Tsitologia_1x

Цитология – одна из самых молодых наук. Возникновение цитологии определено
созданием и развитием оптических линз и сконструированного на базе этих линз микроскопа.
Цитология изучает клетки многоклеточных организмов, ядерно-цитоплазматические комплексы,
которые не расчленены на клетки, симпласты, плазмодии, синтеции, а так же одноклеточных
животных, растений и бактерий.
В развитии цитологии выделяют три этапа:
1) XVII – конец XIX в. Период накопления фактов клеточного строения.
1665 год.Р. Гук вводит термин «клетка».
1672 год. Грю, Мальпиги на различных объектах повторяют опыты Гука.
В конце XVII века цитология начала становиться. Антон ван Левенгук сконструировал
примитивный микроскоп, дававший увеличение в 40 раз. Открыл в 1674 году эритроциты в
клетках крови земноводных. 1675 год – одноклеточные растительные организмы. 1683 год –
описал бактерии.
«Пустота или воздушное пространство в оболочке» - первое определение клетки.
Во второй половине XVII века Левенгук подарил Петру Iдва микроскопа. Тот
заинтересовался и в 1698 году собрал русских мастеров для конструирования своего микроскопа.
Этим занимался в основном род Беляевых.
В результате исследований в начале XIX века ряда ученых (Линк, Мондельхавер, Ламарк,
Нербель, Курпена, Расспая, Пуркинье) утвердился взгляд на клетки как структурные единицы
живого организма.
В 1838 году ботаник Шлейден и зоолог Шванн в 1839 году сформулировали первую
клеточную теорию. Благодаря этой теории сформулировалось представление, что функции
организма в целом слагаются из активностей и взаимодействия отдельных клеточных единиц.
В 1858 году немец Вихров, патологоанатом, применил клеточную теорию на своих
объектах и доказал, что каждая клетка образуется в результате деления исходной клетки, а
организмы образуются в результате слияния двух клеток, мужской и женской.
Было описано ядро, как важнейший и неизменный компонент клетки. Была изучена
протоплазма клетки, и первоначальное понятие о клетке превратилось в представление о массе
протоплазмы, ограниченной в пространстве клеточной оболочкой и содержащей ядро.
1858 – масляный имерсионный объектив
1873 год – линза-конденсор, собирающая и направляющая линза микроскопа.
1876 год – апохроматические объективы, устраняющие расслоение света. Были
предложены (усовершенствованы?) Кулибиным.
Были открыты органоиды:
1876 год – клеточный центр (Бенеден, Бовери);
1897-98 – митохондрии (Бенда и <…>);
1898 – аппарат Гольджи, открыл сами знайте кто.
Были открыты явления:
амитоз, прямое деление клетки (Ремак);
митоз,непрямое деление (Флеминг; Страсбургер).
Описаны главные особенности митоза – формирования хромосом (1890, Вальдейвен) и
создана теория индивидуальности хромосом.
Гертвиг опубликовал монографию «Клетка и ткани» (1892).В ней были обобщены все
биологические деления, исходя из характерных свойств, строения и функций клетки . Монография
подвела черту первому этапу развития цитологии.
2) Конец XIX века – 20-е годы XX века.
Дальнейшее совершенствование техники. Кроме светлопольного конденсора был
предложен темнопольный конденсор. С помощью этого прибора можно было исследовать
объекты при боковом освещении. Эффект Тендаля – видим пылинкив луче света.
Был также сконструирован поляризационный микроскоп, который позволял определять
ориентацию частиц клетки.
1903 год – сконструирован ультрафиолетовый микроскоп.
1932 год – фазово-контрастный микроскоп и интерференционный микроскоп.
Метод выявления ДНК. Классическая реакция Фельгина. 1924 год
Создаются микроманипуляторы, с помощью которых можно было производить
разнообразные операции.
В 1909 году Гаррисон положил начало создания метода культуры ткани.
3)В первые два десятилетия 20-го века все усилия были направлены на выяснения функций
клеточных структур. Но это стало возможным только тогда, когда в 20-х годах сконструировали
электронный микроскоп и появились методы рентгеноскопного анализа.Создания этого
микроскопа открыло третий этап в развитии цитологии – современный.
