Biologie citologie și totul despre celulă. Citologia este știința care studiază celula. Oameni de știință-citologi remarcabili

Citologia este o știință care studiază interacțiunea celulară și structura celulară, care, la rândul său, este o componentă fundamentală a oricărui organism viu. Termenul în sine provine din conceptele grecești antice „kitos” și „logos”, adică, respectiv, o cușcă și o doctrină.

Apariția și dezvoltarea timpurie a științei

Citologia este una dintr-o galaxie întreagă de științe care s-au ramificat de la biologie în timpurile moderne. Precursorul apariției sale a fost inventarea microscopului în secolul al XVII-lea. Observând viața printr-o construcție atât de primitivă, englezul a descoperit pentru prima dată că totul constă din celule și, astfel, a pus bazele pentru ceea ce studiază citologia astăzi. Zece ani mai târziu, un alt om de știință - Anthony Leeuwenhoek - a descoperit că celulele au o structură strict ordonată și modele de funcționare. El deține și descoperirea existenței nucleelor. În același timp, pentru o lungă perioadă de timp ideea celulei și funcționarea acesteia a fost îngreunată de calitatea nesatisfăcătoare a microscoapelor din acea vreme. Următorii pași importanți au fost făcuți la mijlocul secolului al XIX-lea. Apoi tehnica a fost îmbunătățită semnificativ, ceea ce a făcut posibilă crearea de noi concepte, cărora citologia le datorează dezvoltarea intensivă. Aceasta este, în primul rând, descoperirea protoplasmei și apariția

Apariția teoriei celulare

Pe baza cunoștințelor empirice acumulate până atunci, biologii M. Schleiden și T. Schwann au propus aproape simultan lumii științifice ideea că toate celulele animale și vegetale sunt similare între ele și că fiecare astfel de celulă are în sine toate proprietățile. și funcțiile unui organism viu. Această înțelegere a formelor complexe de viață de pe planetă a avut un impact semnificativ asupra drumului parcurs de citologie. Acest lucru se aplică și dezvoltării sale moderne.

Descoperirea protoplasmei

Următoarea realizare importantă în domeniul de cunoaștere menționat a fost descoperirea și descrierea proprietăților protoplasmei. Este o substanță care umple organismele celulare și reprezintă, de asemenea, un mediu pentru organele celulelor. Mai târziu, cunoștințele oamenilor de știință despre această substanță au evoluat. Astăzi se numește citoplasmă.

Dezvoltarea în continuare și descoperirea moștenirii genetice

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, au fost descoperite corpuri discrete, care sunt conținute în S-au numit cromozomi. Studiul lor a dezvăluit omenirii legile continuității genetice. Cea mai importantă contribuție la acest domeniu a fost adusă la sfârșitul secolului al XIX-lea de austriacul Gregor Mendel.

Starea actuală a științei

Pentru comunitatea științifică modernă, citologia este una dintre cele mai importante ramuri ale cunoașterii biologice. Dezvoltarea metodologiei științifice și a capacităților tehnice au făcut-o astfel. Metodele citologiei moderne sunt utilizate pe scară largă în cercetările utile oamenilor, de exemplu, în studiul unei tumori canceroase, cultivarea organelor artificiale, precum și în reproducere, genetică, creșterea noilor specii de animale și plante și așadar. pe.

Ce studiază citologia?

Citologia este știința celulei. S-a remarcat din mediul altor științe biologice acum aproape 100 de ani. Pentru prima dată, informații generalizate despre structura celulelor au fost colectate în cartea lui J.-B. Biologia celulei de Carnoy, publicată în 1884. Citologia modernă studiază structura celulelor, funcționarea lor ca sisteme vii elementare: funcțiile componentelor celulare individuale, procesele de reproducere celulară, repararea lor, adaptarea la condițiile de mediu și multe alte procese sunt studiate, care fac posibilă judecarea proprietăți și funcții comune tuturor celulelor. Citologia ia în considerare și caracteristicile structurale ale celulelor specializate. Cu alte cuvinte, citologia modernă este fiziologia celulară. Citologia este strâns asociată cu realizările științifice și metodologice ale biochimiei, biofizicii, biologiei moleculare și geneticii. Aceasta a servit drept bază pentru un studiu aprofundat al celulei deja din punctul de vedere al acestor științe și apariția unei anumite științe sintetice a celulei - biologia celulară, sau biologia celulară. În prezent, termenii citologie și biologie celulară coincid, întrucât subiectul lor de studiu este celula cu propriile modele de organizare și funcționare. Disciplina „Biologie celulară” se referă la secțiunile fundamentale ale biologiei, deoarece explorează și descrie singura unitate a întregii vieți de pe Pământ - celula.

Ideea că organismele sunt formate din celule.

Un studiu îndelungat și atent al celulei ca atare a condus la formularea unei importante generalizări teoretice de semnificație biologică generală și anume apariția teoriei celulare. În secolul al XVII-lea Robert Hooke, un fizician și biolog de mare ingeniozitate, a creat microscopul. Examinând o secțiune subțire de plută la microscop, Hooke a descoperit că era alcătuită din celule goale mici separate de pereți subțiri, care, după cum știm acum, sunt compuse din celuloză. El a numit aceste celule mici celule. Mai târziu, când alți biologi au început să examineze țesuturile vegetale la microscop, s-a dovedit că celulele mici găsite de Hooke într-un dop uscat mort se găsesc și în țesuturile vegetale vii, dar nu sunt goale, ci fiecare conține un mic corp gelatinos. . După ce țesuturile animale au fost supuse examinării microscopice, s-a constatat că acestea constau și din corpuri gelatinoși mici, dar că aceste corpuri sunt doar rareori separate între ele prin pereți. Ca rezultat al tuturor acestor studii, în 1939, Schleiden și Schwann au formulat independent teoria celulară, care afirmă că celulele sunt unitățile elementare din care sunt construite în cele din urmă toate plantele și toate animalele. De ceva vreme, sensul dublu al cuvântului celulă a provocat încă unele neînțelegeri, dar apoi a fost ferm înrădăcinat în aceste mici corpuri asemănătoare jeleului.

În lecție, vom învăța istoria apariției citologiei, vom aminti conceptul de celulă și vom analiza ce contribuție au avut diferiți oameni de știință la dezvoltarea citologiei.

Toate creaturile vii, cu excepția bufnițelor vi-ru, sunt formate din celule. Dar pentru oamenii de știință din trecut, structura celulară a or-ga-niz-ms vii nu a fost la fel de evidentă ca pentru tine și pentru mine. Știință, studiind celula-ku, citologie, sfor-mi-ro-va-las abia la mijlocul secolului al XIX-lea. Fără a ști de unde vine viața, care este unitatea ei de mic-ceai-shey, până la Middle-ne-ve-ko-vya au existat teorii despre, de exemplu, că broaștele pro-is-ho-dy din murdărie și soarecii se nasc in lenjerie murdara (Fig. 2).

Orez. 2. Teoriile Evului Mediu ()

„Lenjerie murdară a științei lumii mijlocii” a fost primul „timp de coasere” în 1665. bert Hooke (Fig. 3).

Orez. 3. Robert Hooke ()

Pentru prima dată, s-a uitat la și a descris învelișurile celulelor în creștere. Și deja în 1674, colegul său olandez An-to-ni van Lee-wen-hoek (Fig. 4) a privit pentru prima dată sub auto-del-miik -ro-sko-pom al unui animal simplu și separat. celule, cum ar fi erit-ro-qi-you și sper-ma-to-zo-i -dy.

Orez. 4. Anthony van Leeuwenhoek ()

Is-sle-before-va-nia Le-ven-gu-ka-ka-za-lis-with-time-men-ni-kam on-so-fan-ta-sti-che-ski-mi that in 1676 anul societății de stânga Londra-Don Ko-ro, unde el din-sy-lal re-zul-ta-you de cercetare-to-va-ny, foarte puternic în ele pentru-cu-me-wa -Elan. Existența one-but-kle-toch-nyh or-ga-niz-ms și a celulelor sanguine, de exemplu, nu se încadrează în cadrul acelei vechi științe.

Pentru a înțelege rezultatele muncii omului de știință olandez, au fost necesare câteva secole. Abia până la mijlocul secolului al XIX-lea. Omul de știință german Theodor Schwann, pe baza lucrării colegului său Ma-tti-a-sa Schlei-de-na (Fig. 5), sfor-mu-li-ro-shaft este baza noului-lo-same- mentiunea exactă a teoriei, pe care o folosim și astăzi.

