ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.10.2019
Просмотров: 3704
Скачиваний: 23
~ 11 ~
Предмет, задачи и методы цитологии
Предметом изучения цитологии являются клетки прокариоти-
ческих (бактерии и синезеленые водоросли) и эукариотических
(протисты, грибы, растения и животные) организмов.
К
задачам
цитологии относятся: изучение строения и функ-
ций клеток; их химического состава; обменных процессов в клетке
(энергетический и пластический обмен); размножения и развития
клеток; приспособления их к условиям окружающей среды. Для
решения этих задач в цитологии используются следующие методы:
Методы
Сущность метода
Возможности метода
Световой микро-
скопии
Использование светового
микроскопа (увеличение
объектов до 2500 раз).
Изучение клеток и их
наиболее крупных ор-
ганоидов.
Электронной
микроскопии
Объект рассматривается
в пучке электронов (уве-
личение до 400 тыс.
раз).
Исследование
строе-
ния отдельных орга-
ноидов клеток.
Цито-и
гисто-
химические
Способность красителей
избирательно
окраши-
вать определенные орга-
нические вещества.
Позволяет изучать хи-
мический состав клет-
ки.
Радиоавтогра-
фии (метод ме-
ченых атомов)
Выявление в клетке ве-
ществ, меченых радиоак-
тивными изотопами.
Исследование процес-
сов превращения ве-
ществ и жизненного
цикла клетки.
Ультрацентри-
фугирование
Разделение
клеточного
содержимого в центри-
фуге на отдельные по
массе слои.
Позволяет выделять и
изучать отдельные
компоненты клетки.
Иммунофлюо-
ресцентного ана-
лиза
Использование антител,
окрашенных
флюорес-
центными красителями,
для выявления любых
белков клетки. Основаны
на
реакции
антиген-
антитело.
Изучение
процессов
дифференцировки кле-
ток, выявление в них
специфических хими-
ческих соединений и
структур.
~ 12 ~
Рентгенострук-
турного анализа
Исследование простран-
ственного строения мо-
лекул сложных органи-
ческих веществ.
Изучение пространст-
венной структуры мо-
лекул
(ДНК,
РНК,
белка и др.).
Ядерный
маг-
нитный резонанс
(ЯМР)
Образец ткани содержит
атомы в различных мо-
лекулах и в различном
окружении, поэтому он
будет поглощать энер-
гию на различных резо-
нансных частотах.
Позволяет изучать ма-
лые молекулы низко-
молекулярного веще-
ства.
Цитоспектрофо-
тометрии
Метод количественного изучения внутриклеточ-
ных веществ по их абсорбционным спектрам.
Морфометриче-
ские методы
Позволяют определять с помощью специальных
сеток число любых структур, их площади, диа-
метра, объема и др.
Замедленной ки-
но- и фотосъем-
ки
Съемка с помощью мик-
роскопа.
Изучение
процессов
деления клеток.
Клеточных куль-
тур
Выращивание соматиче-
ских клеток (клеточная
масса) на питательных
средах.
Получают генетически
однородные
клетки
или даже целые орга-
низмы.
Микрохирургии
Операции на клетках для
прижизненного извлече-
ния или внедрения орга-
ноидов, ядра.
Можно изучать от-
дельно взятые компо-
ненты клеток.
Цитология тесно связана с другими биологическими дисципли-
нами: с ботаникой, зоологией, анатомией, молекулярной биологи-
ей, экологией, эмбриологией, генетикой и другими науками. Изу-
чение клетки имеет важное значение для развития всего естество-
знания и для медицины, в частности. Так, при многих заболеваниях
поражаются клетки, а знание механизмов деления клеток, протека-
ния обменных процессов в клетке позволит разработать новые ме-
тоды лечения этих болезней.
~ 13 ~
Основные положения клеточной теории
История открытия и изучения клетки связана с изобретением
и усовершенствованием микроскопа. Клетка была открыта в 1665 г.
Робертом Гуком, который описал клеточные стенки пробки. А.В.
Левенгук впервые наблюдал одноклеточные организмы. Я. Пурки-
нье описал внутреннее содержимое клетки - протоплазму. Р. Броун
открыл ядро. В 1839 году зоолог Т. Шванн на основе данных бота-
ника М. Шлейдена впервые сформулировал основные положения
клеточной теории.
В настоящее время клеточная теория гласит:
1.
Клетка является наименьшей единицей живого – клетка обла-
дает всеми взятыми свойствами, отвечающими определению “жи-
вое” (способность к самовоспроизведению, использование и транс-
формация энергии, метаболизм, чувствительность, адаптация, из-
менчивость, специфический для живых тел химический состав, в
котором ключевую роль играют нуклеиновые кислоты и белки).
