Предмет, задачи и методы исследования Гистология

Предмет, задачи и методы исследования

Гистология – это наука о строении, развитии и жизнедеятельности тканей животных организмов. «Histos» (греч. ) ткань. Гистология – это медико-биологическая наука, изучающая микроскопическое строение и жизнедеятельность тканей, образующих тело. Гистология как наука объединяет общую и частную гистологию.

Гистология как учебная дисциплина включает в себя следующие разделы: - цитология; - эмбриология; - общая гистология; - частная гистология. Основным объектом изучения гистологии является организм здорового человека, и поэтому учебная дисциплина именуется гистологией человека.

- изучение строения клеток, тканей и органов; - установление связей между различными явлениями и общих закономерностей. В отличие от анатомии гистология изучает строение живой материи на микроскопическом и электронномикроскопическом уровне.

Изучением клеток занимается наука «цитология» (греч. kytos – клетка). Цитология является необходимой частью гистологии. Цитология за последние годы обогатилась многими научными открытиями. Новые данные о строении ядра, хромосомного аппарата легли в основу цитодиагностики наследственных заболеваний, опухолей, болезней крови и др. болезней.

Ткани и органы образуются в результате эмбрионального развития из различных зародышевых листков, поэтому знание эмбриологии (греч. embryon) необходимо при изучении гистологии. Многие органы завершают свое развитие после рождения ребенка (почки, формирование половой системы, НС, органов ЖКТ и др. )

решают ряд фундаментальных теоретических проблем и прикладных аспектов современной медицины и биологии: изучение закономерностей цито- и гистогенеза, строения и функции клеток и тканей; выяснение роли нервной, иммунной, эндокринной систем организма в регуляции процессов морфогенеза клеток, тканей м органов и их функционирование; исследование возрастных изменений клеток, тканей и органов; исследование адаптации клеток, тканей и органов к действию различных факторов; изучение процессов системы мать- плод; исследование эмбриогенеза человека.

Знание гистологии необходимо для освоения других фундаментальных медико -биологических дисциплин: физиологии, биохимии, патофизиологии, патанатомии иммунологии, микробиологии, фармакологии и др.

Данные гистологических и цитологических исследований широко используются в клинической диагностике различных заболеваний (благодаря эндоскопии и др. приемов, позволяющих получить материал для исследований практически из любого участка тела. )

методы биотехнологии, использующиеся напряду с разнообразными механизмами, такие как культуры тканей для синтеза различных биологически активных веществ. биоинженерия (тканевая инженерия) это выращивание в искусственных условиях клеток, тканей и органов человека для последующей трансплантации и замещения поврежденных в результате травмы или заболевания

Метод микроскопирования – это основной метод изучения объектов (более 300 лет) ультрафиолетовая микроскопия (используются короткие УФ волны) флюоросцентная (люминесцентная) микроскопия – применяют ртутные и ксеноновые лампы сверхвысокого давления (частицы в возбужденном состоянии). Спектральный состав излучения несет информацию о внутреннем строении объекта и химическом составе. фазово-контрастная микроскопия (окрашивание) электронная микроскопия – высокая разрешающая способность (расстояние 0, 1 -0, 7 нм) (трансмиссионная и сканирующая) ТЭМ – плоское изображение, СЭМ – объемное.

Методы гистологического и цитологического исследования. методы трансплантации клеток крови и костного мозга от здоровых людей – доноров людям-реципиентам, подвергнутым смертельному облучению. Метод радиоавтографии – позволяет изучить более полно обмен веществ в разных структурах. При этом вводят вещество с меченными радиоактивными изотопами.

клетка является наименьшей единицей живого; клетки животных организмов сходны по строению; размножение клеток происходит путем деления исходной клетки; многоклеточные организмы представляют собой совокупность клеток и их производных, объединенные в системы тканей и органов, связанных между собой клеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

Это окружённые плазмолеммой структуры, которые происходят из обычных по строению клеток, но лишены ядра (а часто – и почти всех органелл) и приспособлены для выполнения определённых функций. К постклеточным структурам у человека относятся: роговые чешуйки эпидермиса, волос и ногтей, эритроциты тромбоциты.

