Šta proučava citologija?

Citologija je nauka o ćelijama. Pojavio se iz drugih bioloških nauka prije skoro 100 godina. Po prvi put, generalizovane informacije o strukturi ćelija prikupljene su u knjizi J.-B. Carnoyeva Biologija ćelije, objavljena 1884. Moderna citologija proučava strukturu ćelija, njihovo funkcionisanje kao elementarnih živih sistema: proučavaju se funkcije pojedinih ćelijskih komponenti, procesi ćelijske reprodukcije, njihova popravka, prilagođavanje uslovima okoline i mnogi drugi procesi, što omogućava da se proceni svojstva i funkcije. zajednički za sve ćelije. Citologija takođe ispituje strukturne karakteristike specijalizovanih ćelija. Drugim riječima, moderna citologija je fiziologija ćelije. Citologija je usko povezana sa naučnim i metodološkim dostignućima biohemije, biofizike, molekularne biologije i genetike. To je poslužilo kao osnova za dubinsko proučavanje ćelije sa stanovišta ovih nauka i nastanak određene sintetičke nauke o ćeliji - ćelijske biologije, ili ćelijske biologije. Trenutno se termini citologija i ćelijska biologija poklapaju, budući da je njihov predmet proučavanja ćelija sa sopstvenim obrascima organizacije i funkcionisanja. Disciplina “Biologija ćelije” odnosi se na temeljne dijelove biologije, jer proučava i opisuje jedinu jedinicu cijelog života na Zemlji – ćeliju.

Ideja da se organizmi sastoje od ćelija.

Dugo i pažljivo proučavanje ćelije kao takve dovelo je do formulacije važne teorijske generalizacije koja ima opšti biološki značaj, a to je pojava ćelijske teorije. U 17. veku Robert Hooke, fizičar i biolog, koji se odlikuje velikom genijalnošću, stvorio je mikroskop. Proučavajući tanak dio plute pod svojim mikroskopom, Hooke je otkrio da je izgrađen od sićušnih praznih ćelija odvojenih tankim zidovima, koje se, kako sada znamo, sastoje od celuloze. On je ove male ćelije nazvao ćelijama. Kasnije, kada su drugi biolozi počeli da ispituju biljna tkiva pod mikroskopom, ispostavilo se da su male ćelije koje je Hooke otkrio u mrtvom, sasušenom čepu bile prisutne i u živim biljnim tkivima, ali nisu bile prazne, već je svaka sadržavala malu želatinoznu. tijelo. Nakon što su životinjska tkiva podvrgnuta mikroskopskom pregledu, ustanovljeno je da se i ona sastoje od malih želatinoznih tijela, ali da su ta tijela samo rijetko međusobno odvojena zidovima. Kao rezultat svih ovih studija, 1939. godine, Schleiden i Schwann su nezavisno formulisali teoriju ćelije, koja kaže da su ćelije elementarne jedinice od kojih su na kraju izgrađene sve biljke i sve životinje. Neko vrijeme je dvostruko značenje riječi ćelija i dalje izazivalo neke nesporazume, ali se onda čvrsto ustalilo u ovim malim želeolikim tijelima.

Velika medicinska enciklopedija

Citologija je nauka o građi, funkcijama i razvoju životinjskih i biljnih ćelija, kao i jednoćelijskih organizama i bakterija.

Etimologija pojma citologija: (grčki jezik) kytos - kontejner, ćelija + logos učenje.

Citološke studije su neophodne za dijagnozu bolesti ljudi i životinja.

Postoje opšta i specifična citologija.

Opća citologija(ćelijska biologija) proučava strukture zajedničke većini tipova ćelija, njihove funkcije, metabolizam, odgovore na oštećenja, patološke promjene, reparativne procese i prilagođavanje uvjetima okoline.

Privatna citologija istražuje karakteristike pojedinih tipova ćelija u vezi sa njihovom specijalizacijom (u višećelijskim organizmima) ili evolucionom adaptacijom na okruženje (kod protista i bakterija).

Razvoj citologije istorijski je povezan sa stvaranjem i unapređenjem mikroskopa i histoloških metoda istraživanja. Termin “ćelija” prvi je upotrebio B. Hooke (1665), koji je opisao ćelijsku strukturu (tačnije, celulozne ćelijske zidove) brojnih biljnih tkiva. U 17. veku, Hookeova zapažanja su potvrdili i razvili M. Malpighi i N. Grew (1671), A. Leeuwenhoek. Godine 1781. F. Fontana je objavio crteže životinjskih ćelija sa jezgrima.

U prvoj polovini 19. stoljeća počinje se oblikovati ideja o ćeliji kao jednoj od strukturnih jedinica tijela. Godine 1831. R. Brown je otkrio jezgro u biljnim stanicama, dao mu ime "nukleus" i pretpostavio prisustvo ove strukture u svim biljnim i životinjskim stanicama. Godine 1832. V. S. Dumortier, a 1835., H. Mohl, promatrali su podelu biljnih ćelija. M. Schleiden je 1838. opisao nukleolus u jezgri biljnih stanica.

Prevalencija ćelijske strukture u životinjskom carstvu pokazala su istraživanja R. J. N. Dutrocheta (1824), F. V. Raspaila (1827) i škole J. Purkinjea i I. Müllera. J. Purkinje je 1825. godine prvi opisao jezgro životinjske ćelije, razvio metode za bojenje i čišćenje ćelijskih preparata, koristio termin "protoplazma" i bio jedan od prvih koji je pokušao da uporedi strukturne elemente životinjskog i biljnog. organizmi (1837).

Godine 1838-1839 T. Schwann je formulirao ćelijsku teoriju u kojoj se ćelija smatra osnovom strukture, životne aktivnosti i razvoja svih životinja i biljaka. T. Schwannov koncept ćelije kao prve faze organizacije, koja posjeduje čitav kompleks svojstava živih bića, zadržao je svoj značaj i u prošlosti.

Transformaciju ćelijske teorije u univerzalnu biološku doktrinu olakšalo je otkriće prirode protozoa. Godine 1841-1845 S. Th. Siebold je formulirao koncept jednoćelijskih životinja i proširio ćelijsku teoriju na njih.

