Цитологические основы наследственности (лекция № 1)

1. лекция № 1 Цитологические основы наследственности Дисциплина: «Биология с основами генетики» Специальность: «Лабораторная

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ПРОФЕССОРА В.Ф. ВОЙНО-ЯСЕНЕЦКОГО»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ
лекция № 1
Цитологические основы
наследственности
Дисциплина: «Биология с основами генетики»
Специальность: «Лабораторная диагностика»
Красноярск

2.

План лекции:
1. Введение
2. Основы цитологии
3. Строение эукариотической клетки
4. Строение ядра

3.

1. Введение

4.

Генетика – наука о наследственности и изменчивости
живых организмов и методах управление ими. В ее основу
легли
закономерности
наследования,
обнаруженные
Менделем при скрещивании различных сортов гороха, а
также мутационная теория. Рождение генетики принято
относить к 1900 г, когда Де Фриз, Корренс и Чермак вторично
открыли законы, ранее установленные Менделем.

5.

• Представление о мутациях (Де Фриз),
• Представление о популяциях и чистых линиях организмов
(Иогансен),
• Хромосомная теория (Морган)
• Закон гомологических рядов (Вавилов),
• Рентгеновские лучи вызывают наследственные изменения
(Филиппов, Мёллер)
• Химическую
основу
гена
составляют
биологические
макромолекулы (Кольцов)
• Предложена пространственная структура ДНК (Уотсон, Крик)
• Указывается связь между генами и ферментами (Гаррод)
• Начата разработка основ генетики популяций организмов
(Гаррод,Четвериков)
• Устанавливается наследственная природа и проводится клинический
анализ некоторых наследственных заболеваний
• Разрабатывается методика медико-генетического консультирования
населения (Давыденков).

6.

Идеи и методы генетики находят применение во всех областях
человеческой деятельности, связанных с живыми организмами. Они
имеют важное значение для решения проблем медицины, сельского
хозяйства, микробиологической промышленности.
Проблемы, стоящие перед генетикой
Изучение материальных
структур, ответственных за
хранение генетический
информации
Механизм и закономерности
передачи генетической
информации от поколения к
поколению
Механиз реализации
генетической информации в
конкретные свойства и
признаки
Причины и механизмы
изменения генетической
информации на разных этапах
развития организма.

7.

Уровни решения проблем генетики
1. молекулярный
2. клеточный
3. организменный
4. популяционный
Практические задачи генетики
Выбор оптимальной системы скрещивания и наиболее эффективного
метода отбора в селекции
Управление развитием наследственных признаков
Использование мутагенеза
Разработка мероприятий по защите наследственности человека от
мутагенного действия фактор окружающей среды

8.

2. Основы
цитологии

9.

Живые организмы – это открытые системы, включающие белки,
жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, характеризующиеся
свойствами – самовоспроизведения, самопостроения, самообновления и
саморегуляции на основе обмена веществ, энергии и информации с
окружающей средой.

10.

Неклеточные - вирусы

11.

Клеточные – Прокариоты:
дробянки (бактерии, сине-зеленые
водоросли)
имеют малые размеры
нет морфологически обособленного ядра
ядерный материал не ограничен от цитоплазмы мембраной
генетический материал образован единственной кольцевой
хромосомой

12.

Клеточные – Эукариоты:
грибы, растения, животные.
Клетки эукариот имеют
единый план строения:
цитоплазма, ограниченная
плазматической мембраной,
включающая органоиды и
ядро.
Они имеют сходство
процессов обмена веществ и
энергии, и способов
деления.
Однако клетки растений и
животных имеют целый ряд
отличий

13.

Собственно тело клетки и ее содержимое отделено от внешней среды
плазматической мембраной. Кнаружи от нее расположена клеточная стенка,
особенно хорошо развитая у растений, у клеток животных она или отсутствует
или развита очень слабо. Цитоплазма не однородна по строению и включает:
гиалоплазму, мембранные и немембранные компоненты. К мембранным
компонентам относится – вакуолярная система (ЭПС, аппарат Гольджи,
лизосомы, вакуоли) и мембранные органеллы (пластиды и митохондрии). К
немембранным относятся центриоли, характерные для животных клеток,
рибосомы, микротрубочки и микрофиламенты.