Orez. 5. Theodor Schwann și Matthias Schleiden ()

Schwann do-ka-zal că celulele raselor și animalelor au un principiu comun de structură, deoarece formează același spo-so-bom; toate celulele sunt sa-mo-sto-i-tel-na, iar orice or-ga-nism este o combinație de life-not-de-i-tel-no-sti din grupuri de celule del-ny (Fig. 6). ).

Orez. 6. Globule roșii, diviziune celulară, moleculă de ADN ()

Studii ulterioare ale pozițiilor științifice-dacă-dacă-sfor-mu-dacă-ro-vat elemente de bază-noile-stari-de-timp -noy kle-toch-noy teoria:

Cușca este o unitate structurală universală a vieții.
Celulele sunt înmulțite prin de-le-tion (celulă din celulă).
Celulele sunt stocate, re-re-ra-ba-you-va-yut, re-a-li-zu-yut și re-re-da-yut pe-secvența-în-form-ma -tion.
O celulă este un sa-mo-hundred-I-tel-naya bio-si-ste-ma, de la-ra-zha-yu-shchaya opre-de-len-ny nivel structural de or- ga-ni-za- tion living ma-te-rii.
Multe-clear-precise or-ga-bottom-suntem un complex de sisteme inter-și-mo-acting-stu-ing ale diferitelor celule, care asigură creșterea, dezvoltarea chi-va-yu-shchy sau-ga-bottom-mu , schimb de substanțe și energie.
Celulele tuturor or-ga-niz-mov sunt asemănătoare între ele în ceea ce privește structura, co-sutele chi-mi-che-sko-mu și funcțiile.

Celulele prin-tu-ceai-dar o dată-dar-de-cam-ori. Ele pot diferi ca structură, formă și funcție (Fig. 7).

Orez. 7. Diversitatea celulelor ()

Printre ele există celule libere, dar vii, unele dintre ele se comportă ca indivizi ai populațiilor și speciilor, ca auto-sto-I-tel-nye-ha-bottom-we. Viața lor-nu-de-I-tel-ness depinde nu numai de modul în care ra-bo-ta-yut în interior-ri-kle-structuri precise-tu-ry, sau-ha -dar-și-dy. Ei înșiși trebuie să își ia propria hrană, să se miște în mediu, să se înmulțească, adică să se comporte ca niște indivizi mici, dar destul de demni de sine. Există o mulțime de astfel de free-to-lu-bi-out one-but-kle-toch-nyh. Ei intră în toate regnurile naturii vii celulare și on-se-la-yut în toate mediile de viață de pe planeta noastră. Într-un or-ga-bottom-me cu multe-cle-precise, o celulă este-la-este-o parte din ea, țesuturile și or-ha sunt formate din celule -us.

Dimensiunile celulelor pot fi foarte diferite - de la un de-xia-acea mik-ro-on și până la 15 san-ti-metri - aceasta este dimensiunea oului de paie-y-sa, reprezentând o celulă-ku, iar greutatea acestei celule-ki este de jumătate de ra ki-lo-gram-ma. Și nu aceasta este limita: ouăle di-no-zav-ditch, de exemplu, ar putea ajunge la o lungime de până la 45 de san-ti-metri (Fig. 8) .

Orez. 8. Ou de dinozaur ()

De obicei, în mișcările or-ga-niz precise cu mai multe celule, celule diferite îndeplinesc funcții diferite. Celulele, asemănătoare ca structură, dispuse una lângă alta, unite prin substanță intercelulară și pre-semn -chennye pentru îndeplinirea anumitor funcții în or-ga-fund, formează țesuturi (Fig. 9).

Orez. 9. Formarea țesuturilor ()

Viața unui multi-cle-toch-no-go sau-ga-niz-ma for-ve-stă pe cum-so-co-soție-dar-ra-bo-ta-yut celulele intră dya-schee în el. compoziţie. Prin urmare, celulele nu con-ku-ri-ru-yut între ele, pe-împotrivă, cooperare și special-a-li-za-tion a funcțiilor lor pozi-in-la-et sau-ga-bottom -mu tu-locuiești în acele si-tu-a-qi-yah, în niște celule-de-o noapte nu-trăiești-va-ut. În complex many-kle-toch-nyh or-ga-niz-mov - rase, animale și oameni-lo-ve-ka - celule-ki or-ga-ni-zo-va-ny în țesături, țesături - în org -ga-ny, org-ga-ny - în si-ste-we org-new. Și fiecare dintre aceste sisteme funcționează pentru a asigura existența întregului or-ga-niz-mu.

În ciuda tuturor formelor și dimensiunilor diferite, celulele de diferite tipuri sunt similare între ele. Procese precum respirația, biosinteza, metabolismul se desfășoară în celule, indiferent dacă acestea sunt unul -no-kle-toch-ny-mi sau-ga-niz-ma-mi sau fac parte din many-kle-toch- nu-a-esenta. Fiecare celulă înghite hrana, atrage energie din ea, creaturi, sub-der-zhi-va-et in-hundred-yan-stvo din propriul său chi-mi-che-so-hundred-va și re-pro-din-in -dit in sine, adica realizeaza toate procesele, de la cineva depinde de viata ei.

Toate acestea pos-vo-la-et ras-smat-ri-vat celula ca unitate speciala a ma-ter-rii vii, ca element-men-tar-sistem viu (Fig. 10).

Orez. 10. Desen schematic al unei celule ()

Toate creaturile vii, de la in-fu-zo-rii la un elefant sau o balenă, sa-mo-go mare-no-go pe acest zi-de-zi-la-pi-ta-yu- mai mult, deci sute -yat din celule. Singura diferență este că in-fu-zo-rii sunt sa-mo-hundred-I-tel-nye bio-si-ste-we, constând din o sută de I-uri dintr-o celulă, iar celulele balenei sunt or-ga-ni-zo-va-ny și vza-and-mo-conectate-pentru-noi ca părți ale unui întreg big-sho-go de 190 de tone-no-th. Compoziția întregului or-ga-niz-ma este pentru a vedea cum funcționează părțile sale, adică celulele.

Bibliografie

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I. Biologie. Tipare generale. - Dropia, 2009.
Ponomareva I.N., Kornilova O.A., Chernova N.M. Fundamentele Biologiei Generale. Clasa a 9-a: Un manual pentru elevii din instituțiile de învățământ de clasa a 9-a / Ed. prof. ÎN. Ponomareva. - Ed. a II-a, revizuită. - M.: Ventana-Graf, 2005
Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Biologie. O introducere în biologia generală și ecologie: un manual de clasa a 9-a, ed. a 3-a, stereotip. - M.: Dropia, 2002.

Krugosvet.ru ().
Uznaem-kak.ru ().
Mewo.ru ().

Teme pentru acasă

Ce studiază citologia?
Care sunt principalele prevederi ale teoriei celulare?
Cum sunt diferite celulele?

Curs1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Planlections

1. Subiectul, scopurile și obiectivele cursului. Locul citologiei în sistemul științelor biologice.

2. Istoria descoperirii celulei.

3. Teoria originii celulele sac de K. Wolf.

4. Structura celulară a țesuturilor animale.

5. Primele descrieri ale conținutului celulei.

Subiectul, scopurile și obiectivele cursului. Locul citologiei în sistemul biologic

stiinte. Citologia este știința dezvoltării, structurii și activității celulelor. În acest sens, citologia, fără exagerare, ocupă o poziție cheie în biologie, deoarece toate funcțiile corpului se bazează pe procese care au loc la nivel celular. Citologia este o disciplină biologică complexă care studiază diverse aspecte ale studiului celulei.

Academicianul A. A. Zavarzin, biolog evoluționist, a scris că două concepte sunt combinate în termenul „celulă”: „Când se vorbește despre o celulă în general, ele înseamnă organizarea elementară a materiei vii, în afara căreia nu există un proces de viață; când vorbesc despre o anumită celulă, de exemplu, una nervoasă sau musculară, se referă nu numai la separarea celulară cu toate proprietățile ei generale, ci și la forma ei complet specifică: un neuron sau un fus muscular.

Claude Bernard a definit celula drept „primul reprezentant al vieții”; Rudolf Virchow - ca „ultimul element morfologic al tuturor viețuitoarelor”.

V. Ya. Alexandrov credea că „o celulă este un sistem viu elementar, format din două părți - citoplasma și nucleul - și care stă la baza structurii, dezvoltării și vieții tuturor organismelor animale și vegetale”.