Važna faza u razvoju citologije bila je stvaranje doktrine ćelijske patologije od strane R. Virchowa. On je ćelije posmatrao kao materijalni supstrat bolesti, što je privuklo ne samo anatome i fiziologe, već i patologe u svoje proučavanje. R. Virchow je također postulirao porijeklo novih ćelija samo iz već postojećih. U velikoj mjeri, pod utjecajem radova R. Virchowa i njegove škole, započela je revizija pogleda na prirodu ćelija. Ako se ranije najvažnijim strukturnim elementom ćelije smatrala njena ljuska, onda je 1861. M. Schultze dao novu definiciju ćelije kao „grudu protoplazme, unutar koje se nalazi jezgro“; odnosno jezgro je konačno prepoznato kao bitna komponenta ćelije. Iste 1861. E. W. Brucke je pokazao složenost strukture protoplazme.

Otkriće ćelijskih organela – ćelijskog centra, mitohondrija, Golgijevog kompleksa, kao i otkriće nukleinskih kiselina u ćelijskim jezgrima doprinelo je uspostavljanju predstava o ćeliji kao složenom višekomponentnom sistemu. Proučavanje procesa mitoze [E. Strasburger (1875); P. I. Neremezhko (1878); V. Flemming (1878)] doveo je do otkrića hromozoma, uspostavljanja pravila o konstantnosti njihovog broja (K. Rabl, 1885] i stvaranja teorije individualnosti hromozoma (Th. Boveri, 1887). otkrića, uz proučavanje procesa oplodnje, čiju je biološku suštinu otkrio O. Hertwig (1875), fagocitozu, ćelijske reakcije na podražaje doprinijela su da krajem 19. stoljeća citologija postane samostalna grana biologije (J. B. Carnoy) je prvi put uvela pojam "ćelijske biologije" i formulirala ideju citologije kao nauke, koja proučava oblik, strukturu, funkciju i evoluciju.

G. Mendelovo uspostavljanje zakona nasljeđivanja karakteristika i njihovo naknadno tumačenje, dato početkom 20. stoljeća, imalo je veliki utjecaj na razvoj citologije. Ova otkrića su dovela do stvaranja kromosomske teorije nasljeđa i formiranja novog smjera u citologiji - citogenetike, kao i kariologije.

Veliki događaj u nauci o ćelijama bio je razvoj metode kulture tkiva i njenih modifikacija – metode jednoslojnih ćelijskih kultura, metode organskih kultura fragmenata tkiva na granici hranljivog medijuma i gasne faze, metode kulture organa ili njihovih fragmenata na membranama pilećih embriona, u životinjskim tkivima ili u hranljivim sredinama. Oni su omogućili da se dugo vremena posmatra vitalna aktivnost ćelija izvan tela, da se detaljno proučava njihovo kretanje, deoba, diferencijacija itd. Metoda jednoslojnih ćelijskih kultura, koja je odigrala veliku ulogu u razvoju ne samo citologiju, već i virologiju, kao i primanje niza antivirusnih vakcina. Intravitalno proučavanje ćelija uvelike je olakšano mikrofilmovanjem, fazno-kontrastnom mikroskopom, fluorescentnom mikroskopijom, mikrohirurgijom i vitalnim bojenjem. Ove metode su omogućile da se dobije mnogo novih informacija o funkcionalnom značaju brojnih ćelijskih komponenti.

Uvođenje kvantitativnih istraživačkih metoda u citologiju dovelo je do uspostavljanja zakona konstantnosti vrsta veličina ćelija, koji je kasnije precizirao E.M. Vermeule i poznat kao zakon konstantnosti minimalnih veličina ćelija. W. Jacobi (1925) je otkrio fenomen sekvencijalnog udvostručavanja volumena ćelijskih jezgara, što u mnogim slučajevima odgovara udvostručenju broja hromozoma u ćelijama. Identifikovane su i promene u veličini jezgara, povezane sa funkcionalnim stanjem ćelija kako u normalnim uslovima tako iu patologiji (Ya. E. Hesip, 1967).

Raspail je počeo da koristi metode hemijske analize u citologiji još 1825. godine. Međutim, radovi L. Lisona (1936), D. Glicka (1949) i A. G. E. Persea (1953) bili su odlučujući za razvoj citohemije. B.V. Kedrovsky (1942., 1951.), A.L. Shabadash (1949.), G.I. Roskin i L.B. Levinson (1957.) također su dali veliki doprinos razvoju citokemije.

Razvoj metoda za citokemijsku detekciju nukleinskih kiselina, posebno Feilgenove reakcije i Einarsopove metode, u kombinaciji sa citofotometrijom, omogućio je značajno pojašnjenje razumijevanja trofizma stanica, mehanizama i biološkog značaja poliploidizacije (V. Ya. . Brodsky, I. V. Uryvaeva, 1981).

U prvoj polovini 20. vijeka. Funkcionalna uloga intracelularnih struktura počinje da se razjašnjava. Konkretno, rad D. N. Nasonova (1923) utvrdio je učešće Golgijevog kompleksa u formiranju sekretornih granula. G. Hogeboom je 1948. dokazao da su mitohondrije centri ćelijskog disanja. N.K. Koltsov je bio prvi koji je formulirao ideju o hromozomima kao nosiocima molekula nasljeđa, a uveo je i koncept "citoskeleta" u citologiju.

Naučna i tehnološka revolucija sredinom 20. stoljeća dovela je do brzog razvoja citologije i revizije niza njenih koncepata. Pomoću elektronske mikroskopije proučavana je struktura i u velikoj mjeri otkrivene funkcije ranije poznatih ćelijskih organela, te je otkriven cijeli svijet submikroskopskih struktura. Ova otkrića su povezana s imenima K. R. Portera, N. Risa, W. Bernharda i drugih istaknutih naučnika. Proučavanje ultrastrukture stanica omogućilo je podjelu cijelog živog organskog svijeta na eukariote i prokariote.

