Сравнительная характеристика общих органоидов эукариотических клеток

Органоиды	Растительная клетка	Животная клетка
а) Одномембранные:
ЭПС
комплекс Гольджи (указать особенности строения и локализации)
лизосомы	Обнаружены в проростках кукурузы в 1968г. Матилем. В растительных клетках способны не только расщеплять, но и синтезировать вещества	Обнаружены в клетках печени в 1955г. Де Дювом…
микротельца
сферосомы	Обнаружены 1880г. Ганштейном. Шаровидные тельца, имеют тонко зернистую структуру, образуются в ЭПС, но располагаются свободно, имеют ферменты необходимые для синтеза жиров, синтезируют незаменимые жирные кислоты
цитосомы	Обнаружены в 1958г. Портером и Колфилдом. Шарообразные тельца, присоединеные к каналам ЭПС, характерны для делящихся клеток корешка покрытосеменных, есть у водорослей
б) Двумембранные:
митохондрии	Обнаружены в 1904г Мевесом в клетках пыльников кувшинки, назвал «хондриом», позже митохондрии выделены из проростков и листьев, обнаружены в цитоплазме всех систематических групп растений …	Обнаружены в 1882г. Флеммингом, 1894г. Альтманом, подробно описал Бенда в 1897г, дал название «митохондрии», обнаружены в цитоплазме всех систематических групп животных …
пластиды
в) Немембранные:
рибосомы
клеточный центр
микротрубочки	Обнаружены Портером в 1965г. у папоротника орляка, в элементах флоэмы табака (в 1967г. Кроншавом и Эсау).

Таблица 4

Классификация включений

	Растения	Животные
1. Трофические - Белковые     - углеводные - жировые - витамины	Белок семян пшеницы – глиадин, белок семян кукурузы - зеин	Белок молока- казеин, яичный белок – овальбумин, вителллин - в яичном желтке, ихтулин - в икринках рыб
2. Пигментные (специальные) - гемоглобин - каротин - меланин - хлорофилл - липофусцин
3. Секреторные - фитогормоны - фитонциды - секреты клеток желудочно-кишечного тракта, серозных оболочек - феромоны - медиаторы
4. Экскреторные - соли щавелевокислого кальция - мочевина
5. Неспецифические - пыль - сажа

Самоконтроль по ситуационным задачам:

Задача 1. Известно, что у позвоночных животных кровь красная, а у некоторых беспозвоночных (головоногих моллюсков) голубая. Объясните с присутствием, каких микроэлементов связан определенный цвет крови у этих животных?

Ответ: Кровь этих животных голубая т.к. в ее состав входит гемоцианин, содержащий медь (Си).

Задача 2.Зерна пшеницы и семена подсолнечника богаты органическими веществами. Объясните, почему качество муки связано с содержанием клейковины в ней, какие органические вещества находятся в клейковине пшеничной муки. Какие органические вещества находятся в семенах подсолнечника?

Ответ: Клейковина – это та часть муки, в которой содержится белковый компонент, благодаря которому качество муки ценится выше. В семенах подсолнечника наряду с белками и углеводами в значительном количестве находятся растительные жиры.

Задача 3. Восковидные липофусцинозы нейронов могут проявляться в разном возрасте (детском, юношеском и зрелом), относятся к истинным болезням накопления, связанным с нарушением функций органоидов мембранного строения, содержащих большое количество гидролитических ферментов. Симптоматика включает признаки поражения центральной нервной системы с атрофией головного мозга, присоединяются судорожные припадки. Диагноз ставится при электронной микроскопии - в этих органоидах клеток очень многих тканей обнаруживаются патологические включения. Объясните, в каком органоиде в клетках нарушена функция?

Ответ: у людей с данной патологией нарушена функция лизосом, возможно, какие-то ферменты отсутствуют или не включаются, поэтому в лизосомах обнаруживаются недорасщепленные структуры.

