Тема 5. СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК. РЕАКЦИЯ КЛЕТКИ НА ПОВРЕЖДЕНИЕ
Краткое содержание темы
Смена клеточных популяций обеспечивает в организме рост и развитие, Постоянство внутренней среды, процессы выздоровления.
Размножение - это основная физиологическая ось, вокруг которой вращается жизнь вида. Деление клеток рассматривается как форма само-движения живой материи, ее самосовершенствование. Деление связано с внутренними свойствами самой материи. Морфологическим базисом для осуществления акта репродукции является ядро, которое состоит из следующих компонентов - кариолеммы, хроматина, ядрышка и кариоплазмы. Ведущее значение в сохранении и передаче наследственной информации играет хромосомный набор (кариотип).
Кариотип - строго специфичный для каждого вида (по количеству, размерам и форме) набор хромосом. Впервые термин «хромосома» (окрашенное тельце) предложил Вальдейер в 1880 году. Все хромосомы делятся на соматические (аутосомы) и половые (гетерохромосомы). Шведские ученые Тео и Леван выяснили, что нормальный кариотип человека представлен 46 хромосомами, из них 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом (XY у мужчин и XX у женщин), причем Y-хромосома является определяющей в формировании мужского пола. Каждая хромосома под световым микроскопом выглядит как палочка, имеющая первичную перетяжку - центромер (кинетохор). Он делит хромосому на два плеча. В зависимости от соотношения длины плеч хромосомы классифицируются на: метацентрические - равноплечие; субметацентрические - одно плечо незначительно короче другого; акроцентрические - одно плечо очень короткое. Иногда на хромосомах есть вторичные перетяжки, которые отделяют от нее маленький участок - сателлит. В области вторичной перетяжки находятся ядрышковые организаторы.
Клеточный цикл - это жизнь клетки от одного деления до другого. Он включает в себя два периода: 1) собственно деление (митоз) и 2) подготовка к делению (интерфаза).
Интерфаза гораздо продолжительнее, чем митоз (занимает около 90% клеточного цикла) и подразделяется на три периода: пресинтетический (G1), синтетический (S) и постсинтетический (G2). Пресинтетический период наступает сразу после митоза; длится от нескольких часов до нескольких дней и характеризуется активным ростом клетки, синтезом белка и РНК, благодаря чему клетка достигает нормальных размеров и восстанавливает необходимый набор органелл. В течение этого периода синтезируются особые «запускающие» белки - активаторы S-периода. Они обеспечивают преодоление клеткой определенного порога - точки рестрикции, или ограничения. Если клетка не достигает точки рестрикции, она выходит из цикла и либо вступает в период репродуктивного покоя, либо идет на дифференцировку и дальнейшую специализацию. В синтетический период происходит редупликация ДНК и синтез белков-гистонов; он длится в среднем 8-12 часов. Затем в постсинаптический период осуществляется непосредственная подготовка к митозу: клетка запасается энергией, синтезируются РНК и белки-тубулины, необходимые для формирования веретена деления. Этот период самый короткий, его продолжительность 2-4 часа.
Митоз (непрямое деление) - наиболее универсальный способ репродукции соматической клетки, был открыт и описан немецким гистологом Флемингом в 1879 году; длится в среднем 1-3 часа и обеспечивает равномерное распределение генетического материала в дочерних клетках. Митоз включает 4 основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телафазу. В профазе происходит спирализация и конденсация хроматина, в результате хромосомы становятся видимыми и состоят из двух лежащих рядом сестринских хроматид; исчезает ядрышко; растворяется ядерная оболочка; начинает формироваться веретено деления. В метафазе окончательно образуется ахроматиновое веретено; хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости в виде материнской звезды; хроматиды расходятся, оставаясь связанными в области центромеры. В анафазе сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки и формируют две дочерние звезды. И, наконец, протекают процессы, обратные профазе - деспирализация хроматина; восстановление ядерной оболочки «округ групп дочерних хроматид; появление ядрышка и цитотомия. В итоге, из одной материнской клетки формируются две дочерние, каждый из которых содержит диплоидный набор хромосом.
Эндомитоз - обновление протоплазмы в рамках старой формы; это незаконченный митоз, в результате которого образуется полиплоидная, или многоядерная, клетка. Такой способ репродукции характерен дни нейронов, гепатоцитов, мегакариоцитов и некоторых других клеток.
Существуют внешние и внутренние факторы, которые либо ускоряют, либо замедляют процессы пролиферации. Внешние факторы - температура, радиация, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи и т.д. Например: высокие дозы радиации вызывают аномальные митозы (полицентрический, моноцентрический). Внутренние факторы: 1) измене-111 и- и дерно-плазменных отношений вызывает гибель или деление клетки, 2)потеря контактных взаимоотношений между клетками может привести к образованию злокачественной опухоли, 3) изменение позиционной информации.
Паранекроз (около смерти) - это общая неспецифическая реакция, которая возникает в результате старения клетки или в ответ на воздействие неблагоприятных факторов и приводит к нарушению внутреннего пщшовесия в клетке: 1) подавление способности к гранулообразованию, 'I понижение дисперсности коллоидной системы, 3) сдвиг рН в кислую сторону, 4) потеря возбудимости.
В основе паранекроза лежит обратимая денатурация белков. Нарастающее действие повреждающих факторов приводит клетку в состояние дистрофии.
Дистрофия - это нарушение обмена веществ в клетке. Она может быть белковой (зернистая или мутная дистрофия), липидной (тигровое сердце, гусиная печень), углеводной, гидропической.
Два вида дистрофии:
1) физиологическая (необратимая) дистрофия, всегда приводит к некрозу клетки (пример - эпидермис кожи, полосы, ногти); 2) патологическая (обратимая) дистрофия; в том случае, когда патологические процессы не затронули ядро клетки и снято неблагоприятное действие раздражителя, клетка может адаптироваться:
1) на молекулярном уровне (полиплоидия),
2) на субклеточном (увеличение количества органелл),
3) на клеточном (гипертрофия, гиперплазия),
4) на тканевом (метаплазия).
В настоящее время различают два типа гибели клеток: некроз и апоптоз. Некроз трактуют как наиболее частую неспецифическую форму гибели клеток. Он может быть вызван тяжелыми повреждениями в результате прямой травмы, радиации, влияния токсических агентов, вследствие гипоксии и т.д. В отличие от некроза, апоптоз - это запрограммированная гибель клетки, вызываемая внутренними или внешними сигналами, которые сами по себе не являются токсичными или деструктивными. Апоптоз - это активный процесс, требующий затрат энергии, транскрипции генов и синтеза белка de novo. Апоптогенное действие строго специфично в различных типах клеток. Например, в иммунной системе таким действием обладают интерлейкины, которые могут как индуцировать, так и ингибировать апоптоз иммуноцитов. Клетки большинства опухолей обладают пониженной способностью запускать механизмы клеточной гибели в ответ на некоторые физиологические стимулы. Существуют вирусы (герпеса, гриппа, кори, полиомиелита, аденовирусы), которые в клетках-хозяевах способны индуцировать апоптоз.
Апоптоз является общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеток, формообразование, выбраковку дефектных клеток в органах и тканях.
Хронокарта
1. Организационная часть с мотивацией темы - 5 мин.
2. Программированный контроль - 10 мин.
3. Опрос-беседа - 35 мин.
4. Объяснение препаратов-10 мин.
5. Перерыв - 15 мин.
6. Контроль за самостоятельной работой студентов. Помощь в работе
с препаратами - 65 мин.
7. Подведение итогов. Проверка альбомов - 10 мин.
Время лабораторного занятия: 3 часа