Razvoj molekularne biologije pokazao je fundamentalnu zajedničkost genetskog koda i mehanizama sinteze proteina na matricama nukleinskih kiselina za cijeli organski svijet, uključujući i carstvo virusa. Nove metode za izolovanje i proučavanje ćelijskih komponenti, razvoj i unapređenje citokemijskih studija, posebno citohemije enzima, upotreba radioaktivnih izotopa za proučavanje procesa sinteze ćelijskih makromolekula, uvođenje metoda elektronske citohemije, upotreba fluorohromno obeleženih antitijela za proučavanje lokalizacije pojedinačnih ćelijskih proteina pomoću luminiscentne analize, preparativnih metoda i analitičkog centrifugiranja značajno su proširila granice citologije i dovela do brisanja jasnih granica između citologije, razvojne biologije, biokemije, molekularne biofizike i molekularne biologije.

Od čisto morfološke nauke nedavne prošlosti, moderna citologija se razvila u eksperimentalnu disciplinu koja obuhvata osnovne principe ćelijske aktivnosti, a preko nje i osnove života organizama. Razvoj metoda za transplantaciju jezgra u enukleirane ćelije od strane J. B. Gurdona (1974), somatske hibridizacije ćelija G. Barska (1960), N. Harrisa (1970), B. Ephrussija (1972) omogućio je proučavanje obrazaca reaktivaciju gena i određuju lokalizaciju mnogih gena u ljudskim hromozomima i približavaju se rješavanju niza praktičnih problema u medicini (na primjer, analiza prirode maligniteta stanica), kao iu nacionalnoj ekonomiji (na primjer, dobivanje novih usjeva). itd.). Na osnovu metoda stanične hibridizacije stvorena je tehnologija za proizvodnju stacionarnih antitijela iz hibridnih stanica koje proizvode antitijela određene specifičnosti (monoklonska antitijela). Oni se već koriste za rješavanje niza teorijskih pitanja u imunologiji, mikrobiologiji i virologiji. Upotreba ovih klonova počinje da poboljšava dijagnostiku i lečenje niza ljudskih bolesti, proučava epidemiologiju zaraznih bolesti itd. Citološka analiza ćelija uzetih od pacijenata (često nakon kultivisanja van tela) važna je za dijagnozu bolesti. neke nasljedne bolesti (na primjer, pigmentna kseroderma, glikogenoza) i proučavanje njihove prirode. Postoje i izgledi za korištenje dostignuća citologije za liječenje ljudskih genetskih bolesti, prevenciju nasljednih patologija, stvaranje novih visokoproduktivnih sojeva bakterija i povećanje produktivnosti biljaka.

Svestranost problema istraživanja ćelija, specifičnost i raznolikost metoda za njihovo proučavanje trenutno su doveli do formiranja šest glavnih pravaca u citologiji:

1. Citomorfologija, koji proučava karakteristike strukturne organizacije ćelije, čije su glavne metode istraživanja različite metode mikroskopije, kako fiksne (svetlosno-optička, elektronska, polarizaciona mikroskopija) tako i živih ćelija (kondenzator tamnog polja, fazno-kontrast i fluorescentna mikroskopija).
2. Cytophysiology, koji proučava vitalnu aktivnost ćelije kao jedinstvenog živog sistema, kao i funkcionisanje i interakciju njenih unutarćelijskih struktura; Za rješavanje ovih problema koriste se različite eksperimentalne tehnike u kombinaciji s metodama kulture stanica i tkiva, mikrofilmovanja i mikrohirurgije.
3. Cytochemistry, koji proučava molekularnu organizaciju ćelije i njenih pojedinačnih komponenti, kao i hemijske promene povezane sa metaboličkim procesima i funkcijama ćelije; Citokemijske studije se izvode svjetlosnim mikroskopskim i elektronskim mikroskopskim metodama, citofotometrijom, ultraljubičastom i interferentnom mikroskopom, autoradiografijom i frakcijskim centrifugiranjem, nakon čega slijedi hemijska analiza različitih frakcija.
4. Citogenetika, proučavanje obrazaca strukturne i funkcionalne organizacije hromozoma eukariotskih organizama.
5. Citoekologija, proučavanje reakcija ćelija na uticaj faktora sredine i mehanizama adaptacije na njih.
6. Citopatologija, čiji je predmet proučavanje patoloških procesa u ćelijama.

Uz tradicionalne, u našoj zemlji se razvijaju i nove oblasti citologije, kao što su ultrastrukturna ćelijska patologija, virusna citopatologija, citofarmakologija - procena dejstva lekova citološkim metodama na ćelijske kulture, onkološka citologija, prostorna citologija, koja proučava karakteristike ponašanja ćelije u uslovima svemirskog leta.

Velika medicinska enciklopedija 1979

	Pretraga sajta "Vaš dermatolog"

Istorija citologije usko je povezana sa pronalaskom, upotrebom i unapređenjem mikroskopa. To je zato što ljudsko oko nije u stanju da razlikuje objekte dimenzija manjih od 0,1 mm, što je 100 mikrometara (skraćeno mikrona ili mikrona). Veličine ćelija (a još više, unutarćelijskih struktura) su znatno manje. Na primjer, promjer životinjske ćelije obično ne prelazi 20 mikrona, biljne ćelije - 50 mikrona, a dužina kloroplasta cvjetnice - ne više od 10 mikrona. Pomoću svjetlosnog mikroskopa možete razlikovati objekte promjera desetinki mikrona. Stoga je svjetlosna mikroskopija glavna, specifična metoda za proučavanje stanica.

Bilješka. 1 milimetar (mm) = 1.000 mikrometara (µm) = 1.000.000 nanometara (nm). 1 nanometar = 10 angstrema (Å). Jedan angstrom je otprilike promjer atoma vodika.

Prvi optički instrumenti (jednostavna sočiva, naočare, lupe) nastali su još u 12. veku. Ali složene optičke cijevi, koje se sastoje od dva ili više sočiva, pojavile su se tek krajem 16. stoljeća. U pronalasku svjetlosnog mikroskopa učestvovali su Galileo Galilei, otac i sin Jansens, fizičar Druebel i drugi naučnici. Prvi mikroskopi su korišteni za proučavanje širokog spektra objekata.

