Сделай Сам Свою Работу на 5

Тема 5. Предмет и методы гистологии





Гистология - наука о микроскопическом и субмикроскопическом строении, развитии и жизнедеятельности тканей животных организмов. Следовательно, гистология изучает один из уровней организации живой материи тканевой. Различают следующие иерархические уровни организации живой материи:

· клеточный;

· тканевой;

· структурно-функциональные единицы органов;

· органный уровень;

· системный уровень;

· организменный уровень.

Гистология, как учебная дисциплина, включает в себя следующие разделы:

· цитологию;

· эмбриологию;

· общую гистологию (изучает строение и функции тканей);

· частную гистологию (изучает микроскопическое строение органов).

Основным объектом изучения гистологии является организм здорового человека и потому данная учебная дисциплина именуется как гистология человека.

Основная задача гистологии состоит в изучении строения клеток, тканей, органов, установления связей между различными явлениями, установление общих закономерностей.

Гистология, как и анатомия, относится к морфологическим наукам, главной задачей которых является изучение структур живых систем. В отличие от анатомии, гистология изучает строение живой материи на микроскопическом и электронно-микроскопическом уровне. При этом, изучение строения различных структурных элементов проводится в настоящее время с учетом выполняемых ими функций. Такой подход к изучению структур живой материи называется гистофизиологическим, а гистология нередко именуется как гистофизиология. Кроме того, при изучении живой материи на клеточном, тканевом и органном уровнях рассматривается не только форма, размеры и расположение интересующих структур, но методом цито- и гистохимии нередко определяется и состав веществ, образующих эти структуры. Наконец, изучаемые структуры обычно рассматриваются с учетом их развития, как во внутриутробном (эмбриональном) периоде, так и на протяжении постэмбрионального онтогенеза. Именно с этим связана необходимость включения эмбриологии в курс гистологии.



Гистология, как любая наука, имеет свои объекты и методы их изучения. Непосредственными объектами изучения являются клетки, фрагменты тканей и органов, особым способом приготовленные для изучения их под микроскопом.



Методы изучения тканей.Разработано множество специальных методов изготовления тканевых препаратов для микроскопического исследования. Существует также особый метод, называемый культурой тканей, позволяющий наблюдать и исследовать живые ткани.

Культура ткани. Изолированные кусочки тканей или органов помещают в питательные растворы в условиях, исключающих возможность заражения микробами. В этой необычной среде ткани продолжают расти, проявляя многие особенности (такие, как потребность в питательных веществах, кислороде, определенном пространстве и т.п.), характерные для них в нормальных условиях, т.е. когда они находятся в живом организме. Культивируемые ткани могут сохранять и многие из своих структурных и функциональных признаков: фрагменты сердечной мышцы продолжают ритмически сокращаться, кожа зародыша продолжает расти и дифференцируется в обычном направлении. Однако иногда культивирование выявляет такие свойства ткани, которые у нее в обычных условиях не выражены и могли бы остаться неизвестными. Так, изучая строение клеток аномальных новообразований (опухолей), не всегда удается установить их принадлежность к той или иной ткани или их эмбриональное происхождение. Однако при выращивании в искусственной питательной среде они приобретают черты, характерные для клеток определенной ткани или органа. Это может оказаться чрезвычайно полезным не только для правильной идентификации опухоли, но и для установления органа, в котором она первоначально возникла. Некоторые клетки, например фибробласты (клетки соединительной ткани), очень легко поддаются культивированию, что делает их ценными экспериментальными объектами, в частности в тех случаях, когда необходим однородный материал для испытания новых лекарственных препаратов.



Выращивание тканевой культуры требует определенных навыков и оборудования, однако это важнейший метод изучения живых тканей. Кроме того, он позволяет получить дополнительные данные о состоянии тканей, изучавшихся обычными гистологическими методами.

