formę prionową.
Odkrycie piwonii wiąże się z historią powstania doktryny tzw. powolnych infekcji, które charakteryzują się:
Niezwykle długi (miesiące i lata) okres inkubacji;
Wolno postępujący charakter kursu;
Niezwykłe uszkodzenie narządów i tkanek;
Nieuchronność śmierci.
Patomorfologia tej szczególnej grupy powolnych infekcji różni się znacznie swoją wyraźną oryginalnością, która przejawia się jedynie w porażce ośrodkowego układu nerwowego. Mechanizm rozwoju chorób jest następujący: na podstawie pierwotnych procesów zwyrodnieniowych zachodzących bez objawów stanu zapalnego rozwija się charakterystyczny obrazek tworzenie się gąbczastego stanu szarego lub Biała materia głowę, a czasami rdzeń kręgowy- tak zwana pasażowalna encefalopatia gąbczasta (TSE).
Obecnie choroby prionowe są dość rzadkie. Ich występowanie to jeden na milion rocznie, ale w niektórych regionach (Słowacja, Izrael, Chile) częstość występowania jest znacznie wyższa. Ludzkie choroby prionowe obejmują kurczaka, chorobę Creutzfeldta-Jakoba, zespół Gerstmanna-Strausslera-Scheinkera i śmiertelną rodzinną bezsenność. Dla ludzi choroby te stanowią rzadkie cierpienie.
Kluczowe słowa i pojęcia: wirus, kapsyd, kapsomer, bakteriofag, zjadliwość, latencja, epidemia, wirion, HIV, AIDS, priony.
KOMÓRKOWE FORMY ŻYCIA
PROKARIONTY
prokarioty – organizmy przedjądrowe, którego komórka nie ma uformowanego jądra ograniczonego błoną. Prokarionty obejmują około 3 tysiące gatunków: krętki, eubakterie, myksobakterie, sinice, archebakterie, riketsje, mykoplazmy, promieniowce i szereg innych organizmów, których pozycja systematyczna jest niepewna, więc ich rzeczywista różnorodność może sięgać około 100 tysięcy gatunków.
Główne cechy struktury komórkowej prokariotów (ryc. 2):
Ryż. 2. Schemat konstrukcji komórka bakteryjna: 1 - torebka śluzowa, 2 - Ściana komórkowa, 3 - błona cytoplazmatyczna, 4 - cytozol, 5 - nukleoid, 6 - rybosomy, 7 - mezosomy, 8 - pęcherzyki, 9 - tylakoidy, 10 - granulki glikogenu, 11 - krople oleju, 12 - ziarna wolutyny, 13 - krople siarki, 14 - wici.
- Ściana komórkowa Bakteria ma sztywną strukturę, która determinuje kształt komórki, ochronę i kontakt z nią otoczenie zewnętrzne; Ściana komórkowa różne bakterie nierównomiernie wybarwione według Grama: ściana komórkowa bakterii Gram-dodatnich ma grubość 20–80 nm i składa się w 90% z peptydoglikanu mureiny, anatomicznie jednorodnego; u bakterii Gram-ujemnych ściana komórkowa ma grubość około 10 m, zawiera 1–10% mureiny i ma budowę warstwową;
Wewnętrzna zawartość komórki bakteryjnej ( prototyp) jest wypełniony półpłynną masą koloidalną - cytozolem i otoczony plazmalemma, która jest zdolna do tworzenia wgnieceń w komórce - mezosomy działając jak wszystkie komórkowe organelle błonowe i mają inny kształt: kanaliki- rurowy pęcherzyki- kształt bańki tylakoidy- blaszkowaty; w protoplastach komórki są rybosomy- organelle niebłonowe, w których zachodzi biosynteza białek;
Jedyny, częściej okrągły, chromosom prokariontów ( nukleoid) pełni rolę jądra, które nie jest oddzielone od cytoplazmy błonami;
W komórkach bakteryjnych mogą występować małe struktury genetyczne - plazmidy zdolne do autonomicznej reduplikacji i przenoszenia Dodatkowe informacje;
Jeśli inkluzje są obecne w komórce prokariotycznej, to albo pełnią funkcję rezerwową, albo są reprezentowane przez produkty przemiany materii komórki bakteryjnej; reprezentowane przez ziarna polisacharydów, krople oleju, siarki;
Wici, pilusy, rzęski pełnią funkcję motoryczną (wici), służą do przyczepiania się do podłoża lub uczestniczą w procesie przenoszenia plazmidów z komórki do komórki podczas koniugacji (pili).
Morfologicznie bakterie różnią się kształtem, wielkością, względne położenie komórek, obecność lub brak wici i torebek, zdolność do zarodnikowania itp.
Według kształtu komórki bakteryjne dzielą się na (ryc. 3):
bakterie kuliste– kokcy- nie mają wici i nie tworzą zarodników; tworzą kilka typów mikrokolonii:
Micrococci - dzielą się w tej samej płaszczyźnie, po podziale znajdują się pojedynczo;
Diplokoki - po podziale komórek układają się w pary;
T etracocci– komórki dzielą się w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, tworzą się grupy po 4 komórki;
Z treptokoki - komórki dzielą się w jednej płaszczyźnie, po podziale komórki pozostają w łańcuchach;
- sarcyny - komórki dzielą się w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach, powstają pakiety 8 lub 64 komórek;
Z tafilokoki - komórki dzielą się na nieokreślone kierunki, tworzą skupisko komórek przypominające kiście winogron;
bakterie w kształcie pałeczek - najliczniejsza i najbardziej zróżnicowana grupa bakterii różniących się morfologicznie wielkością komórki, kształtem jej zakończeń, obecnością lub brakiem wici, a także zdolnością do sporulacji. Najczęściej dzielą się na podgrupy:
A) bakteria- formy w kształcie pręta (nie tworzą zarodników, podział komórek jest poprzeczny); można połączyć dwie komórki - diplobakterie i w łańcuchu paciorkowce;
b) pałeczki - zdolne do form w kształcie pręta Nie korzystne warunki wzbudzać kontrowersje; w zależności od względnego położenia komórek diplobacillus I paciorkowce;
Ryc. 3. Morfologia bakterii (wyjaśnienia w tekście)
zawiłe bakterie- zakrzywione kije, które różnią się stopniem krzywizny:
wibracje– krótkie pałeczki o długości 1-3 mikronów, wygięte w połowie długości fali, przypominają kształtem przecinek;
spirilla– pręty o długości 15-20 mikronów, zakrzywione do pełnej długości fali, przypominające rozciągniętą łacińską literę S;
krętki– cienkie długie komórki, 20 - 30 mikronów, z dużą liczbą zagięć, przypominają rozciągniętą spiralę, mają podłużny podział komórek.
Morfologicznie bakterie różnią się również charakterem lokalizacji wici:
monotrychiczny - mieć jedną wić polarną;
lofotryczny - bakterie mają jedną wiązkę wici;
amfitryki - dwie wiązki wici umieszczone na przeciwległych biegunach;
P erythriches - cała powierzchnia komórki bakteryjnej pokryta jest licznymi wiciami.
