Основы цитологии

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

                                                      Глава 1.1

         История возникновения  и     

              развития цитологии. 

История возникновения  и развития цитологии неразрывно связана с изобретением микроскопа  и совершенствованием техники микроскопических исследований.

                                                                                      МИКРОСКОПЫ 

                            

Английский естествоиспытатель Р.Гук, рассматривая под микроскопом  пробку, обнаружил, что она состоит  из отдельных замкнутых ячеек. Он назвал их клетками. Это открытие, имевшее  для биологии очень важное значение, Р.Гук в 1665г. опубликовал в своей книге «Микрография». Но потребовалось немало времени и работы многих учёных, прежде чем было доказано клеточное строение живых организмов.

Понятие о клетке, как о структурной единице  организма начало формироваться  в первой половине 19 в. Тогда же учёные обнаружили в клетке ядро, ядрышки и в ядрах растительных клеток и впервые наблюдали деление клеток. Были разработаны способы окраски и просветления клеточных препаратов. А в 1839г. Т.Шванн сформулировал клеточную теорию, в которой клетка рассматривалась как основа строения, жизнедеятельности и развития всех животных и растений. Важным этапом в  

                                                                 

развитии  цитологии  было создание немецким патологоанатомом Р.Вирховом учения о целлюлярной патологии. Он рассматривал как материальный субстрат болезней, что привело к их изучению врачей других специальностей и позволило изучить клетку более детально. Было установлено, что представляет собой  сложную  многокомпонентную систему, открыты хромосомы и многое другое, в результате чего цитология к концу 19 в. стала  самостоятельным разделом биологии.  Большое влияние на развитие цитологии оказало открытие  австрийским  биологом  Г.Менделем законов наследования признаков, которое привело к созданию хромосомной теории наследственности и формированию в цитологии нового направления цитогенетики. В первой половине 20 в. начинает выясняться  функциональная  роль внутриклеточных структур, в частности, впервые было сформулировано представление о хромосомах как носителях молекул наследственности.

За 130-летний период развития цитология, используя световой микроскоп, установила основные составные  части клетки и выяснила их значение. С помощью световой микроскопии  в цитологии были сделаны важнейшие открытия. Однако на протяжении длительного периода она оставалась преимущественно наукой описательной. Качественно новый этап в изучении взаимосвязи строения и жизнедеятельности клеточных структур наступил в последние годы в связи с развитием молекулярной биологии. 

                                                      Глава 1.2

          Закон генетической непрерывности. 

Фундаментальное значение для дальнейшего развития клеточной теории имела концепция  генетической непрерывности клеток. В своё время Шлейден считал, что клетки образуются в результате своего рода кристаллизации из клеточной жидкости, а Шванн в этом ошибочном направлении пошёл ещё дальше: по его мнению, клетки возникали из некой «бластемной» жидкости, находящейся вне клеток. Сначала ботаники, а затем и зоологи признали, что клетки возникают только в результате деления уже существующих клеток. В1858 г. Р.Вирхов сформулировал закон генетической непрерывности  в афоризме «Omnis cellula e cellula» («Каждая клетка из клетки»). Когда была установлена роль ядра в клеточном делении, В.Флемминг (1882) перефразировал этот афоризм, провозгласив:«Omnis nucleus e nucleo» («Каждое ядро из ядра»). Одним из первых важных открытий в изучении ядра было обнаружение в нём интенсивно окрашивающихся нитей, названных хроматином. Последующие исследования показали, что при делении клетки эти нити собираются в дискретные тельца-хромосомы, что число хромосом постоянно для каждого вида, а в процессе  клеточного деления, или митоза, каждая хромосома расщепляется на две, так что каждая клетка получает типичное для данного вида число хромосом. Следовательно, афоризм Вирхова можно распространить и на хромосомы, поскольку каждая из них происходит от пред существующей.

В 1865 г. было установлено, что мужская половая клетка(сперматозоид или спермий) представляет собой полноценную, хотя и высокоспециализированную клетку, а спустя 10 лет О.Гертвиг проследил путь сперматозоида в процессе оплодотворения яйцеклетки. И наконец, в 1884 г. Э ванн Бенеден показал, что в процессе образования как сперматозоида, так  и яйцеклетки происходит модифицированное клеточное деление (мейоз), в результате которого они получают по одному набору хромосом вместо двух. Таким образом, каждый зрелый сперматозоид и каждая зрелая яйцеклетка содержат лишь половинное число хромосом. В итоге оплодотворённая яйцеклетка содержит по одному набору хромосом от каждого из родителей, что является основой для наследования призраков и по отцовской, и по материнской линии. Кроме того, оплодотворение стимулирует начало дробления яйцеклетки и развитие нового индивида.

Представление о том, что хромосомы сохраняют  свою идентичность и поддерживают генетическую непрерывность от одного поколения  клеток к другому, окончательно сформировалось в 1885 г.    

