Программа курса лекций (4 курс, 8 сем, 32 ч, экзамен) д б. н. Рябчикова Елена Ивановна Часть I. Электронная микроскопия Микроскопические методы исследования структуры клеток и тканей
| Вид материала | Программа курса |
- Программа курса лекций (4 курс, 7 сем., 36 ч., экзамен) Профессор, д ф. м н., Лариса, 22.68kb.
- Программа курса лекций (3 курс, 6 сем, 32 ч, зачет) ( 4 курс, 7 семестр, 36 ч, экзамен), 34.63kb.
- Программа курса лекций (4 курс, 8 сем., 32 ч., экзамен) Доцент Батыев Эдуард Газизович, 26.27kb.
- Программа курса лекций (4 курс, 7 сем., 36 ч., экзамен) Доцент Воробьев Анатолий Иванович, 15.75kb.
- Программа курса лекций (4 курс, 8 сем., 32 ч., экзамен) Профессор, д ф. м н., Лариса, 14.31kb.
- Программа «микроэлектродные методы исследования клеток и межклеточного взаимодействия, 203.62kb.
- Программа курса лекций обновляется ежегодно (4 курс, 7 сем., 36 ч., зачет) Курс читают, 14.53kb.
- Программа курса лекций (4 курс, 8 сем., 32 ч., экзамен) Ассистент Пак Алексей Владимирович, 20.39kb.
- Программа курса лекций (3 курс, 6 сем, 24 ч лекций + 8 ч семинаров, экзамен), 52.52kb.
- Программа курса лекций (1 курс магистратуры, 1 сем., 36 ч, экзамен) Профессор,, 34.75kb.
Цитология и электронная микроскопия
Программа курса лекций
(4 курс, 8 сем, 32 ч, экзамен)
д.б.н. Рябчикова Елена Ивановна
Часть I. Электронная микроскопия
Микроскопические методы исследования структуры клеток и тканей. Световая микроскопия. Физические принципы светооптического исследования. Витальная, поляризационная, фазово-контрастная и интереференционная микроскопия. Микроскопия в ультрафиолетовом свете. Конфокальная микроскопия. Основные принципы приготовления препаратов животных клеток и тканей для светооптического исследования.
Электронный микроскоп. Физические принципы, положенные в основу работы электронного микроскопа. Трансмиссионная и сканирующая (растровая) микроскопия. Пределы разрешения. Калибровка. Стабильность напряжения. Ускоряющее напряжение. Виброустойчивость электронного микроскопа. Тепловая стабильность. Система охлаждения. Вакуум. Гониометр. Требования к образцу для электронно-микроскопического исследования.
Применение электронного микроскопа для решения физико-химических задач. Изучение кристаллов, пленок, полупроводников. Материаловедение. Изучение «старения» материалов, изменений структуры при различных воздействиях. Изучение ферромагнетиков, роста кристаллов, сплавов, биметаллов.
Электронная микроскопия в геологии. Изучение в геологических образцах формы, размеров, кристаллографической ориентировки, степени однородности, включений, пограничных явлений. Анализ химического состава материалов с помощью электронной микроскопии: рентгеновская спектрометрия; анализатор энергии.
Электронная микроскопия в биологии. Особенности биологических объектов, определяющие характер подготовки материала для электронно-микроскопического исследования. Сохранение структуры с помощью стабилизации химических связей (фиксация). Соблюдение требования оптимальной толщины. Опорные пленки. Ультратонкие срезы. Способы повышения контраста изображения (контрастирование солями тяжелых металлов, напыление). Изучение макромолекул методом напыления (оттенения) металлами (платина, палладий, золото). Недостатки метода.
Метод негативного контрастирования. Области применения (быстрая диагностика (идентификация) вирусов, изучение вирусных суспензий, определение концентрации вирионов в суспензии (физический титр). Индикация бактериальных клеток. Достоинства и недостатки метода. Основные этапы исследования методом негативного контрастирования.
Метод криофрактографии (криоскалывание). Значение метода для цитологии.
Метод ультратонких срезов и его возможности. Области применения. Приготовление ультратонких и полутонких срезов. Ультрамикротомы. Подготовка материала для изучения методом ультратонких срезов. Фиксация. Постфиксация. Обезвоживание. Заливочные среды. Контрастирование ультратонких срезов.
Криоультрамикротомия. Авторадиография.
