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.