Основы гистологической техники

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

Имени Н.И. Вавилова»

ЦИТОЛОГИЯ,

ЭМБРИОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к лабораторным и самостоятельным занятиям

для студентов

по специальности:

Ветеринария

Саратов 2011

УДК 611.013/.018.1

ББК 28.6 я73

Ц 74

Цитология, эмбриология: Методическое пособие к лабораторным и самостоятельным занятиям для студентов по специальностям:

/ Составители: профессор Салаутин В. В., доценты: Акчурин С.В., Акчурина И.В., Зирук И. В.; Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, Саратов, 2011. с.28

ВВЕДЕНИЕ

Цитология, эмбриология и гистология - науки, которые изучают закономерность тончайшей структурной организации и развития клеток, тканей и органов для познания общебиологических законов, определяющие жизнь организма.

ОСНОВЫ ГИСТОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Гистологические препараты, изучаемые в световой микроскоп должны иметь незначительную толщину, быть прозрачными и контрастными. Для изготовления таких препаратов необходимо владеть основами микроскопической техники.

Кусочки исследуемых тканей и органов в процессе изготовления микропрепаратов должны пройти следующие этапы обработки:

1. фиксацию;

2. обезвоживание и уплотнение;

3. заливку в плотные среды (парафин, целлоидин и др.);

4. изготовление срезов;

5. окрашивание срезов;

6. просветление и заключение в среду, обеспечивающую долговременную сохранность.

Последовательность этих операций сохраняет прижизненную структуру тканей, а гистологические красители, подобранные в зависимости от целей исследования, окрашивают бесцветные тканевые элементы и части клеток в различные цвета, делая их контрастными.

Рис. 1 Строение клетки

Ядро– часть клетки, являющаяся хранилищем наследственной информации. Форма ядер зависит от формы клеток. Встречаются сегментированные, палочковидные, бобовидные, лопастные ядра. Ядра в клетках могут располагаться в центре клетки или эксцентрично.

Размеры ядра зависят от функционального состояния клетки

Рис. 2 Строение ядра

Ядро состоит из кариолеммы, кариоплазмы, хроматина и ядрышка.

Кариолемма - ядерная оболочка, отделяет ядро от цитоплазмы и регулирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Кариолемма состоит из двух мембран - внешней и внутренней, разделенных перинуклеарным пространством. В кариолемме имеются поры. В области пор внешняя и внутренняя ядерные мембраны переходят друг в друга, а перинуклеарное пространство оказывается замкнутым.

Кариоплазма состоит из воды, белков, аминокислот, сахаров. Хроматин располагается в кариоплазме и состоит из ДНК в комплексе с белками. Различают два вида хроматина: 1) эухроматин - рыхлый, или деконденсированный хроматин, который слабо окрашивается; 2) гетерохроматин – компактный, или конденсированный хроматин, который хорошо окрашивается. Чем больше эухроматина, тем интенсивнее синтетические процессы в ядре и цитоплазме, и наоборот, преобладание гетерохроматина указывает на снижение синтетических процессов, на состояние метаболического покоя.

Ядрышко – является производным хроматина, в нем образуются р- РНК и рибосомы.

Цитолемма - оболочка клетки, выполняющая следующие функции: разграничительную, защитную, транспортную, рецепторную.

Рис. 3 Строение цитолеммы (схема)

Цитолемма- состоит из гликокаликса (1) ,мембраны (2) и субмембраны(3). Мембрана состоит из двух слоев липидов(2) и белков(5).Субмембрана состоит из микротрубочек и микрофиламентов. Гликокаликс состоит из гликолипидов, гликопротеидов, содержит рецепторы .

		гликокаликс

Рис. 4 Строение цитолеммы

Пластинчатый комплекс Гольджи

Под световым микроскопом в цитоплазме клеток данный органоид выявляется в виде густой сети (черным цветом), окружающей ядро со всех сторон.

Рис. 5 Строение комплекса Гольджи

Комплекс Гольджи под электронным микроскопом - стопка уплощенных цистерн, по периферии которых локализуются пузырьки. В пузырьках накапливаются и преобразуются белки, жиры и углеводы, образуются лизосомы, упаковываются и выводятся синтезированные продукты.

