Galvenie citoloģijas attīstības posmi

Šūnas atklāšanas vēsture

Citoloģija (“cytos” - šūna, šūna) ir zinātne par šūnām. Mūsdienu citoloģijas pētījumi: šūnu uzbūve, to veidošanās kā elementāras dzīvas sistēmas, pēta atsevišķu šūnu komponentu veidošanos, šūnu vairošanās procesus, reparāciju, pielāgošanos vides apstākļiem un citus procesus. Citiem vārdiem sakot, mūsdienu citoloģija ir šūnas fizioloģija.

Šūnas izpētes attīstība ir cieši saistīta ar mikroskopa izgudrošanu (no grieķu "mikro" - mazs, "skopeo" - es skatos). Tas ir tāpēc, ka cilvēka acs nespēj atšķirt objektus, kas ir mazāki par 0,1 mm, kas ir 100 mikrometri (saīsināti mikroni vai µm). Šūnu (un vēl jo vairāk intracelulāro struktūru) izmēri ir ievērojami mazāki.

Piemēram, dzīvnieka šūnas diametrs parasti nepārsniedz 20 mikronus, augu šūnas - 50 mikronus, bet ziedoša auga hloroplasta garums - ne vairāk kā 10 mikronus. Izmantojot gaismas mikroskopu, jūs varat atšķirt objektus, kuru diametrs ir mikrona desmitdaļas.

Pirmo mikroskopu 1610. gadā izstrādāja Galileo, un tas bija lēcu kombinācija svina caurulē (1.1. att.). Un pirms šī atklājuma 1590. gadā holandiešu meistari Jansens nodarbojās ar stikla ražošanu.

Rīsi. 1.1. Galileo Galilejs (1564-1642)

Angļu fiziķis un dabaszinātnieks R. Huks bija pirmais, kurš pētījumos izmantoja mikroskopu. (1.2., 1.4. att.). 1665. gadā viņš pirmo reizi aprakstīja korķa šūnu struktūru un ieviesa terminu “šūna”. (1.3. att.). R. Huks veica pirmo mēģinājumu saskaitīt šūnu skaitu noteiktā spraudņa tilpumā.

Viņš formulēja ideju par šūnu kā šūnu, kas ir pilnībā slēgta no visām pusēm, un konstatēja augu audu šūnu struktūras faktu. Šie divi galvenie secinājumi noteica turpmāko pētījumu virzienu šajā jomā.

Rīsi. 1.2. Roberts Huks (1635-1703)

Rīsi. 1.3. Korķa šūnas pētīja Roberts Huks

Rīsi. 1.4. Roberta Huka mikroskops

1674. gadā nīderlandiešu tirgotājs Antonio van Lēvenhuks, izmantojot mikroskopu, pirmo reizi ūdens pilē ieraudzīja “dzīvniekus” - kustīgus dzīvos organismus (vienšūnu organismus, asins šūnas, spermu) un ziņoja par to zinātnieku aprindām. (1.5., 1.6. att.). Šo “dzīvnieku” apraksti izpelnījās holandietim pasaules slavu un izraisīja interesi par dzīvās mikropasaules izpēti.

Rīsi. 1.5. Antonio van Lēvenhuks (1632-1723)

Rīsi. 1.6. Antonio van Lēvenhuka mikroskops

1693. gadā, Pēterim I uzturoties Delfos, A. Lēvenhuks demonstrēja viņam, kā asinis pārvietojas zivs spurā. Šīs demonstrācijas uz Pēteri I atstāja tik lielu iespaidu, ka, atgriežoties Krievijā, viņš izveidoja optisko instrumentu darbnīcu. 1725. gadā tika organizēta Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmija.

Talantīgi meistari I.E. Beļajevs, I.P. Kulibins izgatavoja mikroskopus (1.7., 1.8., 1.9. att.), kuras izstrādē piedalījās akadēmiķi L. Eilers un F. Epinuss.