14.

3. Строение
эукариотической
клетки

15.

Гиалоплазма заполняет пространство между плазматической
мембраной, ядерной оболочкой, органеллами и другими структурами
клетки. Она является сложной коллоидной системой, включающей
различные органические и неорганические соединения.
Гиалоплазма обеспечивает химическое взаимодействие всех
структур клетки друг с другом, через нее осуществляется большая часть
внутриклеточных транспортных процессов.

16.

Биологическая мембрана
Мембраны цитоплазмы представляют собой тонкие пласты
липопротеидной структуры. В клетке нет открытых мембран, со свободными
концами. Они всегда ограничивают полости. Так плазматическая мембрана
отделяет содержимое цитоплазмы от окружающей среды. Такое же свойство
имеют мембраны органоидов: они разделяют их внутреннее содержимое от
гиалоплазмы. Основными химическими веществами мембран являюются
липиды (40%) и белки (60%).

17.

Типы строения мембран
Бутербродная структура – липиды располагаются
в центре образуя бимолекулярный слой, в котором
гидрофобные концы молекул направлены друг к
другу, а гидрофильные – к наружным белковым
слоям.
Мозаичная структура – мембрана состоит из неплотно упакованных
белков, пространство между которыми заполнено липидами. При этом
большая часть липидных молекул не связана с белками, так что белковые
молекулы как бы плавают в липидном слое. Белки могут собираться в группы
или рассеиваться по поверхности мембраны.
Белковые молекулы могут находиться
на поверхности липидного слоя, могут
быть частично погружены в него, а
крупные белковые молекулы могут
полностью проходить через липидный
слой. Все это говорит о том, что
мембраны не являются застывшими
образованиями, они подвижны и
изменчивы.

18. ФУНКЦИИ МЕМБРАН:

• Разделяют содержимое клетки на отсеки, благодаря чему в клетке
могут одновременно протекать различные, даже противоположные
химические реакции – свойство компартментализации
• Осуществляют регуляцию обменных процессов
• Поддерживают разность концентрации веществ путем перемещения
против градиента концентрации
• Создают разность электрических потенциалов
• Участвуют в процессах синтеза и распада.

19.

Органеллы клетки
и их функции

20. ЭПС открыта в 1945 г. (К. Портер), представлена замкнутыми мембранами, имеющими вид узких каналов.

Виды ЭПС
Гладкая ЭПС связана
с синтезом и
транспортировкой
липидов и некоторых
полисахаридов
(гликоген).
Шероховатая ЭПС со
стороны гиалоплазмы
покрыта рибосомами,
которые присоединяются
к мембране своей
большой субъединицей.
Ее роль заключается в
синтезе на рибосомах
белков и транспортировке
их в другие части клетки,
в химической
модификации белков и их
конденсации с
образованием
секреторных гранул.

21.

Комплекс Гольджи представлен
мембранными
структурами,
собранными вместе в небольшой зоне.
Отдельные зоны скопления называются
диктиосомой. Здесь мембранные мешки
или цистерны располагаются плотно
друг к другу в виде стопки. Количество
цистерн обычно 5-10. Кроме цистерн в
зоне наблюдается множество мелких
вакуолей.
Функции:
1. Накопление
и
концентрация
веществ
2. Синтез полисахаридов
3. Выделение готовых веществ за
пределы клетки
Участие в образовании лизосом

22.

Лизосомы представляют собой шаровидные образования,
содержащие набор ферментов. Функция – внутриклеточное
переваривание. Выделяют несколько типов лизосом. Первичные
лизосомы – неактивные органеллы. Вторичные лизосомы оьразуются из
первичных и подразделяются на гетеролизосомы и аутолизосомы. В
гетеролизосомах переваривается материал поступивший в клетки извне,
в аутолизосомах разрушаются собственные структуры клетки. Лизосомы
в которых процесс переваривания завершен называются остаточными
тельцами. Они как правило выбрасываются из клетки.

23.

Митохондрии – органеллы в виде гранул, палочек, нитей.
Ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, образует
мешок. Внутренняя мембрана образует многочисленные складки –
кристы. В матриксе митохондрий обнаружены рибосомы и кольцевая
ДНК. Главная функция митохондрий состоит в извлечении из
органических веществ энергии и накоплении ее в виде химических связей
АТФ.

