Современная цитология

План:

I. Введение

II. Основная часть

1. Цитология-это наука

2. Реакция клеток на  повреждающие воздействия

3. Старение и смерть  клеток

III. Заключение

IV. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Из среды других биологических  наук цитология выделилась почти  сто лет назад. За это время  практическое и теоретическое значение достижений цитологии только возрастает. Появляются новые сферы, в которых  используются достижения цитологии.  
 
Цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин, так как клеточные структуры лежат в основе строения, функционирования и индивидуального развития всех живых существ, и, кроме того, она является составной частью гистологии животных, анатомии растений, протистологии и бактериологии. 
 
Клетка как элементарная форма существования жизни на земле является предметом изучения современной биологии, так как самые фундаментальные проблемы биологии оказываются в значительной степени проблемами цитологическими, которые заключаются в следующем:  
 
1. Синтез белка и других органических соединений. Этот процесс, который осуществляется только и исключительно в клетке, до сих пор является тайной для человека. По своему философскому и научно-историческому значению вопрос о синтезе белка не имеет себе равных среди всех вопросов современного естествознания.  
 
2. Проблема накопления биомассы. Мы знаем, что круговорот органического вещества на земле является обязательным условием существования человека. Изучение механизмов размножения, роста клеточной массы и в более общей форме – изучение законов, обеспечивающих репродукцию органического вещества, является в настоящее время уже практически потребностью человека. 
 
3. Проблема резистентности живой материи. Изучение условий и механизмов, обеспечивающих высокую стойкость к таким неблагоприятным воздействиям внешнего мира, как лучистая энергия, температура, химические факторы, механическая энергия и т. д., является также практической потребностью человека. 

 

 

Актуальность темы:

Огромное значение современная  цитология, или биология клетки, имеет  для медицины, так как любое  заболевание человеческого организма  своей основой имеет патологию  конкретных клеток или их групп, что  важно для понимания развития болезни, для ее диагностики и  для выбора методов лечения и  профилактики заболевания. 
 
Практическая отдача цитологии была всегда очень значительна, начиная с цитодиагностики заболеваний крови и опухолевого роста, разработки методов выведения ценных сортов сельскохозяйственных растений путем использования полиплоидов и т.д.

Цитология относится к  фундаментальным разделам биологии, так как исследует и описывает  единственную единицу всего живого на Земле – клетку. Познание клетки имеет важное значение для развития множества других биологических  наук, таких как физиология, генетика, молекулярная биология, эмбриология, биохимия и др., так как дает им как бы субстрат, материал для изучения отдельных  свойств именно клеток: все функциональные отправления организмов имеют клеточную  основу. 

Цитология занимает центральное  положение в ряду биологических  дисциплин, так как клеточные  структуры лежат в основе строения, функционирования и индивидуального  развития всех живых существ, и, кроме  того, она является составной частью гистологии животных, анатомии растений, протистологии и бактериологии. 
 
По мере дальнейшего раскрытия тайн клетки возможности практического использования полученных данных будут неизмеримо возрастать, что позволит в будущем управлять процессами индивидуального развития и регенерацией, разрабатывать надежные рекомендации по вопросам профилактики и лечения самых разнообразных заболеваний, а также по вопросам преодоления тканевой несовместимости, лечения лучевых поражений.

 

 

 

 

1.Цитология-это наука, которая   изучает клетки многоклеточных животных, растений, ядерно-цитоплазматические комплексы, не расчленённые на клетки (симпласты, синцитии и плазмодии), одноклеточные животные и растительные организмы, а также бактерии. Ц. занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин, т.к. клеточные структуры лежат в основе строения, функционирования и индивидуального развития всех живых существ, и, кроме того, она является составной частью гистологии животных, анатомии растений, протистологии и бактериологии.

Цитология также изучает  строение и функции клеток, их связи и отношения в органах и тканях у многоклеточных организмов, а также одноклеточные организмы. Исследуя клетку как важнейшую структурную единицу живого, цитология занимает центральное положение в ряду биологических дисциплин; она тесно связана с гистологией, анатомией растений, физиологией, генетикой, биохимией, микробиологией и др. Изучение клеточного строения организмов было начато микроскопистами 17 в. (Р. Гук, М. Мальпиги, А. Левенгук); в 19 в. была создана единая для всего органического мира клеточная теория (Т. Шванн, 1839). В 20 в. быстрому прогрессу цитологии способствовали новые методы (электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др).

