Предмет, цели и задачи цитологии, ее место в системе биологических наук.
Физические и химические методы фиксации материала для микроскопического исследования
Фиксация-важнейший этап в приготовлении препарата. Она применяется для сохранения прижизненного строения клеток и тканей и предназначена для инактивации ферментов лизосом.
Различают химические(с помощью реактивов) и физические (замораживание,нагревание,высушивание,микроволновая обработка) способы фиксации.
В гистологии чаще используют химические способы или замораживание. В качестве химических фиксаторов широко используют простые фиксаторы (10% формалин, 70-96% спирт) и сложные фиксаторы(смеси различных веществ,например спирта, хлороформа, уксусной кислоты, на основе пикриновой кислоты). Продолжительность фиксации зависит от размеров объекта и используемого фиксатора
Общие требования к фиксаторам
· Фиксаторы должны работать быстро.
· Не должны вызывать деформацию тканей или делать их хрупкими.
· Должны переводить клеточное содержимое в состояние, нерастворимое в воде и других жидкостях, использующихся при дальнейшей обработке препарата.
· Не вызывает затемнение препарата, а, напротив, способствует его просветлению.
· Не образует в клетках артефактов фиксации.
· Не препятствует окраске препарата выбранным методом. Это особенно актуально при использовании иммуногистохимических методов окраски; к примеру, при использовании обычного формалина антигенные структуры зачастую выявить не удается, в таких случаях рекомендуется использовать нейтральный формалин.
№5.
Основные цитологические и гистологические красители и механизм их взаимодействия с клеточными структурами.
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.
Красители (по химической природе) подразделяют на кислые, основные и нейтральные. В качестве примера можно привести наиболее употребительный краситель гематоксилин, который окрашивает ядра клеток в фиолетовый цвет, и кислый краситель — эозин, окрашивающий цитоплазму в розово-желтый цвет.Структуры, хорошо окрашивающиеся кислыми красителями, называются оксифильными, а окрашивающиеся основными — базофильными.
Структуры, воспринимающие как кислые, так и основные красители, являются нейтрофильными (гетерофильными). Окрашенные препараты обычно обезвоживают в спиртах возрастающей крепости и просветляют в ксилоле, бензоле, толуоле или некоторых маслах. Для длительного сохранения обезвоженный срез заключают между предметным и покровным стеклами в канадский бальзам или другие вещества. Готовый гистологический препарат может быть использован для изучения под микроскопом в течение многих лет.
Для электронной микроскопии срезы, полученные на ультрамикротоме, помещают на специальные сетки, контрастируют солями урана, свинца и других металлов, после чего просматривают в микроскопе и фотографируют. Полученные микрофотографии служат объектом изучения наряду с препаратами.
Так же применяются и другие красители: Орсеин,талуидиновый синий,железистый гематоксилин,импрегнация Ag,О5О4,пикриновая кислота+фуксин,AgNO3,тионин+пикриновая кислота
№6.
Особенности организации цитоплазмы растительных клеток. Вакуоли. Сферосомы.
Вакуоли могут занимать значительную часть цитоплазмы растительной клетки. У зрелых клеток отдельные вакуоли сливаются в одну большую центральную вакуоль. Мембрана, отделяющая вакуоль от гиалоплазмы, называется тонопластом. Вакуоли выполняют ряд важных для растительной клетки функций: поддерживают осмотическое давление, обеспечивают экскрецию метаболитов и накапливают запасные питательные вещества.
Сферосомы (микросомы) представляют собой одномембранные пузырьки, служащие в растительной клетке местом накопления липидов и белков.
Морфофункциональная характеристика соединительных тканей со специальными свойствами.
Особенности строения и функции плотной соединительной ткани (сетчатый слой дермы, сухожилия, связки, фасции, апоневрозы).
Т-лимфоцитов.
Т-лимфоциты созревают в тимусе (вилочковой, или зобной, железе). На своей поверхности они также имеют рецепторы (ТКР), способные распознавать антигены, но они другой структуры, чем у В-лимфоцитов. Т-лимфоциты осуществляют “двойное распознавание”, одновременно с антигеном определяя метку его происхождения. Некоторые Т-клетки (цитотоксические лимфоциты) могут непосредственно уничтожать чужие или собственные переродившиеся клетки, но в основном они контролируют деятельность В-лимфоцитов.
Т-лимфоциты представлены тремя функционально различными субпопуляциями: Т-хелперами, Т-супрессорамит и ЕК-клетками.
Т-хелперы, одновременно с В-лимфоцитами распознавая анти-ген, стимулируют пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов в плазмоциты. Т-супрессоры также параллельно В-лимфоцитам и Т-хелперам распознают антиген, но в случае несовпадения результатов опознания, подавляют действие Т-хелперов. Таким образом, как В-лимфоциты, так и Т-лимфоциты одновременно участвуют в иммунном ответе, но деятельность Т-лимфоцитов носит в большей степени регуляторный характер. Столь жесткий контроль защитных реакций связан с тем, что при ошибочном опознании может возникнуть аутоиммунное заболевание, обусловленное повреждением собственных клеток и тканей. Такие нарушения происходят, например, при ревматизме, когда антитела повреждают соединительную ткань. ЕК-клетки в отличие от других Т-лимфоцитов не имеют ТКР и поэтому не спо-собны распознавать чужеродные вещества. Однако они с помощью специальных рецепторов способны распознавать и уничтожать раковые клетки.
