Шпаргалка по "Гистологии"

14.Лизосомы:строение,химический состав,классификации и функции

Лизосома-клеточный органоид размером 0,2 — 0,4 мкм, один из видов везикул. Эти одномембранные органоиды — часть вакуома (эндомембранной системы клетки). Разные виды лизосом могут рассматриваться как отдельные клеточные компартменты. Распространенность среди царств живой природыЛизосомы были впервые описаны в 1955 году Кристианом де Дювом в животной клетке, а позже были обнаружены и в растительной. У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли. Лизосомы есть также у большинства протистов (как с фаготрофным, так и с осмотрофным типом питания) и у грибов. Таким образом, наличие лизосом характерно для клеток всех эукариот. Упрокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения.

Признаки лизосом

Один из признаков лизосом  — наличие в них ряда ферментов (кислых гидролаз), способных расщеплять белки, углеводы, липиды и нуклеиновые  кислоты. К числу ферментов лизосом относятся катепсины (тканевые протеазы), кислая рибонуклеаза, фосфолипаза и др. Кроме того, в лизосомах присутствуют ферменты, которые способны отщеплять от органических молекул сульфатные (сульфатазы) или фосфатные (кислая фосфатаза) группы.Для лизосом характерна кислая реакция внутренней среды. Обычно pH в лизосомах составляет около 4,5-5 (концентрация протонов на два порядка выше, чем в цитоплазме). Это обеспечивается активным транспортом протонов, который осуществляет встроенный в мембраны лизосом белок-насос протонная АТФаза.Высокая активность кислой фосфатазы ранее использовалась как один из маркеров лизосом. В настоящее время более надежным маркером считается присутствие специфических мембранных гликопротеидов — LAMP1 и LAMP2. Они присутствуют на мембране лизосом и поздних эндосом, но отсутствуют на мембранах других компартментов вакуома.

Образование лизосом  и их типыЛизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.Лизосомы — гетерогенные органеллы, имеющие разную форму, размеры, ультраструктурные и цитохимические особенности. «Типичные» лизосомы животных клеток обычно имеют размеры 0,1-1 мкм, сферическую или овальную форму. Число лизосом варьирует от одной (крупная вакуоль во многих клетках растений и грибов) до нескольких сотен или тысяч (в клетках животных).

Общепринятой  классификации и номенклатуры для  разных стадий созревания и типов  лизосом нет. Различают первичные и вторичные лизосомы. Первые образуются в области аппарата Гольджи, в них находятся ферменты в неактивном состоянии, вторые же содержат активные ферменты. Обычно ферменты лизосом активируются при понижении рН. Среди лизосом можно также выделить гетеролизосомы (переваривающие материал, поступающий в клетку извне — путем фаго- или пиноцитоза) и аутолизосомы (разрушающие собственные белки или органоиды клетки). Наиболее широко используется следующая классификация лизосом и связанных с ними компартментов:Ранняя эндосома — в нее поступают эндоцитозные (пиноцитозные) пузырьки. Из ранней эндосомы рецепторы, отдавшие (из-за пониженного рН) свой груз, возвращаются на наружную мембрану.Поздняя эндосома — в нее из ранней эндосомы поступают пузырьки с материалом, поглощенном при пиноцитозе, и пузырьки из аппарата Гольджи с гидролазами. Рецепторы маннозо-6-фосфата возвращаются из поздней эндосомы в аппарат Гольджи.Лизосома — в нее из поздней эндосомы поступают пузырьки со смесью гидролаз и перевариваемого материала.Фагосома — в нее попадают более крупные частицы (бактерии и т. п.), поглощенные путем фагоцитоза. Фагосомы обычно сливаются с лизосомой.Аутофагосома — окруженный двумя мембранами участок цитоплазмы, обычно включающий какие-либо органоиды и образующийся при макроаутофагии. Сливается с лизосомой.Мультивезикулярные тельца — обычно окружены одинарной мембраной, содержат внутри более мелкие окруженные одинарной мембраной пузырьки. Образуются в результате процесса, напоминающего микроаутофагию (см. ниже), но содержат материал, полученный извне. В мелких пузырьках обычно остаются и затем подвергаются деградации рецепторы наружной мембраны (например, рецепторы эпидермального фактора роста). По стадии формирования соответствуют ранней эндосоме. Описано образование мультивезикулярных телец, окруженных двумя мембранами, путем отпочковывания от ядерной оболочки.Остаточные тельца (телолизосомы) — пузырьки, содержащие непереваренный материал (в частности, липофусцин). В нормальных клетках сливаются с наружной мембраной и путем экзоцитоза покидают клетку. При старении или патологии накапливаются.