Organizmy prokariotyczne rozmnażają się przez podział komórki na pół, czasami przez pączkowanie, rzadko przez koniugację. Rozmnażają się w niesamowitym tempie. Tak więc w sprzyjających warunkach ich komórki dzielą się co 20-30 minut. Dlatego są w stanie szybko zwiększyć swoją liczebność w krótkim czasie. W niesprzyjających warunkach na powierzchni komórki bakteryjnej tworzy się gęsta, wielowarstwowa otoczka. Wszystkie procesy życiowe są zawieszone w komórce, nie dzieli się. W ten sposób powstaje kontrowersja. Komórka prokariotyczna może żyć jako zarodnik długi czas, wytrzymuje wysokie lub niskie temperatury, susza. W sprzyjających warunkach otoczka zarodników ulega zniszczeniu, a procesy życiowe w komórce zostają wznowione.
Bakterie prokariotyczne są wszechobecne. Osadzają się na powierzchni lub wewnątrz innych organizmów (ludzi, zwierząt, roślin), występują licznie w glebie, wodach słodkich i słonych. Na przykład tylko jeden gram gleby zawiera milion komórek bakteryjnych. Świetna kwota są zawarte w jednostkowej objętości wody lub powietrza atmosferycznego. Wiele z nich ma charakter chorobotwórczy i prowadzi do poważnych problemów zdrowotnych, zaburzeń rozwoju i śmierci.
Spektrum chorób zakaźnych wywoływanych przez bakterie jest niezwykle zróżnicowane, ale stopień rozpowszechnienia i nasilenia każdej z nich zależy z reguły od trzech czynników:
Właściwości samych bakterii
Stan makroorganizmu (człowieka) w czasie choroby;
Cechy narządu, w którym głównie rozwija się proces patologiczny.
Potencjalna zdolność bakterii do wywoływania chorób zakaźnych, która jest cechą charakterystyczną ich gatunku, to tzw zachorowalność, Lub chorobotwórczość. Wiadomo, że u tego samego gatunku bakterii stopień manifestacji właściwości chorobotwórczych może się znacznie różnić. Zjadliwość nazwij stopień chorobotwórczości szczepu pewien rodzaj bakteria.
Bakterie powodują wiele chorób. Na przykład paciorkowce powodują dusznicę bolesną, pneumokoki często powodują zapalenie ucha środkowego; prątki powodują gruźlicę; meningokoki przyczyniają się do pojawienia się zapalenia błon mózgowych i (lub) rdzenia kręgowego (zapalenie opon mózgowych). Inne godne uwagi infekcje bakteryjne: tężec, wąglik, tyfus, cholera i dżuma. Bakterie powodują również niektóre choroby wieku dziecięcego, takie jak krztusiec, szkarlatyna, błonica.
Kluczowe słowa i pojęcia: prokarionty, nukleoidy, plazmidy, ziarniaki, mikrokoki, diplokoki, tetrakoki, paciorkowce, sarcyny, gronkowce, bakterie pałeczkowate, bakterie, diplobakterie, paciorkowce, pałeczki, vibrios, spirilli, krętki, patogeniczność.
EUKARIOTY
charakterystyczna cecha eukariontów jest obecność jądra zdolnego do podziału i procesu płciowego.
Organizmy o eukariotycznym typie organizacji można warunkowo podzielić na dwa podtypy: pierwszy jest charakterystyczny dla najprostszych organizmów, drugi - dla organizmów wielokomórkowych.
PROTOTIAS
Cecha organizacji pierwotniaki polega na tym, że (z wyjątkiem form kolonialnych) odpowiadają one strukturalnie poziomowi jednej komórki, a fizjologicznie pełnoprawnemu osobnikowi. Rozmiary najprostszych wahają się od 2 do 50 mikronów i więcej.
Ryż. 4. Różnorodność pierwotniaków: 1 - but orzęskowy; 2 - zielona euglena; 3 - trypanosom; 4 - lamblia; 5 - opalizujący; 6 - radiolarian; 7 - ameba proteus; 8 - ameba czerwonka; 9 - Trichomonas; 10 - volvox.
Morfologia pierwotniaków (ryc. 5). Ciało pierwotniaka składa się z protoplazma, rdzeń i różne inkluzje. Protoplazma ma strukturę komórkową iw niej, nawet w najbardziej słabo zorganizowanych pierwotniakach, wyróżnia się dwie warstwy: wewnętrzną - endoplazma, w którym znajduje się jądro i inne wtrącenia oraz warstwa zewnętrzna, zewnętrzna, gęstsza i bardziej przezroczysta - ektoplazma, która służy do przemieszczania się, chwytania pokarmu i ochrony pierwotniaka.
Ruch pierwotniaków różne sposoby: czołgać się po podłożu za pomocą nibynóżek, za pomocą wici i rzęsek.
Jądro pierwotniaków jest podobne do jąder innych komórek zwierzęcych. W większości przypadków pierwotniaki mają jedno jądro, ale orzęski mają dwa - makro- i mikrojądro. Niektóre pierwotniaki mają wiele jąder. Jądro może mieć kształt bańki (u ameb i wielu innych pierwotniaków) i masywne (makrojądro orzęsków).
Pierwotniaki rozmnażają się bezpłciowo i płciowo. Na rozmnażanie bezpłciowe najpierw ich jądro jest dzielone na dwie lub więcej części, a następnie cytoplazma jest dzielona na dwie (równe lub nierówne) lub wiele (w zależności od liczby nowo utworzonych jąder) części. W rezultacie z jednego organizmu powstają dwa (równe lub nierówne pod względem wielkości) lub kilka nowych stworzeń. Podczas rozmnażania płciowego dwa identyczne lub różne pod względem wielkości i budowy osobniki (mężczyzna i kobieta) łączą się ze sobą w jedną osobę - zygotę, która następnie zaczyna się rozmnażać. bezpłciowo. Czasami dwa osobniki tego typu pierwotniaków tylko się dotykają, wymieniając część swoich jąder. 
Ryc. 5. Strukturalna organizacja orzęsków buta: 1 - rzęski, 2 - wakuole trawienne, 3 - duże jądro (makrojądro), 4 - małe jądro (mikrojądro), 5 - otwór ustny i gardło, 6 - niestrawione pozostałości wyrzucane jedzenie, 7 - trichocysty, 8 - kurczliwa wakuola
Wiele pierwotniaków, znajdujących się w niesprzyjających warunkach bytowania, zamienia się w cysty, a ich ciało jest zaokrąglone i pokryte grubą skorupą. W tym stanie pierwotniaki mogą przebywać przez długi czas, dopóki nie znajdą się w korzystniejszych warunkach do ich istnienia. Następnie zwierzę wychodzi z muszli cysty i zaczyna prowadzić ruchomy obrazżycie.