Микроскопические исследования и гистологические методы. Даже самый поверхностный осмотр позволяет отличить одни ткани от других. Мышечную, костную, хрящевую и нервную ткани, а также кровь можно распознать невооруженным глазом. Однако для детального исследования необходимо изучать ткани под микроскопом при большом увеличении, позволяющем увидеть отдельные клетки и характер их распределения. Под микроскопом можно исследовать влажные препараты. Пример такого препарата – мазок крови; для его изготовления наносят каплю крови на предметное стекло и размазывают по нему в виде тонкой пленки. Однако эти методы обычно не позволяют получить полную картину распределения клеток, а также участков, в которых ткани соединяются.

Живые ткани, извлеченные из тела, подвергаются быстрым изменениям; между тем любое самое незначительное изменение ткани ведет к искажению картины на гистологическом препарате. Поэтому очень важно сразу же после извлечения ткани из организма обеспечить ее сохранность. Это достигается с помощью фиксаторов – жидкостей различного химического состава, которые очень быстро убивают клетки, не искажая детали их строения и обеспечивая сохранение ткани в этом – фиксированном – состоянии. Состав каждого из многочисленных фиксаторов был разработан в результате многократного экспериментирования, и тем же способом многократных проб и ошибок было установлено нужное соотношение в них разных компонентов.

После фиксации ткань обычно подвергают обезвоживанию. Поскольку быстрый перенос в спирт высокой концентрации привел бы к сморщиванию и деформации клеток, обезвоживание производят постепенно: ткань проводят через ряд сосудов, содержащих спирт в последовательно возрастающей концентрации, вплоть до 100%. После этого ткань обычно переносят в жидкость, хорошо смешивающуюся с жидким парафином; чаще всего для этого используют ксилол или толуол. После кратковременного выдерживания в ксилоле ткань способна поглощать парафин. Пропитывание ведется в термостате, чтобы парафин оставался жидким. Всю эту т.н. проводку производят вручную или же помещают образец в специальный прибор, который проделывает все операции автоматически. Используется и более быстрая проводка с использованием растворителей (например, тетрагидрофурана), способных смешиваться как с водой, так и с парафином.

После того как кусочек ткани полностью пропитался парафином, его помещают в небольшую бумажную или металлическую форму и добавляют в нее жидкий парафин, заливая им весь образец. Когда парафин затвердеет, получается твердый блок с заключенной в нем тканью. Теперь ткань можно нарезать. Обычно для этого используют специальный прибор – микротом. Образцы тканей, взятые во время операции, можно нарезать, предварительно заморозив, т.е. не проводя обезвоживания и заливки в парафин.

Описанную выше процедуру приходится несколько модифицировать, если ткань, например кость, содержит твердые включения. Минеральные компоненты кости необходимо предварительно удалить; для этого ткань после фиксации обрабатывают слабыми кислотами – этот процесс называют декальцинированием. Наличие в блоке кости, не подвергшейся декальцинированию, деформирует всю ткань и повреждает режущий край ножа микротома. Можно, однако, распилив кость на мелкие кусочки и обтачивая их каким-либо абразивом, получить шлифы – чрезвычайно тонкие срезы кости, пригодные для изучения под микроскопом.

Микротом состоит из нескольких частей; главные из них – нож и держатель. Парафиновый блок прикрепляют к держателю, который перемещается относительно края ножа в горизонтальной плоскости, а сам нож при этом остается неподвижным. После того как получен один срез, держатель при помощи микрометрических винтов продвигают вперед на определенное расстояние, соответствующее желаемой толщине среза. Толщина срезов может достигать 20 мкм (0,02 мм) или составлять всего 1–2 мкм (0,001–0,002 мм); она зависит от размеров клеток в данной ткани и обычно колеблется от 7 до 10 мкм. Срезы парафиновых блоков с заключенной в них тканью помещают на предметное стекло. Далее удаляют парафин, помещая стекла со срезами в ксилол. Если нужно сохранить в срезах жировые компоненты, то для заливки ткани вместо парафина используют карбовакс – синтетический полимер, растворимый в воде.