Функциями лизосом  являются:

переваривание захваченных  клеткой при эндоцитозе веществ  или частиц (бактерий, других клеток)аутофагия — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клеткиавтолиз — самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является патологическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток). Пример: При превращении головастика в лягушку, лизосомы, находящиеся в клетках хвоста, переваривают его: хвост исчезает, а образовавшиеся во время этого процесса вещества всасываются и используются другими клетками тела.растворение внешних структур (см, например, остеокласты)Внутриклеточное пищеварение и участие в обмене веществ.У многих протистов и у животных, имеющих внутриклеточное пищеварение, лизосомы участвуют в переваривании пищи, захваченной путем эндоцитоза. При этом лизосомы сливаются с пищеварительными вакуолями. У протистов непереваренные остатки пищи обычно удаляются из клетки при слиянии пищеварительной вакуоли с наружной мембраной.Многие клетки животных, у которых преобладает полостное пищеварение (например, хордовые) получают питательные вещества из межклеточной жидкости или плазмы крови с помощью пиноцитоза. Эти вещества также вовлекаются в обмен веществ клетки после их переваривания в лизосомах. Косвенно лизосомы участвуют в обмене, обеспечивая десенсибилизацию клеток к воздействию гормонов. При длительном действии гормона на клетку часть рецепторов, связавших гормон, поступают в эндосомы и затем деградируют внутри лизосом. Снижение числа рецепторов понижает чувствительность клетки к гормону.

Аутофагия

Обычно различают два  типа аутофагии — микроаутофагия и макроаутофагия. При микроаутофагии, как при образовании мультивезикулярных телец, образуются впячивания мембраны эндосомы или лизосомы, которые затем отделяются в виде внутренних пузырьков, только в них попадают вещества, синтезированные в самой клетке. Таким путем клетка может переваривать белки при нехватке энергии или строительного материала (например, при голодании). Но процессы микроаутофагии происходят и при нормальных условиях и в целом неизбирательны. При макроаутофагии участок цитоплазмы (часто содержащий какие-либо органоиды) окружается мембранным компартментом, похожим на цистерну эндоплазматической сети. В результате этот участок оказывается отгорожен от остальной цитоплазмы двумя мембранами. Затем такая аутофагосома сливается с лизосомой, и ее содержимое переваривается.

Автолиз

Ферменты лизосом нередко  высвобождаются при разрушении мембраны лизосомы. Обычно при этом они инактивируются в нейтральной среде цитоплазмы. Однако при одновременном разрушении всех лизосом клетки может произойти  ее саморазрушение — автолиз. Различают  патологический и обычный автолиз. Распространенный вариант патологического  автолиза — посмертный автолиз тканей.В норме процессы автолиза сопровождают многие явления, связанные с развитием организма и дифференцировкой клеток. Так, аутолиз клеток описывается как механизм разрушения тканей у личинок насекомых при полном превращении, а также при рассасывании хвоста у головастика. Правда, эти описания относятся к периоду, когда различия между апоптозом и некрозом еще не были установлены, и в каждом случае требуется выяснять, не лежит ли на самом деле в основе деградации органа или ткани апоптоз, не связанный с автолизом.У растений автолизом сопровождается дифференциация клеток, которые функционируют после смерти (например, трахеид или члеников сосудов). Частичный автолиз происходит и при созревании клеток флоэмы- члеников ситовидных трубок.

15.Особенности  светого,фазово-контрастного,поляризационного,электронного микроскопов

Микроскопия-зучение объектов с использованием микроскопа. Подразделяется на несколько видов: оптическая микроскопия, электронная микроскопия, многофотонная  микроскопия, рентгеновская микроскопия  или рентгеновская лазерная микроскопия, отличающиеся использованием электромагнитных лучей с возможностью рассмотрения и получения изображений микроэлементов вещества в зависимости от разрешающей  способности приборов (микроскопов).

Световая  микроскопия.

Разрешающая способность (d) - минимальное расстояние между двумя точками объекта, которые видны раздельно. Известно, что d = 0,61 _*L/n_*sina, где L - длина волны света, в котором наблюдается объект; n - показатель преломления среды между объектом и объективом; а - угол между оптической осью объектива и наиболее отклоненным лучом, попадающим в объектив. Из формулы следует, что разрешающая способность микроскопа тем выше, чем меньше длина волны и чем больше апертура объектива (n_*sina). В обычных световых микроскопах источником освещения служит естественный или искуственный свет. Минимальная длина волны видимой части спектра равна примерно 0,4 мкм. Следовательно, для обычного светового микроскопа наименьшее разрешаемое расстояние равно примерно 0,2 мкм, а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) может быть 1500-2500.

Таким образом, в световом микроскопе можно видеть не только отдельные клетки размером от 4 до 150 мкм, но и их внутриклеточные структуры - органеллы, включения. Для усиления контрастности микрообъектов применяют  их окрашивание.

Ультрафиолетовая  микроскопия.

В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм. Разрешаемое расстояние здесь в 2 раза меньше. Полученное в ультрафиолетовых лучах невидимое глазом изображение преобразуется в видимое с помощью регистрации на фотопластинке или путем применения специальных устройств (люминесцентный экран, электронно-оптический преобразователь).