· 1665: R. Hooke, posmatrajući prvi put pod mikroskopom tanak presek balsa drveta, otkrio je prazne ćelije, koje je nazvao celuli , ili ćelije; u stvari, R. Hooke je posmatrao samo membrane biljnih ćelija; Nakon toga, R. Hooke je proučavao dijelove živih stabljika i otkrio slične ćelije u njima, koje su, za razliku od mrtvih ćelija plute, bile ispunjene "hranljivim sokom". R. Hooke je iznio svoja zapažanja u svom djelu “Mikrografija, ili neki fiziološki opisi najmanjih tijela pomoću lupe” (1665.);

· 1671: Marcello Malpighi (Italija) i Nehemiah Grew (Engleska), proučavajući anatomsku strukturu biljaka, došli su do zaključka da se sva biljna tkiva sastoje od ćelija vezikula. Termin „tkanina” („čipka”) prvi je upotrebio N. Grew. U radovima R. Hookea, M. Malpighija i N. Grewa, ćelija se posmatra kao element, kao sastavni dio tkiva. Ćelije su odvojene jedna od druge zajedničkim pregradama i stoga se ne mogu misliti izvan tkiva, izvan tijela;

· 1674: holandski mikroskopista amater Antonio van Leeuwenhoek (1680) je posmatrao jednoćelijske organizme - „životinje“ (cilijati, sarkoidi, bakterije) i druge oblike pojedinačnih ćelija (krvne ćelije, spermatozoidi);

U tom periodu glavnim dijelom ćelije smatran je njen zid, a tek dvije stotine godina kasnije postalo je jasno da glavna stvar u ćeliji nije zid, već unutrašnji sadržaj. U 18. vijeku Temeljna zapažanja protozoa izvršio je njemački prirodnjak amater Martin Ledermüller. Međutim, u tom periodu nove informacije o ćeliji su se akumulirale sporo, a u području zoologije sporije nego u botanici, budući da su stvarni ćelijski zidovi, koji su služili kao glavni predmet istraživanja, karakteristični samo za biljne ćelije. U odnosu na životinjske ćelije, naučnici se nisu usudili da primene ovaj termin i da ih identifikuju sa biljnim ćelijama.

Nakon toga, kako su se mikroskop i mikroskopska tehnologija poboljšali, informacije o životinjskim i biljnim stanicama također su se akumulirale. Postepeno su se formirale ideje o ćeliji kao elementarnom organizmu: kasnije je njemački fiziolog Ernst von Brücke (1861) nazvao ćeliju elementarnim organizmom. Do 30-ih godina 19. stoljeća nakupilo se dosta podataka o morfologiji stanica, te je ustanovljeno da su citoplazma i jezgro njene obavezne komponente.

· 1802, 1808: C. Brissot-Mirbet utvrdio je činjenicu da su svi biljni organizmi formirani od tkiva koje se sastoji od ćelija.

· 1809: J. B. Lamarck proširio je Brissot-Mirbetovu ideju o ćelijskoj strukturi na životinje.

· 1825: J. Purkinė je otkrio jezgro u jajima ptica.

· 1831: R. Brown je prvi opisao jezgro u biljnim ćelijama.

· 1833: R. Brown je došao do zaključka da je jezgro bitan dio biljne ćelije.

· 1839: Otkriven J. Purkinė protoplazma(gr. protoss- prvo i plazma oblikovani, oblikovani) - polutečni želatinozni sadržaj ćelija.

· 1839: T. Schwann je sumirao sve podatke prikupljene do tog vremena i formulirao ćelijsku teoriju.

· 1858: R. Virchow je dokazao da se sve ćelije formiraju od drugih ćelija deobom.

· 1866: Haeckel je ustanovio da se očuvanje i prenošenje nasljednih karakteristika vrši putem nukleusa.

· 1866-1898: Opisane su glavne komponente ćelije koje se mogu vidjeti pod optičkim mikroskopom. Citologija poprima karakter eksperimentalne nauke.

· 1872: profesor Univerziteta Dorpat (Tartus) E. Russov,

· 1874: ruski botaničar I.D. Čistjakov je prvi posmatrao deobu ćelija.

· 1878: W. Fleming je uveo pojam "mitoza" i opisao faze ćelijske diobe.

· 1884: V. Roux, O. Hertwig, E. Strasburger iznijeli su nuklearnu teoriju nasljeđa, prema kojoj su informacije o nasljednim karakteristikama ćelije sadržane u jezgru.

· 1888: E. Strasburger ustanovio je fenomen smanjenja broja hromozoma tokom mejoze.

· 1900: Pojava genetike praćena je razvojem citogenetike, koja proučava ponašanje hromozoma tokom deobe i oplodnje.

· 1946: Započela je upotreba elektronskog mikroskopa u biologiji, što je omogućilo proučavanje ultrastrukture ćelija.

Citologija - nauka koja proučava strukturu, hemijski sastav i funkcije ćelija, njihovu reprodukciju, razvoj i interakciju u višećelijskom organizmu.

Predmet citologije- ćelije jednoćelijskih i višećelijskih prokariotskih i eukariotskih organizama.

Ciljevi citologije:

1. Proučavanje strukture i funkcija ćelija i njihovih komponenti (membrane, organele, inkluzije, jezgra).

2. Proučavanje hemijskog sastava ćelija, biohemijskih reakcija koje se u njima dešavaju.

3. Proučavanje odnosa između ćelija višećelijskog organizma.

4. Proučavanje diobe ćelija.

5. Proučavanje mogućnosti prilagođavanja ćelija promjenama okoline.

Za rješavanje problema u citologiji koriste se različite metode.

