Вступ до курсу медичної біології. Структурно-функціональна організація клітин. Лекція №1

1.

Лекція №1
Вступ до курсу медичної біології.
Структурно-функціональна
організація клітин.
2023

2. Визначення

Біологія – наука про життя, загальні
закономірності існування і розвитку живих
істот у їх взаємозв'язку із зовнішнім
середовищем.

3. Предмет вивчення медичної біології:

структурно-функціональна організація клітини
молекулярно-генетичні механізми онтогенезу
спадковість людини
генотипні і індивідуальні відмінності людей
біогеноценотичний рівень організації життя і
місце людини в ньому
основи паразитизму і паразитарних інвазій
біосфера як система, що забезпечує існування
людини.

4. Основні властивості живого

Обмін речовин і енергії
Подразливість і рух
Розмноження
Ріст і розвиток
Цілісність і дискретність
Гомеостаз і адаптація
Спадковість і мінливість
Самооновлення та саморегуляція

5. Рівні організації живого:

молекулярний
клітинний
організменний
популяційно-видовий
біогеоценотичний
біосферний

6.

Рівні організації живого:
Молекулярний – молекулярна біологія та біохімія
Клітинний - цитологія
Тканинний – гістологія
Біогеоценотичний - екологія

7. Типи клітинної організації

Неклітинні
Клітинні
Віруси (Vira)
віріно
віроїди
пріони
Прокаріоти
бактерії
синьо-зелені
водорості
Еукаріоти
гриби
рослини
тварини

8. НЕКЛІТИННІ

Неклітинні форми життя — це автономні структури на
молекулярному рівні організації життя, до яких відносять віроїди,
пріони та віруси.
Вірус (лат. virus — яд)
Віруси складаються з
молекули ДНК або РНК
і білкової оболонки.

9.

10. Бактеріофаги віруси – паразити бактерій

11. Віроїди – це замкнута 2-ланцюгова РНК з каталітичним центром

Відкриті у 1971 р. Теодором
Дієнером.
Це рослинні
внутрішньоклітинні паразити,
що містять 220-500
нуклеотидів.
Віроїди не кодують ніяких
білков, проте у клітині активно
конкурують з нуклеїновими
кислотам клітини-хазяїна.

12.

Пріони – «нестандартні»
біологічні реплікатори, що
представляють собою
особливим чином згорнуті
молекули білка. Цей білок
в нормі присутній на
мембранах нейронів і
виконує корисні функції,
пов'язані з передачею
сигналів.
Нешкідливий пріонний
білок перетворюється в
смертоносний пріон в
результаті «неправильного
згортання».
Відомо, що PrP може існувати в
двох конформаціях: «здоровій»
— PrP C , яку він має в
нормальних клітинах
(C-cellular — «клітинний»), і
«патологічній» — PrPSc,
власне пріонній (Sc - scrapie).

13.

КЛІТИННІ

14.

ПРОКАРІОТИ – не мають ядра
Мають кільцеву ДНК – нуклеоїд
Мають клітинну стінку (муреїн)
Мають рибосомі 70 S

15.

Цитологія – наука про клітину

16. Клітинна теорія

1838 г. ботанік Матіас Якоб Шлейден
встановив, що все тіло рослин складається з
клітин
Теодор Шванн (1810-1882) — основою будь
якої живої істоти — рослини чи тварини — є
клітина.
1839 р М. Шлейден і Т. Шванн сформулювали
клітинну теорію (всім рослинним і тваринним
організмам властива клітинна будова)

17.

Рудольф Вірхов —
німецький лікар та
дослідник —
«кожна клітина
може походити від
другої клітини
шляхом поділу».
«Поза клітиною
нема життя».
Основна праця —
«Целюлярна
патологія» 1858 р.

18.

Сучасна клітинна теорія включає наступні
положення:
—
клітина - основна структурно-функціональна і
генетична одиниця живих організмів, найменша
одиниця живого;
—
клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних
організмів схожі за будовою, хімічним складом і
найважливішими виявами процесів життєдіяльності;
—
кожна нова клітина утворюється в результаті
поділу початкової (материнської) клітини;
—
клітини багатоклітинних організмів
спеціалізовані: вони виконують різні функції і
утворюють тканини.