Эндоплазматическая сеть- система канальцев, цистерн, мешочков образующих в клетки непрерывную сеть. Различают гранулярную и агранулярную эндоплазматическую сеть.

Рис. 6 Строение эндоплазматической сети

Гранулярная сеть на наружной поверхности мембран имеет рибосомы, синтезирует белок на экспорт. Агранулярная – сеть канальцев без рибосом, синтезирует липиды, углеводы, обезвреживает яды, токсины, лекарственныевещества, депонирует Са.

Митохондрии- это округлые, палочковидные образования, состоящие из наружной и внутренней мембран, между которыми имеется щель. Внутренняя мембрана неровная, образует много складок (крист). Внутренняя среда митохондрии называется матриксом. Функции:

· обеспечение клетки энергией в виде АТФ;

· участие в биосинтезе стероидных гормонов;

· депонирование кальция;

участие в синтезе нуклеиновых кислот

Рис. 7 Строение митохондрии

Митохондрии под световым микроскопом (черные вкрапления)

Лизосомы– мембранные пузырьки, содержащие гидролитические ферменты.

Рис. 8 Строение лизосомы

Образуется лизосомы в комплексе Гольджи, участвуют в расщеплении веществ (внутриклеточное пищеварение и фагоцитоз, аутолиз).

Рибосома-немембранная органелла.

Рис. 9 Строение рибосомы

Рибосома состоит из большой и малой субъединиц. Каждая субъединица состоит из белка и РНК. Синтезирует белок из аминокислот. Образуется в ядрышке.

Клеточный центр (центросома) – главный центр организации микротрубочек и регулятор хода клеточного цикла.

Рис. 10 Строение клеточного центра

В интерфазной клетке клеточный центр состоит из двух центриолей образующих диплосому. В диплосоме дочерние центриоли лежат под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль состоит из расположенных по окружности 9 триплетов микротрубочек. Значение центриолей: являются центром организации миктротрубочек веретена деления; образование ресничек и жгутиков; обеспечение внутриклеточного передвижения.

Рис. 11 Строение микрофиламентов

Микрофиламенты - нити, состоящие из сократительных белков актина и миозина, являются цитоскелетом, участвуют во внутриклеточном движении (ток цитоплазмы, движение митохондрий)

Реснички (цилии) представляют собой тонкий цилиндрический вырост цитоплазмы. Внутри выроста расположена осевая нить. Свободные клетки, имеющие реснички и жгутики, обладают способностью двигаться, а неподвижные клетки движением ресничек могут перемещать жидкость.

Рис. 12 Строение ресничек

Включения - это непостоянные скопления различных веществ в цитоплазме клеток. Различают включения трофические (белок, жир, гликоген и витамины); пигментные (гемоглобин, меланин, липофусцин); секреторные и экскреторные (это продукты метаболизма, подлежащие удалению из клетки

Рис. 13 Жировые включения

Рис. 14 Включения гликогена

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое клетка? Ее составные компоненты, строение цитоплазмы.

2. Строение клеточной мембраны.

3. Что такое органоиды? Классификация органоидов.

4. Органеллы общего значения, органеллы специального значения, их строение и функция.

5. Что такое клеточные включения?

6. Какие типы включений Вы знаете?

7. Отличия включений от органелл.

Клеточный цикл

Клеточный цикл делящихся клеток- это время существования их от начала деления до следующего деления. Такой клеточный цикл подразделяется на два периода: интерфазу и митоз.

Интерфаза- период между двумя последовательными митотическими делениями. Различают:

- гетеросинтетическую интерфазу, когда клетка растет, дифференцируется, осуществляет свойственные ей функции

- автосинтетическую интерфазу, в течение которой происходит подготовка клетки к следующему делению

Митоз - в непрямое деление клетки.

Рис. 15 Митоз. Выделяют фазы: 1. профаза 2.Метофаза 3.Анафаза 4.Телофаза

Рис. 16 Схема профазы

Рис.17 Профаза

Рис. 18 Метафаза

Рис. 19 Анафаза

Рис. 20 Телофаза

ЭМБРИОЛОГИЯ

Эмбриология - наука, изучающая этапы эмбрионального развития.