Задача 4. У больного выявлена редкая болезни накопления гликопротеинов, связанная с недостаточностью гидролаз, расщепляющих полисахаридные связи эти аномалии характеризуются неврологическими нарушениями и разнообразными соматическими проявлениями. Фукозидоз и маннозидоз чаще всего приводят к смерти в детском возрасте, тогда как аспартилглюкозаминурия проявляется как болезнь накопления с поздним началом, выраженной психической отсталостью и более продолжительным течением.

Объясните, в каком органоиде в клетках нарушена функция?

Ответ: у людей с данной патологией нарушена функция лизосом, отсутствуют ферменты, расщепляющие гликопротеины, поэтому в лизосомах обнаруживаются недорасщепленные структуры.

Задача 5. Выявлено наследственное заболевание, связанное с дефектами в функционирования органоида клетки приводящее к нарушениям энергетических функций в клетках - нарушению тканевого дыхания, синтеза специфических белков. Данное заболевание передается только по материнской линии к детям обеих полов. Объясните, в каком органоиде произошли изменения. Ответ обоснуйте.

Ответ: произошел дефект митохондриальной ДНК, идет неправильное считывание информации, нарушается синтез специфических белков, проявляются дефекты в различных звеньях цикла Кребса, в дыхательной цепи, что привело к развитию редкого митохондриального заболевания.

Занятие № 3«Ядро, его структурные компоненты. Размножение клеток»

Подготовка к практическому занятию

При подготовке необходимо использовать основные источники, лекционный материал, а также дополнительную литературу по теме занятия.

Перечень вопросов для самоподготовки по теме практического занятия:

1. Функции ядра. Основные структурные компоненты интерфазного ядра и их функции.

2. Хроматин. Различие эухроматина и гетерохроматина.

3. Уровни организации хроматина в метафазной хромосоме и их морфологическое выражение.

4. Особенности строения и типы метафазных хромосом.

5. Основные методы окраски митотических хромосом. Что позволяет выявить каждый вид окраски?

6. Понятия «кариотип», «кариограмма», «идиограмма».

7. Классификация хромосом человека в кариотипе. Характеристика каждой группы хромосом.

8. Правила хромосомных наборов.

9. Отличие понятий: «жизненный цикл» и «митотический цикл». Периоды жизненного цикла клетки.

10. Фазы митоза, процессы происходящие в каждой фазе.

11. Политения, эндомитоз и полиплоидия.

12. Процессы лежащие в основе полиплоидизации ткани. Возможные пути возникновения полиплоидных клеток.

13. Биологическое значение митоза.

14. Нарушения митоза. Связь патологии митоза и патологии человека.

15. Мозаицизм, механизмы его возникновения.

16. Амитоз: его отличие от митоза, значение в норме и при патологии человека.

Перечень практических умений по изучаемой теме:

Умение:

- различать типы хромосом - метацентрические, субметацентрические и акроцентрические;

- дифференцировать фазы митоза в клетках растений и животных;

- выявлять биологическую роль интерфазы и митоза;

- решать ситуационные задачи на материале, связанном с жизненным циклом и делением клетки.

Рекомендации по выполнению УИРС

(требования к оформлению рефератов см. «Занятие №1»)

Предлагаемые темы рефератов:

1. Ядерный поровый комплекс – структура и функции.

2. Ядрышко – структура и функции.

3. Организация хроматина и метафазных хромосом.

4. Виды хроматина – структурно-функциональные особенности.

5. Теломерные участки хромосом – молекулярная организация и функции.

6. Морфологические параметры митотических хромосом. Изохромосомы.

7. Современные методы окраски хромосом.

8. Разновидности и особые состояния хромосом.

9. Регуляция жизненного цикла клетки.

