Файл: Учебное пособие для студентов медицинских вузов Ставрополь, 2017 2.pdf

1
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Ставропольский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
________________________________________________________
КАФЕДРА ГИСТОЛОГИИ
ЦИТОЛОГИЯ
Учебное пособие
для студентов медицинских вузов
Ставрополь, 2017

2
© Ставропольский государственный медицинский университет, 2017
УДК 576.3:576.72:611-018.1(07)
ББК 28.705я73
М 74
Цитология: учеб. пособие для студентов медицинских вузов. – Став- рополь: Изд-во СтГМУ, 2017. – 88 c.
Составители: зав. каф. гистологии, д.м.н. Сирак А.Г.
к.м.н., доцент Радцева Г.Л.,
к.м.н., доцент Пашнева Е.И.,
к.м.н., доцент Пискарева Е.И.,
к.м.н., доцент Долгашова М.А.,
к.м.н., ассистент Быховец О.В.,
к.м.н., ассистент Любанская О.В., ассистент Мащенко А.Н.,
ассистент Магомедова О.Г.,
ассистент Гасанова А.Г.
Учебное пособие включает изложение методов цитологического и гистологического исследований, основных положений клеточной те- ории, строения и функций компонентов клеток и способов клеточного деления.
Рецензенты:
Ходжаян А. Б. – доктор медицинских наук, профессор кафедры био- логии Ставропольского государственного медицинского университета.
Дилекова О. В. – кандидат биологических наук, доцент кафедры паразитологии и ветсанэкспертизы, анатомии и патанатомии им. проф.
С.Н. Никольского Ставропольского государственного аграрного универ- ситета.
УДК 576.3:576.72:611-018.1(07)
ББК 28.705я73
М 74
Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом СтГМУ

3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .........................................................................................................4
Методы цитологии и гистологии ..................................................................5
Основные положения клеточной теории ...................................................15
Строение клетки ...........................................................................................17
Плазматическая мембрана ...........................................................................18
Межклеточные контакты .............................................................................23
Производные плазматической мембраны ..................................................29
Цитоплазма ...................................................................................................29
Классификация органоидов ........................................................................29
Общая характеристика мембранных органелл ..........................................30
Общая характеристика немембранных органелл ......................................39
Органеллы специального значения ............................................................46
Включения ....................................................................................................48
Строение интерфазного ядра ......................................................................50
Ядерная оболочка .........................................................................................53
Ядрышко .......................................................................................................56
Хроматин.......................................................................................................56
Строение хромосом .....................................................................................60
Воспроизведение клеток .............................................................................62
Митоз .............................................................................................................62
Амитоз ...........................................................................................................68
Мейоз.............................................................................................................69
Эндомитоз .....................................................................................................72
Апоптоз .........................................................................................................76
Некроз ...........................................................................................................78
Литература ....................................................................................................84

4
ВВЕДЕНИЕ
Цитология – наука о клетке (от греч. kytos-клетка, logos- учение) – является одной из составных частей гистологии. Ци- тология изучает вопросы развития, строения, функций клеток, являющихся структурными и функциональными единицами жи- вого. В свою очередь, клетки обеспечивают строение, развитие и функции тканей, которые принимают участие в формировании органов. Знания о строении и функциях клеток в норме обеспе- чивают понимание развития различных заболеваний, так как па- тологические процессы, возникающие в органах, начинаются на клеточном уровне.
Предметом общей цитологии являются различные виды кле- ток, которые изучаются и специальными биологическими наука- ми – ботаникой, физиологией растений, частной цитологией, эм- бриологией, микробиологией, биохимией. Целью общей цито- логии является выяснение общих закономерностей организации клеточных структур и внутриклеточных процессов, присущих всем клеткам. Так как цитология занимает место на стыке био- логических и точных наук, изучающих клеточный и тканевый уровни организации живых систем, для ее изучения необходимы знания различных дисциплин (биологии, ботаники, зоологии, физиологии животных и растений, биохимии, биотехнологии и др.).
Изучение цитологии дает представление об общих законо- мерностях организации клеточных структур и внутриклеточных процессах, универсальных для всех клеток, а также о структур- но-функциональной организации тканей и органов с использова- нием физико-химических и гистологических методов исследова- ний, что обеспечивает понимание основ жизнедеятельности орга- низма.

