модуль 1

1. Основні положення клітинної теорії:

Клінина- найменша елементарна одиниця всього живого. Вона є основою розвитку, будови і функцій усіх живих організмів. Їх кількість - 10¹³, які можна поділити на 200 типів

2. Загальна морфо-функціональна характеристика плазмолеми.

Складається з над мембранного комплексу(глікокалікс), елементарної біологічної мембрани та під мембранного комплексу(кортикальний шар). Вона розмежовує клітину від зовнішнього середовища, сприяє міжклітинним інформаційним і структурним взаємодіям, проводить вибірковий транспорт речовин і часток речовин, виконує рухи клітин та підтримує форму клітини

3. Сучасна модель молекулярної організації елементарної біологічної мембрани.

ЕБМ складається з трьох шарів: біліпідного шару та білків,які в залежності від ступеня проникності в мембрану бувають інтегральними, напів інтегральними та периферичними. Ця мембрана є рідинною, так як ліпіди разом з білками рухаються в боки та обертаються навколо своєї осі

4. Молекулярна організація, властивості та функції біліпідного шару.

Молекули ліпідного біошару складаються з двох частин: гідрофільної головки та гідрофобного хвоста. До складу мембрани також входить холестерин або холестерол. Ліпіди забезпечують основні фізико-хімічні властивості мембран, такі як наприклад текучість.

5. Білки елементарної біологічної мембрани, топографія, функції.

Виділяють 3 основні різновиди білків: власне інтегральні, напів-інтегральні та периферичні. Інтегральні білки або повністю проникають в біліпідний шар, або частково прониклі в нього. Ці білки зв’язані з глікокаліксом, що дозволяє їм виконувати функцію рецепторів, забезпечує розпізнання клітиною інших клітин та міжклітинної речовини, а також проводити взаємодію між ними. Периферичні білки несильно зв’язані з біліпідним шаром і знаходяться на його поверхні. Вони також зв’язані з глікокаліксом і також є рецепторами. Білки не зафіксовані в мембрані міцно, тому можуть рухатися всередині неї і змінювати своє положення. Вони утримуються в мембрані за допомогою гідрофобних взаємодій з молекулами ліпідів. Білки виконують специфічні функції переносників, ферментів, рецепторів, структурних молекул. Складають б. 50% маси мембрани

6. Глікокалікс, будова та функції.

Глікокалікс є над мембранною структурною частиною плазмолеми. Він складається з гліколіпідів та глюкопротеїдів, які виконують функцію рецепторів. Вони сприяють взаємодії та взаємо розпізнаванню клітин, виконують пристінкове травлення, допомагають взаємодії із мікро оточенням.

7. Підмембранний шар, будова та функції.

Під мембранний комплекс складається з пепеферійного цитозолю, мікрофіламентів та мікро трубочок. Вони сприяють підтримці форми клітини, забезпечують рух клітини та виконують реалізацію процесу екзоцитозу

8. Міжклітинні контакти, морфофункціональна характеристика.

Міжклітинні контакти виділяють прості та щільні. При простих оболонки клітин зближені на 15-20 нм. Вони здійснюються за допомогою простих механічних зв’язків та не перешкоджають транспорту речовин. Щільні міжклітинні контакти відбуваються коли мембрани двох клітин максимально зближені, майже зливаються. Такий вид контактів запобігає транспорту речовин по міжклітинним проміжкам. Побачити щільні контакти можна на прикладі клітин шлунку, кишечнику тощо

9. Поняття про вакуолярну систему, її компоненти.

Вакуолярна система клітини складається з органел, які беруть участь в синтезі різноманітних речовин, які в подальшому можуть використовуватися самою клітиною або виділятися за межі клітини. Діяльність вакуолярної системи, розташованої в цитоплазмі,  регулюється ядром за допомогою розташованих в ньому генів. До вакуолярної системи входять рибосоми, ендоплазматична сітка та комплекс Гольджі.

10. Транспорт макромолекул та часточок: ендоцитоз та екзоцитоз.

