Цитология

Клеточная теория
М.Шлейден и Т. Шванн 1838-1839
Вирхов (1858)
клетка - основная единица строения, функционирования и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого, способная к самовоспроизведению, саморегуляции и самообновлению;
клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологиины) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
размножение клеток происходит путем их деления, каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемым ими функциям и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервной и гуморальной регуляциям.

Разнообразие клеток
Бактерии
(прокариоты)
Растения
(эукариоты)
Грибы
(эукариоты)
Животные
(эукариоты)

Сравнение прокариот и эукариот
Органоиды прокариот
Обязательные
Клеточная стенка
Клеточная мембрана
Рибосомы
Нуклеоид с кольцевой ДНК
Мезосомы
Необязательные
Жгутики
Пили
Капсула
Плазмиды (малые кольцевые ДНК)
Органоиды эукариот
Обязательные
Клеточная мембрана
Ядро с линейной ДНК
Рибосомы
Митохондрии
ЭПС
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Цитоскелет
Необязательные
Клеточная стенка
Хлоропласт
Жгутики
Центриоли
Вакуоль с клеточным соком

Клеточная стенка бактерий

Различные клетки эукариот
Органоиды Животных
Клеточная мембрана
Ядро
Рибосомы
Митохондрии
ЭПС
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Цитоскелет
Центриоли
Жгутики (не всегда)
Гликокаликс
Органоиды Растений
Клеточная стенка
Клеточная мембрана
Ядро
Рибосомы
Митохондрии
Пластиды
ЭПС
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Цитоскелет
Вакуоль с клеточным соком
Жгутики (только у половых клеток и водорослей)
Органоиды Грибов
Клеточная стенка
Клеточная мембрана
Ядро
Рибосомы
Митохондрии
ЭПС
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Цитоскелет
Центриоль
Жгутики (не у всех)

Количество мембран в органоидах
Немембранные
Рибосомы
Цитоскелет
Центриоль
Клеточная стенка
Одномембранные
Клеточная мембрана
Эндоплазматическая сеть
Аппарат Гольджи
Лизосомы
Вакуоль с клеточным соком
Двумембранные
Ядро
Митохондрии
Пластиды

Строение животной клетки

Цитоплазматическая мембрана
Мембрана отделяет клетку от внешнего окружения, при этом через нее происходят все обменные процессы. Эукариотическую клетку она делит на компартменты.
Состав
Фосфолипиды
Белки
Олигосахара у животных в гликокаликсе
Функции
Барьерная
Транспортная (в том числе эндо- и экзоцитоз у животных)
Рецепторная

Холестерол
Холестерол присутствует только в мембранах животных клеток и отсутствует в мембранах растений, грибов и прокариот. Он придает большую гибкость и прочность мембранам, не давая им затвердевать. Наличие холестерола связано с обилием в мембранах животных клеток насыщенных жирных кислот.

Транспорт веществ через мембрану
Мембраны обладают избирательной проницаемостью за счет входящих в ее состав белков.

Диффузия веществ через мембрану

Транспорт в мембранной упаковке
Окаймленные пузырьки
а — вид со стороны цитозоля;
б — трискелеоны на поверхности пузырька

Экзоцитоз

Гликокаликс
Гликокаликс — «заякоренные» в плазмалемме молекулы олигосахаридов, полисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов. Гликокаликс выполняет рецепторную и маркерную функции, а также участвует в обеспечении избирательности транспорта веществ и пристеночном (примембранном) пищеварении.

Ядро клетки
Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина, сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в интерфазе.
Гетерохромати́н — участки хроматина, находящиеся в течение клеточного цикла в конденсированном (компактном) состоянии.
Состав:
ДНК
РНК
Белки
Карио(нуклео)плазма
Карио(нуклео)лемма (ядерная мембрана)
Функции:
Хранение генетической информации
Передача генетической информации
Реализация генетической информации
Производство рибосом (в ядрышке)

Ядрышки
Я́дрышко — немембранный внутриядерный субкомпартмент, присущий всем без исключения эукариотическим организмам. Представляет собой комплекс белков и рибонуклеопротеидов, формирующийся вокруг участков ДНК, которые содержат гены рРНК — ядрышковых организаторов. Основная функция ядрышка — образование рибосомных субъединиц.

Рибосомы
Состав
рРНК
Белки
Функции
Трансляция (синтез белков на матрице иРНК)
Образуются в ядрышке
Полисомы (полирибосомы)- образуются в результате последовательной посадки рибосом на одну нить иРНК.
Биологический смысл- ускорение синтеза белка

Мембранные органоиды
Состав
Фосфолипиды
Белки
Функции
Гранулярный ЭПС – ЭПС, на котором сидят рибосомы
Синтез мембранных и рецепторных белков
Синтез секреторных белков
Синтез протеолитических ферментов лизосом
Укладка и модификация белков
Агранулярный ЭПС
Синтез липидов и липидных гормонов
Метаболизм углеводов
Депо кальция
Аппарат Гольджи
Формирование гликокаликса
Рост клеточной мембраны
Формирование других одномембранных органоидов (лизосом, вакуолей с клеточным соком и т.д.)