5
МЕТОДЫ ЦИТОЛОГИИ И ГИСТОЛОГИИ
Основным объектом исследования в цитологии и гистологии являются гистологические микропрепараты, приготовленные из фиксированных структур. Препарат может представлять собой мазок (крови, костного мозга, слюны, спинномозговой жидкости), отпечаток органа, пленку из ткани (брюшины, плевры, мягкой мозговой оболочки) или тонкий срез. Наиболее часто для изучения используются срезы тканей или органов. Некоторые гистологиче- ские препараты могут изучаться без специальной обработки. На- пример, приготовленный мазок крови, отпечаток, пленка или срез органа сразу рассматриваются под микроскопом. Но вследствие того, что структуры имеют слабый контраст, они плохо выявля- ются в обычном световом микроскопе и требуют использования специальных микроскопов. Поэтому чаще используются специ- ально обработанные препараты, которые заключают в твердую среду и окрашивают красителями.
Процесс изготовления гистологического препарата для свето- вой и электронной микроскопии включает следующие основные этапы:
а) взятие материала и его фиксацию,
б) промывку проточной водой,
в) уплотнение материала в парафине, целлоидине или другой среде,
в) приготовление срезов (резка на микротомах),
г) окрашивание или контрастирование полученных срезов.
Для световой микроскопии необходим еще один этап – заклю- чение срезов в бальзам или другие прозрачные среды.
Фиксация обеспечивает предотвращение процессов разложе- ния, что способствует сохранению целостности структур. Это до- стигается тем, что взятые из органа маленькие кусочки тканей или органов погружают в фиксатор (спирт, формалин, специальные фиксирующие смеси), под действием которого в них происходят сложные физико-химические изменения. Наиболее существенным из них является процесс необратимой коагуляции белков, вслед- ствие которого жизнедеятельность тканей прекращается, а их ком- поненты становятся мертвыми. Фиксация приводит к уплотнению и уменьшению объема кусочков, а также к улучшению последую- щей окраски структур тканей.

6
Уплотнение материала, необходимое для приготовления сре- зов, производится путем пропитывания предварительно обезво- женного материала парафином или другими веществами: целло- идином, органическими смолами. Более быстрое уплотнение до- стигается, например, путем применения метода замораживания кусочков в жидкой углекислоте.
Приготовление срезов происходит на специальных приборах – микротомах (для световой микроскопии) и ультрамикротомах (для электронной микроскопии).
Окрашивание срезов (в световой микроскопии) или напыление их солями металлов (в электронной микроскопии) применяют для увеличения контрастности изображения отдельных структур при рассматривании их в микроскоп. Методы окраски гистологиче- ских структур очень разнообразны и выбираются в зависимости от задач исследования.
Гистологические красители по химической природе подраз- деляют на кислые, основные и нейтральные. В качестве примера можно привести наиболее употребляемый основной краситель гематоксилин, который окрашивает ядра клеток в фиолетовый цвет, и кислый краситель – эозин, окрашивающий цитоплазму в розовый цвет. Избирательное сродство структур к определенным красителям обусловлено их химическим составом и физическими свойствами. Структуры, хорошо окрашивающиеся кислыми кра- сителями, называются оксифильными, а окрашивающиеся основ- ными – базофильными. Например, цитоплазма клеток чаще всего окрашивается оксифильно, а ядра клеток – базофильно. Структуры, воспринимающие как кислые, так и основные красители, являются нейтральными (гетерофильными). Окрашенные препараты обычно обезвоживают в спиртах возрастающей крепости и просветляют в ксилоле, бензоле, толуоле или некоторых маслах. Для длительного сохранения обезвоженный гистологический срез заключают меж- ду предметным и покровным стеклами в канадский бальзам или другие вещества. Готовый гистологический препарат может быть использован для изучения под микроскопом в течение многих лет.
Иногда при микроскопическом исследованиигистологических микропрепаратов в них выявляются структуры, не характерные для изучаемого органа или ткани и получившие название артефактов.
Артефакт (от лат. artefactum – искусственно сделанное) – процесс или образование, несвойственные организму в норме и

7
вызываемые самим методом его исследования. В микроскопии к артефактам относят, например, образования, появляющиеся в тка- нях или клетках в процессе приготовления препарата (фиксации, заливки, изготовления срезов, окрашивания). В рентгенодиагно- стике артефакты обнаруживаются на снимках в виде посторонних теней, возникающих в результате технических погрешностей при обработке плёнок или неправильном их хранении.
Для изучения приготовленных гистологических микропрепа- ратов применяются специальные устройства – микроскопы, пред- назначенные для наблюдения и регистрации изображений мелких объектов, невидимых невооружённым глазом. Процесс исполь- зования микроскопа называют микроскопией. Во всех областях науки и практики широкое применение находят различные типы микроскопов: оптические, электронные, акустические, голографи- ческие. Для специальных исследований служат поляризационные, люминесцентные, интерференционные, фазово-контрастные, сте- реоскопические, проекционные, рентгеновские, инфракрасные, телевизионные и другие типы микроскопов.
Световая микроскопия. Микроскопирование является ос- новным методом изучения гистологических препаратов. Совре- менные микроскопы представляют собой разнообразные сложные оптические системы, обладающие высокой разрешающей спо- собностью и позволяющие изучать очень тонкие детали строения клеток и тканей. Чем меньше длина световой волны, тем меньше разрешаемое расстояние, и тем меньшие по размерам структуры можно увидеть в препарате (т.е. выше «разрешение» микроскопа).
Понятие «увеличение микроскопа» относится к его оптической системе и выражается в произведении увеличений объектива и окуляра. Однако, «разрешение» микроскопа зависит от характери- стик объектива и не зависит от окуляра.
Для изучения гистологических препаратов чаще применя- ют обычные световые микроскопы различных марок, в качестве источника освещения используя естественный или искусственный свет. Минимальная длина волны видимой части спектра света со- ответствует 0,4 мкм (фиолетовый спектр). Для обычного свето- вого микроскопа разрешаемое расстояние равно 0,2 мкм, а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) достигает 2000 раз. Строение светового микроскопа представлено на рис. 1 [25].