Ендо- та екзоцитоз відноситься до активного транспорту, за якого відбуваються значні затрати енергії. Ендоцитоз поділяється на піноцитоз(захоплення рідини) і фагоцитоз(захоплення твердих частинок). Це процеси, за допомогою яких речовини потрапляють всередину клітини. Частинка захоплюється в області вип’ячування мембрани, після чого формується дві ніжки, які охоплюють частинку і все ближче з’єднуються. Одразу після їх зєднання формується ендосома. Далі вже відбувається пресинг та перетравлення. Екзоцитоз – процес, повністю протилежний ендоцитозу. Вміст бульбашок підходить до мембрани і виливається в позаклітинне середовище.

11. Транспорт малих молекул, структури , які його забезпечують.

До такого виду транспорту належить активний та пасивний транспорт. Пасивний поділяється ще на просту та полегшену дифузію. Він відбувається без затрат енергії. Механізмом пасивного транспорту здійснюється перенос малих молекул, як наприклад О_2, СО_2, Н₂О тощо. Цей процес відбувається по обидві сторони мембрани. Полегшена дифузія відбувається в каналах і(або) за допомогою білків-переносників. В ролі іонних каналів виступають трансмембранні білки. Активний транспорт відбувається також за допомогою білків-переносників, але з великими затратами енергії і проти електрохімічного градієнта. Прикладом активного транспорту є натрієво-калієвий насос.

12. Гіалоплазма. Хімічний склад, структура та функції.

Гіалоплазма – основна речовина, частина цитоплазми клітини, що заповнює внутрішнє її середовище. В ній локалізовані ферменти, які беруть участь в синтезі амінокислот, нуклеотидів, жирних кислот, відбувається процес гліколізу та частина синтезу АТФ. В гіалоплазмі розташовані всі органели клітини.

13. Ендоплазматична сітка, її різновиди, морфофункціональна характеристика.

Ендоплазматична сітка – органела, що забезпечує синтез вуглеводів, ліпідів та білків, а також початкові пост трансляційні зміни білків. Вона має мембранну будову і складається з системи трубчастих та везикулярних утворень, з’єднаних між собою так, що нагадують сітку. Виділяють 2 різновиди ЕПС: гранулярна ЕПС та гладка, або агранулярна ЕПС, які зв’язані між собою в області переходу, що називається перехідною ЕПС. Гранулярна ЕПС забезпечує біосинтез всіх мембранних білків, і білків, які підуть на експорт з клітини. В ній також розміщуються рибосоми та полісоми. Гладка ЕПС забезпечує синтез ліпідів, глікогену, холестерину, накопичення іонів Са²⁺ тощо. На ній відсутні рибосоми, що і дало їй назву.

14. Рибосоми, локалізація в клітині, будова та функції.

Рибосоми – маленькі щільні не мембранні органели, що забезпечують синтез білка шляхом з’єднання амінокислот в попіпептидні ланцюги. Кожна рибосома складається з двох субодиниць: малої та великої. Субодиниці утворені рРНК та спеціальними білками. Рибосоми можуть зустрічатися в цитоплазмі окремо, тоді вони не активні, або скупченнями, які називаються полірибосомами або полісомами, а також на грЕПС.

15. Комплекс Гольджі, будова та функції.

Комплекс Гольджі – скадна за будовою мембранна органела, що складається з 3 основних частин: цистерн, бульбашок і вакуоль. Комплекс цих речовин називається диктіосомою, в деяких клітинах їх буває декілька. Він відноситься до над мембранних органел і розташовується близько до ядра, поблизу центріолей. Функції комплексу Гольджі: синтез полісахаридів і глікопротеїнів; відсортування і транспорт білків в інші частини клітини; утворення попередників рибосом тощо

16. Лізосоми, види, будова та функціїї. Місце утворення лізосом в клітині.

Лізосоми – одно мембранні органели, які разом з ендосомами забезпечують катаболічні процеси в клітині. Лізосома містить гідролітичні ферменти, що забезпечує виконання функції внутрішньоклітинного розщеплення макромолекул. Лізосоми традиційно поділяють на первинні(неактивні) і вторинні(активні).  Також виділяють фаголізосоми, аутофаголізосоми, мультивезикулярне тільце та залишкове тільце. Лізосоми формуються за участі пізніх ендосом. Травні ферменти, що містяться всередині лізосом, у своїй більшості синтезуються на рибосомах шорсткого ендоплазматичного ретикулуму, звідти транспортуються у везикулах до апарату Гольджі, де відсортовуються в окремі мембранні пухирці, що відшнуровоються від його транс-сторони. Натомість субстрати для перетравлення доставляються у лізосоми як мінімум трьома різними шляхами: від ендосом, автофагосм та фагосом.

