Цитологічні основи спадковості

Всі живі організми, окрім вірусів,складаються з клітин. Наш організм складається з 220 млр клітин (довжина клітин людини, що розташовані в один рядок - 15 000 км)

Клітини вперше описані в 1665 г англійцем Р. Гуком. З цього часу накопичилася величезна кількість відомостей про їх структуру та функції у різних живих організмів. У 20 столітті створена клітинна теорія.

1. Основні положення клітинної теорії :

• Клітина - елементарна структурна, функціональна і генетична одиниця живого. Всі живі організми, крім вірусів і фагів, складаються з клітин. Клітини одноклітинних і багатоклітинних тварин і рослинних організмів подібні за будовою, хімічним складом, принципам життєдіяльності. Клітини як правило мають дуже маленькі розміри - від 0,01 до 0,1 мм

• Клітина - елементарна одиниця живого. Кожна нова клітина утворюється в результаті розподілу клітини.

• Клітина - функціональна одиниця в багатоклітинному організмі, в ньому клітини спеціалізуються на виконанні певних функцій, об'єднані в органи і тканини. Розрізняють соматичні клітини - клітини тіла (від soma - тіло) і генеративні, статеві (generation - зародження)

• Клітина - жива елементарна система, здатна до самооновлення, саморегуляції, самовідтворення.

.

Залежно від структурних особливостей клітини діляться на прокаріотів (пред'ядерні - бактерії та синьо - зелені водорості, відсутні оформлене ядро ​​і органели, що мають мембранну будову, генетичний матеріал представлений молекулою ДНК, замкнутої в кільце) і еукаріотичні (гриби, рослини, тварини, людина - наявність ядра з ядерною оболонкою і цитоплазми з органоидами).

До складу клітини входить 100 хімічних елементів, але на долю 4 елементів припадає 98% маси клітини: кисень - 65 - 75%; вуглець - 15 - 18%, водень - 8 - 10%, азот - 1 - 3%. Макроелементи (1,9%): сірка, фосфор, хлор, калій, натрій, магній, кальцій і залізо. Мікроелементи (0,1%): цинк, мідь, йод, фтор, марганець, селен, кобальт.

Форма клітин: овальні, кулясті, веретеноподібні, плоскі, кубічні, призматичні, полігональні, пірамідальні, зірчасті, відрістчаті, амебовідні та ін

Клітина - основна структурна і функціональна одиниця живого організму, що здійснює зростання, розвиток, обмін речовин і енергії, зберігання, переробку та реалізацію генетичної інформації.

2. Основні компоненти клітини:

• Плазматична мембрана - забезпечує взаємодію з середовищем та іншими клітинами, складається з 2 шарів ліпідів, гідрофільні частини яких звернені назовні, а гідрофобні - всередину. На зовнішній і внутрішній поверхні розташовуються білки, або пронизують наскрізь. На зовнішній поверхні - вуглеводи у вигляді гликолипидів або глікопротеїдів. Мембрана: регулює обмін речовин (обмежує доступ одних речовин і пропускає інші), захищає клітину від пошкоджень. Товщина - 9 - 10 нанометрів.

• Цитоплазма - внутрішній вміст клітини, складається з основної речовини (безбарвна колоїдна маса, водний розчин органічних і неорганічних сполук, здатних змінювати свою в'язкість - гіалоплазма, матрикс) і включення (непостійні структури - зерна білків, крохмалю, краплі секрету) і органели (клітинні органи) - постійні структури, які мають специфічні функції (ендоплазматична мережа, пластинчастий комплекс Гольджі, лізосоми, мітохондрії, мікротрубочки і мікрофіламенти, центрсома.

Ендоплазматичний ретикулум – це система мембран, яка формує сітку канальців і цистерн. Він пов’язаний з мембраною ядра і зовнішньою мембраною клітини, а також з пластинчастим комплексом Гольджі. Розрізняють гранулярний або шорсткий і гранулярний, або гладенький ендоплазматичний ретикулум. На мембранах гранулярного скупчуються рибосоми. Він бере участь у синтезі білка та секреторних процесах. Гранулярний ендоплазматичний ретикулум не містить рибосом. Він здійснює синтез глікогену та жирів; по ньому транспортуються синтезовані речовини.