Rīsi. 1.7. I.P. Kuļibins (1735-1818)

Rīsi. 1.8. I.E. Beļajevs

Rīsi. 1.9. Krievu amatnieku izgatavoti mikroskopi

1671.–1679 Itāļu biologs un ārsts Marčello Malpigi sniedza pirmo sistemātisku augu orgānu mikrostruktūras aprakstu, kas lika pamatu augu anatomijai. (1.10. att.).

Rīsi. 1.10. Marčello Malpigi (1628-1694)

1671.–1682 anglis Nehemija Grū sīki aprakstīja augu mikrostruktūras; ieviesa terminu “audi”, lai apzīmētu jēdzienu “burbuļu” vai “maisiņu” kolekcija. (1.11. att.). Abi šie pētnieki (viņi strādāja neatkarīgi viens no otra) sniedza pārsteidzoši precīzus aprakstus un zīmējumus. Viņi nonāca pie tāda paša secinājuma par augu audu uzbūves universālumu no pūslīšiem.

Rīsi. 1.11. Nehemija Grū (1641-1712)

XIX gadsimta 20. gados. Nozīmīgākie darbi augu un dzīvnieku audu izpētes jomā pieder franču zinātniekiem Anrī Dutrošē (1824), Fransuā Raspailam (1827), Pjēram Tērpinam (1829). Viņi pierādīja, ka šūnas (maisiņi, pūslīši) ir visu augu un dzīvnieku audu elementārās struktūras. Šie pētījumi pavēra ceļu šūnu teorijas atklāšanai.

Viens no embrioloģijas un salīdzinošās anatomijas pamatlicējiem, Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas akadēmiķis Karls Maksimovičs Bērs parādīja, ka šūna ir ne tikai struktūras, bet arī organismu attīstības vienība. (1.12. att.).

Rīsi. 1.12. K.M. Bērs (1792-1876)

1759. gadā vācu anatoms un fiziologs Kaspars Frīdrihs Volfs pierādīja, ka šūna ir augšanas vienība. (1.13. att.).

Rīsi. 1.13. K.F. Vilks (1733–1794)

1830. gadi Čehu fiziologs un anatoms J.E. Purkyne (1.14. att.), vācu biologs I.P. Mullers pierādīja, ka šūnu organizācija ir universāla visu veidu audiem.

Rīsi. 1.14. Jā.E. Purkīns (1787-1869)

1833. gadā britu botāniķis R. Brauns (1.15. att.) aprakstīja augu šūnas kodolu.

Rīsi. 1.15. Roberts Brauns (1773-1858)

1837. gadā Matiass Jēkabs Šleidens (1.16. att.) ierosināja jaunu augu šūnu veidošanās teoriju, atzīstot šūnu kodola izšķirošo lomu šajā procesā. 1842. gadā viņš pirmo reizi atklāja nukleolus kodolā.

Saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem Šleidena īpašajos pētījumos bija vairākas kļūdas: jo īpaši Šleidens uzskatīja, ka šūnas var rasties no bezstruktūras vielas, un augu embrijs var attīstīties no putekšņu caurules (hipotēze par spontānu dzīvības paaudzi).

Rīsi. 1.16. Matiass Jēkabs Šleidens (1804-1881)

Vācu citologs, histologs un fiziologs Teodors Švāns (1.17. att.) iepazinās ar vācu botāniķa M. Šleidena darbiem, kurš aprakstīja kodola lomu augu šūnā. Salīdzinot šos darbus ar saviem novērojumiem, Švāns izstrādāja savus šūnu struktūras un dzīvo organismu attīstības principus.

1838. gadā Švāns publicēja trīs sākotnējos ziņojumus par šūnu teoriju un 1839. gadā darbu "Mikroskopiskie pētījumi par dzīvnieku un augu struktūras un augšanas atbilstību", kur publicēja šūnu struktūras teorijas pamatprincipus. dzīvie organismi.

