Цель. Знать основные современные методы изучения клеток. Знать и уметь анализировать структуру клеточных и неклеточных организмов при световой или электронной микроскопии. Иметь представление о физико-химических свойствах клеток, функциях их структур.
Задание для студентов
Работа 1. Методы изучения клеток
Изучите и перепишите в тетрадь таблицу.
|
Название методов |
Их характеристика |
|
1. Световая микроскопия |
Изучение клеток в световой микроскоп на основе цитохимических, гистохимических, иммунохимических и других исследований. При этом выявляются определенные вещества (например, гликоген, липиды), химические группы (например, альдегидные, аминогруппы) или маркированные специфическими антителами вещества |
|
2. Электронная микроскопия |
Трансмиссивная (просвечивающая) электронная микроскопия основана на прохождении излучаемого электронной пушкой пучка электронов через клеточные структуры с неоднородной электронной плотностью, что на флюоресцирующем экране создает плоскостное изображение объекта. Сканирующая (растровая) электронная микроскопия основана на сканировании электронным пучком поверхности изучаемого объекта |
|
3. Поляризационная микроскопия |
Изучение структур на основе лучепреломления. Направленный на объект поляризованный пучок света пропускается через расположенный между объективом и окуляром анализатор, определяющий в зависимости от пространственного расположения молекул в объекте характер отклонения плоскости поляризации света |
Окончание табл.
Название методов Их характеристика
|
4. Флюоресцентная микроскопия |
Изучение способности веществ излучать видимый свет при освещении объекта ультрафиолетовыми лучами (аутофлюоресценция) или при окраске флюоресцентными красителями, связывающимися с различными структурами или веществами клеток. Например, акридиновый оранжевый, связываясь с ДНК, дает желтозеленое свечение, а с РНК — красно-оранжевое |
|
5. Культура тканей |
Клетки предварительно выделяют из органов и тканей и культивируют в специальных приборах в условия стерильности с использованием питательных сред и определенного газового состава. Культура тканей используется для цитологических, фармакологических, токсикологических, микробиологических, генетических исследований, в целях биотехнологий и биоинженерии |
|
6. Рентгеноструктурный анализ |
Исследование атомной структуры веществ с помощью дифракции рентгеновских лучей. При этом определяется род атомов, их расположение в структуре кристаллов, жидкостей, молекул |
Работа 2. Химический состав клетки
Изучите и перепишите таблицу.
Работа 3. Молекулярная организация биологической мембраны
(по Б. Альберту, 1994) Изучите по рис. 1 трехмерное изображение мембраны. Обратите внимание на то, что липиды в мембране образуют бислой (представлены фосфолипидами, холестеролом и гликолипидами). Белки погружены в бислой липидов, их меньше, молекулы крупнее. Отметьте, что белки могут передвигаться в липидах и именно они в основном определяют специфику функций мембран.
Работа 4. Строение бактерии
Изучите по рис. 2 строение прокариотической (бактериальной) клетки.
Рис. 1. Строение биологической мембраны:
1 — липидный бислой; 2 — молекула белка; 3 — молекула липида
Рис. 2. Строение прокариотической клетки:
1 — жгутик; 2 — рибосомы; 3 — запасные питательные вещества; 4 — капсула; 5 — плазматическая мембрана; 6 — кольцевая молекула ДНК (нуклеоид); 7 — стенка клетки; 8 — мезосома; 9 — цитоплазма; 10 — тилакоиды (фотосинтетические мембраны)
Работа 5. Строение животной клетки
Изучите на микропрепаратах и по рис. 3 и 4 строение животной клетки, включения гликогена и жира. Зарисуйте несколько клеток.
Рис. 3. Строение животной клетки:
1 — оболочка клетки; 2 — цитоплазма; 3 — ядро
Рис. 4. Включения гликогена в клетках эпителия: 1 — включения гликогена в цитоплазме клеток
A. Строение клеток многослойного плоского ороговевающего эпителия слизистой оболочки твердого неба человека. Окраска гематоксилином — эозином (по Л.И. Фалину, 1963).
Б. Включения гликогена в цитоплазме клеток эпителия слизистой оболочки губы человека. ПАС-реакция (по Л.И. Фалину, 1963).
B. Включения жира в цитоплазме клеток печени. Окраска осмием. Рассмотрите под большим увеличением микроскопа клетки печени.
