Лекция 2

1.

Володичева Татьяна
Борисовна
кандидат биологических наук,
старший преподаватель
кафедры биологии ОмГМУ

2. ЦЕЛЬ

СФОРМИРОВАТЬ ЦЕЛОСТНОЕ
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О КЛЕТКЕ
КАК ЭЛЕМЕНТАРНОЙ
СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ И
ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ЕДИНИЦЕ
ВСЕГО ЖИВОГО , ВКЛЮЧАЯ
ЧЕЛОВЕКА.

3.

ПЛАН
1. Генетический материал клеток
2. Закономерности существования клетки
во времени

4. Ядро (греч. – karion, лат. - nucleus)

Ядро (греч. – karion, лат. nucleus)
Ядерная оболочка (кариолемма)
Ядерный сок (кариолимфа,
кариоплазма, нуклеоплазма)
Ядрышко (нуклеола)
Хромосомы (хроматин)

5.

Компоненты ядра
Кариоплазма
Кариолемма
Ядерный сок,
содержит
Двойная ядерная
различные белки
мембрана
и другие
отделяет ядерное
органические и
содержимое
неорганические
(хромосомы)
соединения
от
цитоплазмы
Ядрышки
Округлые тельца,
образованные
молекулами
рРНК и белками,
место сборки
рибосом
Хроматин
Деспирализованные
хромосомы

6. ЯДРЫШКО (нуклеола)

Формирование ядрышка связано с
определенными хромосомами
(ядрышковые организаторы). В
кариотипе человека это – 13,14,15,20,21
хромосомы. Число ядрышек не
превышает количества ядрышковых
организаторов.

7. ПОВЕРХНОСТНЫЙ АППАРАТ ЯДРА

Ядерная оболочка (2 мембраны)
Поровый комплекс (глобулярные и фибриллярные
белки)
Плотная пластинка – ламина (компактный
белковый слой)

8. ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА

9. СОСТАВ ХРОМАТИНА (СООТНОШЕНИЕ ВЕЩЕСТВ) ДНК ̶ 1 ГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ ̶ 1 НЕГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ ̶̶ 0,2-0,5 РНК ̶ 0,1-0,15 ЛИПИДЫ ̶

СОСТАВ ХРОМАТИНА
(СООТНОШЕНИЕ ВЕЩЕСТВ)
ДНК ̶ 1
ГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ ̶ 1
НЕГИСТОНОВЫЕ БЕЛКИ ̶ 0,2-0,5
РНК ̶ 0,1-0,15
ЛИПИДЫ ̶ 0,01-0,03
ПОЛИСАХАРИДЫ ̶ МЕНЕЕ 0,01
ИОНЫ Сa , Mg ̶ МЕНЕЕ 0,01
1879 Г. В.ФЛЕММИНГ ВВЕЛ ПОНЯТИЕ ХРОМАТИН.

10.

1888 г Х. Вальдеймейер
термин «хромосома»- окрашенное тело.
Хромосомы – структуры клеточного ядра,
носители генов. Способны к
самовоспроизведению, обладают
структурной и функциональной
индивидуальностью

11.

ХРОМОСОМЫ
днк
ЭУКАРИОТ
БАКТЕРИИ,
ДНК РНК
ВИРУСЫ,
ВИРОИДЫ
ЯДЕРНЫЕ
ИНТЕРФАЗНЫЕ
ПЛАСТИД,
МИТОХОНДРИЙ
МЕЙОТИЧЕСКИЕ
МИТОТИЧЕСКИЕ

12.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ
СУБСТРАТ
НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
И ИЗМЕНЧИВОСТИ
ДНК
ДНК
ДНК

13. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ В МОЛЕКУЛЕ ДНК

ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ
УНИКАЛЬНЫЕ
(СООТВЕТСТВУЮТ
СТРУКТУРНЫМ ГЕНАМ О
БЕЛКАХ «РОСКОШИ»)
УМЕРЕННО
ВЫСОКО
(ДО 105)
(ДО 106)

14. ХРОМАТИН: 1)ГЕТЕРОХРОМАТИН (КОНСТИТУТИВНЫЙ)

