Развитие современной цитологии. Выявление ультрамикроскопических особенностей, присущих специализированным клеткам

Цитология - ее цели и задачи. Этапы развития цитологии.

Задачи цитологии - цитология изучает:

- субмикроскопические структуры, их функции, взаимодействия

- способы проникновения веществ в клетку, их выведение

- роли мембран в реакциях

- реакции клеток на нервные и гуморальные стимулы

- взаимодействие клеток

- реакции на повреждение, репродукции

 

В зависимости от объектов и методов цитология включает в себя: кариосистематику, цитоэкологию, радиоцитологию, онкологию, иммуноцитологию, цитогенетику.

 

В развитии цитологии выделяют три этапа:

1) XVII – конец XIX в. Период накопления фактов клеточного строения.

           1665 год.Р. Гук вводит термин «клетка».

           1672 год. Грю, Мальпиги на различных объектах повторяют опыты Гука.

           В конце XVII века цитология начала становиться. Антон ван Левенгук сконструировал примитивный микроскоп, дававший увеличение в 40 раз. Открыл в 1674 году эритроциты в клетках крови земноводных. 1675 год – одноклеточные растительные организмы. 1683 год – описал бактерии.

           «Пустота или воздушное пространство в оболочке» - первое определение клетки.

           Во второй половине XVII века Левенгук подарил Петру I два микроскопа. Тот заинтересовался и в 1698 году собрал русских мастеров для конструирования своего микроскопа. Род Беляевых создавал стекла для микроскопа.

           В результате исследований в начале XIX века ряда ученых (Линк, Мондельхавер, Ламарк, Нербель, Курпена, Расспая, Пуркинье) утвердился взгляд на клетки как структурные единицы живого организма.

           В 1838 году ботаник Шлейден и зоолог Шванн в 1839 году сформулировали первую клеточную теорию. Благодаря этой теории сформулировалось представление, что функции организма в целом слагаются из активностей и взаимодействия отдельных клеточных единиц.

           В 1855 - 1858 году немец Вихров, патологоанатом, применил клеточную теорию на своих объектах и доказал, что каждая клетка образуется в результате деления исходной клетки, а организмы образуются в результате слияния двух клеток, мужской и женской.

               

1831 Блоуд открыл ядро, описал его как важнейший и обязательный органоид клетки.

Была изучена протоплазма клетки, и первоначальное понятие о клетке превратилось в представление о массе протоплазмы, ограниченной в пространстве клеточной оболочкой и содержащей ядро.

           1850 – масляный имерсионный объектив (позже водный).

Конденсор – многолинзовая система, которая улавливает и направляет лучи света на объект.

           1873 год – линза-конденсор, собирающая и направляющая линза микроскопа.

 

           Были открыты органоиды:

           1876 год – клеточный центр (Эдуард ванн Бенеден, Бовери);

           1898 – митохондрии (Бенда и Альтман в животной клетке, Мевес – в растительной клетке);

           1898 – аппарат Гольджи, открыл Камилло Гольджи.

 

           Были открыты явления:

Прямое деление бактерий;

Амитоз, прямое деление клетки (Ремак);

Митоз, непрямое деление (Флеминг; Страсбургер);

Описаны главные особенности митоза – формирования хромосом (1890, Вальдейер).

Создана теория индивидуальности хромосом.

 

           Гертвиг опубликовал монографию «Клетка и ткани» (1892).В ней были обобщены все биологические деления, исходя из характерных свойств, строения и функций клетки. Монография подвела черту первому этапу развития цитологии.

 

2) Конец XIX века – 20-е годы XX века.

Дальнейшее совершенствование техники. Кроме светлопольного конденсора был предложен темнопольный конденсор. С помощью этого прибора можно было исследовать объекты при боковом освещении. Эффект Тиндаля – видим пылинки в луче света.

           Был также сконструирован поляризационный микроскоп, который позволял определять ориентацию частиц в клетке.

