- Основными методами изучения биологических микрообъектов являются световая и электронная микроскопия. Главными этапами цитологического и гистологического анализа являются выбор объекта исследования, подготовка его для изучения в микроскопе, применение методов микроскопирования, качественный и количественный анализ изображений. Для изучения микрообъектов применяют обычные световые микроскопы в которых используются источники света с различными длинами волн. В обычных световых микроскопах источником освещения служит естественный или искусственный свет. Таким образом, в световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки, но и их внутриклеточные структуры — органеллы, включения. Для усиления контрастности микрообъектов применяют их окрашивание. Электронная микроскопия. В электронном микроскопе используется поток электронов с более короткими, чем в световом микроскопе, длинами волн. В настоящее время широко используются трансмиссионные (просвечивающие) электронные микроскопы (ТЭМ) и сканирующие (растровые) электронные микроскопы (СЭМ). С помощью ТЭМ можно получить лишь плоскостное изображение изучаемого микрообъекта. Для получения пространственного представления о структурах
применяют СЭМ,
способные создавать трехмерное изображение. Растровый
электронный микроскоп работает по принципу
сканирования электронным микрозондом
исследуемого объекта.
- Процесс изготовления гистологического препарата для световой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы: 1) взятие материала и его фиксация, 2) уплотнение материала, 3) приготовление срезов, 4) окрашивание или контрастирование срезов. Для световой микроскопии необходим еще один этап — заключение срезов в бальзам или другие прозрачные среды (5). Фиксация обеспечивает предотвращение процессов разложения, что способствует сохранению целостности структур. Это достигается тем, что взятый из органа маленький образец либо погружают в фиксатор (спирт, формалин, растворы солей тяжелых металлов, осмиевая кислота, специальные фиксирующие смеси), либо подвергают термической обработке. Под действием фиксатора в тканях и органах происходят сложные физико-химические изменения. Наиболее существенным из них является процесс необратимой коагуляции белков, вследствие которого жизнедеятельность прекращается, а структуры становятся мертвыми, фиксированными. Фиксация приводит к уплотнению и уменьшению объема кусочков, а также к улучшению последующей окраски клеток и тканей.
Уплотнение кусочков,
необходимое для приготовления
срезов, производится путем пропитывания
предварительно обезвоженного материала парафином,
целлоидином, органическими смолами. Более
быстрое уплотнение достигается применением
метода замораживания кусочков, например
в жидкой углекислоте. Приготовление срезов
производится на специальных приборах
— микротомах (для световой микроскопии)
и ультрамикротомах (для электронной микроскопии).
Окрашивание срезов (в световой микроскопии)
или напыление их солями металлов (в электронной
микроскопии) применяют для увеличения
контрастности изображения отдельных
структур при рассматривании их в микроскопе.
Методы окраски гистологических структур
очень разнообразны и выбираются в зависимости
от задач исследования. Гистологические
красители подразделяют на кислые, основные
и нейтральные. Импрегнация — это метод
выявления некоторых тканевых структур
путем пропитывания объектов гистологического
исследования растворами солей металлов;
участки ткани, в которых происходит восстановление
металла из раствора его соли, приобретают
черный или бурый цвет.
- Микроскопическое исследование живых клеток и тканей применяется в цитологии для изучения изменений, происходящих в клетках при разнообразных внешних воздействиях, для выяснения закономерностей обмена веществ в клетках, для изучения клеточных структур, токов цитоплазмы, клеточной проницаемости и т. Д Прижизненные исследования клеток в организме (in vivo). Одним из прижизненных методов исследования является наблюдение структур в живом организме. С помощью специальных просвечивающих микроскопов-иллюминаторов. После проведения анестезии у животного объект исследования (например, брыжейка кишечника) выводят наружу и рассматривают в микроскопе, при этом ткани должны постоянно увлажняться изотоническим раствором натрия хлорида. Однако длительность такого наблюдения ограничена. Лучшие результаты дает метод вживления прозрачных камер в организм животного. Витальное и суправитальное окрашивание. При витальном (прижизненном) окрашивании клеток и тканей краситель вводят в организм животного, при этом он избирательно окрашивает определенные клетки, их органеллы или межклеточное вещество. Например, с помощью трипанового синего или литие- вого кармина выявляют фагоциты, а с помощью ализарина – новообразованный матрикс кости. Суправитальным окрашиванием называют окрашивание живых клеток,
выделенных
из организма. Таким способом выявляют
молодые формы эритроцитов –
ретикулоциты крови (краситель бриллиантовый
крезиловый голубой), митохондрии в
клетках (краситель зеленый
янус), лизосомы (краситель
нейтральный красный). Исследования живых
клеток в культуре (in vitro).
