хідно видалити ущільнюючі речовини. З цією метою використовують розчинники парафіну або целоїдину.
Фарбування проводять за спеціальними прописами і залежно від мети досліджень використовують різні барвники. Їх ділять за походженням на натуральні (гематоксилін, кармін) і синтетичні (еозин, фуксин). Натуральні барвники можуть бути рослинного (гематоксилін) і тваринного походження (кармін). За спроможністю певних структур сприймати барвники останні також ділять на основні (ядерні), кислі (цитоплазматичні), нейтральні та індиферентні. Основні барвники – це основи або їх солі (гематоксилін, кармін). Вони фарбують структури, які містять кислотні залишки. Здатність певних структур сприймати основні барвники називають базофілією. Кислі барвники за хімічною природою – це кислоти або їх солі (еозин, фуксин). Вони фарбують структури клітин і міжклітинної речовини, до складу яких входять основи. Структури, які фарбуються кислими барвниками називають ацидофільними (оксифільними). Нейтральні барвники являють собою суміші, які містять основні і кислі барвники (фарба Романовського – Гімза). Індиферентні барвники здатні розчинятися тільки в певних речовинах, виявляючи їх (судани).
Існує багато методів фарбування препаратів за допомогою яких, виявляють певні структури клітин і тканин, що залежить від мети досліджень. Слід відмітити, що є і прижиттєві методи фарбування клітин.
Зафарбовані зрізи обезводнюють, потім просвітлюють у ксилолі та заводять у спеціальне середовище. Мета заведення зрізів у середовище – збереження препаратів у доступному для світлової мікроскопії вигляді. У якості середовища найчастіше використовують бальзам. При заведенні зрізи накривають накривним скельцем.
Крім гістологічних препаратів, для виготовлення яких використовують тонкі зрізи тканин і органів, є і інші види цих препаратів. До складу їх входять мазки (крові, секретів залоз тощо), відбитки (тимуса, лімфовузлів, печінки, слизових оболонок тощо) плівкові препарати (серозних оболонок, волокнистої сполучної тканини, м`якої мозкової оболонки) і тотальні препарати (зародки ранніх стадій розвитку).
Виготовлені препарати вивчають за допомогою світлового мікроскопа – світлова мікроскопія. Існує багато типів і моделей світлових мікроскопів, але всі вони мають єдиний план будови. До їх складу входять три частини: механічна, оптична і освітлювальна. Роздільна здатність світлового мікроскопа – це мінімальна відстань між двома точками на гістопрепараті, які можна розрізнити як окремі.
13
За допомогою сучасних світлових мікроскопів можна розглядати структури більш ніж 0,2 мкм.
Крім описаного вище основного (класичного) методу досліджень у цитології та гістології, використовують і багато інших спеціальних методів.
Гістохімічний метод дає можливість виявити у клітинах і міжклітинній речовині певні речовини (білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти тощо). Цей метод ґрунтується на здатності речовин клітин і міжклітинної речовини реагувати з хімічними реактивами і утворювати зафарбовані продукти реакції.
Авторадіографічним методом вивчають міграцію і локалізацію речовин та їх сполук, які були попередньо помічені радіоактивними ізотопами. У гістологічних зрізах ці речовини виявляють за допомогою фотоемульсії, якою накривають препарат, а потім її проявляють. Після проявлення, у місцях контакту фотоемульсії з радіоактивними речовинами, виявляються засвічені ділянки – треки.
Імуногістологічні методи використовують для ідентифікації окремих видів клітин та речовин, синтезованих у них. Ці методи базуються на реакціях антиген – антитіло.
За допомогою цитоспектрофотометричного методу можна визначити кількісний вміст речовин у клітинах на основі вивчення спектрів поглинання ними світлових променів.
Для дослідження незафарбованих об`єктів використовують фазовоконтрастну, темнопольову і люмінесцентну мікроскопію.
Фазовоконтрастна мікроскопія дає змогу виявити структури,
які мають різні показники заломлення світла.
При темнопольовій мікроскопії застосовують темнопольовий конденсор. Завдяки цьому на темному тлі помітні сріблясті контури об`єктів.
За допомогою люмінісцентної мікроскопії виявляють живі структури на основі люмінісценції – здатності світитися при поглинанні променів короткохвильової частини спектра (первинна люмінісценція). Зазвичай вона слабка. Для її посилення використовують спеціальні барвники (вторинна люмінісценція).
Для дослідження реакцій живих клітин на вилучення або пошкодження її складових застосовують методи мікрургії клітин. При цьому, за допомогою спеціальних мікроманіпуляторів із них вилучають ядро, ядерце, окремі хромосоми тощо.
Крім світлової мікроскопії є ще й електронна мікроскопія. Її ділять на трансмісійну (просвічуючу) і сканувальну. За допомогою сканувального мікроскопа отримують об`ємне зображення об`єкта до-
14
сліджень. Підготовка препаратів для електронної мікроскопії включає такі ж етапи як і для світлової мікроскопії, але вони мають значні особливості. За допомогою електронного мікроскопа можна розглянути структури клітин і міжклітинної речовини менші ніж 0,2 мкм.