Эндоплазматический ретикулум (ЭПР, ЭПС)

Саркоплазматический ретикулум

Лизосома
Лизосома
Состав
Фосфолипиды
Белки
Протеолитические ферменты (да, тоже белки)
Функции
Переваривание поврежденных органелл
Переваривание фагоцитированных частиц

Митохондрия
Состав
Внешняя мембрана
Внутренняя мембрана с кристами (на которых есть ЭТЦ митохондрий и АТФ-синтаза)
Матрикс с ферментами цикла Кребса
ДНК
Митохондриальные рибосомы
Функции
Кислородный этап окисления глюкозы
В матриксе – окисление пирувата до углекислого газа
На кристах – окислительное фосфорилирование с переносом электронов на кислород и образованием воды, а также производство АТФ с помощью АТФ-синтазы
Бета-окисление жиров

Цитоскелет
Микротрубочки
Состав
Белки
Функции
Перемещение органоидов в цитоплазме
Веретено деления
Поддержание формы клетки
Промежуточные филаменты
Состав
Белки
Функции
Механическая прочность клеток
Создание межклеточных контактов
Микрофиламенты
Состав
Белки
Функции
Изменение формы клеток
Перемещение клеток и организмов в пространстве

Микрофиламенты

Промежуточные филаменты
ПФ есть у нематод, моллюсков и позвоночных. но не найдены у членистоногих и иглокожих. В растительных клетках ПФ не обнаружены.

Микротрубочки

Центриоль
МЦ — материнская центриоль;
ДЦ — дочерние центриоли;
НС — ножка сателлита;
ГС — головка сателлита;
ФСМТ — фокусы схождения микротрубочек;
МТ — микротрубочки
Состав
Микротрубочки (формула 9*3+0)
Функции
Рост микротрубочек
Образование веретена деления
Образование жгутиков и ресничек

Жгутики/реснички
Состав
Микротрубочки
Базальное тело (формула 9*3+0)
Аксонема (формула 9*2+2)
Функции
Перемещение клетки в пространстве
Перемещение жидкости/слизи

Строение растительной клетки

Клеточная стенка
Первичная клеточная стенка высших растений состоит из трёх взаимодействующих, но структурно независимых трехмерных сетей полимеров. Основная сеть состоит из фибрилл целлюлозы и связывающих их гемицеллюлоз (или сшивочных гликанов). Вторая сеть состоит из пектиновых веществ. Третья сеть представлена, как правило, структурными белками клеточной стенки.

Вакуоль с клеточным соком
Вакуоли поддерживают тургорное давление, в них сосредоточен клеточный сок, молекулы которого определяют его осмотическую концентрацию. В молодых клетках клеточного сока мало и вакуоли имеют вид очень маленьких пузырьков вязкого коллоидного характера, но по мере роста клетки они разжижаются, увеличиваются, сливаются друг с другом. В конце концов в клетке образуется одна крупная вакуоль, а цитоплазма облегает ее тонким слоем и располагается постенно. Вакуоль отделена от цитоплазмы тонопластом.
Продукты первичного обмена: углеводы (моно- и дисахариды - глюкоза, фруктоза, сахароза), белки простые растворимые, жиры в виде глицерина и жирных кислот.
Продукты вторичного обмена: гликозиды (придают аромат), дубильные вещества (танины, вяжущие окрашивающие вещества), алкалоиды, пигменты и т.д.
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431905/Antotsiany_sekrety_tsveta

Пластиды
Виды пластид
Проплатида – недифференцированная пластида
Этиопласт – хлоропласт без света
Хлоропласт – фотосинтезирующая пластида
Хромопласт – окрашивает орган в красный цвет
Лейкопласт – запасающая пластида
Амилопласт – лейкопласт, запасающий крахмал
Статолит – позволяет определить направление гравитации
Элайопласт - лейкопласт, запасающий липиды
Протеинопласт - лейкопласт, запасающий белки

Хлоропласт
Состав
Внешняя мембрана
Внутренняя мембрана образует тилакоиды, собранные в граны. На них – хлорофилл и АТФ-синтаза
Строма с ферментами цикла Кальвина
ДНК
Хлоропластные рибосомы
Функции
Фотосинтез
На мембране тилакоидов – световая фаза фотосинтеза.
В строме – темновая фаза фотосинтеза

Строение грибной клетки
(нет у высших грибов)

