Reproducere la nivel celular
Reproducere la nivel celular
Scop. Cunoaște ciclul de viață al celulelor, procesele care apar în ciclul mitotic și în diferențierea terminală. Au o idee despre mecanismele de reglare a ciclului celular. Să poată stabili fazele mitozei în micro-preparate și să calculeze coeficientul mitotic. Cunoașteți esența și semnificația biologică a meiozei.
Cesiune pentru studenți
Lucrul 1. Ciclul celular
Celulele somatice ale corpului se formează ca rezultat al mitozei. În viitor, sunt posibile trei variante ale ciclului de viață al celulelor:
1. Celulele sunt pregătite pentru diviziune și își sfârșesc viața mitozei (ciclul mitotic).
2. Celulele diferențiază, funcționează și mor.
3. Celulele trec la perioada G0, în care pot fi de la mai multe ore până la mulți ani. În anumite condiții, aceștia pot trece de la această perioadă la ciclul mitotic sau diferențierea terminală.
Studiați și schițați diagrama ciclului de viață celulară prezentată în Fig. 1.
G1 - perioadă presitică; S - perioadă sintetică; G2 - perioada post-sintetică;
MC (ciclu mitotic) = mitoza G1 + S + G2 +;
G0 este perioada ciclului celular, care include:
• celule din grupul proliferativ de țesuturi lent reînnoite;
• celulele eliberate din MC pentru repararea ADN-ului;
• celule care nu pot trece de MC din cauza unui deficit de nutrienți sau de factori de creștere;
• rezerve și celule stem; n - set de haploizi de cromozomi;
c - set unic de ADN
Lucrare 2. Dublarea cromozomilor și replicarea ADN-ului în eucariote
Dublarea ADN-ului și a cromozomilor are loc în perioada S a ciclului mitotic.
Replicarea ADN începe simultan în multe locuri - punctele de inițiere (Figura 2a). Atașamentul apare enzima complex ( „mașină replicative“), ADN-ul eliberat din histonelor și spliced, ochiul de replicare format (Fig. 2b). Separarea matricei de pornire și sinteza de noi spiralele ADN în capsa subsidiare au loc simultan în ambele direcții în furcile de replicare (Fig. 2c). Dupa dublarea ADN-ului cu histonelor le conecta, și devine cromozom dublu format din două cromatidelor, care sunt conectate la regiunea centromere (Fig. 2d).
Fig. 2b. Formarea ocelliilor replicative și furculițelor de replicare
1 - lanțuri matrice de ADN; 2 - enzima Helicase care separă catenele matricei ADN; 3 - proteine DSB care împiedică reunificarea lanțurilor ADN; 4 - primaza; 5 - primer ARN (sintetizat prin ARN polimeraza - primaza); 6 - lanțuri fiice de sinteză a ADN polimerazei; 7 - lanțul fiu principal al ADN; 8 - ligază, care leagă fragmentele lanțului de ADN; Fragmentul Okazaki (150-200 nucleotide); 10 - topoizomeraza
Fig. 2d. Finalizarea dublării ADN-ului și a cromozomului
Studiați schema replicării ADN și dublarea cromozomilor, prezentată în Fig. 2a-2d. Desenați orezul. 2c.
Lucrare 3. Mitoza celulelor de plante
Luați în considerare pregătirea microscopică a microscopică a rădăcinii de ceapă. Găsiți celulele care se află în interfaza și în diferite faze ale mitozei. Desenați și etichetați:
I - etape de mitoză: 1 - prophase;
II - interfază (celulă care nu se divide).
Lucrare 4. Mitoza celulelor umane
Luați în considerare o creștere mică a medicamentului citogenetic al limfocitelor din sângele uman. Găsiți celula în stadiul mitozei. Traduceți într-o mărire mare prin plasarea unui obiectiv cu imersie (x90). Luați în considerare o placă metafază asupra preparatului. Acordați atenție structurii cromozomilor umane, mărimea acestora, localizarea centromerei, cantitatea de cromatide din cromozomul metafazic. Identificați un set de cromozomi, găsiți cromozomi omologi. Trageți cromozomi metafază cu locații centromere diferite.
Lucrare 5. Determinarea coeficientului mitotic
Pe micropreparate ale rădăcinii de ceapă, numărați numărul de celule divizoare și nedistructive în mai multe câmpuri de vedere (aproximativ 1000 de celule). Determinați coeficientul mitotic cu formula:
MK este exprimat în ppm (% o).
Lucrare 6. Tipuri de țesuturi în funcție de nivelul de proliferare a celulelor
Stabil - toate celulele sunt într-o stare de diferențiere ireversibilă. Moartea unei părți a celulelor în timpul vieții organismului duce la o scădere a numărului total de celule din țesut.
Creșterea - numărul de celule din țesut crește, deoarece proporția celulelor care ajung la ciclul mitotic depășește proporția celulelor care se diferențiază.
Reînnoibil - există o multiplicare a celulelor, dar numărul total de celule rămâne constant, deoarece jumătate dintre celule intră în diferențiere ireversibilă și mor.
Examinați și rescrieți tabelul.
Notă: PC-ul este grupul proliferativ; T este durata ciclului mitotic; MK - coeficientul mitotic. Spațiu proliferativ - proporția de celule care sunt în toate fazele ciclului mitotic și în grupul G0 care sunt capabile să se înmulțească.