После всех этих процедур препарат готов для окрашивания – очень важного этапа изготовления гистологических препаратов. В зависимости от типа ткани и характера исследования применяют разные методы окрашивания. Эти методы, как и методы заливки ткани, вырабатывались в ходе многолетнних экспериментов; однако постоянно создаются и новые методы, что связано как с развитием новых направлений исследований, так и с появлением новых химических веществ и красителей. Красители служат важным инструментом гистологического исследования в силу того, что они по-разному поглощаются разными тканями или их отдельными компонентами (клеточными ядрами, цитоплазмой, мембранными структурами). В основе окрашивания лежит химическое сродство между сложными веществами, входящими в состав красителей, и определенными компонентами клеток и тканей. Красители применяют в виде водных или спиртовых растворов, в зависимости от их растворимости и выбранного метода. После окрашивания препараты промывают в воде или спирте, чтобы удалить избыток красителя; после этого окрашенными остаются только те структуры, которые поглощают данный краситель.

Чтобы препарат сохранялся в течение достаточно долгого времени, окрашенный срез накрывают покровным стеклом, смазанным каким-нибудь клейким веществом, которое постепенно затвердевает. Для этого используют канадский бальзам (природная смола) и различные синтетические среды. Приготовленные таким образом препараты можно хранить годами. Для изучения тканей в электронном микроскопе, позволяющем выявить ультраструктуру клеток и их компонентов, применяют другие методы фиксации (обычно с использованием осмиевой кислоты и глутаральдегида) и другие среды для заливки (обычно эпоксидные смолы). Специальный ультрамикротом со стеклянным или алмазным ножом позволяет получать срезы толщиной менее 1 мкм, а постоянные препараты монтируют не на предметных стеклах, а на медных сеточках. Недавно были созданы методы, позволяющие применять ряд обычных гистологических процедур окрашивания после того, как ткань была подвергнута фиксации и заливке для электронной микроскопии.

Для описанного здесь трудоемкого процесса необходим квалифицированный персонал, однако при массовом производстве микроскопических препаратов используют конвейерную технологию, при которой многие этапы обезвоживания, заливки и даже окрашивания производятся автоматическими приборами для проводки тканей. В тех случаях, когда необходимо срочно поставить диагноз, в частности во время хирургической операции, ткани, полученные при биопсии, быстро фиксируют и замораживают. Срезы таких тканей изготавливают за несколько минут, не заливают и сразу окрашивают. Опытный патоморфолог может по общему характеру распределения клеток сразу поставить диагноз. Однако для детального исследования такие срезы непригодны.

Строение клетки

Структурные компоненты Строение Функции
Часть клетки ЯДРО
Хроматин Комплекс ДНК с гистоновыми и негистоновыми белками; гетерохроматин— сильноконденсированный, неактивный; эухроматин— слабоконденсированный, активный; в митозе хроматин максимально конденсируется и получает название хромосом Хранение и передача наследственной информации, управление всеми процессами в клетке
Ядрышко Округлое темно-окрашенное тельце в ядре; место образования рибосом; формируется вокруг участка ДНК, где закодирована структура рибосомальных РНК Образование рибосомальных РНК и сборка субъединиц рибосом
Нуклеоплазма Жидкая среда ядра, содержащая молекулы РНК, структурные и регуляторные белки, углеводы, молекулы АТФ Диффузия веществ внутри ядра; в ней идут сплайсинг и процессинг РНК
Ядерная оболочка Состоит из 2 мембран, между которыми имеется перинуклеарное пространство, оно сообщается с полостью гранулярного эндоплазматического ретикулума. К внутренней поверхности ядерной оболочки прикреплены специальные белки, образующие ядерную пластинку. В ядерной оболочке имеются отверстия — ядерные поры, которые по краям окружены специальными белками, регулирующими пропускную способность ядерной поры Структурное разграничение ядра и цитоплазмы; разграничение по времени транскрипции и трансляции. Ядерная пластинка служит для прикрепления молекул ДНК и для сборки ядерной оболочки после митоза. Поры обеспечивают транспорт веществ в ядро и из ядра
     