17. Пероксисоми, морфо-функціональна характеристика.

Пероксисоми за своєю будовою дуже схожі з лізосомами. Вони являють собою мембранні сферичні або подовжені бульбашки з матриксом всередині і іноді з нуклеотидом, яка має кристалічну будову і складається з фібрил і трубочок. Бувають мікро і макропероксисоми. Матрикс пероксисом містить 15 видів різних ферментів. Пероксисоми, разом з мітохондріями, є головним центром утилізації кисню в клітині. Пероксисоми захищають клітину від дії перекису водню, розчеплюючи його за допомогою ферментів. Більші за розміром пероксисоми печінки та нирок перешкоджають негативній дії багатьох речовин, наприклад етилового спирту. Беруть участь в інших процесах крім детоксикації, наприклад в обміні амінокислот, оксалата і поліамінів.

18. Мітохондрії, будова та функції.

Мікроскопічні мембранні органели загального призначення, основна функція – утворення необхідної для життєдіяльності клітини енергії та нагромадження її у вигляді АТФ. Беруть участь у регуляції обміну води,депонування іонів кальцію. Має неправильну овальну або витягнуту форму, має 2 мембрани (зовнішню гладку і внутрішню складчасту, що утворюють вирости (кристи) всередину мітохондрії). Всередині заповнена електронно-щільною речовиною (матриксом). У матриксі містяться білки-ферменти, які забезпечують синтез АТФ. В них знайдені молекули власної ДНК та різні види РНК.

19. Взаємодія структур клітини на прикладі синтезу білка.

Синтез білків – процес, за допомогою якого клітини будують білки. Це багатокроковий процес, що включає в себе синтез амінокислот, транскрипцію, сплайсинг, трансляцію та пост трансляційну модифікацію білків. Під час транскрипції відбувається зчитування генетичної інформації, зашифрованої в молекулах ДНК, і запис цієї інформації в молекули мРНК. Під час ряду послідовних стадій процесингу з мРНК видаляються деякі фрагменти, непотрібні в подальших стадіях і відбувається редагування нуклеотидних послідовностей. Після транспортування зрілої молекули мРНК з ядра до рибосом відбувається власне синтез білкових молекул шляхом приєднання окремих амінокислотних залишків до поліпептидного ланцюжка, що росте. На останній стадії посттрансляційної модифікації відбуваються зміни новосинтезованого білка додаванням небілкових молекул до білка та ковалентними модифікаціями його амінокислот.

20. Загальна морфофункціональна характеристика цитосклету.

Цитоскелет – система мікро трубочок, мікрофіламентів, проміжних філаментів та міктотрабекул. Всі ці компоненти є не мембранними органелами і утворюють трьохмірну сітку, яка взаємодіє з сітками інших компонентів. Вони входять до складу інших, більш високо організованих органел і клітинних з’єднань. Цитоскелет забезпечує підтримку і зміну форми клітини; переміщення компонентів клітини; транспорт речовин в клітину та з неї; рухомість клітини, а також бере участь в міжклітинних з’єднаннях.

21. Мікротрубочки, будова, функції, локалізація в організмі.

Субмікроскопічні не мембранні органели загального призначення, основна функція – забезпечення рухливості клітинних органел, а також в утворенні цитоскелету. Побудовані з глобулярних білків тубулінів,молекули яких здатні до полімеризації. Вони є основою будови центросоми, а також таких спеціалізованих структур як війки та джгутики.

22. Мікрофіламенти, будова, функції, локалізація в клітині, місця утворення.

Субмікроскопічні немембранні органели загального призначення, які виконують роль цитоскелету, а також скоротливого апарату клітини. Тонкі волоконця, побудовані з білків актину, міозину, тропоміозину або альфа-актиніну. Розміщенні переважно в кортикальній (підмембранній) зоні клітини та у складі її цитоплазматичних виростів. Функція – скоротливо-рухова.