Na forma jelitowa amebiaza w górna część W jelicie grubym powstaje ognisko stanu zapalnego, tworzą się owrzodzenia, czasem dochodzi nawet do martwicy tkanek. Przez naczynia krwionośne ameby mogą przenikać do wątroby, tworząc tam wtórne ogniska - ropnie; V jama opłucnowa i płuca, osierdzie, Jama brzuszna; może dawać przerzuty do mózgu, skóry i innych narządów.
Dzieci częściej cierpią na lambliozę (szczególnie często od 1 do 4 lat). Objawy: ból w nadbrzuszu lub w pępku, wzdęcia, burczenie, nudności, pocenie się, następnie biegunka (żółte stolce z niewielką ilością śluzu), dyskinezy drogi żółciowe, atopowe zapalenie skóry, ogólna słabość zmęczenie, drażliwość, utrata apetytu, bóle głowy, zły sen. Czasami choroba przebiega bez wyraźnych objawów i z reguły występuje po innej chorobie. Następuje spowolnienie wzrostu masy ciała dziecka.
Toksoplazmoza- choroba wywołana przez toksoplazmozę, której źródłami są Różne rodzaje(ponad 180) ssaków domowych i dzikich (koty, psy, króliki itp.).
Rzęsistkowica - infekcja, przenoszona drogą płciową, jest wywoływana przez mikroorganizm jednokomórkowy - Trichomonas. Rzęsistkowica zajmuje pierwsze miejsce wśród chorób układu moczowo-płciowego i chorób przenoszonych drogą płciową. ta choroba polega na tym, że w 70 - 80% chorób wśród mężczyzn ma postać bezobjawową i pojawia się dopiero na etapie powikłań. U kobiet choroba zwykle objawia się w ciągu pierwszych 1 do 4 tygodni. Rzęsistkowica jest niebezpieczna przede wszystkim ze względu na poważne konsekwencje w postaci powikłań, które mogą powodować bezpłodność. Chorobę można wykryć u kobiety w czasie ciąży - wpływa nie tylko na wzrost, ale także na rozwój płodu. Również rzęsistkowica układu moczowo-płciowego może powodować poronienie, przedwczesny poród lub powikłania samej ciąży.
Kluczowe słowa i pojęcia: eukarionty, pierwotniaki, protoplazma, endoplazma, ektoplazma, malaria, pełzakowica, toksoplazmoza, rzęsistkowica.
CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA
STRUKTURY KOMÓRKI ZWIERZĘCEJ ORGANIZMU WIELOKOMÓRKOWEGO
membrany biologiczne
Podstawą uporządkowania wewnętrznej organizacji każdej komórki jest przedziały jego treścią jest podział na „komórki”, który jest realizowany dzięki błonom biologicznym, które mają jedną strukturę dla wszystkich bez wyjątku komórek i ich organelli (ryc. 6).
Ryż. 6. Organizacja molekularna błona biologiczna: warstwa lipidowa: 1 - hydrofilowa "głowa", 2 - hydrofobowa "ogon": cząsteczki białka: 3 - powierzchniowa, 4 - obwodowa (zanurzona), 5 - integralna (penetrująca).
Obecnie powszechnie uznawany jest fluidowo-mozaikowy model błony biologicznej zaproponowany w 1971 roku przez Nicholsona i Singera, zgodnie z którym podstawą jej budowy jest podwójna warstwa lipidów (warstwa bilipidowa). Zasadniczo lipidy błonowe są reprezentowane przez fosfolipidy. Lipidy mają właściwość amfifilowości (lub amfipatyczności), ponieważ mają w swoim składzie polarną hydrofilową „głowę” i niepolarny hydrofobowy „ogon”, które są ze sobą powiązane długością w przybliżeniu jak 1: 4. Ze względu na tę strukturę, W środowisko wodne lipidy mają tendencję do układania się w taki sposób, że ogony niepolarne stykają się ze sobą, a polarne „główki” stykają się z wodą, dlatego lipidy w środowisku hydrofilowym samoistnie tworzą warstwę podwójną (dwuwarstwę): regiony hydrofobowe znajdują się wewnątrz, a regiony hydrofilowe na zewnątrz. Ta organizacja cząsteczek lipidów odpowiada stanowi najmniejsza wartość Potencjał Gibbsa. Powstała warstwa bilipidowa nie tworzy krawędzi, ale ma tendencję do zamykania się na sobie. Na przykład powstają liposomy.
Błony zawierają dużą liczbę różnych białek. Stężenie białek błonowych zależy od rodzaju komórki. Na przykład w osłonce mielinowej aksonu jest 2,5 razy mniej białek niż lipidów, a przeciwnie, w błonie erytrocytów jest 2,5 razy więcej białek. Niektóre białka znajdują się na powierzchni błony (białka powierzchniowe), inne są częściowo zanurzone w warstwie lipidowej lub przenikają przez błonę (białka obwodowe i integralne).
Białka integralne, podobnie jak lipidy, mają właściwość amfifilowości: ta część białka, która znajduje się w błonie, składa się z aminokwasów hydrofobowych, zwykle skręconych w spiralę; druga część wystająca z błony składa się z hydrofilowych aminokwasów. Białka integralne są zatrzymywane w błonie na skutek oddziaływań hydrofobowych, a oprócz nich czasami także przez cząsteczki cytoszkieletu – mikrotubule lub mikrofilamenty. Węglowodany mogą być przyłączone do końca integralnego białka wystającego do środowiska pozakomórkowego. Te kompleksy, zwane glikoproteinami, są często receptorami i zabawą ważna rola V reakcje immunologiczne organizm. Przykładami białek integralnych są białka błon fotoreceptorów - bakteriorodopsyna, siedmiokrotnie penetrujące błonę, białko erytrocytów - glikoforyna, do łańcucha polipeptydowego, do którego przyłączone mogą być różne oligosacharydy; te glikoproteiny określają grupę krwi układu AB0. Wiele integralnych białek tworzy kanały, przez które mogą przechodzić rozpuszczalne w wodzie cząsteczki i jony. W tym przypadku wewnętrzna część kanał zawiera hydrofilowe rodniki aminokwasowe.
Białka obwodowe można zlokalizować zarówno z wewnętrznym, jak iz poza membrany. Zwykle są one związane z błoną poprzez oddziaływania elektrostatyczne, czyli znacznie słabsze niż białka integralne, więc wiele białek obwodowych jest łatwo usuwanych z błony.
Grubość membrany biologiczne wynosi 5-10 nm, jednak mimo to ich udział w suchej masie komórek przekracza 50%. Wynika to z gęstego upakowania składników błony, a także dużej całkowitej powierzchni błon cytoplazmatycznych i wewnątrzkomórkowych.