ПОСТОЯННО
НЕАКТИВНЫЙ(ОБЛИГАТ
НЫЙ)
КОНДЕНСИРОВАННЫЙ
10%
ЦЕНТРОМЕРЫ,
ТЕЛОМЕРЫ
ВРЕМЕННО
НЕАКТИВНЫЙ
(ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ)
КОНДЕНСИРОВАННЫЙ
90%
ЦЕНТР ПЛЕЧ

15. ХРОМАТИН: 2)ЭУХРОМАТИН (СОБСТВЕННО)

ПОСТОЯННО
АКТИВНЫЙ
(ОБЛИГАТНЫЙ)
ДИФФУЗНЫЙ
10%
ВРЕМЕННО
АКТИВНЫЙ
(ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ)
КОНДЕНСИРОВАННЫЙ
90%

16. УРОВНИ КОМПАКТИЗАЦИИ (УПАКОВКИ) ХРОМАТИНА 1.НУКЛЕОСОМНЫЙ 2.НУКЛЕОМЕРНЫЙ 3.ХРОМОМЕРНЫЙ 4.ХРОМОНЕМНЫЙ 5.ХРОМАТИДНЫЙ

17. НУКЛЕОСОМНЫЙ УРОВЕНЬ (БУСЫ НА НИТИ)

СТРУКТУРА – НИТЕВИДНАЯ
ПРОЦЕСС – СПИРАЛИЗАЦИЯ
УКОРОЧЕНИЕ – В 7 РАЗ
ДИАМЕТР – 10 НМ
БЕЛКИ – ГИСТОНЫ Н2А,Н2В, Н3,Н4
АКТИВНЫЙ ХРОМАТИН

18. НУКЛЕОМЕРНЫЙ УРОВЕНЬ

СТРУКТУРА – ФИБРИЛЛЯРНАЯ
ПРОЦЕСС – СПИРАЛИЗАЦИЯ В СОЛЕНОИД
УКОРОЧЕНИЕ – В 70 РАЗ
ДИАМЕТР – 30 НМ
БЕЛКИ – ГИСТОНЫ Н1
АКТИВНЫЙ ХРОМАТИН

19. ХРОМОМЕРНЫЙ УРОВЕНЬ

СТРУКТУРА – ПЕТЛИСТАЯ
ПРОЦЕСС – УКЛАДКА ФИБРИЛЛЫ В ПЕТЛИ
УКОРОЧЕНИЕ – В 700 РАЗ
ДИАМЕТР – 300 НМ
БЕЛКИ – НЕГИСТОНОВЫЕ
НЕРАВНОМЕРНО АКТИВНЫЙ ХРОМАТИН

20. ХРОМОНЕМНЫЙ УРОВЕНЬ

СТРУКТУРА – КОНДЕНСИРОВАННАЯ
ПРОЦЕСС – УКЛАДКА ПЕТЕЛЬ
УКОРОЧЕНИЕ – В 1700 РАЗ
ДИАМЕТР – 700 НМ
БЕЛКИ – НЕГИСТОНОВЫЕ
НЕАКТИВНЫЙ ХРОМАТИН

21. ХРОМАТИДНЫЙ УРОВЕНЬ

СТРУКТУРА – КОНДЕНСИРОВАННАЯ
ПРОЦЕСС – СПИРАЛИЗАЦИЯ ПЕТЕЛЬ
УКОРОЧЕНИЕ – В 7000 РАЗ
ДИАМЕТР – 1400 НМ
БЕЛКИ – НЕГИСТОНОВЫЕ
НЕАКТИВНЫЙ ХРОМАТИН

22.

23.

24. Строение хромосом. Типы хромосом

по расположению первичной перетяжки
Схема строения метафазной хромосомы (А) и типы хромосом (Б).
А: 1 – плечо; 2 – центромера; 3 – вторичная перетяжка; 4 – спутник; 5
– две хроматиды.
Б: 1- акроцентрическая; 2- субметацентрическая;
3 – метацентрическая.

25.