2. Реакция на повреждающие воздействия

Проблема участия нуклеопротеидов  клеток соединительной ткани в реакции  на повреждающие воздействия почти  не изучена (А. II. Трифонова, 1947, 1947, 1948; Р. Цанев, 1951; Р. Цаиев в печати), несмотря на хорошо известную способность этих клеток реагировать на разнообразные раздражители изменением овоего функционального состояния.

Решая вопрос о реакции  на неспецифический раздражитель, мы применяли механическое давление. На кожу наркотизированных крыс производилось  дозированное механическое давление, после чего следующими методами исследовались  нуклеопротеиды клеток подкожной соединительной ткани.

1. Изготовлялись пленочные  препараты, фиксированные по Гелли. Рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибо-куклеиновая (ДНК) кислоты окрашивались метиловым зеленым - лиронином по Уна и дифференцировались кристаллической рибонуклеазой.

2. Количество пиронина, связанного с РНК, определялось по разработанному нами способу, принципом которого является фотометрическое определение краски после разрушения РНК рибонуклеазой. 

Количество РНК определялось по пентозе после фракционирования по Шмидту -Тангаузеру.

Механическое давление в  течение минуты в 7 кг/смг вызывало обратимые изменения в клетках, давление выше 20 кг/см2 -необратимые. Обратимые морфологические изменения выражаются в следующем:

1) округление фибробластов  и уподобление их макрофагам;

2) утрата диплазматической структуры фибробластов и уплотнение протоплазмы;

3) появление в протоплазме  множества небольших вакуолей.

Действие повреждающих факторов на клетки осуществляется прямо (первичные  факторы повреждения) или опосредованно. В последнем случае речь идет о  формировании цепи вторичных реакций, реализующих повреждающее влияние  так называемых первичных патогенных факторов. Примеры: изменения нервных  или эндокринных воздействий  на клетки и как следствие медиаторов повреждения. Примерами могут служить  медиаторы воспаления, аллергии, канцерогенеза, лихорадки. Общие механизмы повреждения  клетки Патогенные агенты приводят к  нарушению функций клеток. В таблице  приводятся наиболее важные механизмы  клеточной альтерации. Основные механизмы повреждения клетки Расстройства энергетического обеспечения клетки Снижение интенсивности и/или эффективности ресинтеза АТФ Нарушение транспорта энергии АТФ Нарушение использования энергии АТФ Повреждение мембран и ферментов клетки Чрезмерная интенсификация свободнорадикальных реакций и СПОЛ Значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных) Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие Торможение ресинтеза поврежднных компонентов мембран и/или синтеза их de ovo Нарушение конформации макромолекул белка, ЛП, фосфолипидов Перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и/или их органелл Дисбаланс ионов и воды в клетке Изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле Нарушение трансмембранного соотношения ионов Гипергидратация клеток Гипогидратация клеток Нарушения электрогенеза Нарушения в геноме и/или механизмов экспрессии генов Мутации Дерепрессия патогенных генов Репрессия жизненно важных генов Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК) Дефекты транскрипции, процессинга, трансляции, посттрансляционной модификации Дефекты репликации и репарации Нарушение митоза и мейоза Расстройства регуляции функций клеток, рецепции регулирующих факторов. Образования вторых посредников, регуляции метаболических процессов в клетке.

3. Старение и гибель клеток связано с потерей микроворсинок, межклеточных контактов. Клетка приобретает округлую форму, теряет связь с соседними клетками.

Большинство клеток раньше или позже начинают проявлять  признаки

старения и погибают. Эти  процессы происходят на протяжении всей жизни организма и даже в эмбриональный  период.

В стареющих клетках накапливается  специальный пигмент «изнашивания», что является следствием ухудшения с возрастом выделения из клетки плохо растпоримых веществ. В числе прочих веществ накапливаются липиды. В ряде тканей увеличивается количественное содержание кальция. Происходят и другие изменения химизма клетки. Все это приводит к снижению функциональной активности и всех жизненных проявлений клетки.

Смерть клетки связана  с необратимым прекращением процессов  жизнедеятельности. Но обычно это не одномоментный акт. Внутриклеточные процессы останавливаются постепенно и не одновременно в различных органоидах.

