Лекция: Введение и история

Цитология – одна из самых молодых наук. Возникновение цитологии определено созданием и развитием оптических линз и сконструированного на базе этих линз микроскопа. Цитология изучает клетки многоклеточных организмов, ядерно-цитоплазматические комплексы, которые не расчленены на клетки, симпласты, плазмодии, синцитии, а так же одноклеточных животных, растений и бактерий.

В развитии цитологии выделяют три этапа:

1) XVII – конец XIX в. Период накопления фактов клеточного строения.

1665 год. Р. Гук вводит термин «клетка».

1672 год. Грю, Мальпиги на различных объектах повторяют опыты Гука.

В конце XVII века цитология начала становиться. Антон ван Левенгук сконструировал примитивный микроскоп, дававший увеличение в 40 раз. Открыл в 1674 году эритроциты в клетках крови земноводных. 1675 год – одноклеточные растительные организмы. 1683 год – описал бактерии.

«Пустота или воздушное пространство в оболочке» - первое определение клетки.

Во второй половине XVII века Левенгук подарил Петру I два микроскопа. Тот заинтересовался и в 1698 году собрал русских мастеров для конструирования своего микроскопа. Род Беляевых создавал стекла для микроскопов.

В результате исследований в начале XIX века ряда ученых (Линк, Ламарк, Гербель, Курпен, Расспай, Пуркинье) утвердился взгляд на клетки как структурные единицы живого организма.

В 1838 году ботаник Шлейден и зоолог Шванн в 1839 году сформулировали первую клеточную теорию. Благодаря этой теории сформулировалось представление, что функции организма в целом слагаются из активностей и взаимодействия отдельных клеточных единиц.

В 1855 - 1858 году немец Вирхов, патологоанатом, применил клеточную теорию на своих объектах и доказал, что каждая клетка образуется в результате деления исходной клетки, а организмы образуются в результате слияния двух клеток, мужской и женской.

1831 Броун открыл ядро, описал его как важнейший и обязательный органоид клетки.

Была изучена протоплазма клетки, и первоначальное понятие о клетке превратилось в представление о массе протоплазмы, ограниченной в пространстве клеточной оболочкой и содержащей ядро.

Конденсор – многолинзовая система, которая улавливает и направляет лучи света на объект.

1850 – масляный иммерсионный объектив (позже водный).

1873 год – линза-конденсор, собирающая и направляющая линза микроскопа.

Были открыты органоиды:

1876 год – клеточный центр (Эдуард ванн Бенеден, Бовери);

1898 – митохондрии (Бенда и Альтман в животной клетке, Мевес – в растительной клетке);

1898 – аппарат Гольджи, открыл Камилло Гольджи.

Были открыты явления:

• Прямое деление бактерий;

• Амитоз, прямое деление клетки (Ремак);

• Митоз, непрямое деление (Флеминг; Страсбургер);

• Описаны главные особенности митоза – формирования хромосом (1890, Вальдейер).

• Создана теория индивидуальности хромосом.

Гертвиг опубликовал монографию «Клетка и ткани» (1892).В ней были обобщены все биологические явления, исходя из характерных свойств, строения и функций клетки. Монография подвела черту первому этапу развития цитологии.

2) Конец XIX века – 20-е годы XX века.

Дальнейшее совершенствование техники. Кроме светлопольного конденсора был предложен темнопольный конденсор. С помощью этого прибора можно было исследовать объекты при боковом освещении. Эффект Тиндаля – видим пылинки в луче света.

Был также сконструирован поляризационный микроскоп, который позволял определять ориентацию частиц в клетке.

1903 год – сконструирован ультрафиолетовый микроскоп.

1932 год – фазово-контрастный микроскоп (позволил преобразовать фазовые сдвиги в амплитудные, что позволило смотреть бесцветные структуры) и интерференционный микроскоп.

Метод выявления ДНК. Фельген, Россенбек 1924 год

Создаются микроманипуляторы, с помощью которых можно было производить разнообразные операции.

В 1909 году Гаррисон положил начало созданию метода культуры ткани.

3) В первые два десятилетия 20-го века все усилия были направлены на выяснения функций клеточных структур. Но это стало возможным только тогда, когда в 20-х годах сконструировали электронный микроскоп и появились методы рентгеноскопического анализа. Создания этого микроскопа открыло третий этап в развитии цитологии – современный.

Использование электронного микроскопа привело к открытию субмикроскопической морфологии клетки.

Разрешающая способность микроскопа – наименьший диаметр видимых частиц.

Разрешение микроскопов:

Световой микроскоп – не менее 0,2мкм.

Электронный – 0,2 нм

Были обнаружены неизвестные детали строения клетки. Изучено строение плазматической мембраны. Изучено строение сети мембран – ЭПР. Были изучены лизосомы (гидролитические ферменты), пероксисомы, содержащие фермент каталазу и уринокиназу. Изучено строение рибосом. Открыт цитоскелет (микротрубочки, микрофиламенты, промежуточные филаменты).

Сформулировались первые задачи цитологии:

1) Изучить ультрамикро структуры клетки

2) Изучить функции клеточных структур и их взаимодействие;

3) Изучить способы проникновения веществ в клетку, выведения их из клетки, роли мембран;

4) Реакция клеток на нервные и гуморальные стимулы, как окружающей среды, так и внутри;

5) Изучить взаимодействие клеток;

6) Изучить реакцию на повреждения, репродукцию клеток и клеточных структур и апоптоз (запрограммированная гибель клеток).

В зависимости от объектов и методов цитология включает в себя: кариосистематику, цитоэкологию, радиоцитологию, онкологию, иммуноцитологию, цитогенетику.