Рибосоми – це невеличкі сферичні тільця розміром від 15 до 35 нм. Складаються з двох субодиниць, кожна з яких містить РНК, білок та магній. Рибосоми формуються ядерцями і з ядра надходять у цитоплазму. Менша субодиниця містить амінокислоти, які приносить з цитоплазми т-РНК. Більша субодиниця містить і-РНК, ферменти-полімерази та АТФ і в ній синтезуються білки. Отже, основна функція рибосом – синтез білка. Полісоми – це сукупність від 5 до 70 рибосом.

Лізосоми – кулясті утворення, діаметр яких 0,2 – 1 мкм. Лізосоми містять ферменти, що руйнують білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди; перетравлюють мікроорганізми та віруси, а також відмерлі органоїди та цілі клітини. При нестачі ферментів у лізосомах розвиваються хвороби нагромадження – атеросклероз та ожиріння. Пошкодження мембрани лізосом та вихід ферментів у цитоплазму призводить до швидкого розчинення (лізису) всієї клітини. Утворюються в пластинчастому комплексі Гольджі.

Мітохондрії – органоїди у вигляді ниток, паличок, гранул. Мають діаметр від 0,5 до 7 мкм. Їх стінку утворюють 2 мембрани. Внутрішня мембрана формує кристи та гребні. Основна їх функція – це окислення глюкози з утворенням АТФ і АДФ. Мітохондрії не виникають заново, утворюються внаслідок поділу клітини. Мають власні ДНК та рибосоми, де синтезуються мітохондріальні білки.

Пластинчастий комплекс Гольджі – складається з мембран, що утворюють систему трубочок з міхурцями на кінцях. Розташований біля ядра. Його функція – синтез полісахаридів, ліпідів, утворення зерен жовтка при дозріванні овоцитів і формуванні лізосом. Забезпечує утворення борозни ділення при поділі клітин. Утворюється, як і мітохондрії, при поділі клітини.

Клітинний центр – центросома – складається з однієї чи двох дрібних гранул, які називаються центриолі, та променистої сфери навколо них. Довжина центриолей 0,3 – 0,5 мкм, діаметр 0,15 мкм. Формує полюси клітини під час її поділу.

Мікротрубочки – довгі циліндри діаметром 24 нм. Утворені білком тубуліном та містять фермент АТФ-азу. Функції: утворюють нитки веретена при поділі клітини; виконують опорну роль; входять до складу війок та джгутиків у рухливих клітин; беруть участь у транспорті води, іонів та деяких молекул.

Включення – це продукти життєдіяльності клітин. Розрізняють 3 групи включень:

Трофічного значення – це крапельки жиру, гранули крохмалю, глікогену, білка.

Секреторного значення – утворюються і виділяються у клітинах залоз. Містять гормони, біологічно активні речовини або ферменти.

Спеціального значення – містяться у клітинах, спеціалізованих на певній функції. Наприклад, клітини крові еритроцити транспортують кисень до всіх органів. Ці клітини не містять ядра, а цілком наповнені білком гемоглобіном.

• Ядро - найважливіша структурна частина клітини (відкрите в 1831 г Р.Брауном) - складається з ядерної оболонки (2 шарова) і каріоплазми (желеподібний розчин хімічних речовин) - містить хроматин - гранули і ниткоподібні структури, що містять ДНК у комплексі з білками. У клітці, це довгі тонкі нитки з яких реалізується процес зчитування спадкової інформації (такі клітини ще містять - ядерця - центри освіти рибосом). В клітині, що поділиться хроматин спіралізуются і формуються хромосоми.

Будова ядра. Ядро є центром керування обміном речовин, ростом і розмноженням клітини. Має розміри від 2 до 20 мікрометрів (мкм). Вкрите двома цитоплазматичними мембранами, які мають пори від 80 до 100 нанометрів (нм). Зовнішня ядерна мембрана з’єднана з мембранами ендоплазматичного ретикулуму. Вміст ядра – каріоплазма – або ядерний сік – містить 1 або 2 ядерця та хроматин. Хроматин складається з ДНК, білків та інформаційної РНК. У процесі мітозу з хроматину формуються хромосоми. У період між поділами клітини хроматин перебуває у двох формах: еухроматин – це дрібна дифузна зернистість та гетеро хроматин – це тонкі нитки та щільні зерна. Чим інтенсивніший процес біосинтезу у клітині, тим більше в ядрі еухроматину. Ядерця мають розміри від 0,5 до 1 мкм, містять РНК та білок. В них синтезується рибосомальна і транспортна РНК, ядерні білки та рибосоми. Під час мітозу ядерця зникають.