2.
Клетки разных организмов сходны по своему строению – при
изучении клеток органов различных растений или животных обра-
щает на себя внимание существование общего плана организации
их, несмотря на то, что по внешнему виду они отличаются друг от
друга.
3.
Размножение клеток происходит путем деления исходной
клетки, которому предшествует воспроизведение ее генетического
материала (репродукция ДНК).
4.
Многочисленные организмы представляют собой сложные ан-
самбли клеток и их производных, объединенные в целостные ин-
тегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связан-
ные между собой межклеточными, гуморальными и нервными
формами регуляции.
Химический состав клетки
В клетках обнаружено около 70 химических элементов перио-
дической системы Менделеева. Но функции выяснены только для
24 химических элементов. При этом элементы, которые есть у жи-
вых организмов, есть и в неживой природе. Это указывает на един-
ство живой и неживой природы.
~ 14 ~
Основные
(биогенные)
макроэле-
менты
около 98%
массы клетки
Макроэлементы
1,9% массы
клетки
Микроэлемен-
ты < 0,01%
массы клетки
Ультра-
микроэле-
менты
<
0,000001%
массы
клетки
Химические
элементы
O-62%, C-
20%
H-10%, N-3%
К, Na, Ca, Mg, S,
P, Cl
Fe, I, Cu, Zn, B,
F, Al и др.
Au, Ag, Pt,
U
Кислород, углерод, водород и азот входят в состав органиче-
ских веществ. К, Na - содержатся в клетке в виде ионов, участвуют
в поддержании кислотно-щелочного равновесия. Ca - необходим
для свертывания крови, входит в состав костей и зубов. Mg - входит
в состав хлорофилла; S – белков; P - костей, нуклеиновых кислот,
АТФ; Cl - выделяющейся в желудке НCl; Fe – гемоглобина; I - гор-
монов щитовидной железы; F - зубной эмали; Со – витамина В
12;
Zn
– гормона поджелудочной железы инсулина.
Химические элементы в клетке образуют
:
неорганические вещества
органические вещества
вода минеральные соли липиды углеводы белки нуклеиновые
кислоты
Неорганические вещества, их роль в жизнедеятельности
клетки
Вода –
ее содержание в разных клетках колеблется от 20% (в
костях) до 90 % (в клетках эмбриона). По мере старения организма
ее количество в клетках снижается. Важная роль воды в клетке обу-
словлена ее химической природой. Дипольный характер строения
молекул воды объясняет их способность активно вступать во взаи-
модействие с различными веществами.
Вода обладает следующими свойствами:
1)
высокой удельной теплоемкостью – поддерживает тепловой
баланс при перепадах температуры окружающей среды;
~ 15 ~
2)
высокой теплопроводностью – равномерно перераспределяет
тепло по организму;
3)
высокой теплотой парообразования – при этом уносит боль-
шое количество тепла;
4)
высоким поверхностным натяжением – обеспечивает пере-
движение растворов по тканям, сосудам у животных и растений.
Вода в клетке выполняет важные функции:
структурная - составляет основную часть цитоплазмы, под-
держивает объем клетки;
метаболическая
-
участвует
в
химических
реакци-
ях (расщепление белков, углеводов, жиров и др.), а также яв-
ляется средой, где происходят химические реакции;
транспортная - передвижение веществ в организме совершает-
ся с током воды;
терморегуляторная - поддерживает оптимальный тепловой
режим клетки;
вода является источником кислорода при фотосинтезе;
является универсальным растворителем.
Минеральные соли
в большом количестве находятся в клетках,
образуя опорные органы - раковины, хитиновый панцирь, кости. В
цитоплазме других клеток они диссоциированы на ионы. Наиболее
важны для клетки катионы K
+
, Na
+
, Mg
2+
, Ca
2+
, и анионы
HPO
4
2-
, H
2
PO
4
-
, Cl
-
, HCO
3
-
. От концентрации солей зависит посту-
пление воды в клетку. Соли участвуют в поддержании в клетке
кислотно-щелочного равновесия. Некоторые ионы участвуют в ак-
тивации ферментов, процессах мышечного сокращения, свертыва-
нии крови, создании осмотического давления в клетке. Так 0,9%
раствор соли NaCl получил название физиологического, так как его
осмотическое давление равно осмотическому давлению содержи-
мого клетки. Изотонический раствор хлорида натрия может ис-
пользоваться в качестве кровезамещающей жидкости.
Органические вещества, их роль в организме
Липиды
- это сложные эфиры высших карбоновых кислот и
ряда спиртов. Они не растворяются в воде, а растворяются в орга-
нических растворителях.
Липиды делятся на: