Основи цитології, загальної та порівняльної ембріології
Конкретні цілі:
- Визначати гістологічні елементи та їх структурні компоненти при світловій та електронній мікроскопії
- Визначати фази життєвого циклу клітин, здатність клітин до проліферації, відновлення та функціонування за структурними параметрами та експресією генів й відповідних молекул
- Інтерпретувати функціональну спеціалізацію (диференціювання) та стан клітин за особливостями будови і молекулярними маркерами
- Визначати маркери та морфологічні прояви проліферації, диференціювання, адаптації, старіння та гибелі клітин
Тема 1. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ГІСТОЛОГІЇ, ЦИТОЛОГІЇ ТА ЕМБРІОЛОГІЇ. МІКРОСКОПИ, МІКРОСКОПІЧНІ ПРИЛАДИ.
Виникнення гістології, цитології та ембріології як самостійних наук. Основні положення клітинної теорії на сучасному етапі розвитку науки. Розвиток гістології, цитології та ембріології в Україні. Сучасний етап розвитку гістології, цитології та ембріології. Зв'язок гістології з іншими науками медико-біологічного профілю.
Основні принципи світлової та електронної мікроскопії. Види мікропрепаратів - зріз, мазок, відбиток, плівки, шліф. Забарвлення та контрастування препаратів. Поняття про гістологічні барвники.
Тема 2. ГІСТОЛОГІЧНА ТЕХНІКА.
Поняття про гістохімію, радіоавтографію, вітальні методи дослідження. Використання імуноцитохімії для ідентифікації та візуалізації експресії молекул у клітинах, тканинах та органах. Кількісні методи дослідження.
Тема 3. ЗАГАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ КЛІТИНИ. БІОМЕМБРАНИ. ПЛАЗМОЛЕМА. МІЖКЛІТИННІ КОНТАКТИ.
Еукаріотична клітина, як основа будови, функції, відтворення, розвитку, пристосування та відновлення багатоклітинних організмів. Загальний план будови клітини.
Сучасне уявлення про біологічні мембрани. Кластерно-мозаїчна модель будови біомембрани. Роль білків у функціональній спеціалізації мембран. Білки-транспортери, іонні канали, насоси, ферменти, рецептори.
Плазмолема: загальна характеристика, функції. Шари плазмолеми (глікокалікс, біомембрана, підмембранний шар), їх структурна, молекулярна та функціональна характеристика. Ліпідні щілини. Рецептори плазмолеми. Їх роль у регуляції метаболізму, росту, функціональної активності, поділу та загибелі клітин. Поняття про механізми трансдукції сигналу. Види транспорту через плазмолему (дифузія, полегшена дифузія, активний транспорт, ендо- та екзоцитоз). Молекулярні основи різних видів трансмембранного транспорту (білки-транспортери, каналоформери, іонні насоси, рецептори). Морфологічні прояви транспорту через плазмолему (мікроворсинки, базальні складки, ендоцитозні пухирці). Взаємодія між клітинами: види та значення. Міжклітинні контакти, їх різновиди, будова, молекулярна організація та функції. Взаємодія клітин з міжклітинним матриксом.
Тема 4. ЦИТОПЛАЗМА. МЕТАБОЛІЗМ КЛІТИНИ. СИНТЕТИЧНИЙ АПАРАТ КЛІТИНИ. СИСТЕМА КАТАБОЛІЗМУ.
Основні компоненти цитоплазми: гіалоплазма, органели, включення. Гіалоплазма: визначення, хімічний склад, фізико-хімічні властивості, значення у метаболізмі клітини. Система оновлення білків гіалоплазми.
Протеасоми. Молекулярна організація і роль протеасом в контролі якості зборки та конфірмаційних змін білків гіалоплазми. Роль дисфункції протеасом в захворюваннях людини, асоційованих із віком.
Органели: визначення, класифікація. Органели загального та спеціального призначення. Мембранні та немембранні органели. Функціональні апарати клітини.
Мікрофіламенти – молекулярний склад, механізми реаранжування, роль у зміні форми і міграції клітин.
Структура, збирання та динамічна нестабільність мікротрубочок, роль у транспорті речовин, поділі та поляризації клітини. Центр організації мікротрубочок. Центріолі. Будова та функції. Організація системи мікротрубочок у аксонемі війок та джгутика.
Синтетичний апарат клітини. Вільні рибосоми: будова, молекулярна організація, функціональне значення. Рибосоми, що пов’язані з гранулярною ендоплазматичною сіткою. Будова та функції гранулярної ендоплазматичної сітки, роль у синтезі білків для секреції (секретованих білків), білків плазмолеми та ферментів лізосом. Уявлення про стрес ендоплазматичної сітки та її ролі у порушенні посттрансляційної модифікації і накопиченні конформаційно змінених білків, як основи дисфункції, старіння і загибелі клітин. Зв'язок гранулярної ендоплазматичної сітки з комплексом Гольджі. Будова і функції комплексу Гольджі. Роль у формуванні лізосом та ремоделюванні плазмолеми, секреторній діяльності клітини. Екзоцитоз.
