Учебное пособие: Цитология, эмбриология, общая гистология
Методы микроскопирования гистологических препаратов:
- световая микроскопия: а) ультрафиолетовая, б) флюоресцентная (люминисцентная).
- электронная микроскопия: а) просвечивающая, б) сканирование (считывание). Первая дает лишь плоскостное изображение, вторая - пространственное; главным достоинством последнего (растрового) является большая глубина резкости (в 100-1000 раз больше, чем у световых микроскопов), широкий диапазон непрерывного изменения увеличения (от десятков до десятков тысяч раз) и высокая разрешающая способность.
3. Организм высших животных состоит из микроскопических элементов - клеток и ряда их производных - волокон, аморфного вещества.
Значение клетки в многоклеточном организме определяется тем, что через неё передается наследственная информация, с неё начинается развитие многоклеточных животных; благодаря деятельности клеток образуются неклеточные структуры и основное вещество, которые вместе с клетками образуют ткани и органы, выполняющие специфические функции в сложном организме. Создателем клеточной теории следует считать Дютроше (1824, 1837) и Шванна (1839).
Дютроше (1776-1847) - зоолог, ботаник, морфолог, физиолог. В 1824 г. он опубликовал свою книгу “”Анатомические и физиологические исследования о тонком строении животных и растений, а также о их подвижности”.
Созданию клеточной теории предшествовали следующие открытия. В 1610 году 46-летний проф. матетатики Падуанского университета Г.Галилей сконструировал микроскоп. В 1665 г. Роберт Гук открыл клетку при увеличении 100 х. Его современник, Феличе Фонтана говорил: “”...Посмотреть в микроскоп может каждый, но лишь немногие могут судить о виденном”. “”Микрография” Гука включала 54 наблюдения, в т.ч.”Наблюдение 18. О схематизме или строении пробки или о клетках и порах в некоторых других рыхлых телах”.
Из истории. Компания живших в Лондоне молодых людей (студентов) в 1645 г. стала собираться каждый день после занятий, чтобы обсуждать проблемы экспериментальной философии. Среди них были Роберт Бойль (18 лет), Р.Гук (17 лет), Рэн (23 года) и др. Так зародилась Британская академия, затем Лондонское Королевское общество (Карл II был её почетным членом).
Животную клетку открыл Антон ван Левенгук (1673-1695). Жил он в Делфте и торговал сукном. Свои микроскопы довел до 275 х. Петру I показывал кровообращение в хвосте личинки угря.
В настоящее время клеточная теория гласит: 1) клетка является наименьшей единицей живого, 2) клетки разных организмов сходны по своему строению, 3) размножение клеток происходит путем деления исходной клетки, 4) многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.
Клетка - элементарная единица живого
1. Состав и физико-химические свойства живого вещества.
2. Типы клеток. Теории происхождения эукариотической клетки.
3. Клеточные мембраны, их молекулярный состав и функции.
1. Типичную клетку с ядром, цитоплазмой и всеми содержащимися в ней органеллами еще нельзя считать наименьшей единицей живого вещества, или протоплазмы (греч. “протос” -первый, “плазма” -образование). Существуют и более примитивные или более просто организованные единицы жизни - так называемые прокариотические организмы (греч. “карион” - ядро), к которым относится большинство вирусов, бактерии и некоторые водоросли; у них в отличие от клеток высшего типа с настоящим ядром (эукариотические клетки) отсутствует ядерная оболочка и ядерное вещество смешивается или непосредственно соприкасается с остальной протоплазмой.
В состав живого вещества входят белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), полисахариды и липиды. Химические компоненты клетки можно разделить на неорганические (вода и минеральные соли) и органические (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды и т.д.).
Цитоплазма растительной и животной клетки содержит 75-85 % воды, 10-20 % белка, 2-3 % липидов, 1 % углеводов и 1 % неорганических веществ.
ДНК - это молекула (её содержится 0,4 %), которая содержит генетическую информацию, направляющую синтез специфических клеточных белков. На одну молекулу ДНК приходится около 44 молекул РНК, 700 молекул белка и 7000 молекул липидов.