Prin urmare, o celulă este o unitate elementară de autoreproducere a structurii și funcției tuturor ființelor vii. Organizarea celulară este inerentă atât microorganismelor unicelulare, cât și macroobiectelor multicelulare. În ciuda diferențelor dintre celulele individuale, în fiecare dintre

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

ele pot fi împărțite în patru subsisteme principale structurale și funcționale (Fig. 1.1):

1. Toate celulele sunt înconjurate de membrane plate cu două straturi, a căror bază structurală este formată din molecule de lipide amfifile; diverse proteine sunt „încorporate” în astfel de membrane, care determină caracteristicile funcționării lor.

2. Informația ereditară din toate celulele este stocată sub forma unei molecule de ADN dublu catenar, unde este scrisă sub forma unui text liniar de codoni tripleți, constând din patru tipuri de dezoxiribonucleotide: A, T, G, C.

3. Toate celulele au un aparat fundamental similar pentru biosinteza proteinelor, în care ARN-ul joacă un rol central.

4. Toate celulele sunt caracterizate de existența unui alt subsistem - o citoplasmă limitată de membrană cu enzime localizate în ea.

mi .

Orez. 1.1. Principalele subsisteme structurale și funcționale ale celulei

Relația dintre organism și celulă la diferite niveluri de organizare a materiei vii se modifică semnificativ. În bacterii și protozoare, organismul este în același timp o celulă; într-un organism întreg multicelular, dezvoltarea și activitatea vitală a celulelor sunt reglementate de un sistem de mecanisme de integrare. Prin urmare, una dintre cele mai importante sarcini ale citologiei este studierea metodelor de influență reglatoare a unui macroorganism asupra celulelor țesuturilor.

Potrivit lui A. A. Zavarzin, stadiul actual al dezvoltării biologiei se caracterizează atât prin diferențierea din ce în ce mai adâncă a științelor, cât și prin sinteza lor bazată pe o analiză cuprinzătoare a modelelor universale de organizare a sistemelor biologice.

Această tendință este evidentă în special în dezvoltarea științelor despre nivelul celular de organizare a materiei vii. Prin urmare, este important să definim rolul fiecăruia

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

știința în abordarea sistemelor sintetice emergente a studiului proceselor care au loc la nivelul de organizare considerat. Citologia generală este știința celulei, știința nivelului celular de organizare a materiei vii. Subiectul studiilor citologice generale sunt tipuri specifice de celule (celule de pro- și eucariote, celule de organisme animale și vegetale unicelulare și multicelulare, iar în cadrul acestora din urmă - celule din diferite domenii de specializare). Aceleași obiecte se află în centrul atenției unor științe precum citologia privată, histologia, embriologia, microbiologia, fiziologia etc. Dar chiar și în aceste științe, o atenție deosebită este acordată caracteristicilor specifice acestui tip de celule. În citologia generală, atunci când se studiază tipuri specifice de celule, scopul este de a elucida modelele generale de organizare a structurilor celulare și procesele intracelulare care sunt universale pentru toate celulele, precum și modelele generale de organizare a mecanismelor integratoare de reglementare ale întregului. celulă.

În ciuda obiectivelor finale diferite ale științelor speciale și ale citologiei generale, acestea sunt strâns legate. Pe de o parte, pentru a înțelege modelele generale de organizare celulară, este necesar să se elucidaze manifestările specifice ale acestor modele, adică întregul spectru de trăsături generale caracteristice soiurilor de celule specifice. Pe de altă parte, o elucidare completă a caracteristicilor specifice unui anumit tip de celulă necesită cunoașterea acelor mecanisme generale pe baza cărora apare cutare sau cutare caracteristică specifică.

În organizarea oricărei celule, se disting următoarele niveluri:

molecular;

supramolecular;

organoid;

subsistem;

sistemică.

Nivelurile inferioare ale organizării celulare sunt în centrul atenției unor științe precum chimia organică, biochimia și biologia moleculară. La nivel de organoid, subsistem și sistem, științele citologice sunt deja dominante. În analiza structurilor celulare, metodele biochimice și biologice moleculare sunt utilizate pe scară largă. Datorită acestui fapt, interesele citologilor, biochimiștilor, biofizicienilor, fiziologilor, biologilor moleculari și geneticienilor coincid în multe cazuri. O caracteristică a citologiei generale este legătura sa strânsă cu științele care studiază mecanismele de organizare a materiei vii la nivelurile sale inferioare. O cunoaștere profundă a regularităților nivelurilor moleculare și supramoleculare de organizare este necesară pentru ca citologii să analizeze cu succes cele mai înalte niveluri de organizare celulară. Dezvoltarea progresivă a citologiei se datorează în mare măsură introducerii în practică a unor metode fundamental noi, care au avut un impact semnificativ asupra dezvoltării principalelor sale probleme.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Istoria descoperirii celulei. Dezvoltarea teoriei celulei este strâns legată de invenția microscopului (din grecescul „micros” – mic, „scopeo” – examinez). Primul microscop a fost proiectat în 1610 de Galileo și a fost o combinație de lentile într-un tub de plumb.

Pentru prima dată microscopul a fost folosit de R. Hooke. În 1665, el a descris pentru prima dată structura celulară a plutei, tulpinilor etc. și a introdus termenul de „celulă”. R. Hooke a făcut prima încercare de a număra numărul de celule dintr-un anumit volum de plută. El, în primul rând, a formulat ideea unei celule ca o celulă, complet închisă din toate părțile. În al doilea rând, R. Hooke a stabilit faptul distribuirii largi a structurii celulare a țesuturilor vegetale.

Aceste două concluzii principale au determinat direcția cercetărilor ulterioare în acest domeniu.

În 1671–1679 Italianul Marcello Malpighi a făcut prima descriere sistematică a microstructurii organelor plantelor, care a marcat începutul anatomiei plantelor.

În 1671–1682 englezul Nehemiah Grew a descris și el în detaliu microstructurile plantelor; a introdus termenul „țesut” pentru a se referi la conceptul de colecție de „vezicule” sau „sacs”.

Ambii cercetători (au lucrat independent unul de celălalt) au oferit descrieri și desene uimitor de precise (Fig. 1.2). Au ajuns la aceeași concluzie cu privire la generalitatea construcției țesutului vegetal din vezicule.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Orez. 1.2. Desene de M. Malpighi ale secțiunilor diverselor țesuturi vegetale (Din cartea „Anatomia plantelor”, 1679)

După studiile lui R. Hooke, M. Malpighi și N. Grew, existența celulelor-celule în țesuturile vegetale a fost fără îndoială. Celulele au fost menționate de diverși autori, dar nu li s-a acordat importanța cuvenită și au fost considerate ca una dintre structurile găsite la studierea țesuturilor plantelor la microscop. Examinând și descriind celulele, cercetătorii de la începutul secolului al XVIII-lea. nu a pus problema apariţiei lor.

Teoria originii celulelor sac de K. Wolf. În 1759,

Academicianul Terburg Kaspar Friedrich Wolf a creat prima teorie a formării celulelor în țesuturile vegetale. Wolf a studiat dezvoltarea embrionară a organismelor. El a vorbit despre celulă în legătură cu fenomenele de creștere sau distribuție a materiei în organism. El credea că organele plantelor tinere constau dintr-o masă omogenă, vâscoasă sau gelatinoasă. Creșterea lor se realizează în așa fel încât picăturile unei substanțe lichide cad din părțile lor mai vechi, al cărui strat limită se îngroașă și picătura se transformă într-o celulă-celulă. Dacă o picătură se mișcă lent în substanța vâscoasă principală, atunci pereții ei au timp să se întărească, așa că apare un tub-vas. Pe măsură ce din ce în ce mai multe picături se deplasează între cele care au apărut deja, se creează structura obișnuită cu bule a țesutului vegetal. Wolf credea că celulele nu formează vase, ci vasele formează celule.

Structura celulară a țesuturilor animale. Studiul celulei animale a rămas cu mult în urmă; acest lucru se datorează faptului că celulele animale sunt mult mai greu de văzut la microscop, deoarece sunt mult mai mici decât o celulă vegetală și nu au limite atât de bine definite.

În 1676–1719 Anton van Leeuwenhoek a descoperit lumea animalelor microscopice, a descris pentru prima dată globulele roșii și spermatozoizii.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

În 1781, Felix Fontana a fost primul care a văzut și desenat celule animale cu nuclee (Fig. 1.3).