Wszystkie naturalne błony są asymetryczne, to znaczy identyczne cząsteczki lipidów znajdują się na zewnątrz i powierzchnie wewnętrzne membrany w różnych stężeniach. Lipidy tych dwóch powierzchni różnią się z reguły hydrofilowymi głowami. Właściwość asymetrii jest również nieodłącznie związana z układem białek błonowych. Na przykład węglowodanowe składniki glikolipidów błonowych znajdują się tylko na zewnątrz komórki. Asymetria membran często przyczynia się do tego, że transport substancji odbywa się tylko w jednym kierunku.
Błony komórkowe pełnią szereg funkcji: barierową (rozgraniczającą), regulującą i zapewniającą selektywną przepuszczalność substancji, tworzącą interfejsy pomiędzy fazą wodną (hydrofilową) i niewodną (hydrofobową) z umieszczaniem na tych powierzchniach kompleksów enzymatycznych. Skład molekularny membran, zestaw związków i jonów znajdujących się na ich powierzchni różnią się w zależności od struktury. Osiąga to funkcjonalną specjalizację błon komórkowych. Włączenie cząsteczek receptorowych do błony komórkowej czyni ją podatną na związki biologicznie czynne, takie jak hormony. Organoidy są montowane na membranach (patrz "Aparat Golgiego") - jest to syntetyczna funkcja membran. Transmisja impulsu (pobudzenia) w komórce i organizmie zachodzi również przy udziale kompleksów błonowych.
Ściana komórkowa(błona cytoplazmatyczna lub plazmalemia)
Plazmalema komórek zwierzęcych jest utworzona przez błonę, na zewnątrz której znajduje się warstwa glikokaliksu o grubości 10–20 nm. Składa się z białek błonowych, części węglowodanowych glikolipidów i glikoprotein. Glikokaliks pełni ważną rolę w funkcji receptora, zapewnia "indywidualizację" komórki - zawiera receptory kompatybilności tkankowej.
Od wewnątrz do błony przylega korowa (korowa) warstwa cytoplazmy o grubości 0,1-0,5 mikrona, w której nie znajdują się rybosomy i pęcherzyki, ale w znacząca ilość to mikrotubule i mikrofilamenty zawierające białka kurczliwe.
Na wolnym powietrzu Błona komórkowa reguluje stałą wymianę substancji między komórką a środowisko. Cząsteczki przechodzą przez błony trzema różnymi procesami: dyfuzją prostą, dyfuzją ułatwioną i transportem aktywnym. Podczas przepuszczania wody błony komórkowe nie przepuszczają większości rozpuszczonych w niej substancji. Takie membrany nazywane są półprzepuszczalnymi lub selektywnie przepuszczalnymi. Dyfuzja wody przez błony półprzepuszczalne nazywa się osmozą. Niepolarne (hydrofobowe) substancje rozpuszczalne w tłuszczach przenikają przez błonę na drodze prostej dyfuzji (w tym tlenu). Jest to przykład transportu biernego, którego kierunek określa jedynie różnica stężeń substancji po obu stronach błony. Większość substancji, których potrzebuje komórka, ma charakter polarny i jest transportowana przez błonę za pomocą zanurzonych w niej nośników białek transportowych. Istnieją dwie formy transportu wspomaganego białkami: dyfuzja ułatwiona i transport aktywny. Ułatwiona dyfuzja wynika z gradientu stężeń (różnicy stężeń), a cząsteczki poruszają się zgodnie z tym gradientem. Ani dyfuzja prosta, ani ułatwiona nie może przebiegać wbrew gradientowi stężeń. Są to dwa rodzaje biernego transportu substancji.
Transport substancji rozpuszczonych wbrew gradientowi stężeń wymaga energii i jest nazywany transport aktywny. Jednym z najlepiej zbadanych systemów transportu aktywnego jest pompa sodowo-potasowa(Rys. 8). Większość komórek zwierzęcych i ludzkich utrzymuje różne gradienty stężeń jonów sodu i potasu – wewnątrz komórki pozostaje niskie stężenie jonów Na+ i wysokie stężenie jonów K+. Jest to konieczne do utrzymania objętości komórek (osmoregulacji), do utrzymania aktywności elektrycznej w nerwie i Komórki mięśniowe, a także do aktywnego transportu innych substancji, takich jak aminokwasy i cukry. Wysokie stężenia jony potasu są również wymagane do syntezy białek i innych ważnych procesów.
Ryż. 7. Rodzaje transportu przezbłonowego
Ryż. 8. Schemat pompy sodowo-potasowej
Różne materiały mogą być transportowane przez membranę poprzez inne aktywne procesy − endocytoza(transport do klatki) i egzocytoza(transport z celi). Podczas endocytozy substancje dostają się do komórki w wyniku inwazji błony komórkowej, następnie powstałe pęcherzyki wraz z zawartością są oddzielane od błony komórkowej i przenoszone do cytoplazmy. Podobnie następuje uwalnianie substancji z komórki (egzocytoza), tylko błona tworzy wypukłości.
Wychwytywanie gęstych cząstek, takich jak bakterie, nazywa się fagocytoza. Wiele Jednokomórkowe organizmy(na przykład ameba) żywią się w ten sposób. Wchłanianie substancji rozpuszczonych nazywa się pinocytoza, który występuje zarówno w organizmach jednokomórkowych, jak i wielokomórkowych. Chociaż fagocytoza i pinocytoza na pierwszy rzut oka różnią się od systemów transportu błonowego z udziałem cząsteczek nośnikowych, mają tę samą podstawę. Wszystkie te mechanizmy zależą od zdolności błony do „rozpoznawania” pewnych cząsteczek.
Protoplazma
Protoplazma reprezentowane komórki rdzeń I cytoplazma. Z drugiej strony cytoplazma zawiera hialoplazma- płynna zawartość cytoplazmy, w której są zanurzone organelle.
Wszystko pod mikroskopem elektronowym hialoplazma ma drobnoziarnistą strukturę; jest to złożony układ koloidalny zdolny do przejścia ze stanu zolu (płynu) do stanu żelu (w procesie takich przejść praca jest wykonywana).W skład hialoplazmy wchodzą różne związki chemiczne, w tym enzymów, co wskazuje na jego rolę w biochemicznej aktywności komórki. Hialoplazma łączy wszystkie struktury komórkowe i zapewnia ich interakcję.Ujednolicające i szkieletowe funkcje macierzy można wiązać z siecią mikrotrabekularną utworzoną z cienkich włókienek o grubości 2-3 nm, penetrujących całą cytoplazmę.
Jądro komórkowe
Rdzeń- wymagany element komórki eukariotyczne(Rys. 9). W komórkach, które rozmnażają się przez podział, zwykle rozróżnia się dwa stany morfologiczne jądra - interfazę (w przedziale między podziałami) i podział. Kształt jądra w różne komórki może być również różny: kulisty, eliptyczny, podkowy itp. Większość komórek ludzkich zawiera po jednym jądrze, ale istnieją komórki dwujądrowe (niektóre komórki wątroby) i wielojądrowe (we włóknach tkanki mięśni poprzecznie prążkowanych).