Половые клетки самцов - спермии – образуются в семенниках передают отцовские гены, с помощью аппарата движения обеспечивают встречу с яйцеклеткой, вносят в яйцеклетку центросому.

Половые клетки самок – яйцеклетки.

Яйцеклетка состоит из ядра, цитоплазмы и оболочек. Ядро шаровидной формы содержит гаплоидное число хромосом. Ядрышко крупное. В цитоплазме большое количество рибосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи, митохондрий, желтка. Желток представляет собой совокупность включений, состоящих из различных питательных веществ (протеинов, углеводов, фосфолипидов).

Яйцеклетка покрыта оболочками. Различают первичную, вторичную и третичную оболочки.

Первичная оболочка – это цитолемма яйцеклетки. Вторичная оболочка состоит из фолликулярных клеток и выполняет трофическую, защитную функции и препятствует полиспермии. Третичная оболочка яйцеклетки секретируется клетками яйцевода. Эта оболочка играет защитную функцию и развита у птиц и пресмыкающихся. Третичной оболочкой у птиц является белок, подскорлуповая и скорлуповая оболочки яйца. Величина яйцеклетки зависит от количества желтка.

Яйцеклетки различают по количеству желтка:

1. Олиголецитальные, содержащие малое количестве желтка (у ланцетника и млекопитающих).

2. Мезолецитальные со средним количеством желтка (у амфибий).

3. Полилецитальные содержащие большое количество желтка (пресмыкающиеся, птицы).

По расположению желтка различают:

1. Гомолецитальные (изолецитальные) – желток располагается диффузно по всей яйцеклетки.

2. Телолецитальные – желток располагается у одного полюса клетки.

3. Центролецитальные – желток расположен в центре яйцеклетки.

Развитие яйцеклеток (оогенез) начинается в яичниках, а завершается в маточных трубах. В оогенезе различают три периода: размножение, рост и созревание. Период размножения начинается у плода, заканчивается к моменту рождения. Размножающиеся клетки называются оогониями. Период роста проходит в яичнике, клетки называются ооцитами. 1-го порядка. Период созревания протекает в маточных трубах состоит из двух делений, в результате которых образуется одна зрелая яйцеклетка и три сопроводительных тельца

В яичники ооцит находится в фолликуле.

Зрелый фолликул состоит из ооцита 1-го порядка(3) покрытого Блестящей оболочкой и лучистым венцом(4), зернистой оболочкой(2), соединительнотканной текой(1)

Рис. 21 Строение яйцеклетки

Сперматозоид образуется в семенниках, состоит из головки, шейки и хвостика. На переднем конце головки находится акросома содержащая фермент, растворяющий оболочки яйцеклетки при оплодотворении. Головка содержит ядро с гаплоидным набором хромосом. В шейке находятся две центриоли. Хвостик состоит из осевой нити, цитоплазмы и цитолеммы. Развитие сперматозоидов называется сперматогенезом.

Сперматогенез протекает в 4 стадии:

1. Период размножения. В этой стадии клетки называются сперматогониями. Они имеют небольшие размеры, диплоидное число хромосом, мелкие округлые ядра. Клетки делятся митозом. Некоторые клетки, образовавшиеся в результате этого деления, начинают дифференцироваться, превращаясь в сперматоциты. Часть клеток не подвергается дальнейшей дифференциации и остаются стволовыми. Период размножения начинается с наступлением половой зрелости самца и продолжается в течение всей половой активности самца.

2. Период роста. Клетки называются первичными сперматоцитами. У них сохраняется диплоидное число хромосом. Период характеризуется ростом клетки.

3. Период созревания. Клетки называются сперматоцитами II порядка, делятся путем мейоза (уменьшения) или редукционного деления – способ деления, при котором дочерние клетки получают вдвое меньшее число хромосом. После деления образуются сперматиды. Они имеют округлую форму, небольшие размеры и получают только по одной хромосоме от каждой пары. Другими словами, возникают гаплоидные половые клетки.