Часть II. Клетка
Химический состав. Вода, неорганические и мелкие органические молекулы. Типы мелких молекул: строительный материал, источник энергии; регуляторные молекулы (гормоны). Макромолекулы. Эволюция макромолекул – эволюция жизни. Критическая тройка типов макромолекул: ДНК, РНК и белки. ДНК. Двойная спираль. ДНК – носитель и хранитель генетической информации. РНК. Центральная догма биологии. Белки. Содержание и функции в клетке. Строение белков, первичная, вторичная, третичная структура, пространственная организация. Гидрофильные и гидрофобные аминокислоты, их роль в формировании пространственной структуры белков. Пептидная связь. Пептиды и полипептиды. α- спираль и β- слой. Механизмы формирования третичной и четвертичной структуры белков.
Биомембраны. Структурная организация и основные функции.
Фосфолипиды. Фосфоглицериды. Сфингомиелин. Стероиды. Холестерол. Углеводы в составе мембран. Фосфолипидный бислой. Пленки. Замкнутые сферические структуры. Липососмы. Диффузия мелких молекул через фосфолипидный бислой.
Мембраны клеток. Электронно-микроскопическое строение клеточных мембран. Асимметрия мембран и пространства, которое они ограничивают. Температурная подвижность молекул в мембранах. Текучесть мембран. Роль холестерола. Структура мембран при замораживании-скалывании. Типы белков в мембранах клетки. Интегральные белки. Периферические белки. Порины. Перемещение белков в мембране.
Функции плазматической мембраны. Защитная. Транспортная. Поддержание ионного состава клетки, осмоса и кислотности. Связь с цитоскелетом. Формирование соединений между клетками в тканях. Взаимодействие с внеклеточными молекулами, передача сигналов.
Типы транспорта через мембрану клетки. Пассивная диффузия мелких молекул. Канальцы (поры). Белки-переносчики. Три типа переносчиков: uniporters, antiporters и symporters (cotransporters). АТФ-зависимый активный транспорт.
Ионная асимметрия. Натрий и калий, их роль в поддержании ионного состава среды. Механизмы селекции ионов. Na+/K+ -АТФаза. Цикл работы Na / K-ATФазы. Регуляция активности Na / K-АТФазы в клетке. Роль Са и Mg в клетке. Кальциевый насос - система кальциевых АТФаз. Строение Са-АТФазы. Работа кальциевого насоса. Повреждения кальциевого насоса..
Синтез белка и строение рибосом. ДНК и РНК. Типы РНК, их функции. Транскрипция. Различия механизмов транскрипции у про- и эукариот. Генетический код. Рибосомы. Р-РНК. Строение рибосом у про- и эукариот. Механизм синтеза белка. Трансляция, ее стадии. Формирование пептидной связи. Сборка пептидной цепи на рибосоме. Формирование вторичной и третичной структуры белков. ЭПР. Строение ЭПР. Шероховатый и гладкий ЭПР. Микросомы. Роль ЭПР в клетке.
Транспорт макромолекул в клетке. Перенос макромолекул с помощью пузырьков. Формирование везикул и их перенос. Слияние мембран. Транспортные потоки в клетке, их направленность. Сортировка белков. Аппарат Гольджи. Строение и функции. Обработка белков в аппарате Гольджи. Цис- и транс-сеть аппарата Гольджи. Гликозилирование белков. Метаболизм липидов и полисахаридов в аппарате Гольджи. Экспорт белков из аппарата Гольджи. Сортировка белков. Секреция. Регулируемая и нерегулируемая секреция. Секреция в эпителиальных клетках. Избирательность транспорта макромолекул. Почкование пузырьков и «покровные» белки. Типы «опушенных» пузырьков. Клатриновые пузырьки, молекулярные механизмы их образования. Слияние пузырьков с целевой мембраной.
Лизосомы. Строение и функции. Первичные лизосомы. Вторичные лизосомы. Эндоцитоз, фагоцитоз и их связь с лизосомами. Аутофагия. Аутофагосомы. Стадии рецептивного эндоцитоза. Эндосомы. Жидко-фазный эндоцитоз. Вирусы и рецептивный эндоцитоз.
Плазмалемма и ее производные. Гликокаликс, его функции. Внеклеточный матрикс. Клеточная стенка (оболочка). Клеточная стенка бактерий, ее строение. Грам-положительные и Грам-отрицательные микроорганизмы. Клеточная стенка растительных клеток, ее строение.
Межклеточные контакты. Транзитная связь и прочные соединения клеток. Типы связи. Адгезия клеток. Селективность адгезии, роль трансмембранных протеинов. Простой контакт. Интердигитация. Зона слипания (adherens junction). Замыкающие комплексы. Десмосомы. Щелевидный контакт (Gap junction). Роль кадгеринов в формировании межклеточных контактов.