(Рабль). Вскоре  было установлено, что хромосомы качественно отличаются друг от друга по своему влиянию на развитие (Т. Бовери,1888 г.). Начали появляться также экспериментальные данные в пользу высказанной ранее гипотезы В.Ру(1883 г.), согласно которой даже отдельные части хромосом влияют на развитие, структуру и функционирование организма. Таким образом, ещё до конца 19 в. было сделано два важных заключения. Одно состояло в том, что наследственность есть результат генетической  непрерывности клеток, обеспечиваемой клеточным делением. Другое – что существует механизм передачи наследственных признаков, который находится в ядре, а точнее – в хромосомах. Было установлено, что благодаря строгому продольному расщеплению хромосом дочерние клетки получают совершенно такую же (как качественно ,так и количественно) генетическую конституцию, как исходная клетка, от которой они произошли.  
 
 
 

                                                      Глава 1.3

                  Законы наследственности. 

Второй этап в развитии цитологии как науки охватывает 1900 – 1935 г. Он наступил после того, как в 1900 г. были вторично открыты основные законы наследственности, сформулированные Г.

 Менделем  в 1865 г., но не привлекшие к  себе внимания и надолго преданные  забвению. Цитологи, хотя и продолжали  заниматься изучением физиологии клетки и такими её органеллами, как центросома, митохондрии и аппарат Гольджи, основное внимание сосредоточили на строении хромосом и их поведении. Проводившиеся в это же время эксперименты по скрещиванию быстро увеличивали  объём знаний  о способах наследования, что привело к становлению современной генетики как науки. В результате возник «гибридный» раздел генетики.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                           Глава 2.1

            Виды и направления цитологии. 

Различают общую и частную цитологию. Общая цитология или биология клетки изучает общие для большинства типов клеток структуры, их функции, обмен веществ, реакции на повреждения, различные болезненные изменения, восстановительные процессы и приспособление к условиям среды. Частная цитология исследует особенности отдельных видов клеток в связи с их специализацией  (у многоклеточных организмов) или адаптацией (привыканием) к среде обитания (у простейших и бактерий). 

В настоящее  время существуют шесть основных направлений цитологии:

• Цитоморфология – изучает особенности строения клеток;

 

• Цитофизиология  – изучает жизнедеятельность клетки как единой живой системы, функционирование и взаимодействие внутриклеточныхструктур;

 

• Цитохимия – исследует химический состав клетки и её отдельных компонентов в норме и при их изменениях;

 

• Цитоэкология – изучает реакцию клеток на воздействие факторов окружающее среды и механизмы адаптации к ним;

 

• Цитопатология – изучает болезненные процессы в клетке и делится на вирусную цитопатологию (воздействие на клетку вирусов), цитофармакологию (воздействие на клетку лекарственных препаратов), онкологическую цитологию ( изменение в клетках опухолей), космическую цитологию(изучение особенностей поведения клеток в условиях космических полётов) и так далее.

                     РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА 

        

                     

                         ЖИВОТНАЯ КЛЕТКА 

                                  Глава 3.1

      Цитологические исследования.

Цитологические  исследования – это изучение с помощью микроскопа особенностей строения клеток, клеточного состава органов, тканей, жидкостей организма человека и животных в норме и при различных заболеваниях.

Цитологические  методы исследования, применяемые в медицине, во многом совпадают с гистологическими исследованиями (исследование ткани, взятой из больного органа), но отличаются тем, что для цитологического исследования требуется незначительное количество биологического материала и он исследуется без предварительной подготовки  и специальной аппаратуры, только под микроскопом. Цитологические исследования проводятся в том случае, когда невозможна или нежелательна биопсия (например, при обследовании больного в условиях поликлиники).

С помощью цитологических исследований оценивают состояние покровных тканей организма(кожи и слизистых оболочек – из этих тканей может формироваться рак), гормональную активность женщин, степень поражения опухолевых клеток при лечении злокачественных заболеваний, процесс заживления ран и другие процессы. 

Характер и  способ получения материала для  исследований зависит от того, какой  орган или ткань поражены:

• При заболеваниях кожи – это соскобы и отпечатки с тканей;

 

• При заболеваниях щитовидной и молочной желез, органов 

 

• кроветворения – пункты из участков поражения;

 
 

• При заболеваниях центральной нервной системы  – спинномозговая жидкость;
• При заболеваниях лёгких – мокрота и так далее.                             

Цитология – современная быстро развивающаяся наука, которая находит широкое применение в медицинской практике. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                        Глава 4.1

Достижения  современной цитологии. 

Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного  центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой концепции физико-химических аспектов жизни цитология всё больше сближается с другими биологическими дисциплинами. При этом её классические  методы, основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.

Цитологические  методы используются, в частности, в  селекции растений для определения  хромосомного состава растительных клеток. Такие исследования оказывают большую помощь в планировании экспериментальных скрещиваний и оценке полученных результатов. Аналогичный цитологический анализ проводится и на клетках человека: он позволяет выявить некоторые наследственные заболевания, связанные с изменением числа и формы хромосом. Такой анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода.

Однако самое  важное применение цитологических методов  в медицине – это диагностика злокачественных новообразований. В раковых клетках, особенно в их ядрах, возникают специфические изменения, распознаваемые опытными   патоморфологами.