Из сперматоцита I порядка образуются 4 сперматиды, из которых 2 будут снабжены X-хромосомой, а другие 2 – Y-хромосомой.

4. Период формирования. В этот период образуется акросома. На противоположной стороне ядра располагаются центриоли – формирующие будущую шейку спермия, начинает расти осевая нить хвостика, цитоплазма смещается и образует оболочку главного отдела хвостика.

Рис. 22 Сперматогенез

	сперматоцит 1- го порядка

сперматогонии

акросома

ядро

ядро

акросома

акросома

гольджы

акросома

митохондрия

Рис. 23 Период формирования

Сперматогенезпроходит в извитых канальцах семенника, состоящего из сперматогенного эпителия. Сперматогенный эпителий состоит из сперматогенных клеток находящихся на различных стадиях дифференцировки (стволовые клетки, сперматогонии, сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды) и поддерживающих клеток (клеток Сертоли).

Эти клетки создают микросреду, необходимую для дифференцирующихся половых клеток, изолируют формирующиеся половые клетки от токсических веществ и различных антигенов, препятствуют развитию иммунных реакций. Клетки Сертоли синтезируют белок, который транспортирует половой гормон самцов к сперматидам.

В рыхлой соединительной ткани между петлями извитых канальцев лежат интерстициальные клетки. Эти клетки сравнительно крупные, округлой формы, располагаются группами, секретируют половой гормон самцов тестостерон

Рис. 24 Извитой каналец семенника.

Сперматогенный эпителий.

Рис. 24 Извитые канальца семенника

Оплодотворениеу млекопитающих внутреннее, происходит в дистальной части маточной трубы и подразделяется на 3 фазы:

1. Дистальное взаимодействие.

2. Контактное взаимодействие.

3. Проникновение и слияние пронуклеусов.

В основе дистального взаимодействия лежат 3 механизма:

1. Реотаксис – движение сперматозоидов против тока жидкости в матке и маточной трубе.

2. Хемотаксис – направленное движение сперматозоидов к яйцеклетке.

3. Активация сперматозоидов гиногамонами и гормоном прогестероном. Через 1,5 – 2 часа сперматозоиды достигают дистальной части маточной трубы и вступают в контактное взаимодействие с яйцеклеткой. Из акросом сперматозоидов выделяются фермент, который обеспечивает:

1. Отделение фолликулярных клеток лучистого венца от яйцеклетки.

2. Постепенное, но неполное разрушение блестящей оболочки яйцеклетки.

Рис. 25 Оплодотворение

При достижении одним из сперматозоидов плазмолеммы яйцеклетки в этом месте образуется небольшое выпячивание – бугорок оплодотворения. После этого начинается фаза проникновения. В области бугорка оплодотворения часть сперматозоида оказывается в цитоплазме яйцеклетки. Плазмолемма сперматозоида встраивается в плазмолемму яйцеклетки, они сливаются, и образуют оболочку оплодотворения, препятствующую проникновению в яйцеклетку других сперматозоидов. Таким образом, у млекопитающих обеспечивается моноспермия.

После этого происходит набухание мужского и женского нуклеусов, их сближение, а затем слияние с образованием синкариона

Рис. 26 Синкарион

Одновременно в цитоплазме начинается перемещение содержимого цитоплазмы и обособление определенных ее участков. Формируются закладки будущих тканей.

После оплодотворения начинается процесс эмбриогенеза, включающий следующие этапы: дробление, гаструляция, гистогенез, органогенез.

Дробление – это период последовательного митотического деления одноклеточной зиготы и превращение ее в многоклеточный зародыш. В результате митотического деления дочерние клетки (бластомеры) не расходятся, а остаются тесно прилегающими друг к другу, и не растут до размера материнской. В процессе дробления число клеток увеличивается, а их размеры уменьшаются. Каждому животному свойственен определенный тип дробления. Тип дробления зависит от количества и характера распределения желтка в яйцеклетке. Желток тормозит дробление, поэтому часть, содержащая желток дробится. медленнее или не дробится вовсе.