Mikroskopske metode: omogućavaju vam da proučavate strukturu ćelije i njenih komponenti pomoću mikroskopa (svjetlosni, fazno-kontrastni, fluorescentni, ultraljubičasti, elektronski); svjetlosna mikroskopija se zasniva na protoku svjetlosti; proučava ćelije i njihove velike strukture; elektronska mikroskopija - proučavanje malih struktura (membrane, ribozomi, itd.) u snopu elektrona sa talasnom dužinom kraćom od vidljive svetlosti. Faznokontrastna mikroskopija je metoda dobivanja slika u optičkim mikroskopima, u kojoj se fazni pomak elektromagnetnog vala pretvara u kontrast intenziteta. Mikroskopiju faznog kontrasta izmislio je Fritz Zernike, za koju je dobio Nobelovu nagradu 1953. godine. Dizajniran za proučavanje živih, neobojenih objekata.

cito- I histohemijske metode- na osnovu selektivnog djelovanja reagensa i boja na određene tvari citoplazme; koristi se za utvrđivanje hemijskog sastava i lokalizacije različitih komponenti (proteina, DNK, RNK, lipida, itd.) u ćelijama.

Histološka metoda je metoda pripreme mikrouzoraka iz nativnih i fiksnih tkiva i organa. Nativni materijal se zamrzava, a fiksni predmet prolazi kroz faze zbijanja i ugradnje u parafin. Sekcije se zatim pripremaju od materijala koji se ispituje, boje se i ugrađuju u kanadski balzam.

Biohemijske metode omogućavaju proučavanje hemijskog sastava ćelija i biohemijskih reakcija koje se u njima odvijaju.

Metoda diferencijalnog centrifugiranja (frakcioniranje): na osnovu različitih brzina taloženja ćelijskih komponenti prvo se uništavaju ćelije do jednolike (homogene) mase, koja se prenosi u epruvetu sa rastvorom saharoze ili cezijum hlorida i podvrgava se centrifugiranju; izoluje pojedinačne komponente ćelije (mitohondrije, ribozome, itd.) za naknadno proučavanje drugim metodama.

Metoda analize rendgenske difrakcije: nakon unošenja atoma metala u ćeliju, proučavaju se prostorna konfiguracija (prostorni raspored atoma i grupa atoma) i neka fizička svojstva makromolekula (protein, DNK).

Metoda autoradiografije- unošenje radioaktivnih (obeleženih) izotopa u ćeliju - najčešće izotopa vodonika (3 H), ugljenika (14 C) i fosfora (32 P); Molekuli koji se proučavaju detektuju se radioaktivnim oznakama pomoću brojača radioaktivnih čestica ili njihovom sposobnošću da izlože fotografski film, a zatim se proučava njihovo uključivanje u supstance koje sintetiše ćelija; omogućava vam da proučavate procese sinteze matrice i diobe stanica.

Time-lapse metoda snimanja i fotografiranja omogućava vam da pratite i snimite procese ćelijske diobe kroz moćne svjetlosne mikroskope.

Mikrohirurške metode- hirurški uticaj na ćeliju: uklanjanje ili implantacija ćelijskih komponenti (organela, jezgra) iz jedne ćelije u drugu radi proučavanja njihovih funkcija, mikroinjekcija različitih supstanci itd.

Metoda ćelijske kulture- uzgoj pojedinačnih ćelija višećelijskih organizama na hranljivim podlogama u sterilnim uslovima; omogućava proučavanje diobe, diferencijacije i specijalizacije stanica, dobivanje klonova biljnih organizama.

Poznavanje osnova hemijske i strukturne organizacije, principa funkcionisanja i mehanizama razvoja ćelija izuzetno je važno za razumevanje sličnih osobina svojstvenih složenim organizmima biljaka, životinja i ljudi. Razvoj IVF metode je primjer praktične primjene citoloških znanja.

Citologija (iz Cyto... i...Logia

Razvoj moderne citologije. Od 50-ih godina 20ti vijek C. je ušao u modernu fazu svog razvoja. Razvoj novih istraživačkih metoda i uspjesi srodnih disciplina dali su poticaj brzom razvoju biologije i doveli do brisanja jasnih granica između biologije, biokemije, biofizike i molekularne biologije. Upotreba elektronskog mikroskopa (njegova rezolucija dostiže 2-4 Å, granica rezolucije svjetlosnog mikroskopa je oko 2000 Å) dovela je do stvaranja submikroskopske ćelijske morfologije i približila vizualno proučavanje ćelijskih struktura makromolekularnom nivou. Otkriveni su ranije nepoznati detalji o strukturi prethodno otkrivenih ćelijskih organela i nuklearnih struktura; otkrivene su nove ultramikroskopske komponente ćelije: plazmatska ili ćelijska membrana koja odvaja ćeliju od okoline, endoplazmatski retikulum (mreža), ribozomi (koji vrše sintezu proteina), lizozomi (sadrže hidrolitičke enzime), peroksizomi (sadrže enzimi katalaza i urikaza), mikrotubule i mikrofilamenti (koji igraju ulogu u održavanju oblika i osiguravaju pokretljivost ćelijskih struktura); Diktiozomi, elementi Golgijevog kompleksa, pronađeni su u biljnim ćelijama. Uz opće ćelijske strukture, otkrivaju se ultramikroskopski elementi i karakteristike svojstvene specijaliziranim stanicama. Elektronska mikroskopija je pokazala poseban značaj membranskih struktura u izgradnji različitih ćelijskih komponenti. Submikroskopske studije omogućile su podjelu svih poznatih stanica (i, prema tome, svih organizama) u 2 grupe: eukariote (ćelije tkiva svih višećelijskih organizama i jednoćelijskih životinja i biljaka) i prokariote (bakterije, plavo-zelene alge, aktinomicete i rikecije). ). Prokarioti - primitivne ćelije - razlikuju se od eukariota po odsustvu tipičnog jezgra, nedostaju im jezgra, nuklearna membrana, tipični hromozomi, mitohondriji i Golgijev kompleks.