Orez. 1.3. Desene de Felix Fontan care arată o bucată de piele de anghilă (stânga) și două celule sanguine (dreapta), 1787

Astfel, în secolele XVII-XVIII. structura celulară a fost descrisă de oameni de știință individuali de mai multe ori. S-a acumulat material faptic considerabil cu privire la țesuturile plantelor. Cu toate acestea, structura celulară

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

ei nu acordau nicio importanţă fundamentală niai. Celula ca unitate elementară de viață nu a fost încă considerată de nimeni. Singura încercare de a înțelege originea celulei a fost teoria lui Wolf.

Un rol important în dezvoltarea științei celulare l-au jucat cercetările botanistului francez Brissot de Mirbel. În 1801, Mirbel a inițiat studiul comparativ al celulelor vegetale. Cu toate acestea, el a apărat aceeași viziune asupra naturii celulelor ca și veziculele separate de un perete comun. Mulți cercetători germani s-au opus acestui punct de vedere. Această problemă a atras atât de multă atenție încât Academia din Göttingen a anunțat în 1804 un premiu în bani pentru rezolvarea ei. Acest premiu a fost împărțit între botaniștii G. Link și K. Rudolfi. Au rezolvat problema naturii celulelor. Am ajuns la concluzia despre izolarea celulelor și prezența propriilor membrane care le înconjoară din toate părțile. Aceeași concluzie a făcut-o și L.Kh. Treviranus.

În 1812, I. Moldengauer a dovedit în cele din urmă individualitatea celulelor prin izolarea lor. El a arătat că fiecare dintre celule are propria sa înveliș.

Link a realizat izolarea completă a celulelor din țesuturi prin fierberea lor pentru o lungă perioadă de timp.

A fost creat un nou concept de celulă. A fost formulat cel mai clar în 1830 de Franz Meyen. El a scris primul rezumat al anatomiei plantelor și a formulat conceptul de celulă. „Celula unui organism vegetal este un spațiu complet închis de o membrană vegetativă”.

Această perioadă este perioada de colectare a materialului, de acumulare a numeroase informații despre cea mai fină structură a plantelor.

Primele informații despre celula animală au fost obținute de Leeuwenhoek și Fontana. A fost dificil de studiat celulele animale, deoarece tehnica de atunci nu permitea obținerea de secțiuni subțiri prin țesuturile moi ale animalelor, metoda de fixare și compactare a organelor nu era cunoscută, celulele animale sunt relativ foarte mici, iar limitele celulele sunt foarte neclare.

Nu este o coincidență că celulele animale nu au fost imediat descoperite și studiate. Henri Milne-Edwards avea un microscop bun, dar pregătea preparate prin zdrobirea țesuturilor între două pahare, din această cauză, alături de celule reale, înfățișa în desene picături de grăsime, otrăvuri individuale.

ra etc., luându-le pentru celule.

Henri Dutrochet a descris o serie de celule din țesuturi animale.

În 1830–1845 Jan Purkyņa și studenții săi au îmbunătățit tehnica microscopică și au descris corect celulele din numeroase organe animale. În toate țesuturile, au găsit celule, dar le-au numit boabe sau bile. Ei au descoperit epiteliul ciliat și au descris mișcarea cililor. Au studiat celulele nervoase și și-au dat desenele (Fig. 1.4).

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Orez. 1.4. Desene de J. Purkins care înfățișează „boabele” (celulele) care alcătuiesc țesuturile organelor animale

Primele descrieri ale conținutului celulei. La sfârşitul secolului al XVIII-lea, în 1774, Bo-

Naventura Corti a văzut și a descris mișcarea activă a conținutului lichid

V celula plantei.

ÎN Curenții protoplasmatici din 1811 au fost studiati mai detaliat

Treviranus.

În conținutul celular s-a constatat prezența mucusului, a substanțelor lipicioase, a zahărului, a boabelor de clorofilă, a diferitelor cristale, a boabelor de amidon etc.

	Kurt Sprengel mare	Atenţie
	a dat boabe de amidon, crezând că din ele
	celulele se formează prin umflare. Acest băiat
	propunerea nu a avut succes și a fost complet
	infirmat.
	Nucleul celular a fost găsit. Primul
	în 1830 a fost descris de Purkinya sub numele
	„veziculă germenică”.
	În 1831–1833 Robert Brown a descoperit
	nucleul trăia în celulele vegetale. A dat
	numele său este „nucleu”. a insistat R. Brown
	asupra prezenței constante a nucleului în toți vii
	celule. Rolul și importanța nucleului nu a fost încă
	cunoscut.
	În 1837, Meyen a declarat că nucleul
	este un „condensat în como-
	verificați mucusul și, eventual, un alimentator de rezervă
Robert Brown (1773–1858)	substanţă."

 Citologie cu bazele histologiei. Note de curs

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

Planlections

1. Date cheie pentru dezvoltarea teoriei celulare.

2. Teoria celulară Schwann-Virchow.

3. Postulatele de bază ale teoriei celulare moderne.

Date cheie pentru dezvoltarea teoriei celulare. Dezvoltarea microscopiei a condus la înțelegerea a ceea ce este o celulă. Celulelor au început să li se atribuie importanța celor mai simple elemente structurale organice. Căutăm o unitate biologică elementară. Pentru prima dată, Lorenz Oken a început să considere celulele ca atare. În 1809, el a creat o teorie speculativă a structurii și dezvoltării organismelor, în care elementele erau „ciliate” - celule. El credea că organismele complexe sunt suma organismelor elementare, care, intrând în componența sa, trăiesc viața comună a întregului, dar în același timp continuă să rămână independente. Aceste organisme elementare sunt bule cu o coajă densă și conținut lichid; „în sens filozofic, ei pot fi numiți ciliați” [ 22 ]. L. Oken a formulat principiul reducerii structurii organismelor complexe la unităţi elementare, în tot acest concept se exprimă ideea evolutivă, deşi nu a recunoscut dezvoltarea în timp.

În 1834–1847 Profesorul Academiei de Medicină și Chirurgie din Sankt Petersburg P. F. Goryaninov a formulat principiul conform căruia celula este un model universal de organizare a ființelor vii. Goryaninov a împărțit lumea ființelor vii în două regate: cel fără formă, sau molecular, și cel organic sau celular. El a scris că „... lumea organică este în primul rând un regat celular...”. A dezvoltat vederea

O apariţia fiinţelor vii din lumea anorganică. El credea că boabele de mucus, înghesuite în jurul veziculei mici primare, formează un nucleu sau citoblast, care este capabil să se dezvolte într-o celulă. Așa iau naștere corpurile cel mai simplu organizate. P.F. Goryaninov a legat problema originii vieții cu originea celulei.

În anii 20 ai secolului al XIX-lea. cele mai semnificative lucrări în domeniul studierii țesuturilor vegetale și animale aparțin oamenilor de știință francezi Henri Dutrochet (1824), Francois Raspail (1827), Pierre Turpin (1829). Ei au susținut că celulele (saci, vezicule) sunt structurile elementare ale tuturor țesuturilor vegetale și animale.

Aceste studii au deschis calea pentru teoria celulară. O mare dificultate pentru formarea teoriei celulare a fost

necunoașterea anatomiei microscopice a animalelor. Histologia animală exista deja. A fost dezvoltat de Jan Purkynia și studenții săi.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

El a fost primul care a aplicat colorant, a introdus medii antireflex pentru preparate. Studentul său Oshatz a construit primul microtom. În 1837, Purkinya, într-un raport adresat Societății Naturaliștilor din Praga, a exprimat teoria „granulelor nucleate” (celule). El a vorbit despre analogia dintre „celulele” plantelor și „semințele” animalelor. El a propus poziția de a construi corpul animalelor din celule.

Johannes Müller, pe baza studiului țesutului coardei, a exprimat ideea de consistență în structura celulară a plantelor și animalelor (1838).

Matthias Schleiden a studiat formarea celulelor în timpul creșterii diferitelor părți ale plantelor. El a scris „... atât pentru fiziologia plantelor, cât și pentru fiziologia generală, activitatea vitală a celulelor individuale este cea mai importantă și absolut inevitabilă bază și, prin urmare, în primul rând, se pune întrebarea cum apare de fapt această celulă mică și particulară a organismului. " . Teoria sa a formării celulelor a fost numită mai târziu de el teoria citogenezei.