Часть клетки ЦИТОПЛАЗМА (органеллы, включения, цитозоль)
ОРГАНЕЛЛЫ (мембранные и немембранные)
МЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ
Плазматическая мембрана Окружает клетку снаружи и входит в состав мембранных органелл. Основу мембраны составляет билипидный слой, образованный из двух слоев липидов (фосфолипиды, холестерин, гликолипиды). В липиды погружены белки, которые как бы плавают в липидном бислое. Белки могут насквозь пронизывать мембрану (интегральные), могут быть наполовину погруженными (полуинтегральные) и располагаться на поверхности липидного бислоя (примембранные). К липидам и белкам могут прикрепляться углеводы с образованием гликолипидов и гликопротеидов. Эти углеводные цепи располагаются над мембраной и получают название гликокаликса, он есть только на наружной поверхности мембраны Белки обеспечивают транспорт веществ из клетки и в клетку (транспортные), регулируют внутримембранные и внутриклеточные процессы (ферменты), выполняют рецепторную функцию (рецепторы), участвуют в организации межклеточных контактов и служат для прикрепления внутриклеточных структур к мембране (структурные). Липиды выполняют барьерную функцию, являются диэлектриком
Шероховатый (гранулярный) эндоплазматический ретикулум Система плоских мешочков — цистерн, стенка которых сделана из мембраны. К внешней поверхности мембраны прикреплены рибосомы. Они синтезируют белок, который поступает в полость ретикулума. В мембрану встроены ферменты, катализирующие присоединение и отщепление углеводов от белков, расщепляющие пептидные связи; транспортные белки, регулирующие поступление молекул белков и углеводов в полость ретикулума Синтез белка рибосомами, модификация синтезированного белка (отщепление и присоединение углеводов, отщепление кусочков полипептидной цепи), транспорт белков в комплекс Гольджи
Гладкий (агранулярный) эндоплазматический ретикулум Система трубок, стенка которых сделана из мембраны. В мембрану встроены белки синтеза липидов, разрушения ряда веществ, транспортные белки, обеспечивающие поступление веществ в полость и из полости ретикулума, регуляторные белки, которые регулируют работу транспортных белков Синтез липидов, обезвреживание некоторых токсинов, хранение ионов кальция (в основном в мышечной ткани)
Комплекс Гольджи Система плоских мембранных мешочков, сложенных наподобие стопки тарелок, и ассоциированных с ними пузырьков. Такая стопка называется диктиосомой. Их в клетке может быть от 1 до сотни. Обращенная к ядру сторона диктиосомы называется незрелой поверхностью, а к цитомембране — зрелой. В мембраны цистерн встроены ферменты, катализирующие присоединение и отсоединение углеводов от белков; углеводные рецепторы, белки, регулирующие отпочковывание и слияние транспортных пузырьков с цистернами комплекса Гольджи. Вещества попадают в комплекс Гольджи с незрелой стороны и продвигаются к зрелой, где сортируются и упаковываются в транспортные или секреторные пузырьки Модификация белков и гликопротеидов — отщепление полипептидных фрагментов от молекул белков, образование дисульфидных связей, присоединение и отщепление углеводов от молекул белков. Сортировка белков и гликопротеидов с помощью углеводных рецепторов. Формирование транспортных и секреторных пузырьков, образование лизосом, пероксисом
Митохондрии Мешочки округлой или вытянутой формы, стенка состоит из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, обладает обычной проницаемостью. Внутренняя мембрана обладает избирательной проницаемостью, в ней есть впячивания — кристы, в нее встроены ферменты дыхательной цепи, ферментный комплекс АТФ-синтетаза, транспортные белки. Полость митохондрии заполнена матриксом, который состоит из множества ферментов (цикл Кребса, ,бета-окисление липидов и др.), рибосом, ДНК, РНК, промежуточных продуктов распада жирных кислот и углеводов Окисление жирных кислот и пирувата (продукт распада глюкозы) с одновременным синтезом молекул АТФ — окислительное фосфорилирование
Лизосомы Мешочки, стенка которых сделана из мембраны, внутри находятся гидролитические ферменты (протеазы, нуклеазы, гликозидазы, липазы, фосфолипазы, сульфатазы — более 40 ферментов), разрушающие макромолекулы — белки, углеводы и жиры до низкомолекулярных продуктов, которые могут через мембрану диффундировать в цитозоль. Внутри лизосом поддерживается кислая рН, так как ферменты активны в кислой среде. Вновь образованные лизосомы называются первичными лизосомами, фаголизосомы называются вторичными лизосомами, лизосомы с оставшимися в них непереваренными компонентами называются остаточными тельцами Расщепление биоплимеров (белков, углеводов и жиров) до мономеров (аминокислот, глицерина и жирных ксслот, моносааров), расщепление фагоцитированного материала
Пероксисомы Округлые мешочки, стенка которых сделана из мембраны, внутри находятся ферменты, генерирующие активные метаболиты кислорода — супероксид анион, гидроксильный радикал, синглетный кислород, перекись водорода (пероксидаза) и утилизирующие их избыток (каталаза). Пероксидаза использует молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от субстратов с образованием перекиси водорода, а каталаза утилизирует перекись водорода для окисления других субстратов Расщепление органических веществ, преимущественно липидной природы, с помощью активного кислорода