Unapređenje metoda izolacije ćelijskih komponenti, korištenje metoda analitičke i dinamičke biohemije u odnosu na zadatke citologije (prekursori označeni radioaktivnim izotopima, autoradiografija, kvantitativna citohemija pomoću citofotometrije, razvoj citokemijskih metoda za elektronsku mikroskopiju, korištenje antitijela označenih fluorohromom otkrivanje lokalizacije pod fluorescentnim mikroskopom pojedinačnih proteina na presecima i razmazima radioaktivne DNK i RNK za identifikaciju staničnih nukleinskih kiselina, itd.) dovela je do preciziranja hemijske topografije ćelija i dešifrovanja funkcionalnog značaja i biohemijske uloge; mnoge komponente ćelije. To je zahtijevalo široku kombinaciju rada na polju boja s radom u biohemiji, biofizici i molekularnoj biologiji. Za proučavanje genetskih funkcija ćelija, otkriće sadržaja DNK ne samo u jezgri, već iu citoplazmatskim elementima ćelije - mitohondrijima, hloroplastima i, prema nekim podacima, u bazalnim tijelima bilo je od velike važnosti. Za procjenu uloge nuklearnog i citoplazmatskog genskog aparata u određivanju nasljednih svojstava stanice koristi se transplantacija jezgara i mitohondrija. Hibridizacija somatskih ćelija postaje obećavajuća metoda za proučavanje genskog sastava pojedinačnih hromozoma (vidi genetika somatskih ćelija). Utvrđeno je da se prodiranje tvari u ćeliju i u ćelijske organele vrši pomoću posebnih transportnih sistema koji osiguravaju propusnost bioloških membrana. Elektronsko mikroskopske, biohemijske i genetske studije povećale su broj pristalica hipoteze o simbiotskom (vidi Simbiogeneza) porijeklu mitohondrija i hloroplasta, iznesene krajem 19. stoljeća.

Glavni zadaci moderne nauke o boji su dalje proučavanje mikroskopskih i submikroskopskih struktura i hemijske organizacije ćelija; funkcije ćelijskih struktura i njihove interakcije; načini prodiranja supstanci u ćeliju, njihovo oslobađanje iz stanice i uloga membrana u tim procesima; ćelijske reakcije na nervne i humoralne podražaje makroorganizma i na podražaje iz okoline; percepcija i provođenje ekscitacije; interakcije između ćelija; ćelijske reakcije na štetne utjecaje; popravke oštećenja i prilagođavanje faktorima okoline i štetnim agensima; reprodukcija ćelija i ćelijskih struktura; transformacije ćelija u procesu morfofiziološke specijalizacije (diferencijacije); nuklearni i citoplazmatski genetski aparat ćelije, njegove promjene u nasljednim bolestima; odnosi između ćelija i virusa; transformacija normalnih ćelija u ćelije raka (malignizacija); procesi ponašanja ćelija; nastanak i evolucija ćelijskog sistema. Uz rješavanje teorijskih problema, C. učestvuje u rješavanju niza važnih bioloških, medicinskih i poljoprivrednih pitanja. probleme. U zavisnosti od predmeta i metoda istraživanja, razvija se više odseka citologije: citogenetika, kariosistematika, citoekologija, radijaciona citologija, onkološka citologija, imunocitologija itd.

U SSSR-u postoje posebne citološke istraživačke institucije: Institut za citologiju Akademije nauka SSSR-a, Institut za citologiju i genetiku Sibirskog ogranka Akademije nauka SSSR-a, Institut za genetiku i citologiju Akademije nauka SSSR-a. BSSR. U mnogim drugim biološkim, medicinskim i poljoprivrednim. Naučne institucije imaju posebne citološke laboratorije. Rad na boji koordinira u SSSR-u Naučno vijeće za probleme boja pri Akademiji nauka SSSR-a. Objavljuju se časopisi „Citologija” (Akademija nauka SSSR) i „Citologija i genetika” (Ukrajinska akademija nauka). Citološki radovi se objavljuju u časopisima iz srodnih disciplina. Više od 40 citoloških časopisa izlazi širom svijeta. Povremeno se objavljuju knjige višetomnih međunarodnih publikacija: protoplazmatologija (“Protoplasmatologia”) (Beč) i međunarodni pregled citologije (“International Review of Cytology”) (Njujork). Postoji Međunarodno društvo za ćelijsku biologiju, koje redovno saziva citološke kongrese. Međunarodna organizacija za istraživanje ćelija i Evropska organizacija za ćelijsku biologiju stvaraju radne grupe o pojedinačnim problemima ćelija, organizuju kurseve o ključnim pitanjima ćelija i proučavanju tehnika, i obezbeđuju razmenu informacija. Na univerzitetima u SSSR-u, na biološkim i biološko-zemljišnim fakultetima se predaje predmet iz opšteg bojanja. Mnogi univerziteti nude specijalizovane kurseve o različitim problemima boje. embriologiju, protistologiju, bakteriologiju, fiziologiju, patološku anatomiju, koje se čitaju u poljoprivrednim, pedagoškim i medicinskim školama. Vidi i čl. Kavez i lit. sa njom.

Lit.: Katsnelson Z. S., Ćelijska teorija u njenom istorijskom razvoju, L., 1963; Vodič za citologiju, tom 1-2, M. - L., 1965-66; De Robertis E., Novinsky V., Saez F., Cell Biology, trans. sa engleskog, M., 1973; Brown W. V., Bertke E. M., Udžbenik citologije, Saint Louis, 1969; Hirsch G. S., Ruska H., Sitte P., Grundlagen der Cytologie, Jena, 1973.

V. Ya.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Sinonimi:

Pogledajte šta je "Citologija" u drugim rječnicima:

citologija… Pravopisni rječnik-priručnik

- (iz cito... i...logije) nauka o ćelijama. Proučava građu i funkcije ćelija, njihove veze i odnose u organima i tkivima višećelijskih, kao i jednoćelijskih organizama. Proučavanje ćelije kao najvažnije strukturne jedinice živih bića, citologija..... Veliki enciklopedijski rečnik

U modernoj nauci važnu ulogu imaju nove, mlade discipline koje su se u prošlom vijeku, pa i kasnije, formirale u samostalne rubrike. Ono što ranije nije bilo dostupno za istraživanje sada postaje dostupno zahvaljujući tehničkim inovacijama i savremenim naučnim metodama, omogućavajući redovno dobijanje novih rezultata. Neprestano slušamo u medijima o novim otkrićima u oblasti biologije, a posebno genetike i citologije sada doživljavaju pravi procvat, a mnogi ambiciozni naučni projekti neprestano daju nove podatke za analizu.