Jądro komórkowe składa się z błony, soku jądrowego, jąderka i chromatyny.
otoczka jądrowa oddziela materiał genetyczny od cytoplazmy, a także reguluje dwustronne oddziaływania między jądrem a cytoplazmą. wybudowany otoczka jądrowa dwie zamknięte błony oddzielone przestrzenią okołojądrową (okołojądrową), która może komunikować się z kanalikami retikulum endoplazmatycznego. Błona jądrowa jest przesiąknięta porami o średnicy 80–90 nm, otoczonymi włóknistymi strukturami zdolnymi do kurczenia się. Sam por jest wypełniony gęstą materią. Ta złożona struktura nazywa się kompleks porów. Liczba porów zależy od stan funkcjonalny komórki. Im wyższa aktywność syntetyczna w komórce, tym większa ich liczba. Ustalono, że nie tylko cząsteczki mRNA, ale także duże cząsteczki, cząsteczki rybosomów, przechodzą przez błonę jądrową za pomocą transportu aktywnego za pomocą specjalnych substancji nośnikowych. Rybosomy znajdują się na powierzchni błony jądrowej, dlatego zachodzi tutaj synteza białek. Podczas podziału błona jądrowa rozpada się na małe pęcherzyki, z których w komórkach potomnych zbudowane są skorupy jąder.
Ryż. 9. Schemat budowy jądra komórkowego (http://biology-of-cell.narod.ru): 1 - błona jądrowa (dwie błony - wewnętrzna i zewnętrzna oraz przestrzeń okołojądrowa), 2 - pory jądrowe, 3 - chromatyna skondensowana, 4 - chromatyna rozproszona, 5 - jąderko, 6 - ziarnistości międzychromatynowe (RNP), 7 - ziarnistości perichromatynowe (RNP), 8 - włókienka perichromatynowe (RNP), 9 - karioplazma, sok jądrowy
podstawa sok nuklearny(karioplazmy) tworzą białka (w tym nitkowate lub włókniste, z którymi związana jest funkcja podporowa); w karioplazmie znajdują się podstawowe produkty transkrypcji informacji genetycznej - heterojądrowe RNA (hn-RNA), które są tutaj przetwarzane, zamieniając się w m-RNA.
jąderko- struktury niebłonowe, w których zachodzi tworzenie i dojrzewanie rybosomalnego RNA (rRNA). Geny rRNA zajmują określone sekcje jednego lub więcej chromosomów (u ludzi 13-15 i 21-22 par) - organizatorzy jąder, w których tworzą się jąderka. Takie obszary w chromosomach metafazowych wyglądają jak przewężenia i nazywane są przewężeniami wtórnymi.
Jąderko zawiera olbrzymie cząsteczki prekursorów PKN, z których powstają mniejsze cząsteczki dojrzałego RNA (3–5% suchej masy jąderka) i białka (80–85% suchej masy) (składnik nitkowaty lub włóknisty). następnie utworzone, a także lipidy. W procesie dojrzewania fibryle przekształcają się w ziarna rybonukleoproteiny (granulki), które stanowią składnik ziarnisty. Główną funkcją jąderka jest tworzenie rybosomów. Podczas podziału jąderko rozpada się, a na jego końcu tworzy się na nowo.
Struktury chromatyny w postaci skupisk rozproszonych w nukleoplazmie są interfazową formą istnienia chromosomów komórkowych. Chromatyna zawiera DNA w połączeniu z białkami. Podczas podziału nici DNA są przekształcane w chromosomy, których liczba i kształt są ściśle specyficzne dla gatunku.
organelle (organelle))
Organelle to trwałe struktury cytoplazmy, które pełnią funkcje życiowe w komórce.
Wyizoluj organelle Ogólne znaczenie i specjalne. Te ostatnie są obecne w znacznych ilościach w komórkach wyspecjalizowanych do wykonywania określonej funkcji, ale w mała ilość można również znaleźć w innych typach komórek. Należą do nich np. mikrokosmki powierzchni ssącej komórki nabłonka jelitowego, rzęski nabłonka tchawicy i oskrzeli, pęcherzyki synaptyczne transportujące substancje – nośniki nerwowe podniecenie z jednej komórki nerwowej do drugiej lub komórki pracującego narządu, miofibryli, od których zależy skurcz mięśnia. Szczegółowe rozważenie specjalnych organelli jest zawarte w zadaniu przebiegu histologii.
Do organelli o ogólnym znaczeniu komórek zwierzęcych i ludzkich należą elementy układu rurkowatego i wakuolowego w postaci szorstkiej i gładkiej retikulum endoplazmatycznego, kompleks Golgiego, mitochondria, rybosomy i polisomy, lizosomy, peroksysomy, mikrofibryle i mikrotubule, centriole ośrodek komórkowy.
Retikulum endoplazmatyczne (ER)
Retikulum endoplazmatyczne jest związane z błoną skomplikowany system kanaliki, wakuole i cysterny, które przenikają całą cytoplazmę komórki (ryc. 10). EPS jest nierównomiernie rozwinięty w różnych komórkach, co jest związane z funkcjami tych ostatnich.
Istnieją dwa rodzaje retikulum endoplazmatycznego: surowy(granulowany) i gładki(agranularny). Cechą strukturalną szorstkiej sieci jest to, że rybosomy są przyłączone do jej błon, w związku z czym pełni ona funkcję syntezy pewnej kategorii białek, które są głównie usuwane z komórki, na przykład wydzielane przez komórki gruczołowe. Również na szorstkim ER dochodzi do powstawania białek i lipidów. błony cytoplazmatyczne i ich montaż. Gęsto upakowane w warstwową strukturę cysterny o szorstkiej sieci są miejscami najbardziej aktywnej syntezy białek i nazywane są ergastoplazma.
Błony gładkiej ER pozbawione są polisomów. Gładki EPS jest związany np. z metabolizmem węglowodanów, tłuszczów i innych substancji niebiałkowych hormony steroidowe(w gruczołach płciowych, warstwie korowej nadnerczy).
10. Retikulum endoplazmatyczne: 1 - kanalik, 2 - polisomy, 3 - pęcherzyki, 4 - membrana, 5 - zbiorniki; aEPS - styropian rolny, PEPS - styropian przejściowy, GREPS - styropian granulowany
Poprzez kanaliki i cysterny substancje przemieszczają się, w szczególności materiał wydzielany przez komórkę gruczołową, z miejsca syntezy do miejsca upakowania do granulek. W obszarach komórek wątroby bogatych w gładkie struktury sieciowe niszczone i neutralizowane są szkodliwe substancje. substancje toksyczne niektóre leki (barbiturany). W pęcherzykach i kanalikach sieci gładkiej mięśni poprzecznie prążkowanych magazynowane (odkładane) są jony wapnia, które odgrywają ważną rolę w procesie skurczu.
Oba rodzaje EPS charakteryzują się wstępną akumulacją zsyntetyzowanych produktów i ich późniejszym transportem do różnych części komórki, zwłaszcza do aparatu Golgiego.