Цитоскелет. Движение клетки. Строение цитоскелета и функции его компонентов. Микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты. Их состав и строение. Актин, его перестройки в клетке и изменения молекулярной структуры. Регуляция полимеризации актина. Соединения, воздействующие на полимеризацию актина. Варианты организации пучков актиновых филаментов. Выросты клеточной поверхности. Микроворсинки. Псевдоподии, филлоподии и ламеллоподии. выросты клеточной поверхности, формирующиеся в ответ на внешние стимулы. Промежуточные филаменты. Их состав и строение. Сборка промежуточных филаментов. Роль промежуточных филаментов в клетке. Микротрубочки. Состав, строение и функции. Система микротрубочек, центры, организующие микротрубочки. Вещества, воздействующие на сборку микротрубочек. Центросомы (центриоли). Их строение.
Энергетическое обеспечение клетки. Митохондрии. Митохондрии, хлоропласты, пероксисомы. Их отличия от других органоидов клетки. Митохондрии. Строение митохондрий. Теории происхождения митохондрий. Автономная система синтеза белка. Геном митохондрий. Импорт белков в митохондрии. Окислительное фосфорилирование. Цепь переноса электронов, ее структура. Образование АТФ. Теория хемиосмотического сопряжения. Хлоропласты. Строение и пространственная организация системы фотосинтеза. Другие пластиды. Пероксисомы. Структура и функции.
Передача наследственной информации. Классическая теория наследственности. Ген. Плоидность. Хромосомы. Доминантные и рецессивные гены. Генотип и фенотип. Митоз и мейоз. Гаплоидные и диплоидные клетки. Рекомбинация. Генетические карты. Основные положения генетической теории. Представления о строении ДНК. Комплементарность цепей ДНК. Репликация ДНК. Полуконсервативная репликация. ДНК полимераза. Информационная РНК. РНК-геномы. Обратная транскрипция. Основные моменты технологии рекомбинантной ДНК. Эндонуклеазы рестрикции. Клонирование. Рестрикционные карты. Секвенирование ДНК. Гибридизация нуклеиновых кислот. Гибридизация in situ. Организация генома. Сложность генома эукариот. Интроны и экзоны. Семейства генов. Повторяющиеся некодирующие последовательности. Хромосомы и хроматин. Упаковка генома. Нуклеосома и хроматосома. Их строение. Нити ДНК. Конденсация хроматина. Митотические хромосомы. Центромеры. Теломеры.
Ядро. Ядерная мембрана, внутренняя и внешняя. Связь с ЭПР. Поровые комплексы ядра. Структура поровых комплексов. Транспорт молекул через ядерную оболочку. Протсранственная организация ядра. Эухроматин и гетерохроматин. Ядерный матрикс. Ядрышко. Строение и функции.
Клеточный цикл. Стадии клеточного цикла. Митоз. Изменения ядра в ходе митоза. Фазы митоза. Формирование нового ядра. Апоптоз. Морфологические характеристики апоптоза и его роль в эмбриогенезе и онтогенезе. Некроз.
Организация клеток в системы.Многоклеточные организмы. Специализация клеток. Ткани. Эпителиальные ткани. Морфологические признаки эпителиальных тканей. Функции. Различные типы эпителия. Однослойный и многослойный эпителий. Железистый эпителий. Железы. Типы секреции. Кровь и система кровообращения. Состав крови. Функции. Особенности строения клеток крови. Кровеносные сосуды. Строение сосудов разного типа и калибра. Система микроциркуляции. Лимфатическая система. Строение клеток лимфатической и иммунной системы. Воспаление. Нервная система. Свойства и состав нервной ткани. Морфологические характеристики нейронов. Синапсы.
Литература
- Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. И др. Молекулярная биология клетки. П/ред Георгиева Г.П. и Ченцова Ю.С. т. 1-3. М., Мир. 1994. С. 518, 544 и 504.
- Билич Г.Л., Катинас Г.С., Назарова Л.В. Цитология. С.-П., “Деан”. 1999. 110с.
- Кольман Я., Рём Г. Наглядная биохимия. М. «Мир». 2000. С. 468.
- Уикли Б. Электронная микроскопия для начинающих. – М. Мир. – 1945. – 324с.
- Ченцов Ю.С. Общая цитология. М. Изд-во МГУ. 1984. С.350.