Лекция 1. Введение в гистологию и цитологию. Общая морфология клетки, клеточная теория, внеклеточные структуры, органеллы, включения. Гистология – это наука о строении, развитии и жизнедеятельности тканей материи. Ткани изучают в живом и неживом состоянии. Изучение гистологических объектов проводят при помощи микроскопов, которые увеличивают невидимые простым глазом детали строения в несколько сотен тысяч раз. Курс гистологии условно разделен на следующие разделы: 1. Цитология - наука о клетке. 2. Эмбриология - наука о развитии, от зарождения до полного формирования организма. 3. Общая гистология - наука об общих закономерностях, присущих тканям. 4. Частная гистология – наука о строении, развитии органов и систем. Главной задачей гистологии как предмета является получение знаний о микроскопическом и ультрамикроскопическом строении клеток, тканей органов и систем здорового организма, в неразрывной связи с их развитием и выполняемыми функциями. Основными методами гистологических исследований являются микроскопирование и специальные (немикроскопические) методы (гистохимия, цитофотометрия, авторадиография и др.). Объектами исследования могут быть живые или мертвые (фиксированные) клетки и ткани. Для изучения клеток и тканей под микроскопом изготавливают гистологические препараты. Цитология — это наука о клетке. Цитология изучает клетки животных и растений, а также ядерно-цитоплазматические комплексы и бактерии. Клетка - это элементарная живая система, состоящая из цитоплазмы, ядра, оболочки и являющаяся основой развития, строения и жизнедеятельности животных и растительных организмов. Основные положения клеточной теории: 1. Клетка является наименьшей единицей живого. Все живые существа животные и растения состоят из клеток. 2. Клетки различных тканей различных организмов разнообразны по форме, но схожи по своему химическому составу и имеют общий принцип строения. 3. Каждая клетка образуется в результате деления другой клетки. 4. Клетки являются частью целого организма. Они специализированы. Морфология клетки Формы клеток очень разнообразны. Клетки живых организмов могут иметь вид шара, многогранника, звезды, цилиндра и других фигур. Несмотря на то, что клетки имеют разные формы и размеры, выполняют различные и часто весьма специфические функции, они, в принципе, имеют одинаковое строение, то есть у них можно выделить общие структурные единицы. Клетки животных и растений состоят из трех основных компонентов: оболочки – клеточной мембраны - отделяющей содержимое клетки от внешней среды или от соседних клеток, цитоплазмы и ядра. Ядро и цитоплазма составляют протоплазму. Клеточная мембрана представляет собой оболочку, содержимое клетки от внешней среды или соседних клеток. отделяющую Снаружи мембрана покрыта слоем гликопротеинов – гликокаликсом. Одна из основных функций клеточной мембраны – барьерная, поскольку она ограничивает свободное перемещение веществ между цитоплазмой и внешней средой. Клеточная мембрана также осуществляет связь с внеклеточной средой и распознает вещества и стимулы, воздействующие на клетку. Эта способность обеспечивается специальными структурами клеточной мембраны, названными рецепторами. Клеточные рецепторы – это белковые макромолекулы, расположенные внутри клеточной мембраны (трансмембранно) или в самой клетке, специфически (избирательно) реагирующие на определенные химические вещества. Особую роль играют рецепторы, распознающие биологически активные вещества – гормоны, медиаторы, специфические антигены других клеток или определенные белки. Различают рецепторы разных видов. Более сложные соединения – десмосомы: два участка мембран соседних клеток “прошиваются” насквозь особыми биологическими нитями – микрофиламентами и микротрубочками, участвующими в образовании каркаса клетки (цитоскелет). Примером межклеточного контакта также являются синапсы, которые встречаются в местах соединения нервных клеток (нейронов) между собой или с клеткой какой-либо ткани (мышечной, эпителиальной). В них осуществляется односторонняя передача сигналов возбуждения или торможения. Цитоплазма заполняет внутриклеточное пространство между ядром и клеточной мембраной и под микроскопом напоминает желеобразную массу. Она состоит из гиалоплазмы (матрикса), в которую погружены обязательные клеточные компоненты – органеллы и различные непостоянные структуры (включения). Гиалоплазма (матрикс цитоплазмы) является коллоидным раствором главным образом белка, в ней находится 20-25% общего количества белков клетки. Органеллы – специализированные микроструктуры, которые постоянно присутствуют в клетке и выполняют ряд жизненно важных функций, обеспечивая внутриклеточный обмен веществ (метаболизм), а также энергетический и информационный обмен. Основными органеллами клетки являются эндоплазматическая сеть, митохондрии, аппарат Гольджи и лизосомы. Эндоплазматическая сеть состоит из множества замкнутых зон в виде пузырьков (вакуолей), плоских мешков или трубчатых образований, отделенных от гиалоплазмы мембраной и имеющих внутренние полости с собственным