Транспортные (окаймленные) пузырьки Округлые мембранные пузырьки, отшнуровываются от комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума, поверхностной мембраны клетки, на наружной поверхности их мембраны имеется белок клатрин, формирующий каемку; с помощью него пузырьки могут легко отшнуровываться и сливаться с мембранами других органелл или клеточной мембраной Служат для переноса веществ от одной органеллы к другой (от комплекса Гольджи к формирующимся лизосомам и пероксисомам, перенос нейромедиаторов в нейронах), образование фагосом
НЕМЕМБРАННЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ
Рибосомы Сложный мультиферментный комплекс, построенный из РНК и белков. Состоят из 2-х субъединиц — малой (1 молекула рРНК и 33 молекулы белков) и большой (3 молекулы рРНК и 40 белков). Имеются 2 участка, связывающие тРНК: А-участок — связывает тРНК, несущую только одну аминокислоту; Р-участок — связывает тРНК, соединенную с вновь синтезируемым пептидом. Большая и малая субъединицы соединяются вместе только на молекуле мРНК для синтеза белка Биосинтез белка
Микротрубочки Полые цилиндры, сделанные из белка тубулина (13 протофиламентов) и ассоциированных с ним белков (динеин, динактин, кинезины). Способны к самосборке-саморазборке. Динеин способен расщеплять АТФ и обеспечивает смещение микротрубочек друг относительно друга, что приводит в движение реснички и жгутики, расхождение полюсов клетки и хроматид при делении Поддержание формы клетки, участие в формировании ресничек, жгутиков, веретена деления и связанные с ними функции
Центриоли и клеточный центр Центриоль состоит из 9 триплетов микротрубочек (одна полная микротрубочка и 2 неполных; 13 и 9 протофиламентов соответственно), располагающихся по окружности. В клетке 2 центриоли, располагающиеся под прямым углом друг к другу. Клеточный центр состоит из 2-х центриолей и бесструктурной массы вокруг них — центросферы Центросфера клеточного центра — место роста всех микротрубочек клетки. Центриоли определяют плоскость деления клетки, от них растут микротрубочки веретена деления и образуются базальные тельца ресничек и жгутиков
Реснички и жгутики Состоят из 2 частей: базального тельца, расположенного в цитоплазме и состоящего из 9 триплетов микротрубочек и аксонемы — выроста над поверхностью клетки, который снаружи покрыта мембраной, а внутри имеет 9 пар микротрубочек, располагающихся по окружности, и одну пару в центре. Между соседними дуплетами имеются поперечные сшивки из белка нексина. От каждого дуплета внутрь отходит радиальная спица. К микротрубочкам центральной части присоединены белки, образующие центральную капсулу. К микротрубочкам присоединен белок динеин (см. выше) Движение клетки, направление движения жидкости над клеткой
Микрофиламенты Тонкие нити, образующие в клетке трехмерную сеть. Состоят из белка актина и ассоциированных с ним белков: фимбрин (связывает в пучки параллельно расположенные филаменты); альфа-актинин и филамин (связывают филаменты, независимо от их пространственной ориентации); винкулин (служит для прикрепления микрофиламентов к внутренней поверхности цитомембраны). Филаменты способны к сборке и разборке. В небольшом количестве в клетке встречаются миозиновые микрофиламенты, сделанные из белка миозина. Вместе с актиновыми они формируют сократительные структуры Поддержание формы клетки, опора для внутриклеточных структур, направление движения внутриклеточных процессов, движение и сокращение клетки, формирование межклеточных контактов. Регуляция функций клетки путем сигнализации от межклеточных контактов о состоянии внеклеточного матрикса
Мкроворсинки — выросты цитоплазмы длиной до 1 мкм и диаметром 0,1 мкм. В их сердцевине есть около 40 пролольно расположенных актиновых филаментов, к верхушке они прикрепляются с помощью белка винкулина, а в цитоплазме заканчиваются в терминальной сети филаментов, где есть и миозиновые филаменты
Промежуточные филаменты Толстые прочные нити толщиной 8–10 нм, образованные из белков — виментина, десмина, нейрофибриллярных белков, кератина; не способны к самосборке-разборке Поддержание формы клетки, упругость клетки, участие в формировании межклеточных контактов
  ВКЛЮЧЕНИЯ Включения — необязательнве, непостоянные структуры клетки; подразделяются на: трофические (запас питательных веществ в клетке — липиды, гликоген); секреторные (секреторные продукты клетки); экскреторные (отработанные ненужные вещества, хранящиеся внутри клетки); пигментные (гемоглобин, гемосидерин, меланин, липофусцин), пигментные могут быть экзогенными (попавшие в клетку извне) и эндогенными (образовавшиеся в самой клетке)
  ЦИТОЗОЛЬ (ГИАЛОПЛАЗМА) Матрикс цитоплазмы, в котором размещены органеллы, включения и где проходит множество реакций биологического синтеза и распада (обмен азотистых оснований, углеводов, полисахаридов, жиров, белков и т.д.). Цитозоль содержит различные молекулы, включая белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, и представляет собой коллоидную систему, которая может переходить из золя (жидкое состояние) в гель (густое состояние) и обратно