Симпласты – это окружённые плазмолеммой структуры, которые содержат несколько или много ядер в едином цитоплазматическом пространстве и образуются путём слияния того или иного количества клеток.

Синцитий – это совокупность клеток, связанных цитоплазматическими мостиками. Синцитий образуется в результате не вполне завершённых делений – таких, когда между дочерними клетками остаётся цитоплазматический мостик. У человека в виде синцития развиваются предшественники половых клеток: оогонии у женских эмбрионов и сперматогенные клетки у половозрелых мужчин.

Плазмолемма (цитолемма) Цитоплазма (гиалоплазма, органеллы, включения) Ядро

Состав: липиды (билипидный слой) – 40%, белки – 50 -55%, углеводы (гликокаликс) – 510% Функции – разграничение, рецепция, транспорт веществ Транспорт: активный и пассивный, экзоцитоз и эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)

Контакты простого типа – простые межклеточные соединения (1) и интердигитации (пальцевидные соединения) (2). Контакты сцепляющего типа – десмосомы (5) и адгезивные пояски. Контакты запирающего типа – плотное соединение (запирающая зона, или zona occludens) (4). Контакты коммуникационного типа – щелевидные соединения (нексусы, или gap-junctions) (3) и синапсы.

По структуре данный контакт похож на десмосомный, но имеет ряд отличительных черт. Форма По форме контакт представляет собой ленту, которая опоясывает клетку.

плазмолеммы прилегают друг к другу вплотную, сцепляясь с помощью специальных белков. образуют на контактирующих поверхностях подобие ячеистой сети. обеспечивается надёжное отграничение двух сред, находящихся по разные стороны от пласта клеток.

имеет форму круга диаметром 0, 5 – 3 мкм. Плазмолеммы сближены на расстояние 2 нм пронизаны многочисленными полыми трубочками – белковыми каналами (3) (с просветом тоже в 2 нм), которые связывают цитоплазму клеток. Каждая трубочка состоит из двух половин – коннексонов. Через образуемые коннексонами каналы могут диффундировать неорганические ионы и большинство низкомолекулярных органических соединений: - сахара, - аминокислоты, - промежуточные продукты их метаболизма. Это означает, что между контактирующими клетками существует электрическая и метаболическая связь. Влияние ионов Са 2+ Ионы Са 2+ меняют конфигурацию коннексонов – так, что просвет каналов закрывается.

Микроворсинки имеют вид цилиндрических пальцеообразных выростов цитоплазмы, покрытых плазмолеммой

Гиалоплазма – матрикс, внутренняя среда клетки. Состав: вода – 90% различные биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, аминокислоты, моносахара, нуклеотиды, ионы и другие низкомолекулярные вещества, которые образуют коллоидную систему (цитозоль или цитогель) Обеспечивает взаимосвязь между всеми компонентами клетки.

Включения – непостоянные компоненты цитоплазмы, которые могут возникать или исчезать в различные функциональные состояния клеток. Различают – трофические (белковые, углеводные, липидные), секреторные (ферменты, гормоны), экскреторные (продукты метаболизма) пигментные – эндогенные (гемоглобин, меланин, липофусцин) и экзогенные (каротин, красители).

Мембранные Эндоплазматическая сеть (а. ЭПС, гр. ЭПС) Комплекс Гольджи Лизосомы Пероксисомы Митохондрии

Немембранные Рибосомы Центриоли Микрофиламенты Микрофибриллы Микротрубочки

Миофибриллы Нейрофибриллы Тонофибриллы Реснички Жгутики

Термин введен в 1897 Бенда Строение – двумембранные, матрикс (м. ДНК, м-рибосомы) Функции – синтез АТФ, клеточное дыхание: аэробное и анаэробное окисление

Завершение окислительного распада питательных веществ и образование за счёт выделяющейся при этом энергии АТФ Осуществляется ряд ключевых биохимических процессов: цикл Кребса и окислительное фосфорилирование.