содержимым. Со стороны гиалоплазмы она покрыта мелкими округлыми тельцами, названными рибосомами (содержат большое количество РНК) и придающими ей под микроскопом “шероховатый” или гранулярный вид. Рибосома состоит из большой и малой субъединиц, в которых имеется желобок. Он образует канал при сборке рибосомы, по которому проходит матричная (информационная) РНК. На рибосомах синтезируются белки, например, служащие строительным материалом для клеточных органелл. Такие белки в дальнейшем расходуются на нужды самой клетки, а другие – синтезированные “на экспорт” – покидают клетку, участвуя в межклеточном обмене информацией или выполнении клеткой специфических функций. Митохондрии являются также очень важными компонентами клетки. В них происходит превращение веществ, поступающих с пищей, в богатые энергией соединения. Эти соединения впоследствии расходуются во всех процессах, требующих затраты энергии. Они имеют гладкую наружную мембрану, а внутренняя мембрана образует множество выростов, перегородок. Митохондрии называют еще органеллами клеточного дыхания или силовыми станциями клетки, так как основной источник энергии в живых организмах – аденозинтрифосфат (АТФ) – синтезируется именно в них. Аппарат Гольджи назван по имени итальянского гистолога К. Гольджи. Он представляет собой комплекс уплощенных мешков (цистерн), сложенных наподобие стопки блинов, и трубочек, от которых отщепляются пузырьки с собственным содержимым – так образуются, в частности, первичные лизосомы. В аппарате Гольджи происходит накопление продуктов, синтезированных в эндоплазматической сети, их химическая модификация, синтез полисахаридов и образование их комплексов с белками (мукопротеидов), а также “упаковка” и выведение вырабатываемых продуктов (секрета) за пределы клетки. Лизосомы – сферические тельца, размером 0,2-0,4 мкм, ограниченные одиночной мембраной. В клетке можно обнаружить различные виды лизосом, но все они объединены общим признаком – наличием в них ферментов, расщепляющих биополимеры. Так, у человека при старении организма в остаточных тельцах клеток мозга, печени и мышечных волокон происходит накопление “пигмента старения” – липофусцина. Особой разновидностью лизосом являются пероксисомы. В своем составе они имеют пероксидазу – фермент, нейтрализующий многие токсические вещества, в том числе этиловый спирт. Ядро клетки имеет округлую форму и окружено ядерной оболочкой , которая отличается большей пористостью, чем наружная клеточная мембрана. Через нее могут проходить целые молекулы белка. Ядро заполнено прозрачной нуклеоплазмой, в которую погружены тонкие длинные нити хроматина. В период деления клетки хроматин уплотняется, образуя хромосомы, хорошо различимые даже в световом микроскопе. Хроматин и хромосомы – это уровни упаковки генетического материала. Цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) накручиваются на особые белки – гистоны. Помимо хромосом, в ядре находится также одно или несколько относительно больших круглых ядрышек, размером 1-5 мкм, которые богаты рибонуклеиновой кислотой (РНК). Она активно расходуется при делении клеток, а также на образование рибосом). Эти ядрышки представляют собой петли из нитей хроматина, которые участвуют в синтезе белка. Клеточные включения – непостоянные внутренние образования в виде запасных питательных веществ в виде жира, крахмала, гликогена и белка. Жиры откладываются в цитоплазме в виде маленьких капель. Большое количество содержится у простейших. У животных в одних клетках жира мало, в других много (жировая ткань -липоциты). Каждую клетку занимает центральная жировая капля. Также встречается в семенах растениях – до 70%. Полисахариды в виде гранул или зерен. Гранулы гликогена характерны для простейших и животных. Большие скопления в печени, нейронах, мышечных волокнах. Белковые включения, например, вителлин в яйцеклетках, накапливается в цитоплазме в виде гранул, в печени – в виде шариков и палочек. Пигменты – окрашенные соединения в составе организмов и участвующие в их жизнедеятельности. У животных пигментированные клетки образуются в глазах (ретинин), надпочечниках (митохромы), коже (меланин), крови (гемоглобин). Секреты – биологически активные вещества, выделяемые клетками в межклеточную среду или во внешнюю среду. Белки (ферменты, гормоны), полисахариды. В виде гранул, капель, кристаллов. Функции: защита, пищеварение, регуляция. Секреторные включения синтезируются в клетках и выделяются (секретируются) в просветы протоков (клетки экзокринных желез), в межклеточную среду (гормоны, факторы роста и др.), кровь, лимфу, межклеточные пространства (гормоны). Экскреторные включения — это, как правило, продукты метаболизма клетки, от которых она должна освободиться. К экскреторным включениям относятся также инородные включения — случайно, либо преднамеренно (при фагоцитозе бактерий, например) попавшие в клетку субстраты. В качестве включений во многих животных клетках присутствуют гранулы секрета, вырабатываемого в клетках разных типов, в первую очередь в железах внутренней секреции.