8
Рис. 1. Световой микроскоп
Ультрафиолетовая микроскопия – разновидность световой микроскопии. В ультрафиолетовом микроскопе используют более короткие ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 0,2 мкм.
Разрешаемое расстояние здесь составляет приблизительно 0,1 мкм.
Полученное в ультрафиолетовых лучах невидимое глазом изобра- жение преобразуется в видимое с помощью регистрации на фото- пластинке или путем применения специальных устройств (люми- несцентный экран или электронно-оптический преобразователь).
Фазово-контрастная микроскопия. Этот метод служит для получения контрастных изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при обычных методах микроскопирования.
Для изучения препаратов в обычном световом микроскопе необ- ходимая контрастность структур достигается с помощью окра- шивания. Метод фазового контраста обеспечивает необходимую контрастность изучаемых неокрашенных структур за счет специ- альной кольцевой диафрагмы, помещаемой в конденсоре, и так называемой фазовой пластинки, находящейся в объективе. Такая

9
конструкция оптики микроскопа дает возможность преобразовать не воспринимаемые глазом фазовые изменения прошедшего через неокрашенный препарат света в изменение его амплитуды, т.е. яр- кости получаемого изображения. Повышение контраста позволяет видеть все структуры, различающиеся по показателю преломле- ния. Разновидностью метода фазового контраста является метод
фазово-темнопольного контраста, дающий негативное по срав- нению с позитивным фазовым контрастом изображение.
Микроспектрометрия базируется на измерении с субмикрон- ным пространственным разрешением и анализе в каждой точке сканируемого объекта полных спектров флюоресценции.
Цитофотометрия – один из методов количественной цито- химии, позволяющий определять химический состав клеток в ги- стологическом препарате по поглощению света клетками. Через препарат пропускают монохроматическое излучение (свет) в виде пучка, диаметр которого соизмерим с диаметром клетки или вну- триклеточной структуры.
Интерференционная микроскопия. Метод исследования структуры различных, главным образом, биологических, объектов и измерения их сухой массы, толщины и показателя преломления.
Интерференционная микроскопия основана на интерференции света и осуществляется с помощью интерференционного микро- скопа. Метод интерференционного контраста состоит в том, что каждый луч раздваивается, входя в микроскоп. Один из получен- ных лучей направляется сквозь наблюдаемую частицу, другой – мимо неё по той же или дополнительной оптической ветви микро- скопа. В окулярной части микроскопа оба луча вновь соединяются и интерферируют между собой.
Флюоресцентная (люминесцентная) микроскопия. Явления флюоресценции заключаются в том, что атомы и молекулы ряда веществ, поглощая коротковолновые лучи, переходят в возбуж- денное состояние. Обратный переход из возбужденного состояния в нормальное происходит с испусканием света, но с другой, боль- шей длиной волны. В флюоресцентных микроскопах в качестве источников света для возбуждения флюоресценции применяют ртутные или ксеноновые лампы сверхвысокого давления, облада- ющие высокой яркостью в области спектра 0,25–0,4 мкм (ближние ультрафиолетовые лучи) и 0,4–0,5 мкм (сине-фиолетовые лучи) – рис. 2 [26].

10
Рис. 2. Люминесцентный микроскоп
Длина световой волны вызванной флюоресценции всегда больше длины волны возбуждающего света, поэтому их разделя- ют с помощью светофильтров, изучая изображение объекта только в свете флюоресценции. Различают собственную, или первичную, и наведенную, или вторичную, флюоресценцию. Любая клетка живого организма обладает собственной флюоресценцией, однако она часто бывает чрезвычайно слабой. Вторичная флюоресценция возникает при обработке препаратов специальными красителя- ми – флюорохромами.
Таким образом, спектральный состав излучения несет инфор- мацию о внутреннем строении объекта, его химическом составе.
Вариант метода флюоресцентной микроскопии, при котором и возбуждение, и излучение флюоресценции происходят в ультра- фиолетовой области спектра, получил название метода ультрафи-
олетовой флюоресцентной микроскопии.
Кроме перечисленных методов для специальных целей при- меняются: микроскопия в темном поле – при изучении живых объектов в падающем (отраженном) свете для рассмотрения тол-

11
стых объектов, поляризационная микроскопия – для изучения архитектоники гистологических структур – в поляризованном свете.
Электронный микроскоп просвечивающего типа – прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию (в отличие от оптического микроскопа) светового потока пучка электронов – рис. 3 [27]. Разрешающая способность электронного микроскопа многократно превосходит разрешение светового микроскопа. Для получения изображения в электронном микроскопе используются специальные магнитные линзы, управляющие движением элек- тронов в колонне прибора при помощи магнитного поля.
Рис. 3. Электронный микроскоп просвечивающего типа
Сканирующие электронные микроскопы – класс микро- скопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик с трёхмерным ее изображением и с высоким разре- шением – рис. 4 [28].

12