Основы цитологии

профессор Ролдугина Н.П.

Лекции  по общей гистологии для студентов  I курса по специальности «ветеринария». 

Лекция  № 1.

 

Тема: Основы цитологии. 

План: 

1. Значение  гистологии и ее задачи.
2. История создания и основные положения клеточной теории.
3. Химический состав клетки.
4. Органоиды и включения.
5. Ядро.

 

Гистология – наука о строении тканей организма на микроскопическом уровне. Histos в переводе с греческого – ткань, а logos – учение. Развитие этой науки стало возможным с изобретением микроскопа.

       Во второй половине XVII века, благодаря усовершенствованию микроскопа и техники изготовления срезов, удалось заглянуть в тонкое строение тканей. Каждое исследование различных органов и тканей животных было открытием. Микроскопирование в биологии используется уже более 300 лет.

       С помощью гистологии разрабатываются  не только фундаментальные проблемы, но и решаются прикладные задачи, важные для ветеринарии и зоотехнии.  Большое влияние на рост, развитие  и формирование продуктивных  качеств животных оказывает состояние их здоровья. Болезни приводят к морфологическим и функциональным изменениям в клетках, тканях и органах. Познание этих изменений необходимо для установления причины заболевания животных и успешного их лечения. Поэтому гистология тесно связана с патанатомией и широко используется в диагностике заболеваний.

 

Курс гистологии включает:

 

     Цитологию – учение о структуре и функциях клетки и эмбриологию – учение о     формировании и развитии тканей и органов в эмбриональный период (от оплодотворенной яйцеклетки до рождения или вылупления из яйца). 

Мы  начинаем с цитологии. 

    Клетка – элементарная структурная единица организма, составляющая основу его жизнедеятельности. Она обладает всеми признаками живого: раздражимостью, возбудимостью, сократимостью, обменом веществ и энергии, способностью к размножению, хранением генетической информации и передачей ее поколениям.

    С  помощью электронного микроскопа  изучена тончайшая структура  клеток, а использование гистохимических методов позволило определить функциональное значение структурных единиц. 

Клеточная теория: 

     Термин «клетка» впервые был  применен Робертом Гуком в  1665 году, обнаружившем под микроскопом  клеточное строение у растений. Но значительно позднее, уже  в XIX век была разработана клеточная теория. Клеточное строение растений и животных изучали многие ученые, но они не обратили внимания на общность их структурной организации.

     Честь создания клеточной теории  принадлежит немецкому ученому  Шванну (1838-39 гг.). Анализируя свои  наблюдения клеток животных и сопоставляя с аналогичными исследованиями растительных тканей, проводимых Шлейденом, он пришел к выводу, что в основе строения как растительных, таки животных организмов лежат клетки. Важную  роль в развитии клеточной теории Шванна имели труды Вирхова и других ученых. 

Клеточная теория в ее современном  виде включает следующие  положения: 

1. Клетка  – это наименьшая единица живого, из которой строятся органы и ткани.
2. Клетки различных органов различных организмов гомологичны по своему строению, т.е. имеют общий принцип строения: содержат цитоплазму, ядро, основные органеллы.
3. Размножение клеток происходит только путем деления исходной клетки.
4. Клетки – как части целого организма специализированы: имеют определенную структуру,  выполняют определенные функции и взаимосвязаны в функциональных системах тканей, органов и системах органов.

  

К числу неклеточных  структур относят симпласты и синцитий. Они возникают либо от слияния клеток, либо в результате деления ядра без последующего разделения цитоплазмы. Примером симпластов являются мышечные волокна, примером синцития – сперматогонии – первичные половые клетки, соединенные перемычками.

     Таким образом, многоклеточный  организм животного представляет  собой сложный ансамбль клеток, объединенных в систему тканей и органов, и связанных между собой межклеточным веществом. 

                                               Морфология клетки 

       Формы и размеры клеток разнообразны  и определяются выполняемой функцией. Встречаются клетки округлые  или овальные (клетки крови); веретеновидные (гладкая мышечная ткань); плоские, кубические, цилиндрические (эпителий); отросчатые (нервная ткань), что позволяет на расстоянии проводить импульсы.

       Размеры клеток колеблются от 5 до 30 мкм; яйцеклетки у млекопитающих  достигают 150-200 мкм.

       Межклеточное вещество представляет  собой продукт жизнедеятельности клеток и состоит из основного аморфного вещества и волокон.