F. Engelss apgalvoja, ka šūnu teorijas radīšana bija viens no trim lielākajiem atklājumiem 19. gadsimta dabaszinātnē līdzās enerģijas transformācijas likumam un evolūcijas teorijai.

Rīsi. 1.17. Teodors Švāns (1810-1882)

1834.–1847 Sanktpēterburgas Medicīnas-ķirurģijas akadēmijas profesors P.F. Gorjaņinovs (1.18. att.) formulēja principu, saskaņā ar kuru šūna ir universāls dzīvo būtņu organizācijas modelis.

Gorjaņinovs sadalīja dzīvo būtņu pasauli divās valstībās: bezformas jeb molekulārajā un organiskajā jeb šūnu valstībā. Viņš rakstīja, ka "...organiskā pasaule galvenokārt ir šūnu valstība...". Viņš savos pētījumos atzīmēja, ka visi dzīvnieki un augi sastāv no savstarpēji saistītām šūnām, kuras viņš sauca par pūslīšiem, tas ir, viņš izteica viedokli par augu un dzīvnieku vispārējo uzbūvi.

Rīsi. 1.18. P.F. Gorjaņinovs (1796-1865)

Šūnu teorijas attīstības vēsturē var izdalīt divus posmus:

1) novērojumu uzkrāšanas periods par dažādu augu un dzīvnieku vienšūnu un daudzšūnu organismu uzbūvi (apmēram 300 gadi);

2) pieejamo datu vispārināšanas periods 1838. gadā un šūnu teorijas postulātu formulēšana;

Citoloģiskā pētījuma laikā tiek pētīta šūnu struktūra, lai identificētu ļaundabīgus, labdabīgus audzējus un neaudzēju rakstura bojājumus. Pētījuma galvenais mērķis ir apstiprināt vai atspēkot analīzei ņemto šūnu ļaundabīgo audzēju faktu.

Citoloģiskās izpētes metodes ir balstītas uz šūnu struktūras, šķidrumu un audu šūnu sastāva izpēti mikroskopā.

Ir šādas citoloģiskās izpētes metodes:

• gaismas mikroskopija;
• elektronu mikroskopija;
• centrifugēšanas metode. To lieto, ja nepieciešams atdalīt šūnu membrānas no vispārējās struktūras;
• marķētā atoma metode. Tos izmanto, lai pētītu bioķīmiskos procesus šūnās: šim nolūkam tajās ievada iezīmētu radioaktīvo izotopu;
• mūža studijas. Šī pētījuma metode ļauj pētīt šūnā notiekošos dinamiskos procesus.

Citoloģiskā pētījuma slēdziens balstās uz citoplazmas, šūnu kodola, kodola-citoplazmas attiecības, kompleksu veidošanās un šūnu struktūru izmaiņu iezīmēm.

Citoloģiskā analīze tiek izmantota profilaktiskās izmeklēšanas laikā, diagnozes precizēšanai, operācijas laikā, savlaicīgai recidīvu noteikšanai un ārstēšanas progresa uzraudzībai.

Uztriepes citoloģiskā izmeklēšana

Analīzei tiek izmantoti šādi materiāli:

• šķidrumi: urīns, prostatas izdalījumi, krēpas, dažādu orgānu endoskopijas laikā iegūti uztriepes, izdalījumi no sprauslām, nospiedumi un skrāpējumi no čūlainām un erodētām virsmām, brūces un fistulas, šķidrumi no seroziem un locītavu dobumiem;
• punkcijas: bioloģiskie materiāli, kas iegūti ar tievu adatu veiktas diagnostiskās punkcijas laikā;
• uztriepes no dobuma un dzemdes kakla.