Lucrați 7. Celulele stem. Semnificația lor biologică și medicală
Celulele stem sunt celule care păstrează capacitatea de a se reproduce pe tot parcursul vieții corpului. În perioada embrionară, ele sunt necesare pentru dezvoltarea organelor și țesuturilor, în perioada postembrionică - pentru creșterea corpului, pentru reînnoirea țesuturilor, pentru regenerare și reproducere vegetativă.
Tipul celulelor stem Caracteristică Valoare
Sunt capabile să ducă la orice fel de celule (blastomerele în stadiile incipiente ale zdrobitorii)
Din celulele intraventrice embrionare, dezvoltarea organismului începe în timpul reproducerii sexuale. Somaticul dă naștere la noi organisme în reproducerea vegetativă
Ei pot da diferite tipuri de celule (celule de frunze embrionare, celule de măduvă osoasă roșie)
Formarea organelor și țesuturilor organismului în curs de dezvoltare. Sunt necesare pentru reînnoirea sau regenerarea țesuturilor în care nu există celule stem proprii - eritrocite și leucocite, neuroni, cardiomiocite
În timpul reproducerii, celulele formează o singură specie (epiteliul cavității orale, glandele salivare)
Sursa celulelor pentru creștere, reînnoire și regenerare a organelor
Diverse celule stem embrionare, în care ingineria genetică a schimbat compoziția genelor
Utilizarea în medicină vă permite să dezvoltați organe și țesuturi cu proprietăți specificate. Utilizarea lor pentru clonarea reproductivă este o sursă de organisme modificate genetic
Aplicarea celulelor stem în medicină și stomatologie
Îmbunătățirea metodelor de izolare a celulelor stem, studiul factorilor care reglează creșterea și diferențierea lor, deschide oportunități pentru utilizarea unor astfel de celule în medicină. Celulele stem prelevate din sângele din cordonul ombilical sau din alte țesuturi pot fi înlocuite cu propriile lor celule deteriorate in toate organele, fără teama de respingere. Utilizarea celulelor stem embrionare, clonarea terapeutică și utilizarea unor metode de inginerie genetică permite să crească organe și țesuturi și au un material disponibil pentru transplant. In momentul de fata animalelor experimentale din celule stem pot fi obținute dinți întregi sau țesuturi individuale (email, celuloză, etc.). Astfel, mugurii dinte crescute la soareci celulelor papilei dentare, dupa implantare, adult animal in loc de tăietori îndepărtate obișnuiți și formate dinți pline. Omul din celulele stem pulpare sau îndepărtarea tubercul apicală dintelui ar putea crește rădăcinile și ligamentele periodontale pe care restaurate (de acum - cu ajutorul metodelor convenționale de protezare) coroana dintelui. Astfel, în viitor se planifică obținerea de materiale pentru autotransplant. Utilizarea celulelor stem mezenchimale și materiale compozite au permis dezvoltarea de implanturi pentru inlocuirea defectelor osoase in chirurgia orala si maxilo. Trebuie remarcat faptul că, în prezenta cerere de celule stem este într-un stadiu de studii experimentale sau studii clinice. Introducerea lor pe scară largă în medicina practică este o chestiune pentru viitorul apropiat.
Lucrare 8. Direcții diferite de diferențiere a celulelor cavității orale
Studiați și schițați schema 1.
În reînnoirea țesuturilor, numărul constant de celule este menținut ca urmare a autoreglementării, realizată pe principiul feedback-ului negativ. Cu o scădere a numărului de celule, sunt incluse mecanismele care activează protooncogene. Inducerea acestor gene conduce la sinteza factorilor de creștere care exercită o stimulare mitogenă asupra celulelor în perioada go-go, inclusiv celulele stem. Există o reproducere crescută și o creștere a cantității. Celulele excesive conduc la reprimarea proto-oncogene și la activarea genelor supresoare responsabile de sinteza inhibitorilor proliferării celulare. Fluctuațiile periodice ale numărului de celule divizate, manifestate în ritmurile zilnice de proliferare, ne permit să realizăm o stare de echilibru dinamic - numărul de celule este menținut la nivelul necesar pentru acest țesut.
Schema de studiu 2. Prezentați exemple de factori de creștere și inhibitori ai diviziunii celulare.
Locul de muncă 10. Caracteristicile comparative ale celulelor normale și ale celulelor tumorilor maligne
Spontan sau sub influența factorilor carcinogeni pot să apară mutații ale proto-oncogene sau gene supresoare care reglează proliferarea celulelor. Proto-oncogenele se transformă în oncogene, care nu reacționează la factorii de reglementare și formează un număr mare de factori de creștere. Deteriorarea genelor supresoare nu permite limitarea multiplicării excesive a celulelor - apare o tumoare. Celulele tumorale sunt caracterizate de instabilitate genetică - produc noi mutații care perturba în continuare reglementarea proliferării celulare. O tumoare benigna poate fi transformata intr-o tumoare maligna.
Parametrii Celule normale Celule tumorale
c) Deconectarea lanțurilor ADN-ului șablonului
d) Stabilizarea lanțurilor de șablon ADN
e) Sinteza lanțurilor ADN fiice
f) Cusarea fragmentelor de Ozakaki
Setați secvența corectă. 10. EVENIMENTE LA REPLICAREA ADN-ului:
1. Separarea lanțurilor ADN
2. Conectarea fragmentelor de Ozakaki
3. Sinteza primerilor
4. Eliminarea primerilor
5. Sinteza fragmentelor de Ozakaki
Voi. 1. - P. 55-60, 72-79, 118-144, 200-207.