После наступления смерти клетки меняется вязкость цитоплазмы (она может разжижаться или  уплотняться), происходит коагуляция протоплазмы; митохондрии распадаются на гранулы. Последовательно разрушаются и другие органоиды.

В ядре дольше, чем в цитоплазме, не наступает посмертных изменений. Сначала уменьшается объем ядра, а потом оно начинает подвергаться фрагментации и растворению.

Причина посмертных изменений  клетки чаще всего связана с активацией некоторых внутриклеточных ферментов. Под их воздействием в клетке происходит а у т о л и з (от греч. autos - сам, lysis - растворение), т. е. саморастворение тканей. Вследствие накопления в клетке низкомолекулярных соединений через клеточную мембрану возрастает диффузия воды. Клетка набухает, теряет свою форму и структуру.

 В отличие от некроза  речь идет всегда об изменениях  в отдельных клетках.  
Размеры клеток уменьшаются в связи с конденсацией цито-плазматических органелл; меняется форма клетки. Клетка расщепляется на апоптозные тельца, каждое из которых имеет свой фрагмент ядра, ограниченный двух контурной ядерной мембраной, и индивидуальный набор органелл.  
В отличие от некроза при апоптозе имеется сохранность ин-тегративности органелл. Митохондрии не набухают, нет разрыва внутренней мембраны. Характерными для апоптоза являются агрегация рибосом в полукристаллоидные структуры, появление пучков микрофиламентов под цитолеммой. Наблюдается кратковременная дилатация агранулярной эндоплазматической сети с формированием пузырей, наполненных жидкостью, которые выводятся из клетки. Поверхность клетки приобретает кратерообразные выпячивания.  
При апоптозе в отличие от некроза под кариолеммой конденсируется ядерный хроматин в виде полусфер и глыбок. В ядре осмиофильные тельца, Ядро меняет свою форму, становится изрезанным, фрагментируется, ядерные поры концентрируются только в участках, где отсутствует маргинация хроматина.  
Клетка в состоянии апоптоза фагоцитируется макрофагами. Фагоцитоз происходит настолько быстро, что в условиях in vivo апоптозные клетки сохраняются лишь в течение нескольких минут, что затрудняет их наблюдении.

 

 

 

 

                                      Заключение 
Итак, изучив тему, именуюмую «Цитология – наука о клетке», мы выяснили, что значение цитологии для развития биологии, медицины, сельского хозяйства действительно важно, так как изучение клетки – это неисчерпаемый источник как новых научных открытий, так и подтверждения или опровержения старых. Ведь именно изучение клетки дает нам наиболее полное представление о свойствах всего организма. Каждая клетка одновременно вбирает в себя все свойства целого организма (в виде генетического материала) и в то же время имеет только ему свойственные признаки и свойства (так как клетки различных органов имеют совершенно отличные друг от друга, присущие только им свойства, связанные с выполнением ими определенных функций).  
Положения современной клеточной теории таковы:  
- клетка – элементарная единица живого: вне клеток нет жизни; 
- клетки сходны по строению и по основным свойствам; 
- клетка – единая система, включающая множество закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование, состоящее из сопряженных функциональных единиц – органелл и органоидов; 
- многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединенных и интегрированных в системы тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических, а так же гуморальных и нервных факторов; 
- клетки увеличиваются в числе путем деления исходной клетки после удвоения ее генетического материала (ДНК); 
- клетки многоклеточных организмов типопотентны, т.е. обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной экспрессией (работой) разных генов, что приводит их к морфологическому и функциональному разнообразию – к дифференцировке.  
 
Перечисленные свойства клеток позволяют им одновременно сохранить наследственную информацию и в то же время выполнять строго определенные функции. Разнообразие клеток и их содержимого (генетического материала) обеспечивает разнообразие всего живого на земле.

 

 

Список литературы:

1. Заварзин А.А. Биология клетки: общая цитология. / А.А. Заварзин, А.Д. Харазова, М.Н. Молитвин. – СПб.: Изд-во СПб университета, 1992.

2. Кацнельсон 3. С., Клеточная теория в ее историческом развитии, Л., 1963.

3. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию: учебник для вузов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Академкнига, 2005. – 495 с.: илл.

4.       Лэмб М. «Биология старения»- М. : Мир, 1980г.

5.       Стрелер Б. «Время, клетки и старение»- М. : Мир, 1964г.