Структурна організація системи катаболізму в клітині. Рецептор опосередкований ендоцитоз. Система ендосом. Лізосоми, їх види та роль у життєдіяльності клітини. Молекулярна характеристика мембрани і матриксу лізосом. Маркерні ферменти. Поняття про лізосомальні хвороби.
Мітохондрії. Структурна організація. Характеристика зовнішньої та внутрішньої мембран, мітохондріального матриксу. Роль мітохондрій у катаболізмі ліпідів та вуглеводів, продукції АТФ та терморегуляції, синтезі стероїдних гормонів. Поняття про мітохондріальні хвороби. Мітохондріальні регулятори апоптозу та виживання клітин.
Система детоксикації у клітині. Гладка ендоплазматична сітка і пероксисоми. Маркерні ферменти, функціональне значення.
Гладка ендоплазматична сітка – роль у метаболізмі ліпідів та вуглеводів. Спеціалізація ендоплазматичної сітки на депонуванні кальцію, синтезі стероїдних гормонів, виконанні детоксикаційної функції. Роль гладкої ендоплазматичної сітки у відновленні ядерної оболонки після мітозу та реалізації а,утофагії при оновленні мембранних органел.
Джерела, механізми утворення та утилізації органел. Внутрішньоклітинна регенерація. Молекулярні механізми, структурні прояви. Роль мікроаутофагії та протеасомної деградації білків у підтриманні структурного гомеостазу клітини.
Включення. Класифікація. Хімічний склад, методи дослідження. Роль у життєдіяльності клітин, зв'язок з органелами.
Тема 5. ЦИТОПЛАЗМА. ЦИТОСКЕЛЕТ. СИСТЕМА ЦИТОПРОТЕКЦІЇ ТА САМОВІДНОВЛЕННЯ КЛІТИНИ.
Цитоскелет: проміжні філаменти, мікрофіламенти, мікротрубочки. Тканиноспецифічна експресія проміжних філаментів, їх роль у підтриманні форми та регуляції функціональної активності клітин.
Тема 6. ЯДРО.
Загальна характеристика і функції ядра. Форма, розміри, тинкторіальні властивості, ядерно-цитоплазматичне співвідношення у різних типах клітин.
Основні компоненти ядра: ядерна оболонка, хроматин, ядерце, каріоплазма. Будова і функція ламіни.
Хроматин. Функціональне значення. Хімічний склад хроматину: ДНК і пістонові білки. Рівні та механізми пакування хроматину (нуклеосоми, фібрили, петлі, хромосоми). Еухроматин та гетерохроматин. Зв'язок з синтезом білка (транскрипція). Структурна характеристика при світловій та електронній мікроскопії. Статевий хроматин. Будова хромосоми. Хроматиди. Центромер. Кінетохор. Теломер.
Ядерце. Характеристика при світловій та електронній мікроскопії (кількість і розташування ядерець). Ядерцеві організатори. Структурні компоненти ядерця (аморфна, волокнистаа та зернистаа) частини, їхній хімічний склад. Біогенез рибосом.
Ядерна оболонка (каріолемма). Зовнішня та внутрішня ядерні мембрани, навколоядерний простір. Ядерні пори. Комплекс ядерної пори. Транспорт між ядром та цитоплазмою.
Нуклеоплазма, фізико-хімічні властивості, хімічний склад, значення.
Зміна будови ядра при різних функціональних станах клітини. Структурні прояви посилення транскрипції при активації синтезу білка.
Тема 7. РЕПРОДУКЦІЯ КЛІТИН. КЛІТИННИЙ ЦИКЛ. МІТОЗ.
Життєвий цикл клітини. Низько диференційовані клітини, їхня характеристика.
Проліферація клітин, біологічне значення. Протоонкогени та антионкогени. Клітинний цикл. Періоди інтерфази (G1, S, G2). Точки рестрикції та їх регуляція. Мітоз: фази, морфологічні прояви, регулятори.
Поліплоїдія.
Диференціювання клітин. Епігенетичний контроль. Ядерно-цитоплазматичне відношення. Ультраструктурна характеристика клітин, що виконують різні функції. Функціональна активність клітин та її регуляція.
Реакції клітин на дію факторів пошкодження. Зворотні та незворотні зміни клітин. Їхні морфологічні прояви. Внутрішньоклітинна регенерація: загальна характеристика, біологічне значення.
Адаптація клітин, її значення для збереження життєдіяльності клітин за умов змін навколишнього середовища.
Мейоз: фази мейозу, механізми та біологічне значення.