Рис. 27 Дробление

Рис. 28 Дробление (схема)

Основные типы дробления:

1. Полное равномерное дробление характерно для олиголецитальных яйцеклеток (ланцетник). При этом дроблении все бластомеры делятся равномерно, синхронно и их число возрастает в геометрической прогрессии (2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128). Следующее деление перестает быть синхронным. Образуется морула (ягодка). Скоро число клеток возрастает до 1000, и начинают расходиться, образуя бластулу. Бластула – это однослойный зародыш, состоящий из: а) бластодермы - оболочки из бластомеров и б) бластоцели – полости, заполненной жидкостью. В бластодерме различают дно бластулы, крышу и краевую зону.

2. Полное неравномерное деление характерно для мезолецитальных и телолецитальных яйцеклеток (амфибии). Бластомеры делятся асинхронно (часть зиготы, содержащая желток делится медленнее той части, где нет желтка). Бластодерма состоит из многих слоев клеток, а бластоцель уменьшена и сдвинута к анимальному полюсу.

3. Дробление неполное дискоидальное распространенно у рыб, рептилий и птиц. Характерно для полилецитальных и телолецитальных яйцеклеток. В дроблении участвует лишь поверхностный слой анимального полюса зиготы, т.к. здесь находятся ядро клетки и цитоплазма. Вся остальная часть загружена желтком и не дробится. Не дробящаяся часть идет на построение временных внезародышевых органов, необходимых для питания и защиты развивающегося организма.

Рис. 29 Бластула при полном неравномерном дроблении

Гаструляция– это процесс химических и морфологических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, перемещением и дифференцировкой клеток, в результате которого образуются зародышевые листки: эктодерма – наружный зародышевый листок, мезодерма – средний, энтодерма – внутренний. Эти листки являются источниками зачатков тканей и органов

У млекопитающих дробление полное, неравномерное, асинхронное; в результате образуется морула состоящая из бластомеров двух типов: в центре крупные темные бластомеры - это эмбриобласт, по периферии мелкие светлые бластомеры - это трофобласт. При прохождении морулы по маточным трубам трофобласт всасывает секрет выделяемый железами слизистой оболочки маточных труб, при этом морула превращается в полый пузырек. Стенка пузырька состоит из одного слоя бластомеров (трофобласт), полости заполненной жидкостью; на одном полюсе к трофобласту изнутри прикреплен эмбриобласт.

После дробления начинается следующий этап – гаструляция, в результате которой образуется трехлистковый зародыш, т.е. образуются зародышевые листки: эктодерма, энтодерма и мезодерма. После гаструляции происходит дальнейшая дифференцировка зародышевых листков с образованием из них тканей, органов и систем органов (гистогенез, органогенез, системогенез).

Мезодерма подразделяется на 3 части: дорсальная часть - сомиты, которые в свою очередь состоят из дерматомов, миотомов и склеротомов; вентральная часть мезодермы - спланхнотомы, состоящие из париетальных и висцеральных листков; часть мезодермы соединяющая сомиты со спланхнотомами в передней части туловища сегментируется и называется нефрогонотомами, а в задней части туловища не сегментируется и называется нефрогенной тканью.

Пространство между 3-мя зародышевыми листками заполняется мезенхимой (образуется путем выселения из всех 3-х листков, но преимущественно из мезодермы).

Рис. 30 Сомиты

Рис.31 Плацента

На стадии закладки осевых органов весь зародыш покрыт трофобластом. Трофобласт и внезародышевая мезенхима образуют хорион. Это происходит следующим образом: вначале трофобласт представляет собой полый пузырек из одного слоя клеток, в последующем клетки трофобласта начинают усиленно размножаться, трофобласт становится многослойным. Причем клетки наружных слоев сливаются друг с другом и образуют симпласт - этот слой называется симпластическим трофобластом; самый внутренний слой трофобласта сохраняет клеточное строение и называется клеточным трофобластом (цитотрофобласт). Параллельно с этим из эмбриобласта выселяются клетки - внезародышевая мезенхима и она покрывает внутреннюю поверхность цитотрофобласта. Эти 3 слоя вместе (симпластический и клеточный трофобласт, внезародышевая мезенхима) назваются хорионом или сосудистой оболочкой.