Запитання для самоконтролю
1. Які розділи включає дисципліна „Цитологія, гістологія, ембріологія”? 2. Що вивчають цитологія, загальна гістологія, спеціальна гістологія і ембріологія ? 3. З якими дисциплінами пов`язані цитологія, гістологія і ембріологія? 4. Які періоди виділяють у розвитку цитології, гістології та ембріології і чим вони характеризуються? 5. Хто і коли вперше сконструював світловий мікроскоп? 6. Назвіть методи досліджень, які використовують у цитології, гістології та ембріології. 7. Назвіть по порядку етапи виготовлення постійного гістологічного препарату. 8. Назвіть найбільш вживані фіксуючі речовини. 9. Які є критерії класифікації барвників? 10. Які частини входять до складу світлового мікроскопа?
15
ЦИТОЛОГІЯ
Лекція 2. Клітинна теорія. Хімічний склад і загальна характеристика клітин
Клітинна теорія. Види клітин. Визначення еукаріотної клітини. Хімічний склад і фізико-хімічні властивості протоплазми. Загальна характеристика еукаріотних клітин. Клітинні мембрани.
Однією із характерних ознак сучасної біології є бурхливий розвиток цитології – науки про клітину. Не можна назвати хоча б одну біологічну дисципліну, в якій би не розглядалися питання, щодо цитології. Такий інтерес до цієї науки не є випадковим. Це пов`язано з тим, що вона вивчає будову і функції клітин, їх реакції на дію різних факторів внутрішнього та зовнішнього середовища, а також патологічні зміни, які можуть виникати в них. Знання цих особливостей клітин, які є елементарними живими структурними одиницями багатоклітинних організмів, дають можливість глибше зрозуміти їх будову і функції в нормі та при патології.
Першим виявив клітини англійський фізик Роберт Гук у 1665 р. Він розглядав під мікроскопом зрізи кори пробкового дуба і помітив, що вона складається з окремих комірок, які він назвав клітинами (лат. cellula). Р.Гук вважав, що клітини – це пустоти або пори між волокнами рослин. Пізніше М.Мальпігі (1671–1675), Н.Грю (1671), Ф.Фонтана (1671), спостерігаючи рослинні об’єкти під мікроскопом, підтвердили дані Р.Гука, назвавши клітини “міхурцями” й “пухирцями”.
Значний внесок у розвиток мікроскопічних досліджень рослинних і тваринних організмів зробив мікроскопіст-аматор А.Левенгук (1632–1723). Дані своїх спостережень він опублікував у книзі “Таємниці природи” (1695). Ілюстрації до цієї книги чітко демонструють клітинні структури рослинних і тваринних організмів. Однак А.Левенгук не уявляв собі описані морфологічні структури як клітинні утвори. Його дослідження мали випадковий, не систематизований характер.
Упродовж XVII–XVIIІ століть та в першій половині XIX ст. було накопичено численні розрізнені відомості про клітинну будову рослинних і тваринних організмів.
16
Г.Лінк, Г.Травенаріус і К.Рудольф на початку ХІХ століття своїми дослідженнями показали, що клітини – це не пустоти, а самостійні обмежені стінками утвори.
Було встановлено, що клітини мають вмістиме, яке Я.Пуркіньє (1830) назвав протоплазмою. Р.Броун (1831) описав ядро, як постійну частину клітин.
Найвагоміший внесок у розвиток цитології в першій половині ХІХ ст. зробили представники наукових шкіл, які очолювали Я.Пуркіньє і І.Мюллер (1801–1858). Учень І.Мюллера Т.Шванн (1810– 1882) проаналізував дані літератури про клітинну будову рослин і тварин, зіставив їх з власними дослідженнями і опублікував результати в праці “Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі та рості тварин і рослин” (1839). У ній Т.Шванн показав, що клітини є елементарними живими структурними одиницями рослинних і тваринних організмів. Вони мають загальний план будови і виникають єдиним шляхом. Ці тези стали основою клітинної теорії, яка до цього часу є одним із найвизначніших відкриттів у біології. Клітинна теорія докорінно вплинула на розвиток біології. Вона довела єдність живої природи і показала структурну одиницю цієї єдності, якою є клітина.
Інтенсивний розвиток цитології в ХІХ і ХХ століттях підтвердив основні положення клітинної теорії і збагатив її новими даними про будову та функції клітин. У цей період було відкинуто окремі неправильні тези клітинної теорії Т.Шванна, а саме, що окрема клітина багатоклітинного організму може функціонувати самостійно, що багатоклітинний організм є простою сукупністю клітин, а розвиток клітин відбувається з неклітинної “бластеми”. Наукові дані, отримані цитологами, ембріологами та фізіологами, показали, що клітини багатоклітинних організмів є його складниками, вони мають загальні принципи будови, проте вони не однакові, а різні. Їх різноманітність зумовлена специфікою виконуваних ними функцій. Життєдіяльність окремої клітини багатоклітинного організму за його межами неможлива, оскільки діяльність окремих клітин та їхніх угруповань підпорядкована єдиному цілому. Було встановлено, що клітини розмножуються шляхом поділу.
У сучасному вигляді клітинна теорія включає такі основні положення:
1. Клітина є найменшою одиницею живого, якій притаманні всі властивості, що відповідають визначенню “живого”. Це обмін речовин і енергії, рух, ріст, подразливість, адаптація, мінливість, репродукція,
17