19. Різні форми клітин

Клітини мають різноманітну форму та розміри, залежно
від функції, яку виконують:
• овальну,
• яйцеподібну,
• спіральну,
• призматичну,
• веретеноподібну,
• циліндричну тощо.

20. Морфологія клітини

Основні
структурні
компоненти
Клітинна
мембрана (+над і
підмембранний
комплекс)
Цитоплазма
Гіалоплазма +
Органели +
Включення
Ядро:
Ядерна оболонка
Нуклеоплазма
Ядерце
Хроматин

21.

22. Надмембранний комплекс

Клітинна оболонка.
Знаходиться над плазматичною
мембраною. Виконує захисну та опорну функції, надає
твердість, пружність.
У рослин — з целюлози, пектина.
У грибів — містить хітин
У тварин (глікокалікс) — з гліколіпідів та глікопротеїдів.

23. БІОЛОГІЧНІ МЕМБРАНИ обмежують замкнуті об'єми різної величини і форми, наприклад бульбашки, сплощені порожнини або цілі

клітини.
У 1935 р. англійські вчені Даніелі і Даусон висловили
ідею про «бутербродну модель» мембрани, де молекули
білків (темні шари в електронному мікроскопі зовні), і
молекули ліпідів (світлий шар) – всередині.
Товщина мембрани найчастіше становить 6-12 нм.

24. Сучасна рідинно-мозаїчна модель плазматичної мембрани була запропонована С. Сенгером і Дж. Ніколсоном в 1972 році і

вдосконалена С.Сенгером в 1981 р.

25. Рідинно-мозаїчна модель

Рідка фракція - ліпіди. Молекули ліпідів можуть
обертатися і рухатися. Їх зміцнює - ХОЛЕСТЕРИН.
Мозаїка - це білки, периферичні та інтегральні
Вони не рухливі.
Через білки проходить транспорт речовин в клітину.

26. Функції мембрани:

1)
Бар'єрна (обмежуюча).
2)
Адгезивна
3)
Утворення міжклітинних контактів
4)
Рецепторна (сигнальна) – зв'язок із зовнішнім
середовищем, розпізнавання клітин і їх орієнтацію
при формуванні тканин і т.п.
5)
Обмінна – до складу мембрани входять
ферментативні білки.
6)
Транспортна:
Пасивний та активний транспорт

27. Транспорт речовин в клітину

1. АКТИВНИЙ
З використанням енергії АТФ. Проти градієнта
концентрації.
Іонні насоси (калій-натрієвий)
Ендоцитоз (фагоцитоз і піноцитоз)
Екзоцитоз
2. ПАСИВНИЙ
Без витрат енергії АТФ. За градієнтом концентрації.
Дифузія (через ліпідний шар) вода, газ в альвеолах
Полегшена дифузія (глюкоза, лактоза, амінокислоти,
гліцерин)
Осмос (рух води
рідин)

28.

Йонна помпа, іонний насос — мультибілковий комплекс, розташований на мембранах
клітин, який переносить іони через мембрану проти електрохимичного градієнту,
використовуючи енергію АТФ або світла. Існують насоси, які переносять лише один тип
іонів, а також іонні обмінники, які переносять один тип іонів в обмін на інший (натрійкалієвий насос та інші.
Іонні насоси розташовані на різних типах мембран клітини: на плазмалемі, мембранах
ендоплазматичного ретикулуму, одномембранних органел (лізосом, пероксисом тощо),
внутрішній і зовнішній мембрані мітохондрій та пластид.

29.

30.

Фізіологічний розчин - 0,9%
NaCl. Такий розчин ще
називають фізіологічним.
Гіпертонічний розчин - концентрація солі більше
ніж 0,9%.
Гіпотонічний розчин - концентрація солі менше ніж
0,9%.

31. Пасивний транспорт через мембрану

1. Плазмоліз
2. Деплазмоліз

32. Гемоліз еритроцитів

33.

