Історія розвитку гістології.
Успіхи гістології як науки про будову і походження тканин і їх компонентів перш за все пов'язані з розвитком техніки, оптики і методів мікрокопіювання. Мікроскопічні дослідження накопичити дані по тонкій будові організму. В історії вчення про тканини і мікроскопічну будову органів слід розрізняти 3 періоди: домікроскопіческій, мікроскопічний і сучасний.
1й період більш тривалий. У цей період лише створювалися загальні уявлення про тканини. В середині XVII століття англійським фізиком Гуком був вдосконалений мікроскоп (1665г.), Що дозволив вивчити тонку будову тканин рослин, тварин, починаючи 2й період у вченні про тканинах. З цього моменту посилилися розробки технічних методів дослідження тканин.
Перші мікроскопісти Р.Гук, анатом Мальпігі, ботанік Грю, оптик-любитель Левенгук і ін. За допомогою мікроскопа описали будову шкіри, селезінки, крові, м'язів, насінної рідини.
В кінці 18 спочатку 19 століття працями вітчизняних, а також голландських вчених і майстрів були створені ахроматичні мікроскопи, які зробили більш достовірними мікроскопічні спостереження і дозволили перейти до систематичного вивчення структурних елементів різних органів.
Застосування ахроматичного мікроскопа в наукових дослідженнях послужило новим імпульсом до розвитку гістології.
Шлейден і Шванн в 1838-1839гг. сформулювали клітинну теорію. Створення клітинної теорії справила величезний прогресивний вплив на розвиток біології та медицини. В середині XIX ст. почався період бурхливого розвитку описової гістології. На основі клітинної теорії були вивчені склад різних органів і тканин, їх розвиток. У другій половині 19 століття були введені в практику і вдосконалені водні і масляні імерсійним об'єктиви, винайдений мікротом, застосовані нові фіксатори.
Дуже плідним виявився метод імпрегнації солями срібла, розроблений італійським вченим К. Гольджі, який описав внутрішньоклітинний сітчастий апарат (апарат Гольджі). Цей метод і його модифікації дозволили провести фундаментальні дослідження нервової системи (Р. Кахаль) і створити основи нейрогістології.
^ Цитологія як наука і її взаємозв'язок з іншими науками.
Цитологія - наука про клітину. Предмет цитології - клітини багатоклітинних тварин і рослин, а також одноклітинних організмів. Сучасна цитологія - наука комплексна. Вона має найтісніші зв'язки з іншими біологічними науками, з ботаніки, зоології, фізіологією, хімією, фізикою і т.д.
Цитологія - одна з відносно молодих біологічних наук, її вік близько 100 років. Вік же терміна «клітка» понад 300 років. Вперше її застосував англійський фізик Гук. Розглядаючи тонкий зріз пробки, Гук побачив, що клітка складається з осередків - клітин.
В середині XIX століття на основі вже численних знань про клітину Шванн і Шлейден 1838-1839гг. сформулювали клітинну теорію. Вони узагальнили наявні знання про клітці і показав, що клітина представляє основну одиницю всіх живих організмів, що клітини рослин і тварин подібні за своєю будовою. Ці положення стали найважливішими доказами єдності походження всіх живих організмів, єдності всього органічного світу. А також клітина є найменшою одиницею живого: поза клітиною немає життя.
Вивчення хімічної організації клітини привело до висновку, що саме хімічні процеси лежать в основі її життя, що клітини всіх організмів подібні за хімічним складом.
Сучасна клітинна теорія включає такі положення: 1) Клітка основна одиниця будови і розвитку всіх живих організмів; найменша одиниця живого. 2) Клітки всіх багатоклітинних організмів подібні за своєю, хімічним складом. 3) розмноження клітин відбувається шляхом їх розподілу. 4) У складних багатоклітинних організмах клітини спеціалізовані по виконує ними функції і утворюють тканини. 5) З тканин складаються органи, які тісно пов'язані між собою і підпорядковані нервовим і гуморальним системам ретикуляції.
Вивчення клітин різноманітних одноклітинних і багатоклітинних організмів за допомогою світлового і електронного мікроскопа показали, що за своєю будовою вони поділяються на дві групи. Одну групу складають бактерії і синьо-зелені водорості. Ці організми мають найбільш просту будову. Їх називають прокариотами. Іншу групу складають еукаріоти. Вони мають оформлене ядро і інші клітинні елементи.
^ Методи дослідження в гсітологіі.
