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 (16321723).

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.