Выделенные из организма человека или
животных клетки помещают в стеклянные
или пластмассовые сосуды, содержащие
специальную питательную среду
– плазму крови,
эмбриональный экстракт, а также
искусственные среды. В условиях стерильности
среды и температуры, соответствующей
температуре тела клетки в течение длительного
времени сохраняют основные показатели
жизнедеятельности – способность к росту,
размножению, дифференцировке, движению.
Такие культуры могут существовать многие
дни, месяцы и даже годы, если обновлять
среду культивирования и пересаживать
жизнеспособные клетки в другие сосуды.
Метод культивирования клеток
позволяет изучать их жизнедеятельность,
размножение, дифференцировку, взаимодействие
с другими клетками, влияние гормонов,
факторов роста и др. Приготовление препаратов
(объектов) для прижизненного
изучения клеток и тканей. Объектами
прижизненного изучения могут служить
тонкие тканевые пленки (брыжейка,
плавательная перепонка лягушки
и т. д.) клетки крови и др. При
суправитальном исследовании клетки
помещают на предметное стекло
в каплю физиологического раствора
или специальной питательной среды,
накрывают покровным стеклом и изучают
под микроскопом.
- Появлению и формулированию отдельных положений клеточной теории предшествовал довольно длительный период накопления наблюдений над строением различных одноклеточных и многоклеточных организмов растений и животных. Роберт Гук (1665) первым наблюдал с помощью увеличительных линз подразделение тканей пробки на «ячейки», или «клетки». Его описания послужили толчком для появления систематических исследований анатомии растений (Мальпиги, 1671; Грю, 1671), которые подтвердили наблюдения Роберта Гука и показали, что разнообразные части растений состоят из тесно расположенных «пузырьков», или «мешочков». Позднее А. Левенгук (1680) открыл мир одноклеточных организмов и впервые увидел клетки животных (эритроциты). Затем клетки животных были описаны Ф. Фонтана (1781), но эти и другие многочисленные исследования не привели в то время к пониманию универсальности клеточного строения. Прогресс в изучении клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. К этому времени изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма (Пуркинье, 1830). В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки – ядро (Браун, 1833). Все эти многочисленные наблюдения позволили Т. Шванну в 1838 г. сделать ряд обобщений. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой
(гомологичны). Дальнейшее развитие эти представления получили в работах Р. Вирхова (1858). Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы. Она дала основы для понимания жизни, для объяснения родственной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.
- Клетка - элементарная единица живого: - вне клетки нет жизни.
Клетка - единая
система, состоящая из множества
закономерно связанных друг с
другом элементов, представляющих собой
определенное целостное образование, состоящее из
сопряженных функциональных единиц - органелл
или органоидов.
Клетки сходны
- гомологичны - по строению и по основным
свойствам.
Клетки увеличиваются
в числе путем деления исходной
клетки после удвоения ее генетического
материала: клетка от клетки
Многоклеточный
организм представляет собой новую
систему, сложный ансамбль из множества
клеток, объединенных и интегрированных
в системы тканей и органов, связанных
друг с другом с помощью химических
факторов, гуморальных и нервных.
Клетки многоклеточных организмов
тотипотентны, т.е. обладают генетическими
потенциями всех клеток данного организма,
равнозначны по генетической информации,
но отличаются друг от друга разной экспрессией
различных генов, что приводит к их морфологическому
и функциональному разнообразию - к дифференцировке.
- Отличия бактерий от других клеток
1. Бактерии относятся
к прокариотам, т. е. не имеют
обособленного ядра.
2. В клеточной стенке
бактерий содержится особый пептидогликан
– муреин.
3. В бактериальной
клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая
сеть, митохондрии.
4. Роль митохондрий
выполняют мезосомы – инвагинации
цитоплазматической мембраны.