           1903 год – сконструирован ультрафиолетовый микроскоп.

           1932 год – фазово-контрастный микроскоп (позволил преобразовать фазовые сдвиги в амплитудные, что позволило смотреть бесцветные структуры) и интерференционный микроскоп.

           Метод выявления ДНК. Фельгин, Россенбек 1924 год

           Создаются микроманипуляторы, с помощью которых можно было производить разнообразные операции.

           В 1909 году Гаррисон положил начало создания метода культуры ткани.

3) В первые два десятилетия 20-го века все усилия были направлены на выяснения функций клеточных структур. Но это стало возможным только тогда, когда в 20-х годах сконструировали электронный микроскоп и появились методы рентгеноскопного анализа. Создания этого микроскопа открыло третий этап в развитии цитологии – современный.

Использование электронного микроскопа привело к созданию субмикроскопической морфологии клетки.

Разрешающая способность микроскопа – наименьший диаметр видимых частиц.

 

Разрешение микроскопов:

Световой микроскоп – не менее 0,2мкм.

Электронный – 0,2 нм

 

           Были обнаружены неизвестные детали строений клетки. Изучено строение плазматической мембраны. Изучено строение сети мембран – ЭПР.Были изучены лизосомы (гидролитические ферменты), пероксисомы, содержащие фермент каталазу и уринокиназу. Изучено строение рибосом. Открыт цитоскелет (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты).

 

Сформулировались первые задачи цитологии:

1) изучить ультромикро структуры клетки

2) изучить функции клеточных структур и их взаимодействие;

3) изучить способы проникновения веществ в клетку, выведения их из клетки, роли мембран;

4) реакция клеток на нервные и гуморальные стимулы как окружающей среды, так и внутри;

5) Изучить взаимодействие клеток;

6) Изучить реакцию на повреждения, репродукцию клеток и клеточных структур и апоптоз (запрограммированная гибель клеток).

 

 

 

Развитие современной цитологии. Выявление ультрамикроскопических особенностей, присущих специализированным клеткам.

В первые два десятилетия 20-го века все усилия были направлены на выяснения функций клеточных структур. Но это стало возможным только тогда, когда в 20-х годах сконструировали электронный микроскоп и появились методы рентгеноскопного анализа. Создания этого микроскопа открыло третий этап в развитии цитологии – современный.

 

В середине 20 в. цитология вступила в современный этап своего развития. Разработка новых методов исследования и успехи смежных дисциплин дали толчок бурному развитию науки. Использование электронного микроскопа привело к созданию субмикроскопической морфологии клетки и приблизило визуальное изучение клеточных структур к макромолекулярному уровню. Были обнаружены неизвестные до этого детали строения ранее открытых клеточных органоидов и ядерных структур; открыты новые ультрамикроскопические компоненты клетки: плазматическая, или клеточная, мембрана, отграничивающая клетку от окружающей среды, эндоплазматический ретикулум (сеть), рибосомы (осуществляющие синтез белка), лизосомы (содержащие гидролитические ферменты), пероксисомы (содержащие ферменты каталазу и уриказу), микротрубочки и микрофиламенты (играющие роль в поддержании формы и в обеспечении подвижности клеточных структур); в растительных клетках обнаружены диктиосомы — элементы комплекса Гольджи. Наряду с общеклеточными структурами выявляются ультрамикроскопические элементы и особенности, присущие специализированным клеткам. С помощью электронной микроскопии показано особое значение мембранных структур в построении различных компонентов клетки. Субмикроскопические исследования дали возможность все известные клетки (и соответственно все организмы) разделить на 2 группы: эукариоты (тканевые клетки всех многоклеточных организмов и одноклеточные животные и растения) и прокариоты (бактерии, сине-зелёные водоросли, актиномицеты и риккетсии). Прокариоты — примитивные клетки — отличаются от эукариотов отсутствием типичного ядра, лишены ядрышка, ядерной оболочки, типичных хромосом, митохондрий, комплекса Гольджи.