МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ

Розділ 1

БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

 

1.2. Молекулярно-генетичний і клітинний рівні організації життя

 

1.2.2. Структурно-хімічна і функціональна організація еукаріотичних клітин

 

Сучасні досягнення цитології значно доповнили знання про клітину та клітинну теорію. Зокрема встановлено: 1) усі клітини - дуже маленькі об'єкти розміром 0, і 0,0 мкм; 2) мають єдиний принцип структурної організації: а) генетичний матеріал; б) цитоплазму, насичену ферментами; в) цитоплазматичну мембрану, що оточує клітину; 3) клітини еукаріотів мають принципово однаковий молекулярний склад (Н20, аніони і катіони, білки, нуклеїнові кислоти, жири, вуглеводи); 4) усі клітини розділені мембранами на компартменти; 5) спеціалізація й активність клітини залежить від специфіки структурної організації (специфіки упорядкованості макромолекул); 6) кожна клітина організму поліпотентна, тобто містить усю генетичну інформацію, необхідну для відтворення цілого організму (властивість, що лежить в основі тонування); 7) усім клітинам властивий принципово однаковий молекулярний механізм запису і реалізації спадкової інформації; 8) кожній клітині, щоб вижити, необхідно:

а) одержувати енергію з навколишнього простору і трансформувати в необхідну їй форму;

б) вибірково пропускати і виводити речовини;

в) зберігати і використовувати генетичну інформацію;

г) постійно підтримувати хімічні реакції, необхідні для гомеостазу;

д) розпізнавати сигнали внутрішнього та зовнішнього середовища і реагувати на них.

За фізико-хімічними властивостями еукаріотична клітина - це складна гідрофільна колоїдна система, основу якої складають різні мак- ромолекулярні сполуки. За цих обставин цитоплазма клітини є гетерогенною і може змінювати фізичні властивості залежно від умов - переходити із золю в гель і навпаки.

 

1.2.2.1. Методи вивчення структури та функціонування клітин

 

Передумовою відкриття клітини був винахід мікроскопа й використання його для дослідження біологічних об'єктів. У 1665 р. англійський фізик Р. Гук (1635-1703), розглядаючи під мікроскопом зріз корка, виявив, що він складається з комірок, які нагадують бджолині стільники і назвав їх клітинами (від лат. сеllula - комірка, клітина). Таку ж будову Р. Гук відзначив у серцевині бузини, очерету та деяких інших рослин. У другій половині XVII ст. з'явилися роботи італійського вченого М. Мальпігі (1628-1694) та англійського вченого М. Грю (1641-1712), які підтвердили клітинну будову багатьох рослинних об'єктів. Голландський вчений А. Левенгук (1632-1723) вперше виявив у воді одноклітинні організми (рис. 1.19).

 

 

Рис. 1.19. А. Левенгук (Antonie van Leeuwenhoek) (1623-1723).

 

Увагу мікроскопістів привертала насамперед клітинна оболонка. Лише у другому десятиріччі XIX ст. дослідники звернули увагу на напіврідкий, драглистий вміст, що заповнює клітину. Чеський вчений Я. Пуркіньє (1787-1869) назвав цю речовину протоплазмою (від грец. πρώτοζ- первісний, πλάσμα - утворення). Однак продовжувало існувати переконання, що оболонка, а не протоплазма, є основною, найголовнішою частиною клітини. У 1831 р. англійський ботанік Р. Броун (1773-1858) виявив ядро. Це відкриття було важливою передумовою для встановлення подібності між клітинами рослин і тварин.

До 30-х років XIX ст. нагромадилося чимало праць про клітинну будову організмів. Загальновизнаною стала уява про клітину як елементарну мікроскопічну структуру рослин. Німецький ботанік М. Шлейден (1804-1881) першим дійшов висновку, що будь-яка рослинна клітина має ядро (рис. 1.20).

 

 

Рис. 1.20. М. Я. Шлейден (Matthias Jakob Schleiden) (1804-1881).

 

Спираючись на досягнення фізики, хімії, математики та інших точних наук, крім світлової мікроскопії, у вивченні структури та функціонування клітини застосовують новітні методи дослідження. До них належать: електронна мікроскопія, центрифугування, рештеноструктурний аналіз, метод аутора- діографії, полімеразної ланцюгової реакції та ін.

Електронна мікроскопія. Дрібні клітинні структури або окремі молекули вивчають за допомогою електронного мікроскопа, який дозволяє спостерігати об'єкти розміром в 1 нм. їх розглядають на екрані і фотографують.

Цитохімічні і иитоспектрофотометричні методи дослідження. Для визначення розташування і кількісного вмісту в клітині хімічних речовин застосовують метод цитофотометрії. Дослідження проводять у видимій і ультрафіолетовій ділянках спектра. Попередньо додають спектральні барвники - флуорохроми, які сприймаються клітинними структурами. Останні набувають яскравого забарвлення. Так визначають нуклеїнові кислоти, їх кількість, місце розташування білків, вітамінів, металів тощо.

Швидкісне центрифугування. Для виділення і вивчення часток, що входять до складу цитоплазми, за допомогою ультрацентрифуг застосовують метод швидкісного центрифугування (15-40 тис. обертів за 1 хв). Цим методом осаджують спочатку клітинні ядра, потім мітохондрії, рибосоми, полісоми та ін.

Метод рентгеноструктурного аналізу. Використовуючи рентгенівські промені, вивчають молекулярну структуру речовин, які входять до складу клітин, розміри і просторове розміщення молекул і атомів. Цим методом була доведена структура молекули ДНК.

Метод ауторадіографії, або мічених атомів. В організм вводять ізотопи з α-, β-, γ-випромінюванням, які включаються в певні структури клітин. Так відслідковують місце розташування та переміщення їх в клітинах і тканинах. Цим методом досліджують біохімічні процеси як у клітині, так і в окремих її частинах.

Метод полімеразної ланцюгової реакції. Він дозволяє виявити наявність або відсутність певних послідовностей ДНК.






загрузка...





загрузка...