Морфологически В-лимфоциты, Т-лимфоциты и тем более суб-популяции Т-лимфоцитов не различимы. Их можно идентифициро-вать только методом розеткообразования с эритроцитами барана или иммуноцитохимически по наличию на поверхности клетки специфического набора рецепторов. Принцип первого метода заключается в том, что эритроциты барана прикрепляются к Т-лимфоцитам, формируя “спонтанные розетки”. В-лимфоциты также способны формировать розетки, но только в присутствии комплемента (“комплементзависимые розетки”). Способность лимфоцитов к образованию розеток связана с наличием особых рецепторных белков на их поверхности. В последнее время для идентификации субпопуляций лимфоцитов стал применяться более точный и производительный иммуноцитохимический метод. Он основан на использовании моноклональных антител, способных тонко дифференцировать репертуар белков на поверхности лимфоцитов. При этом анализируются следующие детерминанты клеточной поверхности – IgM/D, ТКР, CD3, CD4 и CD8:
Предмет, цели и задачи цитологии, ее место в системе биологических наук.
Цитология – это наука, которая изучает строение, функции, индивидуальное развитие и эволюцию клеток. Термин “цитология” образован из двух греческих слов: китос – сосуд и логос – наука. Как самостоятельная наука цитология сформировалась к концу XIX в. В 1884 г. вышла книга французского ученого Жана Батиста Карнуа “Биология клетки”, в которой был обобщен накопленный к этому времени материал и дано обоснование трех основных задач микроскопического исследования живых организмов общей, сравнительной и специальной биологии клетки или цитологии. Эту дату и можно считать началом самостоятельного развития цитологии.
Как каждая самостоятельная наука, цитология имеет собственный предмет, методы и теоретическую основу. Предметом цитологии является клетка, основным методом исследований – микроскопия, а теоретической основой – клеточная теория. Поэтому на формирование цитологии наибольшее влияние оказали такие события, как изобретение микроскопа(Галилей,1609), открытие клетки(Р.Гук 1665) и создание клеточной теории(1839,Шванн).
Цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин, т.к. клеточные структуры лежат в основе строения, функционирования и индивидуального развития всех живых существ, и, кроме того, она является составной частью гистологии животных, анатомии растений, протистологии и бактериологии.
№2
Изобретение микроскопа и открытие клетки. Первые результаты микроскопического изучения строения живых организмов (Р. Гук, М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгук). Открытие клеточного ядра. Научные школы Я. Пуркине и И. Мюллера.
Первый микроскоп был сконструирован итальянским физиком Г. Галилеем в 1609 г. как модификация созданного им ранее телескопа. Однако с конца 16в. стали широко использоваться микроскопы, состоявшие из одной двояковыпуклой линзы небольшого диаметра. Именно таким прибором пользовался открывший простейших голландец А. Левенгук (16321723).
Первым человеком, увидевшим клетки, был английский учёный Роберт Гук .В 1665 году, пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек,и он назвал эти ячейки клетками (cell «ячейка»). В 1674 году голландский мастер Антоний ван Левенгук с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды инфузории, амёб и бактерии. Также Левенгук впервые наблюдал животные клетки — эритроциты и сперматозоиды. В 1802—1808 годах французский исследователь Шарль-Франсуа Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками.Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1839 ввёл термин «протоплазма». В 1831 году английский ботаник Р. Броун впервые описал ядро растительной клетки, а в 1833 году установил, что ядро является обязательным органоидом клетки растения. С тех пор главным в организации клеток считается не мембрана, а содержимое.
Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецким зоологом Т. Шванном и включала в себя следующие положения:
· Как растения, так и животные состоят из универсальных микроскопических структур – клеток.
· Сходство растительной и животной клеток вытекает из общих принципов их строения и размножения.
· Каждая клетка самостоятельна в своей жизнедеятельности.
· Организм представляет собой совокупность большого числа клеток.
В 1878 году русским учёным И. Д. Чистяковым открыт митоз в растительных клетках; в 1878 году В. Флемминг и П. И. Перемежко обнаруживают митоз у животных. В 1882 году В. Флемминг наблюдает мейоз у животных клеток, а в 1888 году Э. Страсбургер — у растительных.
Одной из школ где изучалось микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение хорды,его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором он дал описание различных его видов и их клеточного строения. Здесь были выполнены исследования Шванна, заложившие основание клеточной теории.
Пуркинье основал в Бреславле свою школу,где со своими учениками выявил строение тканей и органов млекопитающих. Он сравнивал отдельные клетки растений с клетками животных что дало возможность ввести понятия «аналогия» и «гомология» в современном смысле.
№3.
Основные положения клеточной теории Т. Шванна. Развитие клеточной теории после Т. Шванна. Р. Вирхов и его «Клеточная патология». Выделение цитологии в самостоятельную науку.
Клеточная теория строения организмов была сформирована в 1839 году немецким зоологом Т. Шванном и включала в себя следующие положения:
· Как растения, так и животные состоят из универсальных микроскопических структур – клеток.
· Сходство растительной и животной клеток вытекает из общих принципов их строения и размножения.
· Каждая клетка самостоятельна в своей жизнедеятельности.
· Организм представляет собой совокупность большого числа клеток.
Шванн пытался рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Клеточной патологии» Вирхова. Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:
Клеточная теория распространялась им на область патологии, что способствовало признанию универсальности клеточного учения. Труды Вирхова привлекли внимание к протоплазме и ядру, признанными наиболее существенными частями клетки. Вирхов дополнил важнейшим положением клеточную теорию -всякая клетка происходит от другой клетки.
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
В 1930-х годах советский биолог Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию». В её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества,но критическая проверка фактов, положенных Лепешинской не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».
Современная клеточная теория включает следующие положения:
· Клетка- элементарная единица живого
· Клетки разных организмов гомологичны по своему строению
· Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки
· Многоклеточные организмы это сложные ансамбли клеток, объединенные в системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой гуморальной и нервной регуляцией
Понимание универсальности клеточного строения живых организмов явилось одним из главных факторов развития цитологии и других биологических наук.
№4.