Цикл Кребса - это распад (до СО 2 и воды) ацетил. Ко. А, которым заканчивается разрушение почти всех веществ (углеводов, жиров, аминокислот). Окислительное фосфорилирование: перенос отнятых от субстратов электронов (и протонов) по цепи промежуточных переносчиков на кислород и образование АТФ за счёт высвобождающейся при этом энергии. Другие процессы, проходящие в митохондриях: синтез мочевины, распад жирных кислот и пирувата до ацетил-Ко. А.

Митохондрии функционируют около 10 суток. Затем одни из них разделяются на две дочерние митохондрии (путём простой перешнуровки), другие – разрушаются в аутофагосомах.

Открыта в 1945 г. К. Р. Портером Гранулярная ЭПС – мешочки, цистерны, трубочки, на поверхности имеют рибосомы Функция – синтез и транспорт экспортируемых белков, модификация и локальная конденсация

синтез на рибосомах пептидных цепей экспортных, мембранных, лизосомных и отчасти пероксисомных белков, фолдинг белков, изоляция этих белков от гиалоплазмы внутри мембранных полостей и концентрирование их здесь, начальная химическая модификация этих белков, а также их транспорт (внутри ЭПС и с помощью отдельных пузырьков).

Агранулярная ЭПС – мешочки, цистерны, трубочки Функция – метаболизм и синтез углеводов, липидов (холестерина, стероидных гормонов), дезактивация токсичных веществ, депонирование ионов Ca 2+

Открыт К. Гольджи в 1898 г. Строение – 5 -10 плоских цистерн, везикулы Функции – сегрегация и накопление продуктов из ЭПС, образование сложных комплексов, первичных лизосом (гидролазы), вакуолей и секреторных гранул

сегрегация (отделение) соответствующих белков от гиалоплазмы и концентрирование их, продолжение химической модификации этих белков, сортировка данных белков на экспортные, мембранные, лизосомальные и, видимо, пероксисомные, включение белков в состав соответствующих структур (секреторных пузырьков, мембран, лизосом).

Открыты де Дювом в 1949 г. Функция – внутриклеточное пищеварение Первичные (гидролазы – кислая фосфатаза) Вторичные (фаголизосомы, аутофагосомы) Телолизосомы (остаточные тельца),

Овальные тельца, ограниченные мембраной, в центре кристаллоподобные структуры Содержат каталазу Функция – дезактивация токсичных веществ

Сложные рибонуклеопротеиды Состоят и большой и малой субъединиц Свободные (одиночные, полирибосомы) Связанные (на поверхности гр-ЭПС)

рибосома состоит из двух субъединиц следующего состава: -малая субъединица – одна длинная цепь р. РНК (около 2000 нуклеотидов, константа седиментации – 18 S), с которой связано примерно 30 молекул рибосомальных белков; - большая субъединица – ещё более длинная цепь р. РНК (~ 4000 нукл. , 28 S), с которой связано 2 короткие цепи РНК (5, 8 S и 5 S) и около 45 молекул белков. В итоге каждая субъединица представляет собой свёрнутый рибонуклеопротеидный тяж, имеющий несколько функциональных центров.

Термин предложен в 1895 Т. Бовери Строение – из двух цилиндров, 9 триплетов микротрубочек (тубулин), саттелиты (центросфера), тонкофибриллярный матрикс Функции – образование веретена деления, участие в формировании ресничек и жгутиков

Каждый микрофиламент двойная спираль из глобулярных молекул белка актина. За счет этого содержание актина даже в немышечных клетках достигает 10 % от всех белков.

Кариолемма (ядерная оболочка)двумембранная, поровые комплексы Кариоплазма (ядерный матрикс) – вода, белки, нуклеопротеиды, гликопротеиды, аминокислоты, нуклеотиды, сахара Хроматин (ДНК – 40%, белки – 60%, РНК – 1%) Ядрышко (фибриллярный и гранулярный компонент)

В ядре любой диплоидной соматической клетки человека присутствует 46 молекул ДНК. Каждая из молекул ДНК связана с определёнными белками, образуя дезоксинуклеопротеидный тяж – хромосому. хромосом в ядре диплоидной клетки человека – 46. Наборы ДНК и хромосом во всех диплоидных клетках организма одни и те же.