- Изготовление таблиц

Для изготовления таблиц можно подобрать варианты иллюстраций, взятых из приведённых в списке источников литературы по согласованию с преподавателем

Самоконтроль по тестовым заданиям изучаемой темы:

1. Ядерная оболочка состоит из:

а) одной трёхслойной мембраны

б) двух мембран, разделённых перинуклеарным пространством

в) двух мембран, плотно прилегающих друг к другу и пронизанных ядерными порами

г) одной мембраны, пронизанной ядерными порами

Эталон: б

2. Ядрышко представляет собой структуру, в которой происходит:

а) образование и созревание ДНК

б) формирование хромосом

в) образование и созревание рибосомальных РНК

г) формирование ядерного аппарат деления

Эталон: в

3. Хроматином называется:

а) дисперсное состояние хромосом в интерфазе клеточного цикла

б) вещество матрикса хромопластов

в) спирализованное состояние хромосом в профазе

г) окрашенная часть цитоплазмы клетки

Эталон: а

4. Нуклеосомы – это:

а) структурно-функциональная единица плазмалеммы

б) основная структурная единица хроматина

в) элемент структуры ядерных белков

г) разновидность нуклеоида у прокариот

Эталон: б

5. Для эухроматина характерно:

а) функциональная активность

б) большое количество уникальных, потенциально транскрибируемых последовательностей нуклеотидов

в) упаковка в постоянные сверхконденсированные блоки ДНК - гистон

г) отсутствие негистоновых белков

Эталон: а

6. Кариотип в общебиологическом смысле это характеристика:

а) клетки

б) организма

в) вида

г) популяции

Эталон: в

7. Кариограмма – это:

а) плоскость, в которой расположены хромосомы в метафазе митотического деления

б) препарат, в котором можно наблюдать фазу митотического деления клетки

в) вся совокупность хромосом единичной клетки, наблюдаемая под микроскопом или её фотографическое изображение

г) систематизированный (в соответствии с требованиями кариотипирования) набор хромосом единичной клетки

Эталон: г

8. Схематичным обобщенным изображением кариотипа является:

а) кариограмма

б) криптограмма

в) метафазная пластинка

г) идиограмма

Эталон: г

9. Хромосомы с незначительно различающейся длиной плеч носят название:

а) метацентрические

б) субметацентрические

б) акроцентрические

в) телоцентрические

Эталон: б

10. Завершается формирование ядрышка, интенсифицируется синтез белка и происходит рост клетки в периоде её жизненного цикла:

а) G₁- периоде интерфазы

б) S - периоде интерфазы

в) G₂ - периоде интерфазы

г) в митозе

Эталон: а

Самоконтроль по ситуационным задачам:

Задача 1.Ядро яйцеклетки и ядро сперматозоида имеет равное количество хромосом, но у яйцеклетки объём цитоплазмы и количество цитоплазматических органоидов больше, чем у сперматозоида. Одинаково ли содержание в этих клетках ДНК?

Ответ: У яйцеклетки содержание ДНК больше, за счёт наличия митохондриальный ДНК.

Задача 2. Гены, которые должны были включиться в работу в периоде G₂, остались неактивными. Отразится ли это на ходе митоза?

Ответ: В период G₂ синтезируются белки, необходимые для образования нитей веретена деления. При их отсутствии расхождение хроматид в анафазу митоза нарушится или вообще не произойдёт.

Задача 3. В митоз вступила двуядерная клетка с диплоидными ядрами (2n=46). Какое количество наследственного материала будет иметь клетка в метафазе при формировании единого веретена деления, а также дочерние ядра по окончании митоза?

Ответ: В каждом из двух ядер, вступивших в митоз, хромосомы диплоидного набора уже содержат удвоенное количество генетического материала. Объем генетической информации в каждом ядре - 2n4с. В метафазе при формировании единого веретена деления эти наборы объединятся, и объем генетической информации составит, следовательно - 4n8с (тетраплоидный набор самоудвоенных или реплицированных хромосом).

В анафазе митоза этой клетки к полюсам дочерних клеток разойдутся хроматиды. По окончании митоза ядра дочерних клеток будут содержать объем генетической информации = 4n4с.

Задача 4. После оплодотворения образовалась зигота 46,ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды одной из Х-хромосом, отделившись друг от друга, не разошлись по 2-м полюсам, а обе отошли к одному полюсу.

Расхождение хроматид другой Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза, не внося дополнительных изменений, но и не исправляя изменённые наборы хромосом.

Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы? Предположите, какими могут быть фенотипические особенности этого организма?

Ответ: Набор неполовых хромосом (аутосом) в обоих бластомерах будет нормальным и представлен диплоидным числом = 44 несамоудвоенных (нереплицированных) хромосом – бывших хроматид метафазных хромосом зиготы.

В результате клетки организма, развившегося из этой зиготы, будут иметь разный набор хромосом, то есть будет иметь место мозаицизм кариотипа: 45,Х / 47,ХХХ примерно в равных пропорциях.

Фенотипически это женщины, у которых наблюдаются признаки синдрома Шерешевского-Тернера с неярким клиническим проявлением.

Задача 5. После оплодотворения образовалась зигота 46,ХY, из которой должен сформироваться мужской организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды Y-хромосомы не разделились и вся эта самоудвоенная (реплицированная) метафазная хромосома отошла к одному из полюсов дочерних клеток (бластомеров).

Расхождение хроматид Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза, не внося дополнительных изменений, но и не исправляя изменённые наборы хромосом.

Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы? Предположите, какой фенотип может иметь этот индивид?

Ответ: Мозаицизм кариотипа: 45,Х / 46,ХY (сокращенно – Х0/ХY) примерно в равных пропорциях. Фенотипические варианты при этом типе мозаицизма - 45,Х / 46,ХY разнообразны. Такой индивид внешне может быть как мужского, так и женского пола. Описаны случаи гермафродитизма у лиц с мозаицизмом 45,Х / 46,ХY, когда внешне организм был женского пола, но с правой стороны обнаруживалось яичко (семенник), над влагалищем – половой член и уретральное отверстие.

Занятие № 4«Молекулярные основы наследственности и изменчивости»

Подготовка к практическому занятию

При подготовке необходимо использовать основные источники, лекционный материал, а также дополнительную литературу по теме занятия.

Перечень вопросов для самоподготовки по теме практического занятия:

1. Строение белка. Уровни организации белковой молекулы.

2. Строение нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. Уровни пространственной организации ДНК и конкретные параметры: строение мономеров, комплементарность и антипараллельность, диаметр спирали, расстояние между парами нуклеотидов по оси спирали, число пар нуклеотидов в одном витке.

3. Содержание понятия «геном» в исходном – классическом смысле, а также в молекулярной биологии. Единицы измерения объем генома.

4. Основные свойства генов.

5. Принципы, лежащие в основе репликации ДНК, особенность репликации каждой из двух цепей ДНК.

6. Отличия организации гена у про- и эукариот.

7. Критерии (и примеры) классификации генов.

8. Доказательства невозможности моноплетного или диплетного генетического кода. Предельное число триплетов ДНК (или РНК).

9. Обоснование факта того, что 20 аминокислот, содержащихся в полипептидной цепи по завершению трансляции, кодирует 61 триплет, основе свойств генетического кода.

10. Специфическая последовательность нуклеотидов ДНК в промоторе, определяющая стартовую точку транскрипции.

11. Палиндром, его функция в матричных процессах.

12. Механизм «узнавания» матричной РНК рибосомы у прокариот.

13. Суть альтернативного сплайсинга.

14 Общее название ферментов, связывающих «свои» аминокислоты с транспортными РНК и примеры названий конкретных ферментов.

15. Функциональные центры рибосом.

16. Механизм «узнавания» матричной РНК малой субчастицы рибосомы.

17. Участок рибосомы, в который попадёт кодон АУГ,и любой следующий кодон при инициации трансляции.

18. Природа сигнала, определяющего терминацию трансляции.

19. Аминокислота, являющаяся первой в полипептидной цепи, отделившейся от рибосомы после завершения трансляции.

20. Свойство и особенность генетического кода определяющее возможность возникновения генных мутаций по типу сдвига рамки считывания.

21. Последствия для структуры полипептида включения в кодирующую область ДНК одного лишнего нуклеотида, двух нуклеотидов, трёх нуклеотидов.