24.

Рибосомы открыты в 1955 году (Д.Палладе),
это рибонуклеопротеидные частицы округлой
формы.
Различают большую и малую субъединицы.
Субъединицы формируются в ядре, а в
цитоплазме в присутствии и-РНК происходит
их объединение.
Функция – синтез белка.

25.

Центриоли - это мелкие тельца, характерные для
клеток животных. Основу их строения составляют 9
триплетов
микротрубочек,
образующих
полый
цилиндр. Функция – образование веретена деления.
Микротрубочки - это очень тонкие трубочки,
построенные
из
белка
тубулина.
Из
них
построены центриоли.
Микрофиламентами называют тонкие нити,
рассеянные по всей клетке, состоящие из белка актина.
Функции:
1. Микротрубочки регулируют расхождение хромосом
при делении клетки.
2. За счет скольжения микротрубочек осуществляется
движение ресничек и жгутиков простейших.
3. Участвуют в перемещении клеточных органелл,
например пузырьков Гольджи, а также в процессах
эндо- и экзоцитоза.
Образуют опорную систему клетки – цитоскелет,
способствуют определению и поддержанию формы
клетки (в процессе их дифференцировки)

26.

Клеточное ядро

27.

Ядро состоит из ядерной оболочки, отделяющей его от гиалоплазмы,
хроматина, ядрышка и ядерного сока.
Ядерная оболочка состоит их двух мембран. Наружная мембрана
соединена с каналами ЭПС. Обе мембраны пронизаны порами.
Ядерный сок содержит набор органических соединений в том числе
фибриллярные белки.
Ядрышко представляет собой структуру в которой происходит синтез и
созревания р-РНК. Выделяют нитчатую и зернистую зоны. В нитчатой зоне
обнаружены предшественники рибосомных субъединиц. В зернистой зоне
находятся зрелые субъединицы рибосом.
Хроматин является интерфазной формой существования хромосом
клетки.

28.

Хромосомы в период метафазы клеточного деления имеют вид палочек.
На хромосоме различают первичную перетяжку – центромеру, которая делит
хромосому на плечи и концевые участки – теломеры. Расположение
центромеры определяет форму хромосомы. Различают метацентрические
(равноплечие),
субметацентрические
(умеренно
неравноплечие),
субакроцентрические и акроцентрические (выраженно неравноплечие)
хромосомы. Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, которые
отделяют концевые участки коротких плеч в виде спутников.

29.

Каждый вид живых организмов имеет определенное и
постоянное число хромосом. Диплоидный набор хромосом,
характерный для соматических клеток называется кариотипом.
Правила
кариотипа
Постоянство
числа - соматические
клетки
организма
каждого вида
имеют строго
определенное
число
хромосом
Индивидуально
сть - каждая
пара хромосом
отличается от
другой пары
размерами,
формой
Парность - каждая
хромосома в
соматических клетках с
диплоидным набором
имеет такую же
гомологичную
(одинаковую)
хромосому, идентичную
по размерам, форме, но
не одинаковую по
происхождению: одну
— от отца, другую — от
матери
Непрерывность
- хромосома от
хромосомы

30.

В кариотипе выделяют аутосомы, имеющие цифровое обозначение и
половые хромосомы, имеющие буквенное обозначение. Кариотип принято
изображать в виде идиограммы. В идиограмме хромосомы расположены
попарно в порядке убывающей величины с учетом морфологических
особенностей. В идиограмме человека 46 хромосом. Их располагают в семь
групп:
А – 1,2,3
В – 4,5
С – 6-12, Х
Д – 13-15
Е - 16-18
F – 19,20
G – 21,22,У

31.

Метацентрическими являются 1, 3 аутосомы и Х-хромосома
Субметацентрические – 2,6-12, 16-20
Субакроцентрическме – 4,5
Акроцентрические – 13-15, 21, 22, У
Функции хромосом –
хранение и передача
наследственной
информации клетки.

32.

Вопрос: двухмембранные органоиды клетки и их функции
Тема следующей лекции: Цитологические основы наследственности