Первичная структура РНК подобна структуре ДНК, за исключением того, что РНК содержит рибозу и вместо тимина урацил. В настоящее время установлено, что существуют различающиеся молекулярным весом и другими свойствами три типа РНК: рибосомная, информационная и транспортная. Эти три типа РНК синтезируются в ядре и участвуют в синтезе белка.
2. Шаттон (1925) разделил все живые организмы на два типа (клистера) - прокариоты и эукариоты. Они дивергировали в докембрии (600-4500 млн. лет назад). Существуют две концепции происхождения эукариотической клетки: экзогенная (симбиотическая) и эндогенная. Первая основана на признании принципа объединения разных прокариотных организмов друг с другом. Эндогенная концепция основана на принципе прямой филиации, т.е. последовательного эволюционного преобразования прокариотных организмов в эукариотные.
В организме млекопитающих гистологи насчитывают около 150 типов клеток, и большинство из них приспособлено к выполнению какой-то одной определенной задачи. Форма и строение клетки зависят от выполняемой ею функции.
Функции клеток: раздражимость, сократимость, секреция, дыхание, проводимость, поглощение и усвоение, экскреция, рост и размножение.
3. Любую клетку отграничивает плазматическая мембрана. Она настолько тонка, что её невозможно различить под световым микроскопом. Плазматическая мембрана, легко поврежденная микроиглой, способна к восстановлению, но при более грубом повреждении, особенно в отсутствие ионов кальция, цитоплазма вытекает через прокол наружу и клетка погибает.
Согласно современной теории, плазматическая мембрана состоит из бислоя полярных липидов и встроенными в него молекулами глобулярных белков. Благодаря этим слоям мембрана, обладает эластичностью и относительной механической прочностью. Плазматическая мембрана большинства типов клеток состоит из трёх слоёв шириной примерно 2,5 нм каждый. Подобная структура, называемая “элементарной мембраной”, обнаружена и в большинстве внутриклеточных мембран. Биохимический анализ показал, что липиды и белки содержаться в них в отношении 1.0 : 1.7. Белковый компонент, названный строматином, представляет собой кислый фибриллярный белок с высоким молекулярным весом. Основную массу липидных компонентов образуют фосфолипиды, преимущественно лецитин и кефалин.
Плазмолемма - оболочка клетки, выполняющая отграничительную, транспортную и рецепторную функции. Она обеспечивает механическую связь клеток и межклеточные взаимодействия, содержит клеточные рецепторы гормонов и других сигналов окружающих клетку среды, осуществляет транспорт веществ в клетку из клетки как по градиенту концентраций - пассивный перенос, так и с затратами энергии против градиента концентраций - активный перенос.
В состав оболочки входят плазматическая мембрана, немембранный комплекс - гликокалекс и субмембранный опорно-сократительный аппарат.
В гликокалексе содержится около 1 % углеводов, молекулы которых образуют длинные ветвящиеся цепи полисахаридов, связанные с белками мембраны. Находящиеся в гликокалексе белки - ферменты участвуют в конечном внеклеточном расщеплении веществ. Продукты этих реакций в виде мономеров поступают в клетку. При активном переносе транспорт веществ в клетку осуществляется или поступлением молекул в виде раствора - пиноцитоз, или захватом крупных частиц - фагоцитоз.
В соответствии с функциональными и морфологическими особенностями тканей оболочка клеток образует характерные для них аппараты межклеточных контактов. Основные их формы: простой контакт (или зона слипания), плотный (замыкающий) и щелевой контакт. Разновидностью плотного контакта являются десмосомы.
Биологичекие мембраны действуют как диффузные барьеры. Благодаря своей избирательной проницаемости для ионов К+, Nа+, Cl- и т.п., а также высокомолекулярных соединений они разграничивают внутри- и межклеточные зоны реакций и создают электрические градиенты и градиенты концентрации веществ. Это делает возможным существование упорядоченных биологических структур со специфическими функциями.