4. Ядро клетки. Морфофункциональная и гистохимическая характеристика. Значение ядра в жизнедеятельности клетки.
Ядро (nucleus) клетки - система генетической детерминации и регуляции белкового синтеза. Ядро обеспечивает функцию, связанную с хранением и передачей генетической информации, а также синтез белка. В ядре происходит воспроизведение и удвоение молекул ДНК, а также создание собственного аппарата белкового синтеза. Под этим понимается синтез и транскрипция на молекулах ДНК разных информационных РНК и транскрипция всех видов транспортных и рибосомных РНК. В ядре происходит также образование субъединиц рибосом.

Структура и химический состав клеточного ядра. Ядро состоит из хроматина, ядрышка, кариоплазмы (нуклеоплазмы) и ядерной оболочки, отделяющей его от цитоплазмы.

Хроматин. Внутри клеточного ядра выявляются зоны плотного вещества, которые хорошо воспринимают основные красители. Этот компонент ядра получил название «хроматин» (от греч. chroma - цвет, краска). В состав хроматина входит ДНК в комплексе с белком. Такими же свойствами обладают и хромосомы, которые отчетливо видны во время митотического деления клеток, (heterochromatinum).
В неделящихся (интерфазных) клетках хроматин представлен деконденсированными хромосомами (euchromatinum) или же располагается отдельными глыбками конденсированного хроматина. Чем диффузнее распределён хроматин в интерфазном ядре, тем интенсивнее в нём протекают синтетические процессы. Максимально конденсированный хроматин во время митотического деления клеток обнаруживается в виде плотных хромосом. В этот период хромосомы не выполняют никаких синтетических функций, в них не происходит включения предшественников ДНК и РНК.
Таким образом, хромосомы клеток могут находиться в двух структурно-функциональных состояниях: в активном, частично или полностью деконденсированном, когда с их участием в интерфазном ядре происходят процессы транскрипции и редупликации, и в неактивном, в состоянии метаболического покоя при максимальной их конденсированности, в этот период они выполняют функцию распределения и переноса генетического материала в дочерние клетки.
В химическом отношении фибриллы хроматина представляют собой комплексы дезоксирибонуклеопротеидов (ДНП), в состав которых входят ДНК и специальные хромосомные белки - гистоновые и негистоновые. В составе хроматина обнаруживается также РНК. Отношение ДНК, белка и РНК составляет 1:1,3:0,2. В хромосомах существуют места независимой репликации ДНК - репликоны. Средний размер репликона около 30 мкм. В составе генома человека встречается более 50 ООО репликонов, участков ДНК, которые синтезируются как независимые единицы. Белки хроматина составляют 60-70% от его сухой массы (гистоны и негистоновые белки). Негистоновые белки составляют 20% от количества гистонов. Гистоны - щелочные белки, обогащенные основными аминокислотами, они расположены по длине молекулы ДНК в виде блоков. В один такой блок входят 8 молекул гистонов, образуя нуклеосому (10 нм).

---

При образовании нуклеосом происходит укорачивание длины хромосомной фибриллы примерно в 5 раз. Сама же хромосомная фибрилла имеет вид нитки бус или четок, где каждая бусина - нуклеосома. Такие фибриллы толщиной 10 нм дополнительно продольно конденсируются и образуют основную элементарную фибриллу хроматина толщиной 25 нм. Негистоновые белки интерфазных ядер образуют внутри ядра структурную сеть, которая носит название ядерный белковый матрикс. В ядрах также встречаются перихроматиновые фибриллы, перихроматиновые и интерхроматиновые гранулы. Они содержат РНК и встречаются во всех активных ядрах, представляют собой информационные РНК, связанные с белками.
Особый тип матричной ДНК, а именно ДНК для синтеза рибосомной РНК, собран обычно в нескольких компактных участках, входящих в состав ядрышек интерфазных ядер. Для каждого вида характерен свой хромосомный набор по их количеству (например, у человека 46 хромосом, у дрозофилы - 8, у лошади - 66). Хромосомы в ядрах соматических клеток могут быть сгруппированы парами, получившими название гомологичных хромосом. В ядрах половых клеток (гамет) из каждой пары гомологичных хромосом содержится только одна, т. е. общий набор хромосом вдвое меньше, чем в соматических клетках; Одинарный набор хромосом в половых клетках называется гаплоидным и обозначается буквой п, а в соматических - диплоидным (2п).
5. Деление клеток, морфологическая и биологическая сущность. Митоз. Характеристика фаз, их регуляция. Эндомитоз. Влияние факторов внешней среды (радиация, токсические вещества, высокая температура) на деление клеток.