Осмос - односторонній процес проникнення води через напівпроникну
мембрану з області з меншою концентрацією розчину в область з
більш високою концентрацією. Осмос зумовлює осмотичний тиск.
Діаліз - одностороння дифузія розчинених речовин.

34. Порушення транспорту

При порушенні натрієвих і калієвих каналів -
хвороби серця
При порушенні перенесення хлору - Муковісцидоз
(кістозний фіброз)
При порушенні перенесення кальцію - харчові
отруєння
Порушення протонних насосів - дальтонізм

35. Морфологія клітини

36.

Еукарiотична клiтина
Поверхневий
апарат
Цитоплазма
Включення
Гiалоплазма
Загальні
Мембранні
Одномембраннi
1.Ендоплазматична сiтка
(ЕПС):
2.комлекс
Гольджі
3.лiзосоми
4.вакуолi
Ядро
Органели
1.Ядерна
оболонка
2.Ядерце
3.Ядерний сік
4.Хроматин
Спецiальнi
Немембраннi
Двомембраннi
1. мiтохондрii
2. пластиди:
1. Рибосоми
2. Клiтинний
центр
3. Цитоскелет:
Мiкротрубочки
Мiкрофiламенти
Проміжні філаменти
Міофібрили,
Джгутики,
Мікроворсинки
Війки

37.

Цитоплазма (від грец. χύτος – клітина і πλάσμα – утвір) –
обов’язкова складова частина клітини, внутрішнє середовище
клітини, оточене плазматичною мембраною, що забезпечує
взаємодію органоїдів.
Складається із цитоплазматичного матриксу (або гіалоплазми) і
розміщених у ньому органоїдів та включень. Від зовнішнього
середовища відокремлюється плазматичною мембраною
(плазмолемою).
Системою внутрішніх мембран поділяється на окремі “відсіки”,
що різняться за формою, об’ємом, вмістом і функціональним
призначенням.
У цитоплазмі розрізняють периферичний ущільнений шар –
ектоплазму і внутрішній, що безпосередньо прилягає до ядра –
ендоплазму.

38.

Органели (органоїди) – це постійні диференційовані ділянки
цитоплазми, які мають певні функції і будову. Розрізняють органели
загального і спеціального призначення.
Органели спеціального призначення характерні для клітин, що
виконують спеціалізовану функцію: міофібрили – скоротливі
елементи м'язових клітин, війки епітелію в трахеї і бронхах,
мікроворсинки всмоктувальної поверхні епітелію тонкої кишки.
До
органел
загального
призначення
відносяться:
ендоплазматична сітка, рибосоми, лізосоми, комплекс Гольджі,
мітохондрії, пластиди, клітинний центр, мікротрубочки.
В усіх процесах клітина існує як єдине ціле, оскільки всі органели
клітини функціонально зв'язані між собою. Будь-яка органела не
може існувати позаклітинно, навіть у поживному середовищі.

39. Ядро (лат. nucleus, грец. karyon)

У 1831 році шотландський вчений Роберт Броун
відкрив ядро.
1. Ядерна
оболонка
2. Каріоплазма
3. Хроматин
4. Ядерце

40. Будова ядра

ОБОЛОНКА
- дві мембрани, мають пори
Функція: обмежує внутрішній вміст ядра і зв'язок з
цитоплазмою
Каріоплазма - рідке середовище ядра
У ньому присутні елементи ядра
Хроматин складається з ДНК, РНК білків
З нього утворюються хромосоми - носії спадкової
інформації
Ядерце
Округла структура всередині ядра
Містить ДНК і РНК
Синтезує р-РНК

41. Функції ядра:

1.
Зберігання генетичної інформації у вигляді
коду ДНК;
2.
Передача спадкової інформації;
3.
Контроль метаболічної активності.
4.
Утворення всіх видів РНК.
5.
Утворення субодиниць
рибосом (ядерце)

42. Ендоплазматична сітка

Діаметр 25-30 нм
Система мембран, канальців і бульбашок
Функції: збільшує площу клітини, ділиться на
ГРАНУЛЯРНУ
та АГРАНУЛЯРНУ