Lielāko daļu šo uztriepes citoloģisko pētījumu veic, ja nepieciešams, lai noteiktu un precizētu diagnozi. Bet dzemdes kakla uztriepes citoloģiskā izmeklēšana (Pap uztriepe) ieteicama: reizi gadā - sievietēm no 19 gadu vecuma, kas ir seksuāli aktīvas; divas reizes gadā - sievietēm, kuras lieto hormonālos kontracepcijas līdzekļus un kurām ir bijusi dzimumorgānu herpes; vairāk nekā divas reizes gadā - sievietēm, kuras cieš no neauglības, dzemdes asiņošanas, aptaukošanās, kurām bieži mainās dzimumpartneri, kuras lieto estrogēnus, kurām ir kārpas uz dzimumorgāniem un kurām diagnosticēta dzimumorgānu herpes.

Dzemdes kakla citoloģiskā izmeklēšana

Dzemdes kakla citoloģiskai izmeklēšanai ar speciālu koka lāpstiņu ņem uztriepi no dzemdes kakla ārējās un iekšējās daļas un no maksts velves. Tad tas tiek pārnests uz stiklu un fiksēts.

Lai identificētu vēža izmaiņas šūnās, tiek veikta dzemdes kakla citoloģiskā izmeklēšana, un noslēgumā ārsts norāda vienu no pieciem šūnu stāvokļa posmiem:

• posms 1. Šūnas ar anomālijām nav atrastas;
• posms 2. Ir nelielas izmaiņas šūnu struktūrā, ko izraisa iekšējo dzimumorgānu iekaisums. Šāds šūnu stāvoklis nerada bažas, taču sievietei ieteicams veikt papildu izmeklēšanu un ārstēšanu;
• 3. posms. Tika konstatēts neliels skaits šūnu ar anomālijām struktūrā. Šajā gadījumā ieteicams atkārtoti paņemt uztriepi vai veikt izmainīto audu histoloģisku izmeklēšanu;
• stadija 4. Tiek konstatētas atsevišķas šūnas ar ļaundabīgām izmaiņām. Galīgā diagnoze netiek veikta, tiek nozīmēta papildu pārbaude;
• 5. stadija. Uztriepē tiek konstatēts liels skaits vēža šūnu.

Šāda citoloģiskā pētījuma ticamība ir augsta, taču tā var sniegt informāciju tikai par apgabalu, no kura šūnas tika ņemtas analīzei. Lai novērtētu olvadu, olnīcu un dzemdes stāvokli, jums jāveic visaptveroša pārbaude.

Galvenās citoloģisko pētījumu metodes ir gaismas un elektronu mikroskopija, t.i., gaismas un elektronu mikroskopu izmantošana, lai redzētu šūnu ārējās un iekšējās struktūras.

Gaismas mikroskopi ļauj novērot arī dzīvās šūnas (parasti šim nolūkam tiek izmantoti vienšūnas organismi, asins šūnas). Tomēr gaismas mikroskopu izšķirtspēja nav tik augsta kā elektroniskajiem mikroskopiem. Palielināmās ierīces izšķirtspēja ir minimālais attālums starp diviem atsevišķi redzamiem punktiem. Gaismas mikroskopiem šo attālumu mēra simtos nanometru, bet elektroniskajiem mikroskopiem to mēra desmitos un nanometru vienībās. Ja pirmais izmanto gaismas plūsmu (izšķirtspēja ir apgriezti proporcionāla viļņa garumam), tad otrā izmanto elektronu plūsmu.

Ir divu veidu elektronu mikroskopi - pārraides un skenēšanas. Pirmā izšķirtspēja ir nedaudz augstāka, bet ar otrās palīdzību jūs varat iegūt trīsdimensiju attēlu. Transmisijas mikroskopiem tiek sagatavotas ļoti plānas sekcijas, caur kurām iziet elektronu kūlis. Skenējošajos mikroskopos no objekta tiek atstarots elektronu stars.