Деление клетки

Деление клетки — биологический процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех живых организмов.

Наиболее широко распространенная форма воспроизведения клеток у живых организмов — непрямое деление, или митоз (от греч. «митос» — нить). Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Благодаря митозу обеспечивается равномерное распределение генетической информации родительской клетки между дочерними клетками.

Период жизни клетки между двумя митозами называют интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В ней совершается ряд очень важных процессов, предшествующих делению клетки: синтезируются молекулы АТФ и белков, удваивается каждая хромосома, образуя две сестринские хроматиды, скрепленные общей центромерой, увеличивается число основных органоидов клетки.

---

В процессе митоза различают четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

• 
  I. Профаза — самая продолжительная фаза митоза. В ней спирализируются и вследствие этого утолщаются хромосомы, состоящие из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе центромерой. К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают и хромосомы рассредоточиваются по всей клетке. В цитоплазме к концу профазы центриоли отходят к полосам и образуют веретено деления.
  
• 
  II. Метафаза — хромосомы продолжают спирализацию, их центромеры располагаются по экватору (в этой фазе они наиболее видны). К ним прикрепляются нити веретена деления.
  
• 
  III. Анафаза — делятся центромеры, сестринские хроматиды отделяются друг от друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки.
  
• 
  IV. Телофаза — делится цитоплазма, хромосомы раскручиваются, вновь образуются ядрышки и ядерные мембраны. После этого образуется перетяжка в экваториальной зоне клетки, разделяющая две сестринские клетки.
  

Так из одной исходной клетки (материнской) образуются две новые — дочерние, имеющие хромосомный набор, который по количеству и качеству, по содержанию наследственной информации, морфологическим, анатомическим и физиологическим особенностям полностью идентичен родительским.

Рост, индивидуальное развитие, постоянное обновление тканей многоклеточных организмов определяется процессами митотического деления клеток.

Все изменения, происходящие в процессе митоза, контролируются системой нейрорегуляции, т. е. нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной железы и др.

Эндомито́з — процесс удвоения числа хромосом в ядрах клеток многих протистов, растений и животных, за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза (в отличие от многих форм митоза) не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма, но при этом (как и при митозе) хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации.

Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК.

Также эндомитозом называют многократное удвоение молекул ДНК в хромосомах без увеличения числа самих хромосом; как результат образуются политенные хромосомы. При этом происходит значительное увеличение количества ДНК в ядрах.

Значение:

---

Генетическое и функциональное значение эндомитоза заключается в увеличении копийности (т.е. числа копий) генов. За счет этого клетка может получить больше продуктов этих генов (белков) и + увеличивается генетическая стабильность, т.к. при мутации одного гена остается еще масса неповрежденных копий этого гена. Это тупиковый путь регуляции экспрессии генов, поэтому он довольно редко встречается в природе. Т.е. увеличение количества белков - продуктов генов достигается не интенсивно, не путем увеличения экспрессии генов. а экстенсивно, путем увеличения количества копий гено. И стабильность генома достигается тоже экстенсивно (путем увеличения количества копий генов), а не путем совершенствования системы репарации.

Механизм опосредованного повреждающего воздействия ионизирующего излучения заключается в повреждении клеточных структур свободными радикалами и перекисями. Они способны вызывать радиохимическое окисление пиримидиновых и пуриновых оснований, нарушая тем самым структуру нуклеиновых кислот. Продукты радиолиза воды окисляют свободные жирные кислоты и аминокислоты, в результате чего образуются, соответственно, липидные и хиноновые радиотоксины.