       Несмотря на различное строение  и функции, все клетки имеют  общие признаки и составные  части. Компоненты клетки можно представить такой схемой: 

КЛЕТКА 

      

        цитоплазма                        ядро                             плазмолемма

 

гиалоплазма        органеллы  включения

                          

               мембранные      немембранные 
 

       Плазмолемма – поверхностный  аппарат клетки, осуществляет регуляцию  взаимоотношений клетки с окружающей  средой и участвует в межклеточных  взаимодействиях. Плазмолемма выполняет  несколько важных функций:

1. Разграничительную (ограничивает клетку и обеспечивает связь с окружающей средой).
2. Транспортную – осуществляет: а) пассивный перенос путем диффузии и осмоса воды, ионов и низкомолекулярных веществ.

б) активный перенос веществ – ионов Na с затратой энергии.

           в) эндоцитоз (фагоцитоз) – твердые вещества; жидкие – пиноцитоз.

3. Рецепторную – в плазмолемме имеются структуры для спецефического узнавания веществ (гормонов, лекарств и др.)

 

       Плазмолемма построена по принципу  биологических мембран. Имеет  двухслойную липидную основу (билипидный слой), в которую погружены белки. Липиды представлены фосфолипидами и холестерином. Белки к билипидному слою прочно не фиксируются и плавают подобно айсбергам. Белки, пронизывающие два слоя липидов, называются интеральными, доходящие до половины бислоя – полуинтегральными, лежащие на поверхности – поверхностными или периферическими. Интегральные и полуинтегральные белки стабилизируют мембрану (структурные) и формируют транспортные пути. С поверхностными белками связаны цепи полисахаридов, образуя надмембранный слой (гликокаликс). Этот слой участвует в ферментном расщеплении различных соединений и взаимодействует с окружающей средой. 

       Со стороны цитоплазмы имеется  субмембранный комплекс, являющийся  опорно-сократительным аппаратом.  В этой зоне обнаруживаются многочисленные микрофиламенты и микротрубочки. Все части плазмолеммы взаимосвязаны и работают как единая система.

       В некоторых клетках для интенсификации  транспортных процессов в определенных  участках формируются многочисленные  ворсинки, а для перемещения различных веществ (пылинок, микробов) появляются реснички.

       Клеточные оболочки формируют  межклеточные контакты. Основными формами контактов являются:

1. Простой контакт (клетки соприкасаются надмембранными слоями).
2. Плотный (замыкающий контакт), когда внешние слои плазмолеммы двух клеток сливаются в одну общую структуру и изолирует межклеточное пространство от внешней среды, и оно становится непроницаемым для макромолекул и ионов.

Разновидностью  плотного контакта являются пальцевидные соединения и десмосомы. В межклеточном пространстве формируется центральная пластинка, которая связана с оболочками контактирующих клеток системой поперечных фибрилл. Со стороны подмембранного слоя десмосомы укрепляются компонентами цистоскелета. В зависимости от протяженности различают точечные и опоясывающие                       десмосомы.

3. Щелевидные контакты (межклеточное пространство очень узкое и между цитоплазмами клеток, пронизывая плазмолеммы, формируются каналы, по которым осуществляется движение ионов из одной клетки в другую.

На  этом основана работа электрических  синапсов в нервной ткани.

Такой тип соединения встречается во всех группах тканей. 
 
 
 
 
 
 
 

Цитоплазма 

       Цитоплазма состоит из основного  вещества гиалоплазмы и находящихся в ней структурных компонентов – органелл и включений.

       Гиалоплазма представляет собой  коллоидную систему и имеет  сложный химический состав (белки,  нуклеиновые кислоты, аминокислоты, полисахариды и другие компоненты). Она обеспечивает транспортные  функции, взаимосвязь всех структур клетки и откладывает запас веществ в виде включений. Из белков (тубулина) формируются микротрубочки, входящие в состав центриолей; базальных телец ресничек.

       Органоиды – это структуры,  постоянно находящиеся в клетке и выполняющие определенные функции. Их разделяют на мембранные и немембранные. К  мембранным относятся: митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы и пероксисомы. К немембранным относятся: рибосомы, цитоскелет клетки (включает микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные филаменты) и центриоли. Большинство органоидов общего значения, встречающихся во всех клетках органов. Но в некоторых тканях есть специализированные органоиды. Так в мышцах – миофиламенты, в нервной ткани – нейрофиламенты. 
 
 

      

       Рассмотрим морфологию и функции  отдельных органелл:

 

Немембранные  органоиды: 

МИТОХОНДРИИ

(митос  – нить;  хондр - зерно) 

       Открыты в конце прошлого столетия. С помощью электронного микроскопа  выяснена их структура.

       Покрыта двумя мембранами, между которыми находится межмембранное пространство. Наружная мембрана пористая. На внутренней мембране находятся кристы, на которых расположены АТФ-сомы (особые структуры – частицы с ферментами) где происходит синтез АТФ. Внутри находится матрикс, где обнаруживаются нити ДНК, гранулы рибосом, и-РНК,  т-РНК и электронноплотные частицы, где располагаются катионы Ca и Mg.