23. Проміжні філаменти, будова, функції, локалізація в клітині.

Проміжні мікрофіламенти – міцні і хімічно стійкі білкові нитки. Вони зустрічаються к клітинах різних тканин в цитоплазмі, оточують ядро, входять до складу десмосом і напівдесмосом епітеліальних клітин, лежать протягом всієї довжини відростків нейнонів. Білок, який побудований з проміжних мікрофіламентів, є суто специфічною ознакою клітини того чи іншого типу. Проміжні мікрофіламенти в основному відповідають за збереження клітиною своєї форми.

24. Клітинний центр, будова та функції.

Центросома – мікроскопічна немембранна органела загального призначення. Забезпечує розходження хромосом при поділі клітини. Ця органела знайдена у всіх клітинах тварин і людей за виключенням яйцеклітин. Якщо клітина не готується до поділу то вона знаходиться біля ядра і складається з 2 повністю сформованих центріолей, оточених центросферою (такі центріолі називаються диплосомами). Центріоля в основі містить 9 триплетів паралельно орієнтованих мікротрубочок, які у простому зображенні формують циліндр. Основою функціональної активності центросоми є механізм стимулювання полімеризації тубулінів, що зумовлює ріст існуючих і утворення нових мікротрубочок.

25. Війки, будова та функцї.

Тонкі вирости цитоплазми, основою яких є високоорганізована система мікротрубочок. Зовні війка покрита плазмолемою, всередині проходить осьва нитка – аксонема. Аксонема містить 9 пар (дуплетів) мікротрубочок. Біля основи війки в ділянці переходу її в цитоплазму лежить так зване базальне тільце. Відносяться до органел спеціального призначення, що беруть участь в процесі руху.

26. Включення, класифікації, значення.

Не постійні структурні компоненти цитоплазми і не мають строго визначеної будови. Вони бувають екзо- і ендогенні. Ендогенні залежно від їхнього функціонального призначення поділяються на екскреторні, трофічні, пігментні, тощо. Включення – це макромолекулярні конгломерати, які клітина у тих чи інших умовах свого функціонування нагромаджує у цитоплазмі.

27. Загальна структурно-функціональна організаці ядра.

Ядро виконує 2 групи загальних функцій. Перша пов’язана зі збереженням генетичної інформації серед клітин поколінь. Друга група функцій стосується реалізації генетичної інформації, тобто полягає у створенні апарату білкового синтезу. За формою ядра частіше бувають сферичними, але можуть мати іншу форму – паличкоподібну, бобовидну, кільцеподібну, сегментовану. Форма ядра залежить від форми клітини, від кількості включень, розташування органел. Ядро може бути в 2 станах – мітотичному(під час поділу) та інтерфазному(між поділами).

28. Хроматин, хімічний склад, рівні структурної організації.

Це основна структура інтерфазного ядра, яка зумовлює специфічний для кожного типу клітин хроматиновий малюнок ядра. Цей малюнок ніби є печаткою клітини. Хроматин є структурним аналогом хромосом. Хімічний склад хроматину такий, як і хромосом: основою є молекула ДНК, оточена білками-гістонами, також виявлено РНК. Розрізняють 2 види хроматину: гетеро хроматин і еухроматин. Перший відповідає конденсованим під час інтерфази ділянкам хромосом, функціонально неактивний, добре забарвлюється. Гетерохроматин поділяється на структурний(постійно конденсовані) та факультативний(може деконденсуватись і переходити в еухроматин).

29. Ядерце, будова та функції.

Це найбільш щільна структура ядра, яка добре помітна у живій незабарвленій клітині. Форма сферична. Добре забарвлюеться, особливо основними барвниками. Це не самостійна організована структура, а похіне хромосом, які містять так звані ятерцеві організатори. Це місце утворення РНК і самих рибосом. Субмікроскопічна будова ядерця пов’язана з наявністю 2 основних структур: гранул і фібрил.

30. Ядерна оболонка, будова та функції.