Matthias Schleiden (1804–1881) zisa (1838); semnificativ este faptul că s-a conectat prima dată

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

problema originii celulei cu conținutul ei și (în primul rând) cu nucleul.

Aspectul celulelor după Schleiden este prezentat în fig. 1.5.

Orez. 1.5. Schema procesului de apariție a celulelor după M. Schleiden (1838)

Schleiden a desemnat corpul celular cu termenul citoblastem (acest termen îi aparține lui Schwann, cytos este o celulă, blasteo este să se formeze).

Astfel, conform teoriei sale, în cele vechi se poate forma o nouă celulă, centrul apariției sale este nucleul. Teoria citogenezei, și anume originea comună a celulelor, a stat la baza teoriei celulare a lui Schwann.

Teoria celulară Schwann-Virchow. În 1839, Theodor Schwann,

pornind de la principiul genetic, a fundamentat teoria celulară a tuturor organismelor. Postulatele teoriei sale:

toate țesuturile sunt formate din celule;

principiul general de dezvoltare a acestor structuri;

activitatea independentă a fiecărei celule individuale. Waldeyer (1909) credea că „meritul lui Schwann nu constă în

că a descoperit celulele ca atare, dar că i-a învățat pe cercetători să le înțeleagă semnificația.

În teoria celulară a lui Schwann, pentru prima dată, a fost dată o idee fundamentată de generalizare și de conducere a interpretării structurii corpului. A devenit universal recunoscut și a trezit un mare interes pentru un studiu detaliat al structurii

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

ganisme. Karl Reichert a scris că „... interesul pentru ea a devenit universal și versatil după ce descoperirea celulei a dat naștere dezvoltării sistematice a anatomiei microscopice...”. Cu toate acestea, teoria endogenă a originii celulelor a jucat un rol negativ în dezvoltarea embriologiei. O serie de cercetători au început să admită apariția unor organe întregi direct dintr-o masă fără structură. Un mare merit în elucidarea naturii celulare a unui număr de țesuturi și în dovedirea procesului de diviziune ca singura modalitate de reproducere celulară îi aparține lui Robert Remak.

Lovitura finală adusă teoriei citogenezei a fost dată de Rudolf Virchow. În 1859, R. Virchow, pe baza cercetărilor lui Remak, a revizuit și dezvoltat teoria celulară, înlocuind conceptul de citogeneză cu legea: „fiecare celulă dintr-o celulă”.

ÎN ultima treime a secolului al XIX-lea au fost făcute o serie de descoperiri majore care au îmbogățit știința citologică.

ÎN 1871 ID. Chistyakov a descoperit cromozomii, a descris metodele de diviziune nucleară. Și data apariției lucrării sale clasice asupra celulei vegetale - 1874 - ar trebui considerată începutul dezvoltării citologiei în Rusia [ 17 ].

1875 - Strasburger a descris fisiunea nucleară în detaliu. 1898 - V.I. Belyaev a descris diviziunea de reducere.

1898 - S.G. Navashin a descoperit fenomenul de duble fertilizare la angiosperme etc.

Postulatele de bază ale teoriei celulare moderne. Principalul

Prevederile teoriei celulare Schwann-Virchow și-au păstrat semnificația până astăzi.

Principalele postulate ale teoriei celulare moderne sunt următoarele: 1. Celula este unitatea elementară a viului: nu există viață în afara celulei.

Ființele vii se caracterizează printr-o serie de caracteristici cumulative: capacitatea de a se reproduce (reproduce), utilizarea și transformarea energiei, metabolism, sensibilitate, variabilitate.

Un astfel de set de caracteristici poate fi găsit la nivel celular. Din celulă, este posibil să se izoleze componentele sale individuale, chiar și molecule, multe dintre ele având caracteristici funcționale specifice. Multe enzime lucrează în afara celulei, ribozomii izolați în prezența factorilor necesari pot sintetiza proteine etc. Toate aceste componente și structuri celulare au doar o parte din setul de proprietăți ale unui lucru viu. Doar celula ca atare este cea mai mică unitate care are toate proprietățile luate care îndeplinesc definiția „viului”.

Celulele au morfologie, dimensiuni diferite. Există două tipuri de organizare celulară: procariotă - prenucleară și eucariotă - nucleară propriu-zisă (Fig. 1.6, 1.7). În ciuda diferențelor morfologice, celulele pro- și eucariote au multe în comun, ceea ce le permite să fie atribuite unui singur sistem celular de organizare a ființelor vii (îmbrăcat cu o membrană plasmatică care are o funcție similară de a transporta substanțe din celulă).

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

și în interiorul ei; sinteza proteinelor are loc pe ribozomi; procesele de sinteza ARN, replicarea ADN sunt similare; procese bioenergetice similare).

Orez. 1.6. Schema combinată a unei celule procariote: 1 - peretele celular; 2

- membrană plasmatică; 3 – ADN nucleoid; 4 - poliribozomi ai citoplasmei; 5 - mezozom; 6 - structuri lamelare; 7 - invaginări ale plasmalemei; 8 - clustere de cromatofori; 9 - vacuole cu incluziuni; 10 - flageli bacterieni; 11 - tilacoizi lamelari

a b

Orez. 1.7. Diagrama combinată a structurii unei celule eucariote: a - celulă animală; b - celula vegetală; 1 - nucleu cu cromatina si nucleoli; 2 - membrana citoplasmatica; 3 - peretele celular; 4 - pori din peretele celular prin care comunică citoplasma celulelor învecinate; 5 - reticul endoplasmatic rugos; 6 - reticul endoplasmatic neted; 7 - vacuola pinocitară; 8 - Aparat Golgi; 9 - lizozomi; 10 - incluziuni grase; 11 - centru celular; 12 - mitocondrii; 13 - ribozomi și poliribozomi; 14 - vacuol; 15 - cloroplast

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

Yu. S. Chentsov consideră că o celulă este un sistem structurat ordonat de biopolimeri (proteine, acizi nucleici) și complexele lor macromoleculare, limitate de o membrană activă, participând la un singur set de procese metabolice și energetice care mențin și reproduc întregul sistem. în ansamblu, adică celula este un sistem de biopolimeri care se autosusține și se auto-reproduce.

2. O celulă este un singur sistem care include multe elemente care sunt conectate în mod natural între ele, reprezentând o anumită formațiune integrală, constând din unități funcționale conjugate - organele sau organite.

Celula conține multe tipuri de structuri intracelulare care îndeplinesc o varietate de funcții, fiecare dintre ele fiind specializată în îndeplinirea anumitor funcții. Fiecare dintre funcții este obligatorie; fără implementarea ei, celula nu poate exista. Celula poate fi „descompusă” într-un număr de componente care își îndeplinesc funcțiile, dar fiecare dintre ele este un nou sistem sau subsistem. De exemplu: nucleul este un sistem de stocare, reproducere și implementare a informațiilor genetice etc.

3. Celulele sunt omoloage ca structură și proprietăți de bază.

Diferitele celule ale plantelor și animalelor sunt similare. Omologia structurii celulare este observată în fiecare dintre tipurile de celule (Fig. 1.6, 1.7). Omologia în structura celulelor este determinată de similitudinea funcțiilor celulare generale care vizează menținerea vieții celulelor în sine și reproducerea lor. Diversitatea în structura celulelor organismelor multicelulare este rezultatul specializării funcționale. De exemplu, într-o celulă nervoasă, pe lângă componentele celulare generale, există unele specifice: prezența unor procese celulare lungi și ramificate care se termină în structuri speciale care transmit impulsuri nervoase; în citoplasmă - tigroid; în procesele celulare - un număr mare de microtubuli. Toate aceste caracteristici ale unei celule nervoase sunt asociate cu specializarea acesteia - transmiterea unui impuls nervos.

4. O celulă crește în număr prin divizarea celulei originale după ce și-a dublat materialul genetic (ADN): celulă cu celulă.

Reproducerea celulelor procariote și eucariote are loc prin diviziunea celulei originale, care este precedată de reproducerea materialului său genetic.

La celulele eucariote, singura modalitate completă de divizare este mitoza sau meioza în timpul formării celulelor germinale. În acest caz, se formează un fus celular, cu ajutorul căruia cromozomii sunt distribuiți uniform pe două celule fiice.

La Celulele procariote au, de asemenea, un aparat special de separare a celulelor.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Cursul 2 TEORIA CELULARĂ

5. Un organism multicelular este un sistem nou, un ansamblu complex de multe celule, unite și integrate.

V sisteme de țesuturi și organe conectate între ele cu ajutorul factorilor chimici, umorali și nervoși (reglarea moleculară).