Jedna od novih izuzetno obećavajućih disciplina je citologija, nauka o ćelijama. Moderna citologija je kompleksna nauka. Najbliža je veza sa drugim biološkim naukama, na primer, sa botanikom, zoologijom, fiziologijom, proučavanjem evolucije organskog sveta, kao i sa molekularnom biologijom, hemijom, fizikom i matematikom. Citologija je jedna od relativno mladih bioloških nauka, stara je oko 100 godina, iako su sam pojam ćelije naučnici uveli u upotrebu mnogo ranije.

Snažan podsticaj razvoju citologije bio je razvoj i unapređenje instalacija, instrumenata i instrumenata za istraživanje. Elektronska mikroskopija i mogućnosti savremenih računara, zajedno sa hemijskim metodama, poslednjih godina daju nove materijale za istraživanja.

Citologija kao nauka, njeno formiranje i zadaci

Citologija (od grčkog κύτος - formiranje nalik mjehuriću i λόγος - riječ, nauka) je grana biologije, nauke o ćelijama, strukturnim jedinicama svih živih organizama, koja sebi postavlja zadatak proučavanja strukture, svojstava i funkcionisanje žive ćelije.

Proučavanje najmanjih struktura živih organizama postalo je moguće tek nakon pronalaska mikroskopa - u 17. stoljeću. Termin "ćelija" je prvi put predložio engleski prirodnjak Robert Hooke (1635-1703) 1665. godine da bi opisao ćelijsku strukturu preseka plute posmatranog pod mikroskopom. Proučavajući tanke dijelove osušene plute, otkrio je da se oni “sastoje od mnogo kutija”. Hooke je svaku od ovih kutija nazvao ćelijom ("komora")." Godine 1674. holandski naučnik Antonie van Leeuwenhoek otkrio je da je supstanca unutar ćelije organizovana na određeni način.

Međutim, nagli razvoj citologije počeo je tek u drugoj polovini 19. stoljeća. kako se mikroskopi razvijaju i usavršavaju. Godine 1831. R. Brown je ustanovio postojanje jezgra u ćeliji, ali nije shvatio punu važnost svog otkrića. Ubrzo nakon Brownovog otkrića, nekoliko naučnika se uvjerilo da je jezgro uronjeno u polutečnu protoplazmu koja ispunjava ćeliju. U početku se osnovnom jedinicom biološke strukture smatralo vlakno. Međutim, već početkom 19. stoljeća. Gotovo svi su počeli prepoznavati strukturu zvanu vezikula, globula ili ćelija kao nezamjenjiv element biljnih i životinjskih tkiva. Godine 1838–1839 Njemački naučnici M. Schleiden (1804–1881) i T. Schwann (1810–1882) gotovo istovremeno su iznijeli ideju o ćelijskoj strukturi. Izjava da su sva tkiva životinja i biljaka sastavljena od ćelija čini suštinu ćelijska teorija. Schwann je skovao termin "ćelijska teorija" i uveo ovu teoriju u naučnu zajednicu.

Prema staničnoj teoriji, sve biljke i životinje sastoje se od sličnih jedinica - ćelija, od kojih svaka ima sva svojstva živog bića. Ova teorija je postala kamen temeljac cjelokupnog modernog biološkog razmišljanja. Krajem 19. vijeka. Glavna pažnja citologa bila je usmjerena na detaljno proučavanje strukture ćelija, procesa njihove diobe i rasvjetljavanja njihove uloge. U početku, pri proučavanju detalja strukture ćelije, morali smo se oslanjati uglavnom na vizuelni pregled mrtvog, a ne živog materijala. Bile su potrebne metode koje bi omogućile da se protoplazma sačuva bez njenog oštećenja, da se naprave dovoljno tanki preseci tkiva koji su prolazili kroz ćelijske komponente, kao i da se obojite preseci da bi se otkrili detalji ćelijske strukture. Ovakve metode su se stvarale i usavršavale u drugoj polovini 19. veka.

Koncept je bio od fundamentalnog značaja za dalji razvoj ćelijske teorije genetski kontinuitet ćelija. Prvo su botaničari, a potom i zoolozi (nakon što su razjašnjene kontradikcije u podacima dobivenim proučavanjem određenih patoloških procesa) prepoznali da stanice nastaju samo kao rezultat diobe već postojećih stanica. Godine 1858. R. Virchow je formulisao zakon genetskog kontinuiteta u aforizmu “Omnis cellula e cellula” (“Svaka ćelija je ćelija”). Kada je ustanovljena uloga jezgra u deobi ćelije, W. Flemming (1882) je parafrazirao ovaj aforizam, proklamujući: „Omnis nucleus e nucleo” („Svako jezgro je iz jezgra”). Jedno od prvih važnih otkrića u proučavanju jezgra bilo je otkriće intenzivno obojenih niti u njemu, tzv. hromatin. Naknadne studije su pokazale da se tokom ćelijske diobe ovi filamenti sklapaju u diskretna tijela - hromozoma da je broj hromozoma konstantan za svaku vrstu, a u procesu stanične diobe, odnosno mitoze, svaki hromozom se dijeli na dva, tako da svaka stanica dobije broj hromozoma tipičan za tu vrstu.

Dakle, još prije kraja 19. stoljeća. donesena su dva važna zaključka. Jedna je bila da je nasljeđe rezultat genetskog kontinuiteta ćelija koje osigurava dioba. Druga stvar je da postoji mehanizam za prenošenje naslednih karakteristika, koji se nalazi u jezgru, tačnije u hromozomima. Utvrđeno je da, zahvaljujući striktnoj uzdužnoj segregaciji hromozoma, ćelije kćeri dobijaju potpuno istu (kvalitativno i kvantitativno) genetsku konstituciju kao originalna ćelija iz koje su nastale.