Rybosomy
Rybosomy są kulistymi cząsteczkami rybonukleoprotein o średnicy 20–30 nm, nieograniczonymi błoną, które zawierają białka i cząsteczki RNA w przybliżeniu w równych proporcjach. Rybosomy mogą być swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie lub przyczepione do zewnętrznej powierzchni błon retikulum endoplazmatycznego, w jądrze komórkowym i mitochondriach. Każdy rybosom składa się z dużych i małych podjednostek o złożonej konfiguracji: mały jest wygięty w formie słuchawki telefonicznej, duży przypomina wiadro (ryc. 11). Ich asocjacja, która zachodzi w obecności matrix (messenger) RNA (mRNA). W miejscu ich styku powstaje wąska szczelina. Jedna cząsteczka mRNA zwykle łączy kilka rybosomów jak sznur perełek. Taka konstrukcja nazywa się polisom.
Rybosomy powstają w jąderkach (patrz „Jądro jądrowe”)
Ryż. 11. Rybosama: 1 - mała podjednostka, 2 - duża podjednostka
Synteza białek odbywa się na rybosomach. Ponadto na polisomach hialoplazmy powstają białka na potrzeby własne komórki, a na polisomach sieci ziarnistej syntetyzowane są białka, które są wydalane z komórki i wykorzystywane na potrzeby organizmu (np. enzymy trawienne, wiewiórki mleko matki i tak dalej.).
Aparat Golgiego (złożony)
Kompleks Golgiego obejmuje trzy główne elementy:
System płaskich zbiorników ograniczonych gładkimi membranami - dictyosomy;
Odchodzi od dictyosomów układ kanalików, które tworzą złożoną sieć otaczającą i łączącą zbiorniki;
- pęcherzyki(pęcherzyki), odchodzące od końcowych odcinków kanalików.
Błony kompleksu Golgiego mają taką samą budowę jak zewnętrzna błona komórkowa i błony retikulum endoplazmatycznego. Wszystkie te trzy składniki komórki są ze sobą połączone: pęcherzyki (pęcherzyki) aparatu Golgiego są wykorzystywane przez komórkę do budowy plazmalemmy. Sam kompleks powstaje w wyniku działania EPS (ryc. 12), o czym dodatkowo świadczy fakt, że w kompleksie znajdują się enzymy, w tym związane z syntezą polisacharydów i lipidów.
W zróżnicowanych komórkach kręgowców i ludzi dictyosomy są zwykle gromadzone w strefie okołojądrowej cytoplazmy.
W zespole Golgiego gromadzą się produkty przemiany materii komórki (organoid jest nawet w stanie gromadzić toksyczne substancje, które dostają się do komórki z zewnątrz), które mają być usunięte z komórki, a które są ubrane w otoczkę błony. Lizosomy tworzą się w kompleksie lamelarnym. Uformowane na rybosomach polipeptydy dostają się do kanałów retikulum endoplazmatycznego, a stamtąd do aparatu Golgiego, gdzie „dojrzewają”. które można następnie znaleźć w błonie komórkowej glikokaliksu.
Ryż. 12. Interakcja i funkcjonowanie retikulum endoplazmatycznego i aparatu Golgiego (strzałki pokazują ukierunkowany transport syntetyzowanych substancji)
W syntezie bierze również udział kompleks Golgiego Elementy konstrukcyjne komórki typu kolagenu tkanka łączna, który odgrywa pewną rolę w syntezie żółtka jaja, syntezie polisacharydów i lipidów.
Lizosomy
Lizosomy to ograniczone jedną błoną woreczki o średnicy 0,2-0,8 mikrona, które wypełnione są sokiem z enzymami kwaśnej hydrolazy (jest ich ponad 40), które działają jak enzymy układ trawienny, katalizują rozkład kwasów nukleinowych, białek, tłuszczów, polisacharydów. Lizosomy biorą czynny udział w lizie substancji wchodzących do komórki na drodze fagocytozy i pinocytozy. Dzięki enzymom lizosomów poszczególne struktury komórkowe, a nawet całe komórki mogą zostać strawione po śmierci. Błona chroni komórkę, w której znajduje się lizosom przed samotrawieniem.
W zależności od stopnia aktywności lizosomy klasyfikuje się w następujący sposób (ryc. 13): lizosomy pierwotne(średnica 100 nm) – nieaktywne organelle, wtórny - organelle, w których zachodzi proces trawienia, lizosomy wtórne powstają z lizosomów pierwotnych. Dzielą się na heterolizosomy(fagolizosomy) i autolizosomy(cytolizosomy). W pierwszym materiał wchodzący do komórki z zewnątrz jest trawiony przez pinocytozę i fagocytozę, w drugim niszczone są własne struktury komórki, które spełniły swoją funkcję. Nazywa się lizosomy wtórne, w których proces trawienia jest zakończony pozostałości ciał(telolizosomy). Brakuje im hydrolaz i zawierają niestrawiony materiał.
Ryc. 13. Budowa i funkcje lizosomów: 1 - fagosom; 2 - pęcherzyk pinocytarny; 3 - lizosom pierwotny; 4 - Aparat Golgiego; 5 - lizosom wtórny
mitochondria
mitochondria(Rys. 14) - jest dwubłonowym organoidem, okrągłym lub w kształcie pręcika, grubości 0,5 µm i długości do 5-10 µm. W większości komórek zwierzęcych liczba mitochondriów waha się od 150 do 1500, ale w żeńskich komórkach rozrodczych ich liczba sięga kilkuset tysięcy. W plemnikach często występuje jedno olbrzymie mitochondrium, spiralnie skręcone wokół osiowej części wici.
Błona zewnętrzna oddziela mitochondria od hialoplazmy. Błona wewnętrzna tworzy inwazje w kształcie liści ( cristae) lub rurowy ( kanaliki) Błona wewnętrzna dzieli jamę mitochondrialną na dwie komory, tworząc przestrzeń międzybłonową między błonami i wewnętrzną przestrzeń mitochondrialną wypełnioną matryca, w którym znajdują się ziarna o średnicy 20-40 nm. Gromadzą jony wapnia i magnezu, a także polisacharydy, takie jak glikogen. Matryca zawiera własny aparat do biosyntezy białek organelli. Jest reprezentowana przez 2-6 kopii kolistej i wolnej od histonów (jak u prokariontów) cząsteczki DNA, rybosomy, zestaw transportowego RNA (tRNA), enzymy replikacyjne DNA, transkrypcję i translację informacji dziedzicznej. Geny własnego DNA kodują sekwencje nukleotydowe mitochondrialnego rRNA i tRNA oraz sekwencje aminokwasowe niektórych białek organelli, głównie jej błony wewnętrznej.Sekwencje aminokwasowe (struktura pierwotna) większości białek mitochondrialnych są zakodowane w DNA jądra komórkowego i powstają na zewnątrz organelli w cytoplazmie.