O celulă dintr-un organism multicelular este o unitate de funcționare și dezvoltare. Baza fundamentală a tuturor reacțiilor întregului organism este celula.

Creșterea unui organism, creșterea biomasei sale, este rezultatul reproducerii celulare și al producerii diferitelor produse de către acestea.

Deteriorarea celulelor, modificarea proprietăților acestora este baza dezvoltării bolilor.

6. Celulele organismelor multicelulare sunt totipotente, adică au potențele genetice ale tuturor celulelor unui anumit organism, sunt echivalente în informații genetice, dar diferă unele de altele prin expresia (lucrarea) diferită a diferitelor gene, ceea ce duce la morfologia și diversitatea funcțională – la diferențiere.

Dezvoltarea individuală de la o celulă la un organism multicelular este rezultatul includerii consecvente și selective a activității diferitelor regiuni genetice ale cromozomului în diferite celule. Conduce

La apariția celulelor cu structuri specifice și funcții speciale pentru acestea, i.e. la procesul de diferenţiere.

Diferențierea este rezultatul activității selective a diferitelor gene dintr-o celulă pe măsură ce se dezvoltă un organism multicelular.

Prin urmare, orice celulă este totipotentă. Totipotența nucleelor celulare ale corpului este prezentată în Fig. 1.8.

Orez. 1.8. Totipotența nucleelor celulelor corpului: a – nucleu izolat din celula intestinală a mormolocului Xenopus laevis; b - o celulă ou lipsită de un nucleu prin iradiere; 1 - izolarea nucleului de celula somatică; 2 – iradierea ovocitelor; 3 - transplant nuclear; 4 - zdrobirea ouălor; 5 - larva

Cu toate acestea, în celule diferite, aceleași gene pot fi fie într-o stare activă, fie într-o stare reprimată.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

Planlections

1. Microscopie ușoară. Microscopie cu contrast de fază. microscopia polarizanta. microscopie de interferență. Microscopie în câmp întunecat. microscopie ultravioletă. Microscopia cu fluorescență.

2. Studiul vital al celulelor. metoda culturii tisulare. Microchirurgie. Colorarea vieții. Studiul celulelor și țesuturilor fixe. Fixare chimică. Liofilizarea țesuturilor. Colorare. metode citochimice. Citofotometrie. Autoradiografie. Obiecte corpusculare contrastante. Ultramicrotomie.

3. Metode speciale de microscopie electronică a obiectelor biologice: metoda de transmisie, de înaltă tensiune, microscopia electronică cu scanare.

Microscopie ușoară. Dezvoltarea citologiei este strâns legată de îmbunătățirea microscoapelor și a metodelor de examinare microscopică. Chiar și acum, în ciuda dezvoltării rapide a microscopiei electronice, microscopia cu lumină nu își pierde semnificația, în primul rând pentru studiul celulelor in vivo.

Un microscop cu lumină este un sistem optic format dintr-un condensator, un obiectiv și un ocular (Fig. 1.9). Fasciculul de lumină de la sursa de lumină este colectat într-un condensator și direcționat către obiect; După trecerea prin obiect, razele de lumină intră în sistemul de lentile al obiectivului, ele construiesc imaginea primară, care este mărită cu ajutorul lentilelor ocularului. Microscoapele moderne au lentile interschimbabile.

Orez. 1.9. Tipuri de microscopie ușoară

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui microscop este rezoluția acestuia.

Rezoluția este distanța minimă dintre două puncte la care acestea sunt încă fotografiate separat de un sistem optic dat.

Puterea de rezoluție a unui microscop (d) este determinată de obiectivul său, deoarece ocularul oferă doar o mărire secundară a imaginii proiectate de obiectiv și este calculată prin formula

d = (0,61 λ)/(n sinα),

unde d este distanța minimă admisă; λ este lungimea de undă a luminii aplicate; n este indicele de refracție al mediului; α este unghiul dintre axa optică a lentilei și fasciculul cel mai deviant care intră în lentilă

(Fig. 1.10).

Numitorul acestei fracții depinde de designul lentilei și este o valoare constantă pentru fiecare lentilă și se numește deschiderea numerică a lentilei (A).

A \u003d n sinα.

Cu cât deschiderea obiectivului este mai mare, cu atât rezoluția microscopului este mai mare. Diafragma numerică poate fi mărită în două moduri:

1. Este posibilă creșterea unghiului de vedere al lentilei (α), ceea ce se face în lentile cu mărire mare. Cu toate acestea, unghiul α nu poate fi mai mare de 90°, iar sinα nu poate fi mai mare de 1.

2. Este posibilă creșterea refracției mediului situat între medicament

Și obiectiv. Prin urmare, cele mai puternice lentile sunt făcute imersiune, din moment ce N al uleiului de imersie este 1,515, apa este 1,33 și aerul este 1.

Deschiderea numerică a sistemelor uscate în practică nu depășește 0,95, cea mai mare deschidere a obiectivelor de imersie în ulei este de 1,4.

Puterea de rezoluție a unui microscop depinde nu numai de deschidere, ci și de lungimea de undă a luminii.

Folosind o lungime de undă a luminii de 550 nm, cel mai mic diametru al particulelor vizibile va fi de 0,24 microni, pentru lumina ultravioletă (260–280 nm) d = 0,13–0,14 microni.

De obicei, microscoapele ușoare folosesc surse de lumină în regiunea vizibilă a spectrului (400–700 nm), astfel încât rezoluția maximă a microscopului nu poate fi mai mare de 0,2–0,3 microni. Tot ceea ce poate oferi un microscop cu lumină ca dispozitiv auxiliar ochiului nostru este să mărească d de aproximativ 1000 de ori.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

Orez. 1.10. Unghiul de intrare a lentilei

Un microscop cu lumină obișnuit este utilizat oriunde structura obiectului este suficient de contrastată și se distinge clar.

Contrastul imaginii depinde de amplitudinea vibrațiilor luminii, dacă obiectul absoarbe o parte din lumină, atunci amplitudinea vibrațiilor scade și obiectul este perceput de ochi ca mai întunecat. Dacă un obiect absoarbe selectiv razele de anumite lungimi de undă, se creează un contrast de culoare. Cu toate acestea, majoritatea celulelor vii nu au suficient contrast: structurile din interiorul lor sunt transparente și, prin urmare, puțin vizibile. Pentru a studia astfel de lentile, au fost dezvoltate tipuri speciale de microscopie ușoară.

Microscopia cu contrast de fază este utilizată pe scară largă pentru observarea celulelor vii; face posibilă creșterea puternică a contrastului unei imagini obiect.

Principiul metodei este de a detecta schimbările de fază ale vibrațiilor luminii care apar atunci când lumina trece printr-o structură, deși nu absorbantă, dar având un indice de refracție diferit de cel al mediului înconjurător.

Cu toate acestea, schimbările de fază nu sunt percepute direct de ochi. O placă specială este montată în lentila unui microscop cu contrast de fază, trecând prin care fasciculul de lumină experimentează o schimbare suplimentară

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

faze de oscilație. La construirea unei imagini interacționează razele care sunt în aceeași fază sau în antifază, dar cu amplitudini diferite. Este creată o imagine de contrast clar-întuneric a obiectului.

Microscopia polarizanta este folosita in citologie in scopuri speciale. Vă permite să identificați structuri cu un aranjament ordonat de molecule (de exemplu: cristale sau proteine fibrilare, fibre fusiforme, miofibrile etc.), adică sunt studiate obiectele cu izotropie. Astfel de structuri prezintă birefringență (anizotropie). Fasciculul de lumină care trece prin ele este împărțit în două, propagăndu-se cu viteze diferite și în direcții diferite.

Într-un microscop polarizant, în fața condensatorului este plasat un polarizator, care transmite unde luminoase cu un anumit plan de polarizare. Dupa preparare si lentila se pune un analizor care poate transmite lumina cu acelasi plan de polarizare. Polarizatorul și analizorul sunt prisme din spate islandeză (prisme Nicol). Dacă a doua prismă (analizor) este rotită cu 90° față de prima, nu va trece nicio lumină. În cazul în care între astfel de prisme încrucișate există un obiect cu anizotropie, adică cu capacitatea de a polariza lumina, acesta va fi văzut ca strălucitor într-un câmp întunecat.