Тема 8.ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ КЛІТИНИ. ДИФЕРЕНЦІЮВАННЯ. СТАРІННЯ. СМЕРТЬ КЛІТИНИ.
Старіння клітин. Морфологічні прояви та молекулярні маркери. Гибель клітин. Види гибелі клітин (некроз, апоптоз, аутофагія). Апоптоз. Біологічний сенс та значення. Морфологічні прояви. Шляхи індукції апоптозу. Регулятори і молекулярні маркери апоптозу.
Тема 9.ОСНОВИ БІОЛОГІЇ РОЗВИТКУ. ЗАГАЛЬНА ЕМБРІОЛОГІЯ. ДЖЕРЕЛА РОЗВИТКУ ТКАНИН.
Періодизація розвитку зародка. Запліднення. Дроблення, гаструляція, гісто- та органогенез. Біологічні процеси, що лежать в основі розвитку зародка: індукція, детермінація, поділ, міграція клітин, ріст, диференціювання, взаємодія клітин, руйнування.
Прогенез. Утворення та загальна характеристика гамет.
Запліднення та утворення зиготи.
Дроблення. Тривалість, локалізація, темні та світлі бластомери. Бластоциста. Ембріобласт. Ембріональні стовбурові клітини.
Гаструляція. Фази гаструляції. Загальна характеристика.
Позазародкові органи.
Зародкові листки. Осьовий комплекс зачатків органів. Нотохорда. Пренотохордальна пластинка
Ембріональна індукція. Нейруляція. Детермінація клітин і диференціювання зародкових листів.
Тема 10. ПОНЯТТЯ ПРО ТКАНИНИ. ЕПІТЕЛІЙ. ВИДИ ОДНОШАРОВИХ ЕПІТЕЛІЇВ.
Поняття про тканину. Тканина, як система гістологічних елементів. Характеристика гістологічних елементів: клітини та ї похідні.
Класифікація тканин. Джерела розвитку тканин. Гістогенез як результат диференціювання зародкових листків
Властивості тканин: детермінація, диференціювання, мінливість, адаптація, реактивність, регенерація
Детермінація та диференціювання клітин, їх молекулярно-генетичні основи. Стовбурові клітини, їх характеристика і властивості. Трансдиференціювання.
Види регенерації (фізіологічна, репаративна). Клітинна і внутрішньоклітинна регенерація.
Клітинна терапія як один з напрямків регенераторної медицини.
Епітеліальні тканини.Джерела розвитку. Класифікація епітеліїв. Загальна морфо-функціональна характеристика епітеліальних тканин.
Покривні епітелії. Структурний склад. Цитокератини як маркери різних видів епітеліальних тканин. Роль міжклітинних контактів у організації епітеліального пласта та визначенні функціональних властивостей епітеліїв. Базальна мембрана: структура, молекулярний склад, функціональне значення. Трофіка та іннервація епітеліїв.
Одношарові епітелії. Класифікація. Джерела розвитку, локалізація, будова, функції. Полярність епітеліальних клітин. Спеціалізація плазмолеми епітеліальних клітин. Міжклітинні контакти. Види, молекулярна організація, локалізація, структурні основи бар’єрної функції та забезпечення транспорту через епітелії.
Тема 11.БАГАТОШАРОВИЙ ТА ЗАЛОЗИСТИЙ ЕПІТЕЛІЙ.
Залозистий епітелій. Будова та класифікація залоз. Полярність гландулоцитів. Секреторний цикл, його фази і регуляція.
Екзокринні залози. Кінцеві відділи та вивідні протоки. Кінцеві відділи – будова і функції. Типи секреції. Морфологічні прояви мерокринової, апокринової та голокринової секреції. Особливості фізіологічної та репаративної регенерації залозистого епітелію.
Тема 12.ТКАНИНИ ВНУТРІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА. КРОВ. ЕРИТРОЦИТИ. ТРОМБОЦИТИ.ПЛАЗМА.
Морфофункціональна характеристика. Походження, загальна будова, функції. Мезенхіма. Класифікація тканин внутрішнього середовища.
Кров. Загальна характеристика. Властивості. Функції. Склад крові: плазма і формені елементи. Гематокрит. Характеристика плазми. Формені елементи крові. Класифікація. Гемограма.
Еритроцити. Кількість. Розмір і форма (нормо-, мікро- та макроцити, фізіологічний пойкіло- та анізоцитоз). Тривалість життєвого циклу. Будова еритроцитів при світловій та електронній мікроскопії. Структурні та молекулярні основи підтримання форми еритроциту. Включення гемоглобіну. Види гемоглобіну. Механізми дихальної функції еритроцитів.