Rycina 14. Budowa mitochondriów
Mitochondria zawierają system enzymów oksydacyjnych, które biorą udział w procesach oddychania komórkowego. NA zewnętrzna męmbrana aw otaczającej hialoplazmie zachodzą procesy utleniania tlenowego ( glikoliza), a na wewnętrznej membranie (od strony matrycy) - fosforylacja oksydacyjna- przetwarza to materia organiczna rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla przy udziale tlenu. Uwolniona energia jest magazynowana w postaci ATP. Energia ta jest tylko częściowo wydatkowana na "wewnętrzne potrzeby", oraz większość wydawanych na procesy zachodzące poza mitochondriami.
Wśród pobocznych funkcji mitochondriów wymienić można udział w syntezie hormonów steroidowych oraz niektórych aminokwasów (np. glutaminy).
Centrum komórkowe (centrosom)
Centrum komórkowe(Ryc. 15) - bezbłonowe organelle, prezentowane w komórce centriole(od 2 do 10), otoczone zróżnicowanym obszarem tworzącej się cytoplazmy censtosfera. Zazwyczaj ośrodek komórkowy znajduje się w geometrycznym środku komórki, stąd jego nazwa.
Centriola ma postać „wydrążonego” cylindra o średnicy około 150 nm i długości 300-500 nm. Jego ściana jest utworzona przez 27 mikrotubul zgrupowanych w 9 trojaczków, z których odchodzą prostopadłe ciała - satelity które tworzą censtosferę. Pierwsza mikrotubula trypletu (mikrotubula A) ma średnicę około 25 nm i grubość ścianki 5 nm i składa się z 13 kulistych podjednostek. Długość każdej trójki jest równa długości centrioli. Mikrotubule druga i trzecia (B i C) są niekompletne, zawierają 11 podjednostek i ściśle przylegają do swoich sąsiadów. Każda trójka znajduje się na promieniu takiego cylindra pod kątem około 400. Oprócz mikrotubul centriola zawiera szereg dodatkowych struktur. Tak zwane „uchwyty”, wyrostki, odchodzą od mikrotubuli A, z których jedna (zewnętrzna) jest skierowana do mikrotubuli C sąsiedniej trójki, a druga (wewnętrzna) - do środka cylindra. W diplosomie centriole są ułożone względem siebie pod kątem prostym. Z dwóch centrioli jedna nazywa się „matką”, druga „córką”, oś podłużna tej ostatniej jest prostopadła oś podłużna centriole matczyne.Taki organoid jest prezentowany w komórkach spoczynkowych, w komórkach dzielących się centrum komórki staje się częścią złożonej struktury aparatu podziałowego. W komórkach niedzielących się centrosomy określają polarność komórek nabłonkowych i znajdują się w pobliżu aparatu Golgiego. Takie połączenie centrosomów z aparatem Golgiego jest charakterystyczne dla wielu komórek, w tym komórek krwi i komórki nerwowe. Centrosomy często leżą w pobliżu jądra, zlokalizowane w strefach jego wgłobienia. Na przykład w leukocytach polimorficznych (neurofilach) centrosom znajduje się wewnątrz wgłębienia jądra w kształcie podkowy. Centrosfera zanika w pewnych fazach podziału (w wielu komórkach nie występuje w ogóle).
Ryż. 15. Centrum komórkowe: I - centrum komórkowe, II - struktura odśrodkowa: 1 - centriola, 2 - mirotubule, 3 - tryplet, 4 - satelity.
Funkcją centrioli jest tworzenie włókien wrzeciona mitotycznego, które również tworzą mikrotubule Centriole polaryzują proces podziału komórki, zapewniając rozdział siostrzanych chromatyd (chromosomów) w anafazie mitozy.
Centrum komórkowe bierze udział w budowie wrzeciona podziałowego, tworzeniu mikrotubul cytoplazmatycznych, rzęsek i wici.
mikrotubule - formacje rurkowe o różnej długości o średnicy zewnętrznej 24 nm, szerokości światła 15 nm i grubości ścianki około 5 nm Mikrotubule znajdują się w głównej substancji cytoplazmy, ale charakter ich lokalizacji w różnych komórkach jest nie ten sam. Mikrotubule również odgrywają pewną rolę elementy konstrukcyjne wici, rzęski, wrzeciono mitotyczne, centriole.
Mikrotubule zbudowane są z kulistego białka tubuliny. Mikrotubule robią dużo różne funkcje. W stanie wolnym mikrotubule pełnią funkcję podporową, determinując kształt komórek, a także są czynnikami ukierunkowanego ruchu składników wewnątrzkomórkowych, przechodzą przez aksony. włókna nerwowe, biorą udział w tworzeniu włókien wrzeciona rozszczepienia.
Mikrofilamenty zwane długimi, cienkimi formacjami, czasami tworzącymi wiązki i występującymi w całej cytoplazmie. Istnieje kilka różne rodzaje mikrofilamenty. mikrofilamenty aktynowe ze względu na obecność w nich białek kurczliwych (aktyny) uważane są za struktury dostarczające formy komórkowe ruchy takie jak ameboidalne. Przypisuje się im również ramową rolę i udział w organizacji ruchów wewnątrzkomórkowych organelli i skrawków hialoplazmy.Wzdłuż obwodu komórek pod plazmalemmą, a także w strefie okołojądrowej znajdują się wiązki mikrowłókien o grubości 10 nm - włókna pośrednie. W komórkach nabłonkowych, nerwowych, glejowych, mięśniowych, fibroblastach zbudowane są z różnych białek. Filamenty pośrednie najwyraźniej pełnią funkcję mechaniczną, szkieletową. Mikrofibryle aktynowe i włókna pośrednie, takie jak mikrotubule, zbudowane są z podjednostek. Z tego powodu ich ilość zależy od stosunku procesów polimeryzacji i depolimeryzacji.
mikrociało tworzą grupę organelli. Są to pęcherzyki ograniczone pojedynczą membraną o średnicy 0,1-1,5 mikrona z drobnoziarnistą matrycą i często krystaloidalnymi lub amorficznymi wtrąceniami białkowymi. Do tej grupy należą w szczególności peroksysomy. Zawierają enzymy oksydazy, które katalizują tworzenie nadtlenku wodoru, który będąc toksycznym, jest następnie niszczony przez działanie enzymu peroksydazy. Reakcje te są zawarte w różnych cyklach metabolicznych, na przykład w wymianie kwas moczowy w komórkach wątroby i nerek. W komórce wątroby liczba peroksysomów sięga 70-100.