Складається з 2 біологічних мембран – зовнішньої і внутрішньої, відокремлених перинуклеарним простором. Ядерна оболонка нагадує порожнистий двошаровий мішок, що відокремлює вміст ядра від цитоплазми. Зовнішня мембрана ядерної оболонки мая ряд структурних особливостей, що дає змогу віднести її до мембранної системи ЕПС. Внутрішня ядерна мембрана пов’язана з хромосомним матеріалом ядра. З боку каріоплазми до внутрішньої мембрани прилягає фібрилярний шар, побудований з фібрил. Ядерна оболонка не суцільна. Містить ядерні пори. Перша функція бар’єрна. Друга функція – регуляція транспорту макромолекул між ядром і цитоплазмю.

31. Ядерний матрикс, будова та функції.

Весь комплекс пор разом з фібрилярним периферійним шаром, ятерцеві фібрили та численні фібрили, що лежать у міжхроматинових районах, побудований з негістонових білків, отримав назву ядерного матриксу, який можна вважати аналогом цитоматриксу цитоплазми. Він відіграє важливу роль як у підтриманні загальної структури інтерфазного ядра, так і в процесах його метаболізму.

32. Порові комплекси, будова та функції.

Ядерні пори утворюються за рахунок злиття 2 мембран і є округлими аскрізними перфораціями. Їх заповнюють складноорганізовані глобулярні та фібрилярні структури, які разм з мембранною перфорацією утворюють так званий комплекс пори. Цей комплекс утворений з 3 рядів гранул по8 штук у кожному ряді. Один ряд лежить з боку ядра, другий – цитоплазми, третій – у центральній частині. У центрі пори розташована центральна гранула.

33. Клітинний цикл, його періоди. Клітини з різним клітинним циклом.

Весь період існування клітини від поділу до поділу або від поділу до смерті називають клітинним циклом. Клітини різних органів і тканин мають різну здатність до поділу і,таким чином, різний клітинний цикл. Є 4 періоди клітинного циклу: мітоз,пре синтетичний,синтетичний та пост синтетичний періоди інтерфази.

34. Інтерфаза, характеристика періодів.

Пресинтетичний період- це період посиленного росту молодої клітини,головним чином за рахунок нагромадження клітинних білків. У цей період починаеться підготовка клітини до синтезу ДНК, який відбуваеться в наступному S-періоді. У G1 періоді синтезуються ферменти, необхідні для утворення попередників ДНК,метаболізму РНК і білка.

У синтетичному періоді подвоюеться кількість ДНК і число хромосом.тільки та клітина,яка пройшла цей період,може вступити у мітоз. Рівень синтезу РНК зростає відповідно зі збільшенням кількості ДНК, також відбуваеться подвоєння центріолей клітинного циклу.

У постсинтетичному періоді відбуваеться синтез іРНК,необхідної  для проходження мітозу,синтезуеться рРНК рибосом,білки мітотичного веретена-тубуліни. У кінці періода синтез РНК різко падає і повністю зупиняеться під час мітозу.

35. Мітоз.Морфологічні зміни в клітині в кожній фазі.

Мітоз-  непрямий поділ, є універсальним способом розмноження клітин.Є 4 стадії мітозу:профаза(з являються хромосоми,зникає ядерце внаслідок інактивації рибосом них генів у зоні ядерцевих організаторів,руйнуеться ядерна оболонка,яка розпадаеться на фрагменти,а потім на дрібні мембранні пухирці,зменшуеться кількість елементів гранулярної ендоплазматичної сітки,що відповідає значній репродукції рівня синтезу білка,формуеться веретено поділу,формуються мікротрубочки), метафаза(хромосоми починають рухатися до екватору клітини,хромосоми утворюють метафазну пластинку,або материнську зірку,в якій центромерні ділянки хромосом обернені до центру,а їх плечі до периферії,таким чином кожна хромосома складаеться з двох сестринських хроматид,плечі яких лежать паралельно), анафаза(відбуваеться відокремлення двох ідентичних наборів хромосом та їх переміщення до протилежних полюсів клітини),телофаза(зупинка двох диплоїдних наборів хромосом ,хромосоми деконденсуються,збільшуються в обемі,відновлюеться ядерна оболонка,формуються нові ядерця).

36. Амітоз, різновиди, значення.