Сучасні методи дослідження дозволяють вивчати тканини не тільки як єдине ціле, але і виділяти з них окремі типи клітин для вивчення їх життєдіяльності протягом тривалого часу, виділяти окремі клітинні органели і складові їх макромолекули (наприклад, ДНК), досліджувати їх функціональні особливості.
Основними методами вивчення біологічних мікрооб'єктів є світлова та електронна мікроскопія.
Для вивчення гістологічних мікрооб'єктів застосовують звичайні світлові мікроскопи і їх різновиди, в яких використовуються джерела світла з різними довжинами хвиль. У звичайних світлових мікроскопах джерелом освітлення служить природний або штучний світло. Мінімальна довжина хвилі видимої частини спектра дорівнює приблизно 0,4 мкм.
У світловому мікроскопі можна бачити не тільки окремі клітини розміром від 4 до 150 мкм, а й їх внутрішньоклітинні структури - органели, включення. Для посилення контрастності мікрооб'єктів застосовують їх фарбування.
В електронному мікроскопі використовується потік електронів з більш короткими, ніж в світловому мікроскопі, довжинами хвиль. При напрузі 50 000 В довжина хвилі електромагнітних коливань, що виникають при русі потоку електронів у вакуумі, дорівнює 0,0056 нм. Теоретично розраховано, що разрешаемое відстань в цих умовах може бути близько 0,002 нм, або 0,000002 мкм, тобто в 100 000 разів менше, ніж в світловому мікроскопі. Практично в сучасних електронних мікроскопах разрешаемое відстань складає близько 0,1-0,7 нм.
В даний час широко використовуються трансмісійні (просвічують) електронні мікроскопи (ТЕМ) і скануючі (растрові) електронні мікроскопи (СЕМ).
Головними перевагами растрової електронної мікроскопії є велика глибина різкості, широкий діапазон безперервного зміни збільшення (від десятків до десятків тисяч разів) і висока роздільна здатність.
^ Біологічні мембрани: їх будова.
Однією з основних особливостей еукаріотів є достаток і складність внутрішніх мембран. Мембрани відмежовують цитоплазму від навколишнього середовища. Мембрани утворюють лізосоми, великі і дрібні вакуолі рослинних і грибних клітин. Без мембран існування клітини неможлива.
Плазматичні мембрани - найбільш постійна універсальна для всіх клітин мембрана. Вона являє собою найтоншу плівку покриває всю клітку. Плазмолемма складається з білків і фосфоліпідів. До складу плазмолеми еукаріотів входять також полісахариди. Полісахаридних шар товщиною 10-20 нм, що покриває зверху плазмолемму тварин клітин, отримав назву глікокаліксу.
Всі клітинні мембрани являють собою рухливі текучі структури, оскільки молекули ліпідів і білків не пов'язані між собою ковалентними зв'язками і здатні досить швидко переміщатися по площині мембрани.
Мембрани різних клітин істотно розрізняються як за хімічним складом, так і за відносним вмістом у них білків, глікопротеїнів, ліпідів.
^ Міжклітинний з'єднання, типи і структурно-функціональна характеристика.
Плазмолемма багатоклітинних організмів бере активну участь в утворенні спеціальних структур - міжклітинних з'єднань.
Просте міжклітинний з'єднання - зближення плазмолеми сусідніх клітин на відстань 15-20нм. При цьому відбувається взаємодія шарів глікокаліксу сусідніх клітин. Глікопротеїди сусідніх клітин при утворенні простого контакту дізнаються клітини одного типу. Наявність цих білків-рецепторів характерна для певних тканин. Вони реагують тільки з відповідними їм клітинами.
Складні міжклітинні з'єднання представляють собою невеликі парні спеціальні ділянки пламолемм 2х сусідніх клітин. Вони підрозділяються на замикаючі (ізолюючі), зчіплюючі (заякорюють) і комунікаційні (об'єднують) контакти.
До замикаючим (ізолює) відноситься щільний контакт. У цьому з'єднанні беруть участь спеціальні інтегральні білки, розташовані на поверхні сусідніх клітин, що утворюють подобу комірчастої мережі. Цей тип з'єднань характерний для клітин одношарових епітеліїв і ендотелію. До зчіплюються, або заякорюють, сполук відносяться адгезивний (зчіплюючий) поясок і десмосоми. Загальним для цієї групи сполук є те, що до ділянок плазматичних мембран з боку цитоплазми підходять фібрилярні елементи цитоскелета, які як би заякорюють на їх поверхні.