În microscopia de interferență, un fascicul de raze de lumină paralele de la un iluminator este împărțit în două fluxuri. Unul dintre ele trece prin obiect și capătă modificări în faza de oscilație, celălalt trece pe lângă obiect. În prismele lentilei, ambele fluxuri sunt reconectate și interferează unul cu celălalt, adică schimbarea de fază este transformată într-o schimbare a amplitudinii (adică luminozitatea).

ÎN Ca urmare a interferenței, se va construi o imagine pe care secțiuni de celule de grosimi diferite sau densități diferite vor diferi unele de altele în ceea ce privește contrastul, adică mărimea defazării este direct legată de densitatea structurii, adică cu cantitatea de substanță uscată din el.

Prin urmare, prin măsurarea mărimii defazării, precum și a dimensiunii celulei sau a structurii acesteia, este posibil să se determine greutatea uscată a acesteia.

Microscopia în câmp întunecat (ultramicroscopie) se bazează pe faptul că, la fel ca particulele de praf dintr-un fascicul de lumină (efectul Tyndall), cele mai mici particule care se află dincolo de rezoluția microscopului devin vizibile în fasciculele care se deplasează la un unghi atât de mare încât o fac. să nu cadă direct în lentilă.

ÎN lentila primește doar lumina reflectată de aceste particule și apar ca puncte luminoase pe un fundal întunecat.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

Această metodă este valoroasă în studiul celulelor vii, coloizii vii ai protoplasmei.

microscopie ultravioletă. Deoarece sticla este opaca la razele UV, toate opticele de aici sunt fie cuart, fie speculare (reflectorizante). Imaginea este vizualizată vizual pe un ecran fluorescent și fotografiată.

Valoarea metodei constă în faptul că unele componente importante ale celulei, de exemplu, acizii nucleici, care nu absorb deloc lumina vizibilă, au o absorbție specifică a razelor UV cu o anumită lungime de undă. Microscopia obiectelor în aceste cazuri face posibilă identificarea unor astfel de substanțe fără nicio colorare.

Microscopia cu fluorescență face posibilă studierea atât a fluorescenței intrinseci (primare) a unui număr de substanțe, cât și a fluorescenței secundare cauzate de colorarea structurilor celulare cu coloranți speciali - fluorocromi.

Principiul metodei este că unele substanțe în sine încep să strălucească atunci când sunt expuse la lumină, iar lungimea de undă a luminii emise de ele este întotdeauna mai mare decât lungimea de undă a luminii care excită fluorescența. Pentru a excita fluorescența, se folosește fie lumină albastră, fie lumină UV.

Anumiți pigmenți, vitamine și hormoni posedă fluorescență propriu-zisă. Pot fi utilizați fluorocromi, se leagă selectiv de anumite structuri celulare, provocând fluorescența lor secundară.

Studiul vital al celulelor. Un microscop cu lumină vă permite să vedeți celulele vii. O serie de metode sunt folosite pentru a studia celulele vii, organele și țesuturile.

Metoda culturii tisulare a fost dezvoltată de Garrison, Carrel, Burroughs, A. A. Maksimov. Esența metodei: o mică bucată de țesut viu este plasată într-o cameră umplută cu un mediu nutritiv. După ceva timp, diviziunea și creșterea celulară încep la periferia unei astfel de piese. Într-un alt caz, bucata de țesut tăiată este tratată cu o soluție de enzimă, ceea ce duce la separarea completă a celulelor unele de altele. Apoi o suspensie de celule spălate este plasată într-un vas cu un mediu nutritiv, unde se scufundă în fund, se atașează de sticlă, încep să se înmulțească, formând mai întâi o colonie, apoi un strat de celule continuu.

Microchirurgia permite utilizarea micromanipulatoarelor speciale pentru a efectua diverse operații asupra celulei și a organelelor acesteia. Cu ajutorul unui micromanipulator, celulele sunt tăiate, părțile sunt îndepărtate din ele, substanțele sunt injectate (microinjecții), etc. Micromanipulatorul este combinat cu un microscop convențional, în care este monitorizată funcționarea. Cu micromanipulare

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

celulele sunt plasate în camere speciale în care se efectuează operația. Microrazele de lumină UV sau microrazele laser sunt utilizate pe scară largă.

Colorarea vitală - colorarea celulelor vii cu coloranți vitali într-o gamă de concentrații care nu provoacă un efect toxic, este utilizată pe scară largă în citologie și histologie. După structura lor chimică, coloranții vitali aparțin compușilor organici din seria aromatică. Sunt electroliți care pot fi împărțiți în acizi și bazici. Majoritatea sunt indicatori. Aceasta este baza pentru aplicarea lor pentru a determina concentrația ionilor de hidrogen.

Mulți coloranți vitali se pot schimba cu ușurință de la forma oxidată la forma redusă și invers. Acesta este utilizat pentru a determina nivelul proceselor redox din celulă. Când celulele sunt colorate cu coloranți vitali, acestea din urmă pătrund în celulă, se colectează în citoplasmă sub formă de granule, nucleul nu este colorat.

Majoritatea informațiilor despre celulă au fost obținute pe un material fix stabil.

Sarcinile de fixare sunt uciderea celulei, oprirea activității enzimelor intracelulare, prevenirea defalcării componentelor celulare, evitarea pierderii structurilor și substanțelor și prevenirea apariției structurilor artefacte. Fixarea chimică este tratamentul rapid al țesutului cu soluții pentru a ucide celulele, păstrând structura lor cât mai neschimbată.

Liofilizarea țesutului, în care țesutul este înghețat rapid la temperatura azotului lichid, apoi uscat în vid, evită multe dintre dezavantajele fixării chimice, asigură o oprire instantanee a tuturor proceselor vitale.

Colorarea dezvăluie majoritatea organelelor și structurilor celulare. Se folosesc coloranți naturali și sintetici. Coloranții naturali sunt utilizați în combinație cu mordanți (oxizi ai diferitelor metale), cu care formează compuși complecși. Coloranții sintetici sunt acizi și bazici. În funcție de aceasta, ele pot colora diferite părți ale celulelor în culori diferite și, prin urmare, pot crește contrastul componentelor celulare și extracelulare.

Există o serie de tehnici specifice de colorare care pot fi utilizate pentru a identifica substanțe chimice specifice: proteine, acizi nucleici, polizaharide, lipide, aminoacizi etc. Acestea sunt metode citochimice. Există un întreg grup de reacții citochimice asociate cu detectarea enzimelor.

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

Citofotometria vă permite să determinați cantitatea de substanță dintr-o celulă și elementele lor constitutive prin absorbția lor a razelor de lumină de o anumită lungime de undă.

Această metodă face posibilă măsurarea fie a absorbției intrinseci a razelor de către componentele chimice ale celulei, fie a cantității de colorant formată în cursul unei reacții citochimice într-un loc dat în celulă. Este important ca această reacție să fie cantitativă, adică cantitatea de produs colorat ar fi proporțională cu cantitatea de analit.

D = lgT 0 / T ,

unde D este densitatea optică a structurii; T 0 este cantitatea de lumină care a trecut prin punctul gol al preparatului; T este cantitatea de lumină care a trecut prin structura absorbantă.

Pentru determinarea concentrației unei substanțe se folosesc microscoape și citofotometre; pentru determinarea acizilor nucleici și a proteinelor - citometrie ultravioletă; sunt de asemenea utilizate reacții imunochimice folosind anticorpi fluorescenți.

Autoradiografia este înregistrarea substanțelor marcate cu izotopi. Se folosește înregistrarea fotografică a radiațiilor izotopice. Folosind această metodă, puteți urmări dinamica diferitelor biosinteze în structuri morfologice specifice, puteți determina durata existenței substanțelor citoplasmatice într-o formă nemodificată, este utilizată pentru a determina locația anumitor tipuri de acizi nucleici sau secvențe individuale de nucleotide în compoziția nucleelor celulare sau a cromozomilor. Esența metodei este detectarea moleculelor marcate cu un izotop artificial folosind o emulsie fotografică, care acoperă secțiuni de celule și țesuturi fixate în momente diferite după introducerea unui precursor marcat.

Contrastul obiectelor corpusculare este utilizat pe scară largă pentru contrastarea virușilor, ribozomilor și moleculelor de acid nucleic. O tehnică comună este umbrirea metalului. Pentru umbrirea contrastantă, se utilizează platină, paladiu, aliajele acestora și uraniu. În cazul contrastării negative a obiectelor cu soluții de săruri de metale grele, se utilizează molibdat de amoniu, acetat de uranil și acid fosfotungstic. Sărurile de metale grele sunt folosite pentru contrast pozitiv.