Использование электронного микроскопа привело к создания субмикроскопической морфологии
клетки.
Разрешение микроскопов:
Световой микроскоп – не менее 0,2мкм.
Электронный – 0,2 нм
Были обнаружены неизвестные детали строений клетки. Изучено строение плазматической
мембраны. Изучено строение сети мембран – ЭПР.Были изучены лизосомы (гидролитические
ферменты), пероксисомы, содержащие фермент каталазу и уринокиназу. Изучено строение
рибосом. Открыт цитоскелет.
Сформулировались первые задачи цитологии:
1) изучить субмикроскопическое строение органоидов клетки;
2) изучить функции клеточных структур и их взаимодействие;
3) изучить способы проникновения веществ в клетку, выведения их из клетки, роли мембран;
4) реакция клеток на нервные и гуморальные стимулы окружающей среды;
5) Изучить взаимодействие клеток;
6) изучить репродукцию клеток и клеточных структур.
Современные положения клеточной теории:
1) Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов. Наименьшая единица
живого.
2) Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению,
химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3) Размножение клеток происходит путем их деления. Каждая новая клетка образуются в
результате деления исходной клетки.
4) В сложных многоклеточных организмах клетки специализированны ит образуют ткани. Из
ткани состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены нервным и гуморальным
механизмам регуляции.
Клетка – ограниченная активной мембраной, упорядоченная структурированная система
биополимеров, участвующих в единой совокупности метаболических и энергетических процессов,
осуществляющих поддерживание и воспроизведение всей системы.
Методы цитологического исследования:
1) Непосредственное наблюдение живых клеток в организме (витальный) или в свежевыделенной
ткани(суправитальный).
2) Наблюдение клеток убитых с помощью фиксации, которая сохраняет морфологическую и
химическую структуру.
После фиксации любой материал подвергают окрашиванию Красители – натуральные и
синтетические. Натуральные: гематоксилин, кармин употребляют с окисями металлов, с которыми
красители образуют комплексные соединения.
Синтетические – кислые и основные. Основные - соли красящих оснований, содержащие
аминогруппы, монометиламиногруппы, иминогруппы. Эти группы определяют щелочность
красителей. Попадая внутрь клетки, эти группы образуют солевые связи с кислотами,
находящимися в структуре клетки, что приводит к их окрашиванию. Кислотные группы клетки базофильные.
Кислые красители – красящие кислоты или их соли (эозин, пикриновая кислота, азокармин
и др.). Кислотные свойства придают нитрогруппы, гидроксильные, карбоксильные группы.
Структурные компоненты – ацитофильные или оксифильные.
Широкое распространение получило гистохимическое или цитохимическое окрашивание,
которое подразделяется на прямое или косвенное. К прямым методам относят приемы,
специфичные для вещества, которые хотят определить. Выявление ДНК – с реактивом Шиффа.
Чтобы обнаружить активность фермента, используют непрямой гистохимический способ
или метод ферментативного переваривания. Для этой цели клетки помещают в среду, содержащую
субстрат для данной ферментативной реакции и реагенты, связывающие специфически с
конечными продуктами реакций.
Краситель Азу связывает и окрашивает цитоплазму, ядро и ядрышко. Предварительная
обработка клетки ферментом РНК-азой приводит к тому, что цитоплазма и ядрышко будет
окрашиваться слабо, а ядро не изменит в своей окраске. Если же клетку предварительно
обработать ДНК-азой, то почти полностью исчезнет окрашивание структур ядра.
На современном этапе особое значение имеют точные способы выявления структур –
иммунохимические методы. Это реакции с использованием флуоресцентных антител (?). Для
этого на белок, который хотят определить, получают специфическую сыворотку. В сыворотке
содержатся антитела, их соединяют с красителями флуоресцентными. Затем, меченый белок
вводят в клетку.
Таким образом был открыт цитоскелет.
Метод фракционирования или дифференциального замещения.