Найдите в цитоплазме жировые включения в виде круглых черных капель различной величины. Зарисуйте несколько клеток с включениями жира.
Обозначьте: 1 — оболочка клетки; 2 — ядро; 3 — цитоплазма с жировыми включениями.
Работа 6. Строение поверхностного аппарата животной клетки (по А.А. Заварзину, 1982) Изучите по рис. 5 и зарисуйте молекулярную структуру поверхностного аппарата.
Рис. 5. Строение поверхностной структуры животной клетки: 1 — поверхностный аппарат клетки; 2 — надмембранные структуры (гликокаликс); 3 — плазматическая мембрана; 4 — субмембранные структуры (микрофиломенты и микротрубочки); 5 — билипидный слой; 6 — интегральный белок; 7 — полуинтегральные белки; 8 — туннельный белок; 9 — поверхностный белок; 10, 11 — гликопротеиды и гликолипиды гликокаликса
Работа 7. Органеллы эукариотических клеток
Заполните таблицу, указав функции перечисленных органелл.
|
Органеллы |
Их функции |
|
Эндоплазматическая сеть: а) гладкая; б) гранулярная |
|
|
Рибосомы |
|
|
Митохондрии |
|
|
Пластинчатый комплекс |
|
|
Центросома |
|
|
Лизосомы |
|
|
Пластиды |
Работа 8. Ультрамикроскопическое строение животной и растительной клетки
Изучите на электроннограммах, по рис. 6 строение эукариотических клеток.
Рис. 6. Строение эукариотической клетки:
а — животного происхождения; б — растительного происхождения; 1 — ядро с хроматином и ядрышком; 2 — плазматическая мембрана; 3 — клеточная стенка; 4 — плазмодесмы; 5 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 — гладкая эндоплазматическая сеть; 7 — образующиеся пиноцитозные вакуоли; 8 — пластинчатый комплекс; 9 — лизосомы; 10 — жировые включения; 11 — центросома; 12 — митохондрии; 13 — полирибосомы; 14 — вакуоль; 15 — хлоропласт
Работа 9. Сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток
Изучите и перепишите таблицу.
|
Характерные особенности |
Прокариотические клетки |
Эукариотические клетки |
|
Поверхностный аппарат клетки: — надмембранные структуры; — плазматическая мембрана; — субмембранные структуры |
Образованы клеточной стенкой, содержат упрочняющий материал — муреин. Снаружи от клеточной стенки у ряда бактерий располагается капсула Имеется. Образует впячивания внутрь цитоплазмы — мезосомы и тилакоиды Не выражены |
У растительных клеток образованы клеточной стенкой, содержащей целлюлозу, а у животных клеток — гликокаликсом, состоящим из молекул гликолипидов и гликопротеидов Имеется Образуют опорно-сократительную систему, состоящую из микрофибрилл и микротрубочек |
|
Органеллы цитоплазмы |
Рибосомы |
Эндоплазматическая сеть, центросома, митохондрии, пластинчатый комплекс, рибосомы, лизосомы. Растительные клетки имеют вакуоль и пластиды |
|
Ядерный аппарат |
Ядро отсутствует. Нуклеоид — одна кольцевидная хромосома, расположенная в цитоплазме. Состоит из ДНК и небольшого количества белков |
Ядро имеет двухмембранную оболочку, кариоплазму, хроматин (хромосомы), ядрышки. Хромосомы состоят из ДНК и белков |
Работа 10. Строение вируса
Изучите по рис. 7 строение бактериофага и его электронную микрофотографию (по Н. Грину, 1990). Зарисуйте схему строения вируса, обозначьте его структуры.
Рис. 7. Строение вируса:
а — строение бактериофага; б — электронная микрофотография бактериофага; 1 — головка вируса; 2 — воротничок; 3 — стержень; 4 — чехол; 5 — базальная пластинка с шипами и отростками
Работа 11. Особенности строения: ДНК- и РНК-содержащих вирусов животных (по А.П. Коротяеву, 1998) Изучите рис. 8 и зарисуйте на выбор несколько вирусов различной формы и размеров.
Рис. 8. ДНК- (а) и РНК-содержащие (б) вирусы
Вопросы для самоподготовки
1. Каковы основные свойства биологических систем?
2. Какие уровни организации биологических систем являются эволюционно обусловленными?
3. Каковы основные положения клеточной теории Т. Шванна, М. Шлейдена, Р. Вирхова? Современное состояние клеточной теории?