Кариоплазма или ядерный сок, состоит из воды, белков и белковых комплексов, аминокислот, нуклеотидов, сахара.

Любая из молекул хромосомной (ядерной) ДНК – очень протяжённая линейная структура, состоящая из двух полинуклеотидных цепей, которые являются взаимно комплементарными и закручены в двойную спираль. Молекулы хромосомных ДНК существенно различаются по количеству в них нуклеотидных пар (н. п. ) и по своей длине.

Средняя же длина одной молекулы ДНК человека – 4 см (120. 000 н. п). Общая протяжённость всех 46 молекул ДНК, находящихся в хромосомах одной клетки, – примерно 185 см. Такая огромная (для молекулярного уровня) длина обусловлена тем, что совокупность внутриядерных молекул ДНК (а значит, и ядро каждой клетки) содержит информацию обо всём организме человека.

Эту функцию ядра также обеспечивает целая серия процессов: Репарация ДНК – это обнаружение и исправление возникающих повреждений структуры ДНК. Репарация совершается практически постоянно, но её эффективность меньше 100% и к тому же у взрослых людей постепенно снижается – примерно на 1% за год.

Репликация (удвоение) ДНК происходит перед любым делением клетки (кроме второго деления мейоза). В продуктах репликации – дочерних молекулах ДНК одна из цепей оказывается старой, а вторая – новой (синтезированной на первой по принципу комплементарности). Это означает, что репликация является полуконсервативным процессом.

Конденсация хромосом осуществляется уже в ходе деления клетки, в его начальной фазе, и облегчает последующее расхождение хромосом к полюсам делящейся клетки.

Эухроматин – это те участки хромосом или целые хромосомы, которые находятся в деконденсированном (диффузном) состоянии, Гетерохроматин – это конденсированные (и потому электроноплотные) фрагменты хромосом или целые хромосомы.

Хроматин состоит из ДНК, гистоновых белков (обеспечивают упаковку хроматина) и небольшого количества РНК (1: 1, 3: 0, 2). Существует несколько состояний хроматина: эухроматин (деконденсированый, открытый для транскрипции) и гетерохроматин (конденсированный, закрытый для транскрипции).

Одним из компонентов гетерохромати на может быть т. н. половой хроматин (тельце Барра), встречающийся только у женщин.

Хромосома представляет собой длинную нить "бусинок"нуклеосом толщиной 10 нм, деконденсированны й хроматин имеет мелкогранулярную структуру (2).

Основа нуклеосомы – глобула (1) из 8 белковых молекул (октамер), содержащая по 2 молекулы гистонов четырёх видов (Н 2 А, Н 2 В, Н 3 и Н 4). Вокруг одной такой глобулы молекула ДНК делает примерно 2 оборота, что и образует в итоге нуклеосому.

Цепь нуклеосом - в каждой нуклеосоме молекула ДНК делает по 2 оборота вокруг белкового октамера. Нуклеомерная нить (хроматиновая фибрилла, или нить) - цепочка нуклеомеров, содержащих по 5 -8 нуклеосом, закрученных в суперспираль. Хромонема (хромосомная фибрилла) - хроматиновая нить образует петли, собирающиеся в розетки, плотно прилегающие друг к другу. Хроматида - хромонема складывается в петли протяжённостью в 1 сегмент хроматиды. Хромосома состоит из двух связанных друг с другом хроматид.

У каждой хромосомы обнаруживаются следующие части: центромера (первичная перетяжка), плечи (части хромосомы по сторонам от центромеры), теломеры – конечные участки плеч. В области центромеры находится кинетохор – место прикрепления клеточного веретена.

По положению центромеры хромосомы делят на 3 вида: метацентрические – с равными плечами (пример – 1 -е хромосомы), субметацентрические – с плечами неодинаковой длины (пример – 7 -е хромосомы), акроцентрические – одно плечо практически отсутствует (пример – 21 -е хромосомы).