Druga faza u razvoju citologije počinje 1900-ih godina, kada je zakoni nasledstva, koji je otkrio austrijski naučnik G.I. Mendel još u 19. veku. U to vrijeme iz citologije se pojavila posebna disciplina - genetika, nauka o naslijeđu i varijabilnosti, koja proučava mehanizme nasljeđivanja i gene kao nosioce nasljednih informacija sadržanih u ćelijama. Osnova genetike je bila hromozomska teorija nasljeđa– teorija prema kojoj su hromozomi sadržani u ćelijskom jezgru nosioci gena i predstavljaju materijalnu osnovu nasljeđa, tj. kontinuitet svojstava organizama u nizu generacija određen je kontinuitetom njihovih hromozoma.

Nove tehnike, posebno elektronska mikroskopija, upotreba radioaktivnih izotopa i centrifugiranje velikom brzinom, koje su se pojavile nakon 1940-ih, omogućile su još veći napredak u proučavanju ćelijske strukture. Trenutno se citološke metode aktivno koriste u uzgoju biljaka i medicini - na primjer, u proučavanju malignih tumora i nasljednih bolesti.

Osnovni principi ćelijske teorije

Godine 1838-1839 Theodor Schwann i njemački botaničar Matthias Schleiden formulirali su osnovne principe ćelijske teorije:

1. Ćelija je jedinica strukture. Sva živa bića se sastoje od ćelija i njihovih derivata. Ćelije svih organizama su homologne.

2. Ćelija je jedinica funkcije. Funkcije cijelog organizma raspoređene su po njegovim stanicama. Ukupna aktivnost organizma je zbir vitalne aktivnosti pojedinih ćelija.

3. Ćelija je jedinica rasta i razvoja. Rast i razvoj svih organizama zasniva se na formiranju ćelija.

Schwann-Schleidenova ćelijska teorija spada u najveća naučna otkrića 19. stoljeća. Istovremeno, Schwann i Schleiden su ćeliju smatrali samo neophodnim elementom tkiva višećelijskih organizama. Pitanje porijekla ćelija ostalo je neriješeno (Schwann i Schleiden su vjerovali da nove ćelije nastaju spontanim stvaranjem iz žive tvari). Samo je njemački ljekar Rudolf Virchow (1858-1859) dokazao da svaka ćelija dolazi iz ćelije. Krajem 19. vijeka. konačno se formiraju ideje o ćelijskom nivou organizacije života. Njemački biolog Hans Driesch (1891) dokazao je da ćelija nije elementarni organizam, već elementarni biološki sistem. Postepeno se formira posebna nauka o ćelijama - citologija.

Dalji razvoj citologije u 20. veku. je usko vezan za razvoj savremenih metoda za proučavanje ćelija: elektronska mikroskopija, biohemijske i biofizičke metode, biotehnološke metode, kompjuterska tehnologija i druge oblasti prirodnih nauka. Savremena citologija proučava strukturu i funkcionisanje ćelija, metabolizam u ćelijama, odnos ćelija sa spoljašnjom sredinom, poreklo ćelija u filogenezi i ontogenezi, obrasce diferencijacije ćelija.
Trenutno je prihvaćena sljedeća definicija ćelije. Ćelija je elementarni biološki sistem koji ima sva svojstva i znakove života. Ćelija je jedinica strukture, funkcije i razvoja organizama.

Jedinstvo i raznolikost tipova ćelija

Postoje dvije glavne morfološke vrste ćelija koje se razlikuju po organizaciji genetskog aparata: eukariotski i prokariotski. Zauzvrat, prema načinu ishrane, razlikuju se dva glavna podtipa eukariotskih ćelija: životinjski (heterotrofni) i biljni (autotrofni). Eukariotska ćelija se sastoji od tri glavne strukturne komponente: jezgra, plazmaleme i citoplazme. Eukariotska ćelija se razlikuje od drugih tipova ćelija prvenstveno po prisustvu jezgra. Nukleus je mjesto skladištenja, reprodukcije i početne implementacije nasljednih informacija. Jezgro se sastoji od nuklearnog omotača, hromatina, nukleola i nuklearnog matriksa.

Plazmalema (plazma membrana) je biološka membrana koja prekriva cijelu ćeliju i omeđuje njen živi sadržaj od vanjskog okruženja. Različite ćelijske membrane (ćelijski zidovi) često se nalaze na vrhu plazmaleme. U životinjskim ćelijama stanični zidovi obično izostaju. Citoplazma je dio žive ćelije (protoplasta) bez plazma membrane i jezgra. Citoplazma je prostorno podijeljena na funkcionalne zone (kompartmente) u kojima se odvijaju različiti procesi. Sastav citoplazme uključuje: citoplazmatski matriks, citoskelet, organele i inkluzije (ponekad se inkluzije i sadržaj vakuola ne smatraju živom supstancom citoplazme). Sve ćelijske organele dijele se na nemembranske, jednomembranske i dvomembranske. Umjesto izraza "organele", često se koristi zastarjeli izraz "organele".

Nemembranske organele eukariotske ćelije obuhvataju organele koje nemaju svoju zatvorenu membranu, a to su: ribozomi i organele izgrađene na bazi tubulinskih mikrotubula - ćelijskog centra (centriole) i organele kretanja (flagele i cilije). U ćelijama većine jednoćelijskih organizama i velike većine viših (kopnenih) biljaka nema centriola.

Jednomembranske organele uključuju: endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozome, peroksizome, sferozome, vakuole i neke druge. Sve jednomembranske organele su međusobno povezane u jedan vakuolarni sistem ćelije. Pravi lizozomi se ne nalaze u biljnim ćelijama. U isto vrijeme, životinjskim stanicama nedostaju prave vakuole.

Dvomembranske organele uključuju mitohondrije i plastide. Ove organele su poluautonomne jer imaju svoju DNK i svoj aparat za sintezu proteina. Mitohondrije se nalaze u gotovo svim eukariotskim ćelijama. Plastidi se nalaze samo u biljnim ćelijama.
Prokariotska stanica nema formirano jezgro - njene funkcije obavlja nukleoid, koji uključuje prstenasti kromosom. U prokariotskoj ćeliji nema centriola, kao ni jednomembranskih i dvomembranskih organela - njihove funkcije obavljaju mezozomi (invaginacije plazmaleme). Ribosomi, organele kretanja i membrane prokariotskih ćelija imaju specifičnu strukturu.