Сначала получают чистые клетки, разрушая ткань в гомогенизаторах. Полученную суспензию
(гомогенат) подвергают высокоскоростному центрифугированию. Крупные компоненты (ядра или
неразрушенные мембранные структуры) оседают при низких скоростях 1-3 тыс.g. При более
высоких скоростях (15-30 тыс.) оседают более мелкие частицы (макросомы). Более 50 тыс. –
микросомы. 15-20% от общей массы. Имеют сложный химический состав. ЭПР, вакуоли. 150 тыс.
– в осадок выпадают рибосомы.
С помощью раствора сахарозы получают более высокую степень разделения. Плотность
раствора постепенно увеличивается сверху вниз, образуя градиент плотности. Гомогенат клеток
наслаивают поверх сахарозы, затем центрифугируют и органоиды клетки распределяются в
зависимости от своей молекулярной массы по высоте градиента, образуя отдельные полосы,
которые можно выделить и изучить.
Химический состав клетки
Всевещества делят на макроэлементы (98% H, O, C,N), микроэлементы (2-3% Mg, Na, Ca,
Fe, S,P,Cl) и ультрамикроэлементы (0,1% Zn, Cu, I, F, Mn, Co, Si).
Находятсяэлементы в виде ионов или компонентов молекул неорганических и
органических веществ.
Неорганические вещества – относительно простые соединения, которые встречаются как в
живой, так и в неживой природе в минералах, водах и т.д.
Органические вещества – многообразные соединения углерода, которые синтезируется
живыми организмами.
Воды везде довольно много. Находится в клетке в связанной и свободной
формах.Свободная вода - 95%. Связанна с фибриллярными структурами из белка.
Обладаетсвойствами, которые делают ее исключительно важными свойствами.Она является
диполем. Молекула способна образовывать водородные связи.Из-за высокой полярности – лучший
растворитель.
Гидрофильные вещества – хорошо растворимые. Это кристаллические соли, ряд
органических веществ, спирты, сахара, некоторые белки, например альбумины и гистоны.
Гидрофобные вещества – плохо растворимы или вообще не растворимы. Жиры,
нуклеиновые кислоты, некоторые белки.
Физические свойства воды:
1) Высокая теплоемкость;
2) Высокая теплопроводностью;
3) Дисперсная среда (равномерное распределение компонентов). Является определяющей
структурой макромолекул и играет важную роль в коллоидной системе цитоплазмы.
Является местом протекания хим. реакций в клетки. Участвует в реакциях синтеза и
расщепления орг. веществ. Обеспечивает транспортировку веществ в тканях и организме.
Практически не сжимается, определяя объем и упругость.
Жизнедеятельность клетки направлено на то, чтобы поддерживать неравновесное
состояние.В клеткепреобладают ионы калия и органические ионы. А за клеткой преобладают
ионы натрия и<…>
На поверхностиклетки образуется потенциал разности (действия)-90мв. Он обеспечивает
важнейшие жизненные процессы, такие как передача возбуждения и т.д.
Все ионы в организме поддерживают определенное постоянство, которое называется
гомеостаз.
Фосфатная гомеостатическая система, состоит из гидрофосфат анионов и дигидрофосфат
анионов и поддерживает рН 6,9 – 7,2
Вторая гомеостатическая система поликарбонатная система. Гидрокарбонат ионы.
Поддерживает слабощелочную среду рН 7,4 (плазма крови).
Некоторые неорганические ионы Кальция и магний – активаторы многих ферментов,
гормонов и витаминов. При недостатке этих ионов все плохо и ужасно.
Органические вещества в клетке подразделяются на углеводы, липиды и нуклеиновые
кислоты. Основу органических веществ составляют атомы углерода, способные вступать друг с
другом в ковалентные связи и образовывать самые разнообразные классы органических молекул.
В зависимости от массы и структуры различают малые низкомолекулярные органические
молекулы (мономер) и высокомолекулярные (полимер).
Полимеры могут быть линейные или разветвленные. Если в их состав входят мономеры
одного вида, то этогомополимеры. Если различные мономеры, то это гетерополимеры.
Полимеры могут быть регулярными, если группа мономеров периодически повторяется. Или
нерегулярными. Свойства биополимеров зависит от числа, порядка, и состава входящих в них
мономеров.