4. Каковы основные физико-химические свойства клетки?
5. Каково современное представление о молекулярной организации биологической мембраны и ее функциях?
6. Как устроены прокариотические клетки?
7. Как устроены эукариотические клетки?
8. Как устроены вирусы?
9. Какие существуют гипотезы происхождения эукариотических клеток?
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ.
1. ОРГАНЕЛЛАМИ ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Митохондрии
2. Рибосомы
3. Центросома
4. Пластинчатый комплекс
2. УСТОЙЧИВОСТЬ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ВИДОВ БАКТЕРИЙ
К ЛИЗОЦИМУ СЛЮНЫ И СЛЕЗ ОБЪЯСНЯЕТСЯ НАЛИЧИЕМ
В ИХ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКЕ:
1. Белков
2. Мягких липидов
3. Муреина
4. Полисахаридов
3. БОЛЕЗНЕТВОРНЫЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ВИДОВ БАКТЕРИЙ ОБУСЛОВЛЕНЫ НАЛИЧИЕМ В ИХ КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКЕ:
1. Полисахаридов. муреина
2. Полисахаридов. липидов
3. Полисахаридов. капсульных полисахаридов
4. Полисахаридов. белков
Выберите несколько правильных ответов.
4. ПО СОВРЕМЕННОЙ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ, КЛЕТКА — ЭТО
СИСТЕМА:
1. Открытая
2. Закрытая
3. Элементарная
4. Универсальная
5. Целостная
5. СВОЙСТВАМИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Целостность и дискретность
2. Размножение
3. Метаболизм
4. Низкая энтропия (негэнтропия)
5. Наследственность и изменчивость
6. Высокая энтропия
6. ЭВОЛЮЦИОННО-ОБУСЛОВЛЕННЫМИ УРОВНЯМИ ОРГАНИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Молекулярно-генетический
2. Клеточный
3. Тканевый
4. Популяционно-видовой
5. Биогеоценотический
7. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ КЛЕТОК ОБЕСПЕЧИВАЮТ:
1. Компартментацию
2. Барьерную функцию
3. Формирование рибосом и полисом
4. Транспорт веществ
5. Рецепцию
Установите соответствие.
8. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТОК:
1. Световая микроскопия
2. Поляризационная микроскопия
3. Флюоресцентная микроскопия
4. Электронная микроскопия
5. Рентгеноструктурный анализ
6. Культура тканей
ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА:
а) Исследование живых клеток в питательной среде
б) Изучение конфигурации молекул биополимеров
в) Изучение клеточных структур на основе рассеивания ими пучка электронов
г) Изучение клеток в световом микроскопе
д) Исследование клеток, окрашенных веществами-флюорохромами
е) Изучение клеток на основе двойного лучепреломления)
9. ТИП КЛЕТКИ:
1. Прокариотическая
2. Эукариотическая
ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНОГО АППАРАТА:
а) Клеточная стенка содержит муреин
б) Клеточная стенка содержит целлюлозу
в) Плазматическая мембрана
г) Гликокаликс содержит липопротеины и гликолипиды
д) Субмембранные структуры — микрофибриллы и микротрубочки.
10. ОРГАНЕЛЛЫ КЛЕТОК
ЭУКАРИОТ:
1. Гладкая эндоплазматическая
сеть (ЭПС)
2. Рибосомы
3. Митохондрии
4. Центросома
5. Пластинчатый комплекс
6. Лизосомы
ИХ ФУНКЦИИ:
а) Синтез белка
б) Синтез углеводов и липидов
в) Деление клеток
г) Образование энергии
д) Внутриклеточное переваривание веществ
е) Выделение веществ из клетки
Литература
Основная
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2001. —
Кн. 1. — С. 18-21, 24-51, 54-55.
Пехов А.П. Биология и общая генетика. — М.: Изд-во РУДН, 1993. —
С. 20-48.
Дополнительная
Альберт Б., Брейд Д. и др. Молекулярная биология клетки. — М.: Мир, 1994. — Т. 1.
Гилберт С. Биология развития. — М.: Мир, 1995. — Т. 1-3. Грин Н, Стаут У., Тейлор Д. Биология. — М.: Мир, 1990. — Т. 1. Заварзин А.А., Харазова А.Д. Основы общей цитологии. — Л.:
Изд-во ЛГУ, 1982.