93315 (597987), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Електронна мікроскопія дає змогу виявляти субмікроскопічну будову клітин. При електронній мікроскопії використовують потік електронів, джерелом яких є розжарена вольфрамова нитка-катод. Під впливом підвищеної напруги в 80 кВт електрони набувають великої швидкості і спрямовуються до аноду, в центрі якого є отвір, через який вони проходять. В сучасних трансмісійних (просвічуючих) електронних мікроскопах роздільна здатність становить 0,1—0,7 нм. Метод скануючої електронної мікроскопії забезпечує об'ємне вивчення поверхонь об'єктів дослідження.
Прижиттєве дослідження тканин. Живі тканини культивують за межами організму. Шматочки тканини об'ємом до 1 мм2, одержані стерильно при мінімальному пошкодженні, розміщують у спеціальну камеру на слюду чи покривне скельце, де міститься штучне живильне середовище з відповідною температурою. Клітини в складі тканинних культур, особливо ембріональних, зберігають життя, діляться, здатні до гістологічної диференціації.
Значно поширений спосіб одношарових культур, у якому використовують клітини, одержані при подрібненні тканини дією трипсину. Метод прижиттєвого дослідження тканин дає змогу простежити рух клітин, їх поділ, ріст, реактивні зміни на дію різних факторів. З цією метою застосовують уповільнене фотографування.
3. Основи цитології. Історія розвитку.
Цитологія (від гр. цитос — комірка, клітина) — наука про походження, будову та функціональне значення елементарних живих систем організму. Термін «клітина» вперше застосував англійський фізик Р.Гук (1665), який за допомогою збільшуваних лінз розглядав зрізи пробки, серцевини бузини, а також стебла та корені різних рослин. У рослинній речовині Р.Гук називав клітинами правильно розміщені пустоти. М.Мальпігі (1671), Н.Грю (1671) підтвердили спостереження Р.Гука і назвали ці утворення «мішечками», «міхурцями». Н.Грю вважав, що ці «міхурці» об'єднуються в структури, які нагадують текстильні утворення і назвав їх «тканинами».
При всій невідповідності назв об'єктів, які називали термінами «клітина» та «тканина» вони збереглися й до цього часу. Пізніше А.Левенгук (1677—1680) — мистецький шліфувальник лінз, спостерігав одноклітинні організми і вперше побачив еритроцити та спермії тварин. Мікроскопісти XVII століття, які спостерігали вперше клітини ссавців, не зіставляли їх з клітинами рослин. В середині XVII століття, тобто майже через століття після Мальпігі та Грю, досягнення оптичної техніки були такі незначні, що спостереження та рисунки мікроскопістів того часу мало відрізняються від описування і зображень, зроблених у XVII столітті.
Початок успішного вивчення клітин пов'язаний з розвитком мікроскопування. В кінці XVIII на початку XIX століття були створені ахроматичні мікроскопи, завдяки яким стали достовірнішими мікроскопічні спостереження, що дало змогу здійснити систематичне вивчення структурних елементів різноманітних тваринних та рослинних організмів. На той час змінилася уява про будову клітин, основним в організації клітини стали вважати не клітинну стінку, а її вміст — протоплазму. Поступово збагачувався матеріал про мікроскопічну організацію тварин і рослин та будову клітин (cellula), названих так ще Р. Гуком.
У той час незалежно один від другого рядом дослідників в клітинах рослин і тварин були відкриті ядра, що створило необхідну передумову для висунутого в 1837р. Пуркіньє положення про подібність в будові тваринних і рослинних клітин.
У 1838—1839 рр. Т.Шванн узагальнив усі попередні мікроскопічні дослідження і сформулював клітинну теорію. Він розглядав клітину як універсальний структурний компонент тваринних і рослинних організмів. У книзі «Мікроскопічні дослідження про відповідності в структурі і рості тварин і рослин» показано, що клітинна теорія стала найважливішою подією в біології, одним із вирішальних доказів єдності походження усієї живої природи. Вона значно вплинула на розвиток біології, медицини, інших наук. Основний зміст та значення клітинної теорії наведені в попередньому пункті.
Великий внесок у вивчення клітини і розвиток клітинної теорії було зроблено в середині XIX століття реформатором наукової і практичної медицини патологом Р.Вірховим (1858), який довів, що основою таких процесів як запалення, дистрофії, новоутворення та інші є ті чи інші зміни в клітинах, і обґрунтував нові напрями досліджень: целюлярну фізіологію та целюлярну патологію.