Радиотоксины способны угентать синтез нуклеиновых кислот, непосредственно повреждать структуру ДНК, изменять активность ферментов. Радиотоксины хиноидного ряда действуют подобно самой радиации на главные мишени — ДНК ядер клеток (радиомиметический эффект). Липидные радиотоксины повреждают главным образом биологические мембраны, в том числе мембраны митохондрий и лизосом. Это влечет за собой "энергетический кризис в клетке", высвобождение лизосомальных ферментов. Нарушается ферментативное окисление, появляются вторичные радиотоксины (особые белки, пептиды, биогенные амины и др.), которые сами вызывают повреждение биологических структур и усиливают образование первичных радиотоксинов — образуются порочные круги патогенеза лучевого поражения.

Воздействие ионизирующего излучения приводит к нарушению всех процессов жизнедеятельности клетки. Могут наблюдаться любые виды поломок генетического аппарата (генные, хромосомные, геномные мутации). Митотическая активность клетки угнетается. Повреждаются все органеллы клетки. Ионизирующее излучение повреждает внутриклеточные мембраны – мембраны ядра, митохондрий, лизосом, эндоплазматического ретикулума. Из лизосом высвобождаются ферменты, повреждающие внутриклеточные структуры (нуклеиновые кислоты, цитоплазматические и ядерные белки). В митохондриях нарушается окислительное фосфорилирование, что приводит к энергодефициту.

---

К наиболее уязвимым системам для воздействия ионизирующего излучения относится система крови. После облучении отмечается уменьшение количества всех форменных элементов крови, а также их функциональная неполноценность. В первые часы после облучения наблюдается лимфопения, позднее – недостаток гранулоцитов и тромбоцитов, еще позже – эритроцитов. Возможно опустошение костного мозга.

Снижается иммунная реактивность. Угнетается активность фагоцитоза и антителообразование. Последнее во многом обусловлено подавлением синтетических процессов радиотоксинами. Часто развиваются тяжелые инфекционные осложнения (пневмония, некротическая ангина, пиелонефрит и т. д.). Бурно развивается инфекция в кишечнике, что наряду с нарушением барьерной функцией кишечника способствует выраженной интоксикации и септическим состояниям.

Для лучевой болезни характерно развитие геморрагического синдрома. Это связано со снижением уровня тромбоцитов в периферической крови, нарушением их агрегационной способности из-за нарушения микроструктуры мембран. Развитию геморрагического синдрома способствуют также нарушение синтеза факторов свертывания в печени и повышение активности противосвертывающей системы. В периферической крови повышается количество гепарина, высвобождающегося при дегрануляции тканевых базофилов.

Кроме того, в патогенезе геморрагического синдрома важную роль играют патологические изменения сосудистой стенки. Слущивается эндотелий, лизосомальными ферментами повреждаются соединительнотканные элементы. Под воздействием биологически активных веществ происходит паралитическое расширение сосудов, повышение их проницаемости. С выходом жидкой части крови за пределы сосудистого русла развивается истинный капиллярный стаз, который усугубляет дистрофические изменения в тканях.

Не смотря на относительную устойчивость нервной ткани к воздействию ионизирующего излучения, практически всегда наблюдаются признаки нарушения функций центральной нервной системы. Это обусловлено воздействием на рецепторы продуктов радиолиза воды и распада тканей.

Импульсы поступают в нервные центры, нарушая их функциональную активность. Под действием облучения в высоких дозах развивается интерфазная гибель нейронов.

6. Понятие о клеточном цикле. Характеристика периодов интерфазы. Реакция клеток на влияние факторов внешней среды. Апоптоз, его биологическое и медицинское значение

---

Смотрите также файлы

• Архитектура гражданских и промышленных зданий.rtf

• Маршрутный лист.pdf

• Россия перед реформами Петра Первого.docx

• 1 семестр Задача.doc

• 1. Сколько эвакуационных выходов должны иметь помещения, предназначенные для одновременного пребывания 70 человек А.docx