Адгезивний (зчіплюючий) поясок - парне утворення у вигляді стрічки, що оперізує апикальную частина клітини одношарових епітеліїв. Тут клітини пов'язані один з одним інтегральними гликопротеидами, до яких з боку цитоплазми і тієї й іншої клітини примикає шар примембранних білків, що включають характерний білок вінкулін. До цього шару підходить і зв'язується з ним пучок Актинові мікрофіламентів.
Десмосоми - парні структури, що представляють собою невеликий майданчик або пляма діаметром близько 0,5 мкм. Кожна клітина епідермісу шкіри може мати до кількох сотень десмосом.
Функціональна роль десмосом полягає головним чином в механічної зв'язку між клітинами.
Комунікаційні з'єднання в клітинах тварин представлені так званими щілинними контактами і синапсами.
Щілинне з'єднання, або нексус, являє собою область протяжністю 0,5-3 мкм, де плазмолеми розділені проміжком в 2-3 нм.
Примембранних структур в даній області не виявляється. Цей тип з'єднання зустрічається у всіх групах тканин.
Синоптичні з'єднання, або синапси. Цей тип з'єднань характерний для нервової тканини і зустрічається в спеціалізованих ділянках контакту як між двома нейронами, так і між нейроном і будь-яким іншим елементом, що входять до складу рецептора або ефектора.
Синапси - ділянки контактів двох клітин, спеціалізованих для односторонньої передачі збудження або гальмування від одного елемента до іншого.
^ Клітинні включення, їх класифікація та морфологічна характеристика.
Включення - це необов'язкові компоненти цитоплазми даної клітини; вони виникають і зникають в залежності від стану або організму в цілому.
Включення можна класифікувати різними способами: 1) за функціональною ролі - резервні, транспортні, світлозахисні, баластні; 2) за фізичними властивостями - пігментні і непігментние; 3) за походженням в клітці - екзогенні та ендогенні.
До резервних включень відносяться, зокрема, гранули глікосідеріна і глікогену в клітинах печінки.
Транспортні включення утворюються в процесі ендоцитозу або екзоцитозу.
Світлозахисні включення - гранули меланіну, присутні в певних клітинах. Дані включення є пігментними, тобто поглащают світло, і на цьому заснована їх світлозахисна функція.
Пігментні включення можуть бути екзогенними і ендогенними. Наявність їх в цитоплазмі може змінити колір тканини.
^ Гіалоплазма і її значення в життєдіяльності клітин.
Гіалоплазма (від грец. Hyalinos - прозорий), або матрикс цитоплазми, являє собою дуже важливу частину клітини, її справжню внутрішню середу.
В електронному мікроскопі матрикс цитоплазми має вигляд гомогенного або тонкозернистого речовини з низькою електронною щільністю.
Гіалоплазма є складною колоїдної системою, що включає в себе різні біополімери: білки, нуклеїнові кислоти, полісахариди та ін. Впорядкованої багатокомпонентної системі гіалоплазми окремі зони можуть змінювати свій агрегатний стан в залежності від умов або від функціональної завдання; в безструктурної на погляд гіалоплазме можуть виникати і розпадатися різні фібрилярні, нитчасті комплекси білкових молекул. До складу гіалоплазми входять головним чином різні глобулярні білки. Вони складають 20-25% загального вмісту білків в еукаріотичної клітці. До найважливіших ферментів гіалоплазми відносяться ферменти метаболізму цукрів, азотистих основ, амінокислот, ліпідів і інших важливих сполук. У гіалоплазме розташовуються ферменти активації амінокислот при синтезі білків, транспортні (трансферні) РНК (тРНК). У гіалоплазме за участю рибосом і полірібосом (полісом) відбувається синтез білків, необхідних для власне клітинних потреб, для підтримки і забезпечення життя даної клітини. Осмотические і буферні властивості клітини в значній мірі визначаються складом і структурою гіалоплазми. Найважливіша роль гіалоплазми полягає в тому, що ця напіврідка середовище об'єднує всі клітинні структури і забезпечує хімічну взаємодію їх один з одним. Через гіалоплазму здійснюється більша частина внутрішньоклітинних транспортних процесів: перенесення амінокислот, жирних кислот, нуклеотидів, цукрів. У гіалоплазме йде постійний потік іонів до плазматичної мембрани і від неї до мітохондрій, до ядра і вакуолі. Гіалоплазма є основним вмістилищем і зоною переміщення маси молекул АТФ. У гіалоплазме відбувається відкладення запасних продуктів: глікогену, жирових крапель, деяких пігментів.