ДНК теломерных участков хромосом
(500-3тыс повторов ттаггг)
Функции:
- ограничивают хромосому с концов,
- предотвращают ее укорочение в
процессе многократной репликации

26.

НАБОРЫ ХРОМОСОМ
Э. ШТРАСБУРГЕР В 1904г ВВЕЛ
ТЕРМИНЫ «ГАПЛОИДНЫЙ» И
«ДИПЛОИДНЫЙ»
– n (в гаметах)
-2n (в соматических клетках)
3n - ТРИПЛОИДНЫЙ,
4n – ТЕТРАПЛОИДНЫЙ
1955г , 1956г ЦИТОГЕНЕТИКИ ИЗ ШВЕЦИИ Д.ЧИО, А.ЛИВАН –
ОПРЕДЕЛИЛИ ДИПЛОИДНОЕ ЧИСЛО ХРОМОСОМ У
ЧЕЛОВЕКА 2 n = 46

27.

КАРИОТИП
МЕТАФАЗНАЯ
ПЛАСТИНКА

28. ПАТОЛОГИЧЕСКИЙ КАРИОТИП

СИНДРОМ ДАУНА

29.

ПРАВИЛА КАРИОТИПА
1. Постоянства числа и формы
хромосом
2. Парности
3. Индивидуальности пары
4. Непрерывности

30. ХРОМОСОМЫ ЧЕЛОВЕКА

СУММАРНАЯ ДЛИНА ВЫТЯНУТЫХ В НИТИ
46 ХРОМОСОМ – 190 СМ
СУММАРНАЯ ДЛИНА СПИРАЛИЗОВАННЫХ
46 ХРОМОСОМ – 180 МКМ
СУММАРНАЯ ДЛИНА ВСЕХ ДНК – 1011КМ (В 1
ТЫС РАЗ БОЛЬШЕ РАССТОЯНИЯ ОТ ЗЕМЛИ
ДО СОЛНЦА)

31. ЖИЗНЕННЫЙ (КЛЕТОЧНЫЙ) ЦИКЛ

ЭТО ПЕРИОД СУЩЕСТВОВАНИЯ
КЛЕТКИ ОТ МОМЕНТА ЕЕ
ОБРАЗОВАНИЯ ДО
СОБСТВЕННОГО ДЕЛЕНИЯ ИЛИ
СМЕРТИ

32. ЖИЗНЕННЫЙ (КЛЕТОЧНЫЙ) ЦИКЛ

33. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ

МИТОТИЧЕСКИЙ
ЦИКЛ
(пролиферативный)
ПЕРИОД
ПЕРИОДЫ ПОКОЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ
СПЕЦИФИЧЕСКИХ
ФУНКЦИЙ

34.

ДИФФЕРЕНЦИРОВКА –
ПРИОБРЕТЕНИЕ СВОЙСТВ
ЗРЕЛЫХ КЛЕТОК
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ –
ВЫПОЛНЕНИЕ
СПЕЦИФИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
ЗРЕЛЫМИ КЛЕТКАМИ

35.

ИНТЕГРАЦИЯ – ОБЪЕДИНЕНИЕ
РАЗЛИЧНЫХ КЛЕТОК
ОРГАНИЗМА В ЕДИНУЮ
СИСТЕМУ
ДЕТЕРМИНАЦИЯ –
ГЕНЕТИЧЕСКИ
ПРЕДОПРЕДЕЛЁННАЯ СКОРОСТЬ
РАЗВИТИЯ КЛЕТОК

36. ФАЗА Gо

Клетки некоторых типов на
определенных стадиях
дифференцировки могут
прекращать свое деление,
полностью сохраняя свою
жизнеспособность.

37. СТАБИЛЬНАЯ КЛЕТОЧНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ

ДОЛГОЖИВУЩАЯ
2. НЕ СПОСОБНА К ДЕЛЕНИЮ
3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ= Gо
4. НЕЙРОНЫ, КАРДИОМИОЦИТЫ
1.

38. РАСТУЩАЯ КЛЕТОЧНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ

ДОЛГОЖИВУЩАЯ
2. СПОСОБНА К ДЕЛЕНИЮ
3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ= Gо+МЦ
4. КЛЕТКИ ПЕЧЕНИ, ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ
ЖЕЛЕЗЫ
1.

39. ОБНОВЛЯЮЩАЯСЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ

КОРОТКОЖИВУЩАЯ
2. НЕ СПОСОБНА К ДЕЛЕНИЮ
3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ= Gо
4. КЛЕТКИ КРОВИ, ЭПИДЕРМИСА
1.

40. ОБНОВЛЯЮЩАЯСЯ НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ

КОРОТКОЖИВУЩАЯ
2. СПОСОБНА К ДЕЛЕНИЮ
3. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ= МЦ
4. СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ (КОСТНЫЙ МОЗГ)
1.

41.

АПОПТОЗ – ГЕНЕТИЧЕСКИ
КОНТРОЛИРУЕМЫЙ ВИД ГИБЕЛИ
КЛЕТОК
ЕСТЕСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
РЕАКЦИЯ НА ИЗМЕНЕНИЕ
ГОРМОНАЛЬНОГО СТАТУСА
АВТОНОМНЫЙ ХАРАКТЕР
НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ПАТОЛОГИЕЙ
Пример: клетки молочных желез
фолликулярные клетки яичника

42. АПОПТОЗ

43. НЕКРОЗ – СЛУЧАЙНАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК

ИСКУССТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС
РЕАКЦИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЯ
НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ФАКТОРОВ
МАССОВЫЙ ХАРАКТЕР
ПАТОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
(ВОСПАЛЕНИЕ)

44. РЕПРОДУКЦИЯ В БИОЛОГИЧЕСКОЙ МИКРОСИСТЕМЕ

I. МОЛЕКУЛЯРНО – ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
a)Репликация ДНК
b)Политения
II.СУБКЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ
a)Внутриядерная (эндомитоз)
b)Внутрицитоплазматическая (митохондрии,
пластиды, центриоли)
III.КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ (МИТОЗ, АМИТОЗ, МЕЙОЗ)

45. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ (ЦИТОТОМИЯ)

ДЕЛЕНИЕ ЯДРА
(КАРИОКИНЕЗ)
ДЕЛЕНИЕ
ЦИТОПЛАЗМЫ
(ЦИТОКИНЕЗ)

46. МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ (ПРОЛИФЕРАТИВНЫЙ)

ИНТЕРФАЗА
РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ
РЕПРОДУКТИВНАЯ
10% ВРЕМЕНИ (1/5)
90% ВРЕМЕНИ (4/5)
КЛЕТКА НЕ РАБОТАЕТ
КЛЕТКА РАБОТАЕТ
4 ФАЗЫ
3 ПЕРИОДА
МИТОЗ

47. ПРЕСИНТЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД ИНТЕРФАЗЫ – G1

ЕСТЬ ТОЧКА РИСТРИКЦИИ
НЕТ ТОЧКИ РЕСТРИКЦИИ
СИГНАЛЬНАЯ ТРАНСДУКЦИЯ
ВЫХОД ИЗ МИТОТИЧЕСКОГО
ЦИКЛА
ДИФФИРЕНЦИРОВКА
ПЕРИОД ПОКОЯ
ГИБЕЛЬ=ТЕРМИНАЛЬНАЯ
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА (ЗРЕЛЫЕ
ЭРИТРОЦИТЫ)
АКТИВАЦИЯ БЕЛКОВПЕРЕНОСЧИКОВ МИТОГЕННЫХ
СИГНАЛОВ (ЦИКЛИНАЗНЫХ
КОМПЛЕКСОВ)

48. СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД ИНТЕРФАЗЫ –S

СИНТЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД ИНТЕРФАЗЫ –
S
РЕПЛИКАЦИЯ ДНК
ОДНОКРАТНО
УДВОЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ГИСТОНОВ
СООТНОШЕНИЕ ДНК:ГИСТОНЫ
1:1
НЕЗНАЧИТЕЛЬНОЕ УДВОЕНИЕ ДНК
МИТОХОНДРИЙ
УДВОЕНИЕ ЦЕНТРИОЛЕЙ

49. ПОСТСИНТЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД – G2

СИНТЕЗ СОКРАТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ
(ТУБУЛИНЫ)
УДВОЕНИЕ СУММАРНОЙ КЛЕТОЧНОЙ
МАССЫ
СМЕЩЕНИЕ ЯДЕРНО-ЦИТОПЛАЗМЕННОГО
СООТНОШЕНИЯ
ЦИКЛИНАЗНЫЙ КОМПЛЕКС ВВОДИТ
КЛЕТКУ В МИТОЗ

50. Митотический цикл Интерфаза (I)

Пресинтетический
(постмитотический)
период (G1)
Синтетический период (S)
Постсинтетический
(премитотический)
период (G2)

51. Фазы митоза

Профаза (2)
Метафаза (3)
Анафаза (4)
Телофаза (5)
3

52.

53.

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
ДИНАМИКА
(ДЛЯ БОЛЬШИНСТВА
ИЗМЕНЕНИЯ
ЖИВОТНЫХ КЛЕТОК)
НАСЛЕДСТВЕННОГО
МАТЕРИАЛА
G1 – 2n 2c (ОДНА КЛЕТКА) 9 ЧАСОВ
S – 2n 4c
6 – 10 ЧАСОВ
G2 – 2n 4c
2 - 5 ЧАСОВ
МИТОЗ:
П – 2n 4c
М – 2n 4c
А – 2n 2c (У ПОЛЮСОВ)
Т – 2n 2c (2 КЛЕТКИ)
0,5 – 1,5 ЧАСА

54. КЛЕТКИ ПО СПОСОБНОСТИ К ПРОЛИФЕРАЦИИ

ПОЛИПОТЕНТНЫЕ стволовые
клетки крови
ОЛИГОПОТЕНТНЫЕ
клетки крипт эпителия кишечника
УНИПОТЕНТНЫЕ
базальный слой эпидермиса

55.

56. ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ ТКАНЕВОЙ КЛЕТОЧНОЙ СИСТЕМЫ (ПОПУЛЯЦИЯ, КЛОН, ДИФФЕРОН)

ЧИСЛЕННЫЙ
СОСТАВ
связан с :
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА
В ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
АНСАМБЛИ
определяется:
1. ПРОЛИФЕРАЦИЕЙ 1. КОНТАКТАМИ ПО
2. КЛЕТОЧНЫМ
ПУТИ МИГРАЦИИ
РОСТОМ
2. СВОЙСТВАМИ
3. РЕГУЛЯЦИЕЙ
КЛЕТОЧНОЙ
ДЕЛЕНИЙ КЛЕТОК
ОБОЛОЧКИ
4. АПОПТОЗОМ

57. ОНКОТРАНСФОРМАЦИЯ опухолевое перерождение

ОНКОЛОГИЧЕСКИ СПОКОЙНАЯ СИТУАЦИЯ –
МЕНЕЕ 0,5 МЛН. ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК В КРОВИ
ПРЕДРАК – 0,5 МЛН. - 1,0 ТРЛН.
ОПУХОЛЬ – БОЛЕЕ 1 ТРЛН.
ПРИЧИНА – ПЕРЕСТРОЙКА ГЕНОМА. ИЗ 30 ТЫС. ГЕНОВ
ЧЕЛОВЕКА ПРИЧАСТНЫ 120-150 ГЕНОВ

58. КЕЙЛОНЫ (СЛОЖНЫЕ БЕЛКИ- ИНГИБИТОРЫ КЛЕТОЧНЫХ ДЕЛЕНИЙ)

ИСПОЛЬЗУЮТСЯ:
В ОНКОЛОГИИ
В ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ (ЛИМФОЦИТАРНЫЕ
КЕЙЛОНЫ – ИММУНОДЕПРЕССАНТЫ,
ЗАДЕРЖИВАЮТ ОТТОРЖЕНИЕ)
В РАДИОБИОЛОГИИ (УМЕНЬШАЕТСЯ
КОЛИЧЕСТВО РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ
КЛЕТОК)

59.

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!