Рис. 32 Внезародышевые органы

Функции хориона:

1. Защитная.

2. Трофическая,

3. Газообменная,

4. Экскреторная.

В дальнейшем симпластический трофобласт по всему периметру хориона образует выросты - ворсинки хориона, которые проникают через стенки кровеносных сосудов слизистой матки и плавают в крови матери, т.е. начинается плацентация.

Амнион или водная оболочка образуется из внезародышевой эктодермы и внезародышевой мезенхимы.

Функции амниона:

1) образование околоплодных вод,

2) защитная.

Хорион и амнион окружают зародыш и составляют вместе «сорочку плода».

Аллантоис. В аллантоисе заключены пупочные сосуды, которые врастают в хорион и, таким образом, включаются в кровеносное русло материнского организма. Аллантоис млекопитающих служит лишь проводником пупочных сосудов, тогда как у птиц он является органом выделения и дыхания зародыша.

Желточный мешок - образуется из внезародышевой энтодермы и мезенхимы Функции: обеспечивает питание зародыша; там образуются первые кровеносные сосуды, первые клетки крови и половые клетки.

Серозная оболочка - имеется только у птиц, образуется из внезародышевой эктодермы и париетального листка спланхнотомов; основная функция - обеспечение дыхания зародыша, кроме того выполняет защитную функцию.

У млекопитающих, и в том числе у человека, хорошо выражены и активно функционируют хорион и амнион, а желточный мешок и аллантоис плохо выражены (рудементарны); серозная оболочка у млекопитающих отсутствует.

Контрольные вопросы.

1. Что такое синкарион?

3. Сколько слоев у бластулы?

4. Сколько слоев у гаструлы?

5. Из какого зародышевого листка образуется нервная трубка?

6. Что такое сомиты?

7. Что образуется из эктодермы, мезодермы, энтодермы?

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к лабораторным и самостоятельным занятиям

для студентов по специальности:

Ветеринария

ЦИТОЛОГИЯ,

ЭМБРИОЛОГИЯ

Составители:

доктор ветеринарных наук,

профессор Салаутин Владимир Васильевич

кандидат ветеринарных наук,

доцент Акчурин Сергей Владимирович

кандидат ветеринарных наук,

доцент Акчурина Ирина Владимировна

кандидат ветеринарных наук,

доцент Зирук Ирина Владимировна

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

Имени Н.И. Вавилова»

ЦИТОЛОГИЯ,

ЭМБРИОЛОГИЯ

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к лабораторным и самостоятельным занятиям

для студентов

по специальности:

Ветеринария

Саратов 2011

УДК 611.013/.018.1

ББК 28.6 я73

Ц 74

Цитология, эмбриология: Методическое пособие к лабораторным и самостоятельным занятиям для студентов по специальностям:

/ Составители: профессор Салаутин В. В., доценты: Акчурин С.В., Акчурина И.В., Зирук И. В.; Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, Саратов, 2011. с.28

ВВЕДЕНИЕ

Цитология, эмбриология и гистология - науки, которые изучают закономерность тончайшей структурной организации и развития клеток, тканей и органов для познания общебиологических законов, определяющие жизнь организма.

ОСНОВЫ ГИСТОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Гистологические препараты, изучаемые в световой микроскоп должны иметь незначительную толщину, быть прозрачными и контрастными. Для изготовления таких препаратов необходимо владеть основами микроскопической техники.

Кусочки исследуемых тканей и органов в процессе изготовления микропрепаратов должны пройти следующие этапы обработки:

1. фиксацию;

2. обезвоживание и уплотнение;

3. заливку в плотные среды (парафин, целлоидин и др.);

4. изготовление срезов;

5. окрашивание срезов;

6. просветление и заключение в среду, обеспечивающую долговременную сохранность.

Последовательность этих операций сохраняет прижизненную структуру тканей, а гистологические красители, подобранные в зависимости от целей исследования, окрашивают бесцветные тканевые элементы и части клеток в различные цвета, делая их контрастными.