5. В бактериальной
клетке много рибосом.
6. У бактерий могут
быть специальные органеллы движения
– жгутики.
7. Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5
до 5—10 мкм.
По форме клеток бактерии
подразделяются на кокки, палочки и
извитые.
В бактериальной клетке
различают:
1) основные органеллы:
а) нуклеоид; б) цитоплазму; в) рибосомы;
г) цитоплазматическую мембрану;
д) клеточную стенку;
2) дополнительные органеллы:
а) споры; б) капсулы; в) ворсинки;
г) жгутики.
- Животная клетка:
1) Клеточная
стенка: отсутствует, на поверхности
мембраны находится гликокаликс;
2) Резервное питательное
вещество: гликоген;
3) Наличие пластид: как правило,
отсутствуют;
4) Наличие митохондрий:
присутствуют;
5) Центриоли в клеточном
центре: присутствуют;
6) Способ поглощения
пищи: захват пищи.
Растительная клетка:
1) Клеточная стенка: образована
целлюлозой (клетчаткой);
2) Резервное питательное
вещество: крахмал;
3) Наличие пластид: присутствуют;
4) Наличие митохондрий:
присутствуют;
5) Центриоли в клеточном
центре: отсутствуют у высших
растений;
6) Способ поглощения
пищи: за счёт осмоса.
- К неклеточным структурам относят симпласты, синцитии, межклеточное вещество. Симпласт, у животных тип строения ткани, характеризующийся отсутствием клеточных границ и расположением ядер в сплошной массе цитоплазмы. Примеры симпласта: поперечнополосатые мышечные волокна, некоторые простейшие (ряд инфузорий), зародыши некоторых насекомых на ранних стадиях развития. Некоторые ткани (например, эпителиальная выстилка кишечника ряда моллюсков и насекомых) на разных стадиях пищеварения имеют то клеточное, то симпластическое строение. Симпласт может образоваться как путём размножения ядер без последующей плазмо-, или цитотомии, так и путём слияния клеток. У растений симпластом или синцитием называется: а) многоядерный протопласт организма, не имеющего клеточного строения (например, у каулерпы); б) у многоклеточных растений – протоплазматическое содержимое (с ядрами) слившихся клеток (например, членистых млечников), а также совокупность протопластов, соединённых протоплазматическими нитями – плазмодесмами. Синцитий (соклетие) – образование, состоящее из клеток, соединенных между собой отростками, через которые цитоплазма одной клетки продолжается в другую клетку. Синцитий образуется в результате неполной цитотомии делящихся клеток. Локализация в организме – сперматогенный эпителий извитых канальцев семенника, пульпа эмалевого (зубного) органа, мезенхима зародыша, ворсинки хориона и т.д. Межклеточное вещество является производным преимущественно клеток мезенхимного происхождения: собственно соединительной ткани, хряща и кости.
- Плазмолемма – поверхностный аппарат клетки, осуществляет регуляцию взаимоотношений клетки с окружающей средой и участвует в межклеточных взаимодействиях. Плазмолемма или внешняя клеточная мембрана, среди различных клеточных мембран занимает особое место. Это поверхностная перифериче-ская структура, не только ограничивающая клетку снаружи, но и обеспечивающая ее непосредственную связь с внеклеточной средой, а, следовательно, и со всеми веществами и стимулами, воздействующими на клетку. Основу плазмолеммы составляет липо-протеиновый комплекс. Плазмолемма состоит из двойного слоя липидов – неполярные (не несущие зарядов) части молекулы обращены друг к другу, а полярные (заряженные) головки – к внешней среде и цитоплазме. В мембрану включены белки, полярные участки которых взаимодействуют с полярными участками липидов, а неполярные участки с неполярными (гидрофобными) полюсами липидов. Снаружи от плазмолеммы располагается надмембранный слой - гликокаликс. Гликокаликс представляет собой ассоциированный с плазмолеммой гликопротеиновый комплекс, в состав которого входят различные углеводы. Углеводы образуют длинные, ветвящиеся цепочки полисахаридов, связанные с белками и липидами, входящими в состав плазмолеммы. В гликокаликсе могут располагаться белки, не связанные непосредственно с билипидным слоем. К<span class="dash0410_0431_0437_0430_0446_00