Тромбоцити. Кількість, розмір, форма тромбоцитів. Будова при світловій та електронній мікроскопії. Грануломер і гіаломер. Гранули тромбоцитів та їх вміст. Система канальців, цитоскелет тромбоциту. Рецептори плазмолеми тромбоцитів. Роль тромбоцитів у гемостазі, запаленні, репарації судинної стінки. Поняття про етапи і механізми утворення тромбу.
Тема 13.КРОВ. ГРАНУЛЯРНІ ЛЕЙКОЦИТИ.
Лейкоцити. Класифікація лейкоцитів, їх роль у захисних реакціях організму. Лейкоцитарна формула. Гранулоцити (нейтрофіли. еозинофіли, базофіли): кількість, розмір, будова, хімічний склад гранул, функції. Нейтрофіли: функціональна морфологія, механізми елімінації мікроорганізмів.
Діагностичне значення змін у лейкоцитарній формулі.
Захисна функція системи крові. Клітини (нейтрофіли, еозинофіли, базофіли, макрофаги), хімічні медіатори (хемокіни, цитокіни, бактерицидні білки та система комплементу) та процеси (запалення) у системі неспецифічного захисту.
Тема 14.КРОВ. АГРАНУЛЯРНІ ЛЕЙКОЦИТИ. ЛІМФА.
Лейкоцити.
Агранулоцити (моноцити і лімфоцити): кількість, розмір, будова і функції, роль у забезпеченні специфічного імунітету. Моноцити. Диференціювання на макрофаги і дендритні клітини. Т- і В- лімфоцити. Натуральні кілери: будова, молекулярні маркери, функції.
Діагностичне значення змін у лейкоцитарній формулі.
Поняття про механізми активації, адгезії, ролінгу, міграції лейкоцитів (селектини, хемокіни, інтегрини) та фагоцитозу. Респіраторний вибух. Система розпізнавання генетично чужорідного матеріалу. Молекули МНС І і ІІ класів. Клітини і молекули, що забезпечують специфічний імунітет.
Вікові особливості гемограми. Поняття про фізіологічну регенерацію крові.
Тема 15.ЕМБРІОНАЛЬНИЙ ТА ПОСТЕМБРІОНАЛЬНИЙ ГЕМОЦИТОПОЕЗ.
Ембріональний та постембріональний гематопоез (гемоцитопоез). Ембріональний гемоцитопоез – гістогенез крові як тканини. Терміни, послідовність, локалізація.
Ембріональний гемоцитопоез. Жовтковий мішок. Закладка примітивних (первинних) ембріональних гематопоетичних стовбурових клітин. Інтраваскулярний гематопоез. Васкулогенез. Міграція примітивних стовбурових клітин у плаценту і печінку.
Закладка дефінітивних гематопоетичних стовбурових клітин у парааортальному регіоні мезодерми (аорто-гонадо-мезонефральна зона). Гемангіогенез. Циркуляція та рекрутування стовбурових клітин крові. Вторинна колонізація печінки дефінітивними стовбуровими клітинами. Печінковий гемоцитопоез. Червоний кістковий мозок. Участь у ембріональному та постембріональному гемоцитопоезі.
Пуповинна кров як джерело стовбурових клітин.
Постнатальний гемопоез. Мієлоїдна та лімфоїдна тканини. Червоний кістковий мозок як джерело стовбурових клітин крові, ендотеліальних клітин-попередниць та стромальних стовбурових клітин. Мобілізація стовбурових клітин: механізми, біологічне значення. Використання мезенхімних стовбурових клітин для аутологічної трансплантації.
Гемопоетична стовбурова клітина. Властивості. Поняття про молекулярні маркери та колонієстимулювальні фактори. Сучасна теорія кровотворення. Роль мікрооточення.
Гемопоетичні клітини. Поняття про колонієтвірні одиниці. Полі-, оліго- та уніпотентні клітини-попередниці. Бласти. Дозрівання клітин. Структурні прояви диференціювання клітин різних гемопоетичних рядів.
Гістогенетичні ряди: еритропоезу, гранулоцитопоезу, моноцитопоезу, тромбоцитопоезу, лімфопоезу. Молекулярні механізми та ключові регулятори різних ліній гематопоезу.
Тема 16.ЗАСВОЄННЯ ПРАКТИЧНИХ НАВИЧОК( ДІАГНОСТИКА ПРЕПАРАТІВ) ЗА ТЕМАМИ ПІДРОЗДІЛУ 1 (теми 1-15)
Демонстрація студентом оволодіння практичними навичками. Уміння налаштувати мікроскоп до роботи, користування об’єктивами малого та великого збільшення. Вміння ідентифікувати мікропрепарат за його структурними особливостями та тинкторіальними властивостями. Вміння визначити та вивести на вказівку певну структуру в препараті. Мотивувати свою відповідь. Визначати ультрамікроскопічні структури на ЕМ-мікрофотографії, аналізувати їх функціональний стан за особливостями будови.