43. Ендоплазматична сітка

Агранулярна
Гранулярна
1. Синтез білків;
2. Модифікація: придбання
білками необхідної
конфігурації (фолдінг або
скручування білкових
молекул)
3. Транспортна
4. Компартментна
1. Синтез вуглеводів;
2. Синтез ліпідів (холестерин, стероїдні
гормони);
3. Транспорт речовин;
4. Формування внутрішньоклітинних
мембран;
5. Детоксикація;
6. Депо кальцію;
7. Компартментна
x26000
x30000

44. Комплекс Гольджі

Система цистерн, бульбашок
(канальців) розміщених біля ядра.
Основний елемент - діктіосоми
Функції: упаковка і накопичення
речовин, виведення речовин
Утворення лізосом, пероксисом
x60000

45. Лізосоми

Диаметр (0,2- 1 мкм)
Дрібні тільця, оточені мембраною і містять до 40 різних ферментів
Функції: внутрішньоклітинне перетравлення
біополімерів,
лізис мікроорганізмів і вірусів,
звільнення від структур і макромолекул, що втратили
функціональне значення,
утилізація надлишку поживних речовин,
аутоліз клітини

46.

залишкові (телолізосоми) - лізосоми з
неперетравленими залишками, часто містять
пігмент; характерні для хвороб накопичення
(хвороба Гоше, хвороба Гірке і ін.).

47.

Апоптоз: морфологічні зміни
1
2
Електронна
мікрофотографія
1 конденсований
хроматин
2 інвагінація

48.

При деяких захворюваннях в клітинах виникають
зміни, які супроводжуються порушеннями цілісності
мембран лізосом. Які зміни відбудуться в клітинах?
A. Накопичення речовин
B. Аутоліз
C. Порушення мітозу
D. Порушення трансляції
E. Порушення транскрипції
Лізосомні хвороби

49.

Пероксисоми (мікротільця) – це невеликі (0,31,0 мкм) кулеподібні органели, які мають
електронно щільну кристалоїдну структуру
всередині.
Містять ферменти (каталази),
беруть участь в обміні перекисних
сполук токсичних для клітини
(зокрема перекису водню Н2О2,),
ліпідів (ß-окислення жирних кислот),
холестерину і пурину; нейтралізації
етанолу, підтримують
температурний режим в клітині.

50.

У клітинах печінки і нирок людини міститися численні
одномембранні органели розміром 0,1-1,5 мкм, які
заповнені ферментами, що забезпечують Н2О2 залежне дихання і біосинтез жовчних кислот. Як
називаються ці органели?
A) Рибосоми
B) Травні вакуолі
C) Пероксисоми
D) Лізосоми
E) Комплекс Гольджі

51. Мітохондрії

(Греч. Mitos нитка + chondrion зернятко)
Форма варіює від круглої до ниткоподібної,
розмір - від 0,1 до 7 мкм.

52.

53. ФУНКЦІЇ МІТОХОНДРІЙ

1
. Внутрішньоклітинне дихання.
2. Акумуляція енергії у вигляді АТФ.
3. Синтез власних білків.
4. Цитоплазматична спадковість
(Мітохондріальний геном
успадковується по
материнській лінії)

54.

55.

56. Немембранні органели

Рибосоми
15-20 нм
Тільця округлої форми, що складаються з двох
неоднакових субодиниць
Мала субодиниця для приєднання і-РНК і т-РНК
Велика субодиниця - для синтезу поліпептидного
ланцюжка
Функція - синтез білка

57. Немембранні органели

Клітинний центр (центросома)
0,1-0,3 мкм - 0,0001-0,0003 мм
Складається з 1-2 центріолей
Функції: утворює мікротрубочки для
внутрішньоклітинного транспорту, бере
участь в поділі клітини - утворює веретено
поділу.
Дев'ять триплетів мікротрубочок
розташовані по колу.

58. Немембранні органели

мікротрубочки
мікрофіламенти
проміжні філаменти
Функція - формують
цитоскелет клітини опора

59. Цитоскелет