Розвиваючи дані своїх попередників про спадкоємність розмноження клітин шляхом їх поділу Р.Вірхов висунув відому тезу: «Кожна клітина від клітини» — «Omnis cellula e cellula », яка не втратила свого значення і нині, але була в подальшому обґрунтована на молекулярному рівні.
В другій половині XIX та на початку XX століття проводили дослідження тонкої будови клітини. В той період виникли гіпотези будови протоплазми (фі-брилярна — В.Флемінга, гранулярна — Р.Алтман, комірчаста — О.Бючлі). Однак усі ці гіпотези мали один недолік — вони розглядали протоплазму в стані стабільної структури. В той же час були відкриті закономірності поділу клітин (Є.Руссов (1872), А.Шнейдер (1873), І.Д.Чистяков (1874), Є Страсбургер (1875), П.І.Перемежко (1878), В.Флемінг (1878), Бовері (1879) та інш.). Описана центросома (Бовері (1875)), мітохондрії (Бенда (1897)), комплекс Гольджі (К.Голь-джі (1898)).
У XX столітті завдяки електромікроскопічним дослідженням, одержані дані про ультраструктурну організацію клітини.
Вчення про клітину має велике значення для прогресивної еволюції живих істот; воно пояснює точність передачі спадкової інформації від організму до організму у форму, що забезпечує виникнення і збереження нових властивостей, утворення тканин, що забезпечують здійснення основних функцій організму і являють собою будівельний матеріал для його органів, збільшення росту організму, що забезпечує йому високий енергетичний потенціал, чим створює сприятливі умови в складному взаємозв'язку із зовнішнім середовищем, а також зміну зношуваних в процесі життєдіяльності структурних елементів при фізіологічній регенерації і ушкоджених частин тіла (репаративна регенерація).
Нині в цитології існують такі напрями, як цитоморфологія — наука про будову клітин, цитофізіологія — наука про функціональні прояви клітин, цитохімія — наука про хімічний склад клітин, цитогенетика — наука про спадковість та мінливість клітин, цитопатологія — наука про патологічні зміни клітин.
Сучасну цитологію на основі експериментальних досліджень застосовують при цитодіагностиці хвороб, цитоімунологічних пробах, у тканевоспецифічних регуляціях розмноження клітин, реактивних змін під впливом факторів зовнішнього середовища тощо.
Науково-технічний прогрес, успіхи розвитку методів дослідження дали змогу визначити ультраструктурну організацію клітини та неклітинних структур, зрозуміти процеси диференціювання, регенерації, передачі спадкових ознак тощо.
4. Біологія клітин: органели, їх будова і функції.
Серед живих організмів існує два типи організації клітин: прокаріотичні та еукаріотичні. До прокаріотичних відносять клітини бактерій та синьозелених водоростей, їх називають доядерними клітинами, вони обмежені плазматичною мембраною, зовні від плазматичної мембрани знаходиться клітинна стінка, яка є похідним клітинної активності. Прокаріотичні клітини не мають морфологічного ядра, але містять нуклеоідну зону, заповнену ДНК, а в матриксі цитоплазми прокаріотів розміщуються рибосоми.
Еукаріотичні клітини належать до вищого типу, їх обов'язковою структурою є: цитоплазма, клітинна оболонка (плазмолема) та клітинне ядро, яке відокремлене від цитоплазми ядерною мембраною. У клітинах еукаріотичного типу в цитоплазмі є спеціальні структури — органели, які виконують окремі специфічні функції. До органел відносять мембранні та немембранні структури (рис. 1).
У тварин найменшою одиницею живого є клітина еукаріотичного типу.
Узагальнюючи уяву про будову клітин, як одиниць живого, їх розмноження і ролі у формуванні багатоклітинних організмів, клітина являє собою елементарну саморегулюючу живу систему, основу будови, розвитку та життєдіяльності усіх тваринних і рослинних організмів.