Kluczowe słowa i pojęcia: Podział, dwuwarstwa lipidowa, plazmalemia, transport bierny, transport aktywny, pompa sodowo-potasowa, egzocytoza, endocytoza, fagocytoza, pinocytoza, protoplazma, Jądro komórkowe, cytoplazma, hialoplazma, kompleks porów, błona jądrowa, karioplazma, jąderko, struktury chromatyny, DNA, organelle, retikulum endoplazmatyczne (ER), gładki ER (agraularny), szorstki ER (garnularny), ergastoplazma, polisom, rybosom, aparat Golgiego (kompleks), dictyosom, lizosom, lizosomy pierwotne, lizosomy wtórne, heterolizosomy (fagolizosomy), autolizosomy, ciała szczątkowe ( telolizosomy), mitochondria, cristae, macierz mitochondrialna, kanaliki, peroksysomy, glikoliza, centrum komórkowe (centrosom), centriola, mikrotubule, mikrofilamenty, fosforylacja oksydacyjna
Struktura, ultrastruktura i funkcja organelle komórkowe jest obecnie badany przy użyciu następujących głównych metod: świetlno-elektronicznej, ciemnego pola, fazowo-kontrastowej, polaryzacyjnej, luminescencyjnej mikroskopia służy do badania struktury, ultrastruktury utrwalonych komórek oraz wirowania różnicowego, które umożliwia wyizolowanie poszczególnych organelli i analizę ich metodami cytochemicznymi, biochemicznymi, biofizycznymi i innymi.
Mikroskopia świetlna.
Zasada metody polega na tym, że wiązka światła, przechodząc przez przedmiot, wchodzi do układu soczewek obiektywu i buduje obraz pierwotny, który jest powiększany za pomocą soczewek okularu. Główną częścią optyczną mikroskopu, która określa jego główne możliwości, jest soczewka.
W nowoczesne mikroskopy soczewki są wymienne, co pozwala na badanie komórek przy różnych powiększeniach. Główna cecha mikroskopu jako układu optycznego jest rozdzielczość, tj. możliwość nadania osobnego obrazu dwóch obiektów znajdujących się blisko siebie.
Obrazy oddawane przez obiektyw można wielokrotnie powiększać za pomocą mocnego okularu lub np. projekcji na ekran (nawet 10 5 razy). Rozdzielczość mikroskopu świetlnego jest ograniczona długością fali światła: im krótsza długość fali, tym wyższa rozdzielczość. Zazwyczaj mikroskopy świetlne wykorzystują źródła światła w zakresie widzialnym widma (400-700 nm), więc maksymalna rozdzielczość mikroskopu w tym przypadku nie może być wyższa niż 200-350 nm (0,2-0,35 mikrona). Jeśli używasz światła fioletowego (260-280 nm), możesz zwiększyć rozdzielczość do 130 - 140 nm (0,13-0,14 mikrona). Będzie to granica teoretycznej rozdzielczości mikroskopu świetlnego, określona przez falową naturę światła.
Tak więc wszystko, co mikroskop świetlny może dać naszemu oku jako urządzenie pomocnicze, to zwiększenie jego rozdzielczości około 1000 razy (gołe oko człowieka ma rozdzielczość około 0,1 mm, co odpowiada 100 mikronom). Jest to „użyteczne” powiększenie mikroskopu, powyżej którego będziemy tylko zwiększać kontury obrazu bez ujawniania w nim nowych szczegółów. Dlatego przy użyciu widzialnego obszaru światła 0,2-0,3 µm jest ostateczną granicą rozdzielczości mikroskopu świetlnego.
Mikroskopia elektronowa.
Do skanowania mikroskop elektronowy materiał jest często zamrażany w celu wytworzenia powierzchni pokrytej lodem. W tym przypadku wykluczona jest utrata wody z substancji rozpuszczalnych w wodzie, mniejsze są też zmiany chemiczne w strukturach. Analizując dane uzyskane za pomocą mikroskopu elektronowego należy pamiętać, że metoda ta bada stany statyczne komórki w momencie gwałtownego zatrzymania ruchu cytoplazmy spowodowanego działaniem związków utrwalających.
Mikroskopia ciemnego pola.
Jego istotą jest to, że podobnie jak cząsteczki kurzu w promieniu światła ( Efekt Tyndalla) w celi pod bocznym oświetleniem świecą najmniejsze cząstki (poniżej 0,2 mikrona), których odbite światło wpada do soczewki mikroskopu. Metoda ta została z powodzeniem zastosowana w badaniu żywych komórek.
Do określania lokalizacji miejsc syntezy biopolimerów, do określania transportu substancji w komórce, do monitorowania migracji lub właściwości poszczególnych komórek, są one szeroko stosowane metoda autoradiografia - rejestracja substancji znakowanych izotopami. Na przykład stosując tę metodę, stosując znakowane prekursory RNA, wykazano, że cały RNA jest syntetyzowany tylko w jądrze interfazowym, a obecność cytoplazmatycznego RNA jest wynikiem migracji zsyntetyzowanych cząsteczek z jądra.
W cytologii różne metody analityczne i preparatywne biochemia. W tym drugim przypadku możliwe jest uzyskanie w postaci oddzielnych frakcji różnych składniki komórkowe i badać ich chemię, ultrastrukturę i właściwości. Obecnie prawie wszystkie organelle komórkowe i struktury uzyskuje się w postaci czystych frakcji.
Jeden z głównych sposobów izolacji struktury komórkowe Jest wirowanie różnicowe (separujące). Zasada jego zastosowania polega na tym, że czas osadzania się cząstek w homogenacie zależy od ich wielkości i gęstości: im cząstka jest większa lub cięższa, tym szybciej opadnie na dno probówki. Aby przyspieszyć ten proces osadzania, wykorzystuje się przyspieszenia wytwarzane przez wirówkę.
Przez wielokrotne wirowanie frakcyjne mieszanych podfrakcji można otrzymać czyste frakcje. W przypadku drobniejszego rozdzielenia frakcji stosuje się wirowanie w gradiencie gęstości sacharozy, co pozwala na dobre rozdzielenie składników, nawet nieznacznie różniących się od siebie pod względem środek ciężkości. Otrzymane frakcje, zanim zostaną poddane analizie metodami biochemicznymi, muszą zostać sprawdzone pod kątem czystości za pomocą mikroskopu elektronowego.
Pytania kontrolne:
1. Poziomy organizacji żywej materii
2. Komórkowa teoria organizacji organizmów
3. Metody badawcze w cytologii
4. Zadania i przedmiot cytologii
5. Urządzenie mikroskopu świetlnego
6. Urządzenie mikroskopu elektronowego
7. Zasady bezpieczeństwa przy pracach cytologicznych
8. Wymagania dotyczące przygotowania materiału biologicznego do badania cytologicznego
9. Utrwalacze, mechanizm działania
10. Cytochemia, wymagania i możliwości materiałowe
11. Analiza ilościowa (morfometria), wymagania i możliwości
12. Artefakty w cytologii, sposoby obiektywizacji wyników
1. Zavarzin A.A., Kharazova A.D. Podstawy Cytologii Ogólnej. - L., 1982.
2. Chentsov Yu.S. Podstawy cytologii. - M., 1984.
3. Shubnikova E.A. Morfologia funkcjonalna tkanek. - M., Wydawnictwo Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, 1981.