ЭНДОЦИТОЗ

 

- Эндоцитоз — поглощение различных крупных веществ внутрь клетки

- Погложение жидких компонентов называется пиноцитозом, а плотных — фагоцитозом.

- Жидкофазный эндоцитоз, при котором — поглощаемое вещество постепенно окружается небольшим участком плазмолеммы, которая сначала впячивается, а затем отщепляется внутрь клетки, образуя внутриклеточный пузырек (фагосому), содержащий захваченный клеткой материал.

- Абсорбционный (опосредуемый рецепторами) эндоцитоз — макромолекула сначала связываются со специальными рецепторами на поверхности клетки в области окаймленной ямки, потом возникает инвагинация мембраны и образуется особая фагоцитарная вакуоль, она называется окаймленным пузырьком. После своего образования пузырек быстро теряет свою кайму.

Рисунок 1.1.1. Строение клетки животных организмов (схема):

1 - ядро; 2 - ядерная мембрана; 3 - ядрышки; 4 - цитоплазма; 5 - клеточная мембрана; 6 - гранулярная эндоплазматическая сеть; 7 – агранулярная эндоплазматическая сеть; 8 - аппарат Гольджи; 9 - выделение гранул секрета; 10 - митохондрии; 11- лизосомы; 12 – рибосомы

А - строение гранулярной эндоплазматической сети: 1 - рибосомы; 2 - пластинки; 3 - внутренние полости; 4 - отщепляющиеся мембранные пузырьки (вакуоли)
Б - строение аппарата Гольджи:1 - пузырьки; 2 - трубочки; 3 - уплощенные мешки (цистерны)

В - строение митохондрии:1 - наружная мембрана; 2 - внутренняя мембрана; 3 - перегородки
Г - строение клеточной мембраны:1 - липидный бислой; 2- мембранные белки; 3 – гликокаликс

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.