Виходячи із положення клітинної теорії Т.Шванна, клітина є частина цілісного організму, найменша його одиниця, їй притаманні усі властивості, що відповідають визначенню поняття «живого»; клітини рослин і тварин мають однаковий загальний план будови і подібність загально-клітинних функцій для підтримання їх життя та розмноження, яке відбувається шляхом поділу. У багатоклітинному організмі клітини мають спеціалізацію будови і виконують різні функції. Однак вони підпорядковані цілому, входять до складу тканин, органів, систем органів, пов'язані міжклітинними та нейрогуморальними формами регуляції. Величезна різноманітність живої матерії та індивідуальність, що притаманні кожному організмові, різноманітність форм та функцій клітин у багатоклітинному організмі пов'язані з білками та нуклеїновими кислотами. Нуклеїнові кислоти забезпечують передачу спадкової інформації, відіграють велику роль у процесах біосинтезу білків. Білки беруть безпосередню участь у всіх реакціях, що відбуваються в клітинах та в організмі, характеризуються високим ступенем специфічності. Білкову природу мають усі ферменти, антитіла, деякі гормони тощо. До складу живої матерії входять вода, вуглеводи, ліпіди, вітаміни, мінеральні солі. Щодо фізико-хімічного стану клітина являє собою колоїдну систему, залежно від функціонального стану здатну переходити із рідкого в гелепо-дібний та в зворотній стан. Детальна інформація про фізико-хімічні особливості речовин, що входять до складу живої системи, вивчає наука біохімія.
рис.1. Загальна схема будови клітини.
1 — плазмолема; 2 – комплекс Гольджі; 3 — цитоплазма; 4 — мітохондрія;
5 – ендоплазматична сітка; 6 - рибосома; 7- лізосома; 8 - мікротрубочка;'
9 — мікрофіламенти; 10 - ядро; 11- центросома.
Структурні компоненти клітин.
Цитоплазма (cytoplasma), від навколишнього середовища відокремлена пла-змолемою; до неї належать гіалоплазма, органели, включення.
Плазмолема є різновидом мембран клітини. Це тонкі (6—10 нм) пласти ліпо- протеїдної природи, до складу яких входять 40% ліпідів, близько 60% білків, значна частина клітинних мембран містить 5—10% вуглеводів. Серед ліпідів знаходяться органічні речовини, які є гідрофобними — погано розчиняються у воді та характеризуються значною розчинністю в органічних розчинниках та жирах — ліпофільні. Серед ліпідів, що входять до складу клітинних мембран, знаходяться фосфоліпіди, сфінгомієліни, холестерин. Особливістю ліпідних мембран є поділ молекул на дві функціонально різні частини: гідрофобні неполярні, що не несуть зарядів, «хвости», складаються із жирних кислот, та гідрофільні, заряджені полярні «головки». Це визначає здатність ліпідів довільно утворювати двошарові (біліпідні) мембранні структури товщиною 5—7 нм. Клітинні мембрани можуть значно різнитися між собою за ліпідним складом та білковими молекулами. Багато мембранних білків складаються з двох частин, з ділянок багатих полярними (що несуть заряд) амінокислотами, та ділянок, збагачених неполярними амінокислотами. Такі білки в ліпідних шарах мембран розміщуються так, що їх неполярні ділянки ніби занурені в «жирну» частину мембрани, де знаходяться гідрофобні ділянки ліпідів. Полярна (гідрофільна) частина цих білків взаємодіє з головками ліпідів і оберальних білків, існують білки частково вмонтовані у мембрану — напівінтегральні та примембранні, вмонтовані в біліпідний шар. За біологічним значенням білки мембран поділяються на білки-ферменти, переносники, рецепторні та структурні.
Вуглеводи мембран входять до складу не у вільному стані, а у зв'язку з молекулами ліпідів або білків. Такі речовини називають відповідно гліколіпідами та глікопротеїдами. На поверхні плазмолеми вони формують надмембранну зону — глікокалікс, товщиною 3— 4 нм. За його участю здійснюється взаєморозпізнання клітин та взаємодія їх між собою. Всі мембрани є бар'єрними структурами.
Плазмолема виконує функції розмежування цитоплазми із зовнішнім середовищем, рецепції та транспорту різних речовин, серед яких важливе місце належить забезпеченню оптимального рівня асиметрії концентрації іонів натрію і калію у клітині та за її межами, а також забезпечує взаєморозпізнавання і взаємодію клітин з утворенням міжклітинних контактів, формування структури клітинної поверхні, рецепцію сигналізації з боку зовнішнього середовища.
Транспортна функція плазмолеми здійснюється шляхом дифузії пасивного перенесення різних речовин — води, іонів, деяких низькомолекулярних сполук. Інші речовини проникають через мембрану шляхом активного перенесення проти градієнта концентрації за рахунок розщеплення АТФ. Так транспортуються цукри, амінокислоти. Ці процеси відбуваються за участю спеціальних білків — переносників. Транспорт із зовнішнього середовища в клітину називають ендоцитозом, за межі клітини — екзоцитозом. Великі молекули та їх агрегати проникають у клітину шляхом фагоцитозу, який був вперше описаний І.І. Меч-никовим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