Ultramicrotomia face posibilă obținerea de secțiuni ultrasubțiri (0,05–

MODULUL 1 CITOLOGIA CA ŞTIINŢĂ

Curs 3 METODE DE CITOLOGIE SI HISTOLOGIE

Metode speciale de microscopie electronică a obiectelor biologice . Una dintre cele mai comune, care a devenit o metodă clasică folosită înstructurale si biochimicecercetarea este metoda microscopiei electronice în diferitele ei modificări. Aceste modificări se datorează atât abordărilor diferite ale analizei structurilor studiate, cât și particularităților pregătirii celulelor pentru studii ultrastructurale.

Microscopia electronică cu transmisie (transmisie) vă permite să analizați nu numai toate organelele aparatelor nucleare și citoplasmatice, ci și unele structuri situate la nivel supramolecular de organizare, de exemplu: microfibrile de susținere și contractile, microtubuli etc.

Metoda microscopiei electronice de înaltă tensiune este utilizată la nivelurile de sistem și subsistem ale organizației. Această metodă face posibilă studierea secțiunilor „groase” sau chiar a celulelor întregi cu vultur răspândit, ceea ce face posibilă analizarea sistemului complex de fibrile submembranare ale aparatului de suprafață celulară în ansamblu.

Metoda microscopiei electronice cu scanare este utilizată în studiul funcției aparatului de suprafață al celulei, a relației dintre subsistemele individuale ale aparatului de suprafață al nucleului și o serie de alte probleme de citologie generală. Această metodă face posibilă studierea suprafeței unui obiect în volum.

De mare importanță în studiile citologice este metoda de congelare - ciobire. Aceasta este o metodă blândă de pregătire a obiectelor biologice pentru analiza ultrastructurală. Esența metodei: obiectul este plasat într-o atmosferă de azot lichid. Toate procesele metabolice sunt oprite imediat. Chipsurile sunt făcute dintr-un obiect înghețat. De la suprafața așchiilor se obțin replici prin aplicarea unei pelicule metalice pe acestea. Aceste filme sunt examinate în continuare la microscop.

Un microscop electronic este similar ca design cu unul optic: sursa de iluminare este catodul unui tun de electroni, sistemul de condensare este o lentilă magnetică de condensator, obiectivul este o lentilă magnetică obiectivă, ocularul este lentile magnetice de proiecție, dar în schimb a ochiului, electronii cad pe un ecran luminescent sau pe o placă fotografică. Microscopul electronic a atins o rezoluție de 1 Ao (0,1 nm). Pe ecrane sau filme fotografice ale unui microscop electronic, se poate obține o mărire de până la 500.000 de ori. Pe viitor, cu imprimarea foto, puteți obține încă o creștere de 10 ori.

NIVEL MOLECULAR GENETIC ȘI CELULAR

ORGANIZAȚII ALE VIEȚII CA BAZĂ A VIEȚII ORGANISMULUI

BAZELE CITOLOGIEI

Citologie- o ramură a biologiei, care acționează în prezent ca o știință independentă care studiază caracteristicile structurale, funcționale și genetice ale celulelor tuturor organismelor.

În prezent, studiile citologice sunt esențiale pentru diagnosticarea bolilor, deoarece permit studierea patologiei pe baza unei unități elementare a structurii, funcționării și reproducerii materiei vii - celule. La nivel celular se manifestă toate proprietățile de bază ale unui lucru viu: metabolismul, utilizarea informațiilor biologice, reproducerea, creșterea, iritabilitatea, ereditatea, capacitatea de adaptare. Celulele organismelor vii se disting printr-o varietate de morfologie și complexitate structurală (chiar și în cadrul aceluiași organism), dar anumite caracteristici se găsesc în toate celulele fără excepție.

Descoperirea organizării celulare a ființelor vii a fost precedată de inventarea instrumentelor de mărire. Deci primul microscop ar fi fost construit de opticii olandezi Hans și Zachary Jansen (1590). Marele Galileo Galilei a realizat un microscop în 1612. Totuși, începutul studiului celulei este considerat a fi 1665, când fizicianul englez Robert Hooke a folosit invenția compatriotului său Christian Huygens (în 1659 a proiectat un ocular), aplicând-o la un microscop pentru a studia structura fină a celulei. un dop. El a observat că substanța plută constă dintr-un număr mare de mici cavități separate între ele prin pereți, pe care le-a numit celule. Acesta a fost începutul cercetării microscopice.

De remarcat sunt studiile lui A. Leeuwenhoek, care în 1696 a descoperit lumea organismelor unicelulare (bacterii și ciliați) și a văzut pentru prima dată celule animale (eritrocite și spermatozoizi).

În 1825, J. Purkinje a observat pentru prima dată nucleul dintr-un ou de găină, iar T. Schwann a fost primul care a descris nucleul din celulele animale.

Până în anii 30 ai secolului al XIX-lea, s-a acumulat material factual semnificativ privind structura microscopică a celulelor, iar în 1838 M. Schleiden a prezentat ideea identității celulelor vegetale din punctul de vedere al dezvoltării lor. T. Schwann a făcut o generalizare finală, înțelegând semnificația celulei și structurii celulare ca principală structură a activității vitale și a dezvoltării organismelor vii.

Teoria celulară, creată de M. Schleiden și T. Schwann, spune că celulele sunt baza structurală și funcțională a ființelor vii. R. Virchow a aplicat teoria celulară a lui Schleiden-Schwann în patologia medicală, completând-o cu prevederi atât de importante precum „fiecare celulă dintr-o celulă” și „fiecare schimbare dureroasă este asociată cu un fel de proces patologic în celulele care alcătuiesc corpul. ."

Principalele prevederi ale moderne teoria celulei:

1. Celulă - o unitate elementară de structură, funcționare, reproducere și dezvoltare a tuturor organismelor vii, nu există viață în afara celulei.

2. O celulă este un sistem integral care conține un număr mare de elemente interconectate - organele.

3. Celulele diferitelor organisme sunt similare (omolog) ca structură și proprietăți de bază și au o origine comună.

4. O creștere a numărului de celule are loc prin diviziunea lor, după replicarea ADN-ului lor: o celulă - dintr-o celulă.

5. Un organism pluricelular este un sistem nou, un ansamblu complex de un număr mare de celule unite și integrate în sisteme de țesuturi și organe, interconectate prin factori chimici: umorali și nervoși.

6. Celulele organismelor pluricelulare sunt totipotente - orice celulă a unui organism multicelular are același fond total al materialului genetic al acestui organism, toate potențele posibile pentru manifestarea acestui material - dar diferă prin nivelul de expresie (muncă) individului gene, ceea ce duce la diversitatea lor morfologică și funcțională - diferențiere.

Astfel, datorită teoriei celulare, ideea unității naturii organice este fundamentată.

Studii moderne de citologie:

Structura celulelor, funcționarea lor ca sisteme vii elementare;

Funcțiile componentelor celulare individuale;

Procesele de reproducere celulară, repararea lor;

Adaptarea la condițiile de mediu;

Caracteristicile celulelor specializate.

Studiile citologice sunt esențiale pentru diagnosticarea bolilor umane.

Cuvinte cheie și concepte: citologie, celulă, teoria celulară

INFORMAȚII GENERALE DESPRE CELULE

Toate formele de viață cunoscute de pe Pământ pot fi clasificate după cum urmează:

FORME DE VIAȚĂ NECELULARĂ

VIRUSURI

Virus (lat. virus- otravă) - un organism necelular, a cărui dimensiune variază între 20 - 300 nm.

Virionii (particulele virale) constau din două sau trei componente: nucleul virusului este material genetic sub formă de ADN sau ARN (unii au ambele tipuri de molecule), în jurul său este un înveliș proteic (capsidă) format din subunități (capsomere). ). În unele cazuri, există un înveliș suplimentar de lipoproteină care decurge din membrana plasmatică a gazdei. Pentru fiecare virus, capsomerii capsidei sunt aranjați într-o ordine strict definită, datorită căreia ia naștere un tip special de simetrie, de exemplu, elicoidal (formă tubulară - virusul mozaic al tutunului sau sferic în virusurile animale care conțin ARN) și cubic ( virusuri izometrice) sau mixte (Fig. 1).