Флюоресцентная  (люминесцентная) микроскопия.

Атомы и молекулы, поглощая коротковолновые лучи, переходят  в возбужденное состояние. Обратный переход из возбужденного состояния  в нормальное происходит с испусканием света, но с большей длиной волны. В качестве источников света для возбуждения флуоресценции применяют ртутные или ксеноновые лампы , обладающие высокой яркостью в области спектра 0,25-0,4 мкм (ближние ультрафиолетовые лучи) и 0,4-0,5 мкм (сине-фиолетовые лучи). Изображение объекта изучают в свете флуоресценции.  Различают собственную и наведенную флуоресценцию.Собственной флуоресценцией обладают серотонин, катехоламины (адреналин, норадреналин), содержащиеся в нервных, тучных и других клетках. Наведенная флуоресценция возникает при обработке препаратов специальными красителями - флюорохромами (акридин оранжевый, родамин, флюоросцеин и др.). При обработке акридиновым оранжевым ДНК имеет ярко-зеленое, а РНК - ярко-красное свечение. Таким образом, спектральный состав излучения несет информацию о внутреннем строении объекта и его химическом составе.

Фазовоконтрастная микроскопия.

Позволяет получить  контрастные  изображения прозрачных и бесцветных живых объектов. Контрастность неокрашенных структур достигается за счет специальной  кольцевой диафрагмы, помещаемой в  конденсоре, и фазовой пластинки, находящейся в объективе. Имеет  место преобразование не воспринимаемых глазом фазовых изменений прошедшего через неокрашенный препарат света  в изменение его амплитуды, т.е. яркости получаемого изображения. Повышение контраста позволяет  видеть все структуры, различающиеся  по показателю преломления.

Интерференционная микроскопия.

Интерференционный микроскоп  предназначен для количественного  определения массы ткани. Пучок  света от осветителя разделяется  на два потока: один проходит через  объект и изменяет по фазе колебания, второй идет, минуя объект. В призмах  объектива оба пучка соединяются  и интерферируют между собой. В результате строится изображение, в котором участки микрообъекта разной толщины и плотности различаются по степени контрастности. Проведя количественную оценку изменений, определяют концентрацию и массу сухого вещества.

Электронная микроскопия.

В электронном микроскопе используется поток электронов. Длина  волны электромагнитных колебаний, возникающих при движении потока электронов в вакууме, равна 0,0056 нм. Теоретически рассчитано, что разрешаемое  расстояние может быть около 0,002 нм, или 0,000002 мкм, т.е. в 100 000 раз меньше, чем в световом микроскопе. Практически  в современных электронных микроскопах  разрешаемое расстояние составляет около 0,1-0,7 нм. В настоящее время  широко используются трансмиссионные (ТЭМ) и сканирующие (СЭМ) электронные  микроскопы. С помощью ТЭМ можно  получить плоскостное изображение  объекта, СЭМ позволяет получить пространственное изображение.

               Поляризационный микроскоп

- специализированный тип  оптического микроскопа, предназначенный  для исследования анизотропных  объектов (биологических препаратов, минералов, полимеров и др..

Особенности оптической схемы  микроскопаДополнительные элементы оптической схемы микроскопа увеличивают его  стоимость за счёт усложнения конструкции  микроскопа. Однако поляризационные  исследования можно проводить и  на стандартном биологическом микроскопе, с помощью дополнительных недорогих  поляризационных фильтров. Эти микроскопы часто изготавливают с одинаковым держателем фильтров, ниже конденсора, туда можно вставить поляроид. Они применимы во многих практических задачах.Фильтры поляризационного микроскопа линейно-поляризованы и могут вращаться относительно друг друга. В случае, когда изотропный материал (воздух, вода, стекло) попадает между фильтрами, поток света гасится. Однако, анизотропные прозрачные материалы и минералы изменяют поляризацию проходящего света, что позволяет части света проходить через анализатор к наблюдателю. Используя один поляризатор, можно увидеть понижении яркости поляризованного света, в то время как использование двух позволяет проводить анализ при скрещенном положении фильтров поляризованного света. Чтобы наблюдать вид изменений, специальные петрографические микроскопы обычно включают дополнительный оптический элемент - линзу Бертрана, которая сосредотачивает и увеличивает фигуру. Также возможно удалить линзу окуляра, чтобы сделать возможным прямое наблюдение объективной поверхности линзы.В дополнение к модификациям оптической системы микроскопа поляризационные микроскопы позволяют вводить в путь лучей специально ориентируемые фильтры из двупреломляющих минералов (Кварцевый клин, пластину слюды в полволны или пластину слюды в четвертьволны). Это даёт возможность в оптической технологии при поляризации идентифицировать положительное и отрицательное двупреломление, и позволяет быстро выполнить исследование структуры минералов.