имеет наружную и внутреннюю мембраны и поры.

Комплекс поры – два кольца по периметру по 8 белковых гранул, в центре крупная белковая гранула, соединенная микрофиламентами с периферическими. Обеспечивают избирательный обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Наружная мембрана сходна с гр-ЭПС, содержит рибосомы, Внутренняя – имеет ламину, которая обеспечивает опорную функцию (форма ядра) и упаковку хроматина.

Ядрышко состоит из фибриллярного компонента (центральной части) и гранулярного (по периферии), участвует в синтезе р -РНК и образовании субъединиц рибосом.

Функции: Хранение генетической информации (ДНК) Репарация молекул ДНК Редупликация ДНК в интерфазе Передача генетической информации Реализация генетической информации

Митоз - профаза, метафаза, анафаза, телофаза Интерфаза – пресинтетический, постсинтетический

Формы деления клеток – митоз (непрямое деление и образование равноценных по генетическому материалу клеток), мейоз (деление созревающих половых клеток), амитоз (прямое деление с образованием перетяжки ядра и цитоплазмы).

Митоз слагается из четырех фаз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазе происходит конденсация хромосом, в результате чего они становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из двух тяжей – хроматид. Ядрышки уменьшаются в размере и исчезают. Центриоли расходятся и между ними начинает формироваться веретено деления. Оболочки ядра распадается.

Метафаза начинается с полного формирования веретена деления и расположения хромосом в экваториальной плоскости клетки. Веретено деления состоит из микротрубочек, центрами формирования которых являются центриоли. Часть микротрубочек идет от полюса к полюсу (от центриоли к центриоли). Другие тянутся от полюса к центромеру одной из хромосом.

В анафазе происходит расщепление центромеров и расхождение хроматид при участии веретена деления к полюсам клетки. В телофазе происходит разделение цитоплазмы, деспирализация хромосом, реконструкция оболочки ядра, появление ядрышек, а также разделение клеточного тела на две части – цитотомия.

Деление созревающих половых клеток, которое приводит к уменьшению в 2 раза числа хромосом, т. е. формированию гаплоидного числа хромосом (у человека 23 хромосомы). Мейоз включает два следующих друг за другом деления с короткой интерфазой между ними: I – редукционное (число хромосом редуцируется в 2 раза): характерна длинная профаза, состоящая из 6 фаз, когда происходит соединение гомологичных хромосом в пары и обмен наследственным материалом. II – эквационное (обычный митоз).

В литературе нередко описывают третий способ деления клеток - амитоз или прямое деление клеток, которое осуществляется посредством перетяжки ядра и цитоплазмы, с образованием двух дочерних клеток или одной двуядерной. Однако в настоящее время принято считать, что прямой способ деления характерен только для старых и дегенерирующих клеток и является отражением патологии клетки.

Жизненный цикл клетки – промежуток времени от деления клетки до другого деления или до ее гибели (интерфаза). Подразделяется на 3 периода: пресинтетический (постмитотический), синтетический, постсинтетический (премитотический).

Формирование синтетического аппарата увеличение рибосом, РНК, Рост клетки - синтез структурных белков Подготовка к синтетическому периоду - синтез ферментов для образования ДНК В этом периоде клетка при воздействии неблагоприятных условиях среды или при незначительном повреждении, для репарации ДНК клетка может выйти из цикла в состояние покоя. Если действие повреждающих факторов значительно или клетка старая, клетка включает механизм гибели (некроз, апоптоз).

Некроз – это гибель клетки, в результате «несчастного случая» (гипотермии, гипертермии, механического повреждения, воздействие химическими веществами, радиация), связано с нарушением проницаемости клеточных мембран, набуханием органелл и самой клетки, пикнозом ядра и его лизисом. Апоптоз – это запрограммированная гибель клетки, при воздействии повреждающих факторов (облучение, вирусные инфекции – СПИД и др. )

Синтез ДНК, удвоение (редупликация) ДНК, синтез ядерных белков, ядра становятся диплоидные

Синтез информационной РНК Синтез белков тубулинов