Межклеточные контакты

Плазмодесмы

Адгезионные контакты
якорные межклеточные контакты, ассоциированные с микрофиламентами, обеспечивающие целостность и механическую прочность ткани. Они противостоят растяжению, придают клеткам возможность координированно использовать актиновый цитоскелет. Адгезивные контакты относятся к гомофильным, то есть соединяют клетки одинакового типа. В их формировании принимают участие белки кадгерины и катенины

Десмосомы и полудесмосомы
Десмосо́мы — межклеточные контакты, обеспечивающие структурную целостность слоёв клеток за счёт связывания воедино их сетей промежуточных филаментов. Белковый состав десмосом немного различается в клетках разных типов и тканей.
Десмосомы связывают клетки эпителиев, миокарда, печени, селезёнки и некоторые клетки нервной системы.
Полудесмосомы связывают сеть промежуточных филаментов эпителиальных клеток с внеклеточным матриксом

Плотные контакты
Пло́тные конта́кты — запирающие межклеточные контакты, присущие клеткам позвоночных животных, в составе которых мембраны соседних клеток максимально сближены и «сшиты» специализированными белками клаудинами и окклюдинами. Распространены в эпителиальных тканях, где составляют наиболее апикальную часть комплекса контактов между клетками, в который входят адгезионные контакты и десмосомы.

Щелевые контакты
Щелевы́е конта́кты — межклеточные контакты, обеспечивающие прямой перенос ионов и небольших молекул между соседними клетками. Щелевые контакты способны образовывать почти все клетки животных. Каналы щелевых контактов имеют цилиндрическую форму и состоят из двух половин — коннексонов, или полуканалов. Каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц — коннексинов

Синапс

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл эукариот
Интерфаза
Пресинтетический период (G1) (2n2c)
Накопление питательных веществ
Рост
Синтез белков
Синтетический период (S)
Удвоение молекул ДНК
2n2c превращается в 2n4c
Постсинтетический период (G2) (2n4с)
Подготовка к делению

Митоз эукариот
Митоз – непрямое деление клетки
Воспроизводит копии
Образуется 2 клетки
Бесполое размножение
Деление соматических клеток многоклеточных организмов
Фазы митоза
Профаза (2n4c)
Спирализация хромосом
Расхождение центриолей к полюсам
Рост веретена деления
Распад ядерной мембраны
Хромосомы оказываются в цитоплазме
Начало движения хромосом
Метафаза (2n4c)
Хромосомы выстраиваются по экватору
Образуется метафазная пластинка
Анафаза (4n4c)
Расхождение хроматид к полюсам
Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами
Телофаза (2n2c)
Образование ядерной оболочки
Начало деспирализации хромосом
Цитокинез
Цитокинез

Мейоз эукариот
Мейоз – редукционное деление клетки
Превращает диплоидные клетки в гаплоидные
Образуется 4 клетки при сперматогенезе и 1 клетка при овогенезе
Образуются половые клетки животных и споры растений
Обеспечивает комбинативную изменчивость
Фазы мейоза
Профаза I (2n4c)
Спирализация хромосом
Сближение гомологичных хромосом (конъюгация) с образованием бивалентов
Обмен участками гомологичных хромосом (кроссинговер)
Расхождение центриолей к полюсам
Рост веретена деления
Распад ядерной мембраны
Биваленты оказываются в цитоплазме
Начало движения бивалентов
Метафаза I (2n4c)
Биваленты выстраиваются по экватору
Образуется метафазная пластинка
Анафаза I (2n4c)
Расхождение гомологичных хромосом к полюсам
Телофаза I (1n2c)
Образование ядерной оболочки (не всегда)
Цитокинез
Все фазы мейоза 2 проходят как митоз для гаплоидной клетки. Конечный результат: 1n1c

В профазе I происходит конъюгация и кроссинговер!!!

В анафазе I к полюсам расходятся гомологичные хромосомы, уменьшая число n в 2 раза

Стадии профазы I мейоза

Овогенез и сперматогенез
Овогенез – развитие женских половых клеток, осуществляется внутриутробно
Сперматогенез – развитие мужских половых клеток, в течении жизни, после полового созревания. В семенниках есть специальные зоны для разделения процессов
Стадии развития половых клеток
Размножения (пролиферации)
Размножение предшественников стволовых клеток митозом
Роста
Увеличение клетки в размерах. Более выражена при овогенезе
Созревания
Мейоз
В овогенезе образуется 1 яйцеклетка
В сперматогенезе образуется 4 сперматиды
Формирования
Приобретение формы сперматозоидов у гаплоидных сперматид
Нет в овогенезе

Смерть клетки

Бинарное деление бактерий

F-пили служат для обмена генетическим материалом между бактериями

Конъюгация бактерий

Вирусы – неклеточная форма жизни

Открытие вируса Д.И. Ивановским
Вирус табачной мозаики
(Вирус растений)
Д.И. Ивановский

Строение капсида

Жизненный цикл вируса

Жизненный цикл ретро-вируса

Вирусы бактерий - бактериофаги