Амітоз-це поділ соматичних клітин,який відбуваеться без спіралізації хромосо і без утворення веретена поділу. Різновиди: 1.рівномірний,коли утворюеться два рівних ядра, 2.нерівномірний,коли утворюються нерівні ядра, 3.фрагментаційний,коли ядро розпадаеться на багато дрібних ядер однакової або різної величини. значення

37. Поліплоїдія, різновиди, значення.

Поліплоїдія-це геномна мутація,при якій відбуваеться кратне збільшення кількості хромосом у клітинах тваринних і рослинних організмів.

38. Патологія мітозу.

Патологія мітозу розвиваеться при порушенні нормального перебігу мітотичного поділу і часто призводить до виникнення клітин з незбалансованими каріотипу,отже веде до розвитку мутацій і анеуплоїдії. Також в результаті розвитку окремих форм патології спостерігаються хромосомні аберації. Незавершені мітози ,припиняються через дезорганізації або руйнування мітотичного апарату призводять до утворення поліплоїдних клітин.

39. Реакція клітин на зовнішні подразники.

ПОДРАЗЛИВІСТЬ — властивість клітин живого організму активно змінювати свою життєдіяльність під впливом зовнішніх факторів (подразників). П. є однією з основних характеристик живих організмів, що зумовлює їх здатність пристосовуватись до мінливих умов існування. Механізм П. пов’язаний з функціональними особливостями поверхневої мембрани клітини (див. Мембрани біологічні), що містить необхідні для реагування на подразники рецепторні молекулярні структури (див. Рецептори). Взаємодія подразника з цими структурами є початком ланки мембранних (див. Біопотенціали) та внутрішньоклітинних процесів, що зрештою зумовлюють відповідну реакцію клітини. П. у одноклітинних і нижчих багатоклітинних організмів, які здатні відповідати на механічні, хімічні (іноді світлові та температурні) подразники, виявляється у зміні їх рухової діяльності (так звані таксиси). У одноклітинних організмів може мати місце диференціювання їх поверхні залежно від розміщення на ній рецепторних структур, чутливих до певних видів подразників. У багатоклітинних організмів за типом П. диференціюються окремі клітини. В деяких клітинах П. стає їх основним функціональним призначенням і набуває форми збудливості; у таких клітин у відповідь на дію подразника виникає особлива реакція — збудження. Збудження служить сигналом про дію подразника, що передається до іншої частини клітини і запускає там відповідні клітинні реакції. До збудливих клітин відносять нервові, м’язові та деякі секреторні клітини. Деякі нервові клітини відзначаються особливо високою чутливістю до дії зовнішніх подразників (напр. механо-, терморецептори); основною функцією інших є проведення збудження (виникає нервовий імпульс). Завдяки наявності у нервових клітин аксонів вони можуть передавати сигнали про дію подразників на велику відстань. Поряд із забезпеченням взаємодії організму із зовнішнім середовищем П. є також механізмом, що об’єднує клітини багатоклітинного організму у функціональні системи та регулює діяльність цих систем. Такий механізм ґрунтується на виробленні клітинами певних хімічних речовин, що виділяються у міжклітинне середовище і діють там або безпосередньо на поверхню інших клітин (медіатори), або переносяться за допомогою кровообігу та лімфообігу (гормони). Клітини, що сприймають медіаторні та гормональні впливи, відзначаються чутливістю до відповідних хімічних факторів завдяки відповідним рецепторним структурам на їх поверхневій мембрані. П. вимірюється при дослідженні відповідних клітинних чи системних реакцій під час дії подразників різної інтенсивності. Посилення реакції при постійній силі подразнення розглядається як підвищення П. Відношення між силою подразнення та величиною реакції є нелінійним. Реакція виникає лише при досягненні подразненням певної сили.

40. Старіння та смерть клітини.

После функционирования в течении определенного периода времени клетка гибнет,при чем ее гибели часто предшевствует период старения.при старении клетка утрачивает способность к репликации ДНК и задерживаеться в G1 фазе клеточного цикла,переходя в G0 период,в отличии от нормальной покоящейся клетки на нее действуют потогены. морфологические признак старения и приблежающейся  гибели клетки включают уменьшение ее обьема,редукцию большенства ее огранел, увеличение содержания крупных лизосом,накопление пигментных и жировых включений, нарастание проницаемости клеточных мембран, вакуолизация цитоплазмы и ядра.