Izmanto arī citoloģiskajos pētījumos fluorescences mikroskopijas metode, kas sastāv no noteiktu krāsvielu pievienošanas dzīvām šūnām, kuras, savienojoties ar dažādām šūnas sastāvdaļām, sāk mirdzēt. Tādējādi, izmantojot gaismas mikroskopu, ir iespējams novērot šūnu struktūras (hloroplastus, mikrotubulas utt.).

Papildus mikroskopijai mūsdienu citoloģijā tiek izmantotas arī citas pētījumu metodes. Citoķīmiskā metodeļauj izpētīt šūnu ķīmisko sastāvu. Šīs metodes pamatā ir noteiktu vielu ķīmiskās reakcijas. Šūnām pievienojot reaģentus, iespējams noteikt tajās DNS, noteiktu proteīnu u.c. klātbūtni, kā arī noteikt to daudzumu.

Autoradiogrāfijas metode ietver iezīmētus (radioaktīvus) atomus saturošas vielas ievadīšanu. Pēc kāda laika iezīmētās molekulas tiek iekļautas šūnas biopolimēros, un tās var izmantot, lai izsekotu vielmaiņas procesu norisei šūnā.

Kopš 20. gadsimta 20. gadiem tāda citoloģiskās izpētes metode kā centrifugēšana (vai šūnu struktūru frakcionēšanas metode). Tas ir balstīts uz faktu, ka šūnu struktūrām ir dažādas masas un centrifugēšanas laikā tās nogulsnējas ar dažādu ātrumu. Tādējādi, ja šūnas tiek iznīcinātas, tad pēc centrifūgas maisījums tiks sadalīts frakcijās, ar smagākām struktūrām apakšā (parasti šūnu kodoliem) un vieglākām - augšpusē.

Salīdzinoši jauns ir šūnu kultūras metode, kas ļauj ārpus ķermeņa speciāli radītos apstākļos izaudzēt identiskas šūnas (kolonijas) no vienas vai vairākām oriģinālām. Šī metode ļauj izpētīt tās šūnu īpašības atsevišķi no ķermeņa, veikt citoloģiskos, ģenētiskos un citus pētījumus.

Jauna citoloģisko pētījumu metode ir mikroķirurģijas metode. Izmantojot ar mikroskopu savienotu mikromanipulatoru, no šūnām tiek izņemti vai pievienoti dažādi komponenti un ievadītas vielas.

Šūnu dzīves organizācijas līmenis

§ 16. Šūnu izpētes vēsture. Citoloģisko pētījumu metodes.

Šūnu izpētes vēsture.

Šūnu pasaule palika pilnīgi nezināma līdz 17. gadsimta vidum, kad cilvēki iemācījās slīpēt lēcas un izmantot tās redzes uzlabošanai.

Viens no pirmajiem mikroskopa radītājiem bija Roberts Huks fiziķis, meteorologs, biologs, inženieris, arhitekts. IN 1665. gads viņš izdeva zīmējumu albumu ar nosaukumu "makrogrāfija", kurā tika prezentēti viņa novērojumi zem mikroskopa.

Viens no Huka apdāvinātajiem laikabiedriem bija holandietis Entonijs van Lēvenhuks, kurš radīja 200 sava īpašā dizaina mikroskopus. Lēvenhuks sasniedza 270 reižu pieaugumu un veica izcilus atklājumus.

Roberts Brauns 1833. gadā atklāja kodolu šūnā. Pēc 1825. gads Jans Purkinje izstrādātas efektīvas metodes mikroskopisko iekārtu preparātu sagatavošanai un krāsošanai.

Šūnu teorija, kas ierosināta augiem 1837. gads Vācu botāniķis Matiass Šleidens, un viņa draugs fiziologs to paplašināja uz dzīvnieku pasauli Teodors Švāns. Nedaudz vēlāk tas tika papildināts Rūdolfs Virčovs, kas iekšā 1885. gads formulēja priekšlikumu "Katra šūna nāk no šūnas."

19. gadsimta vidū. šūnu teorija kļuva vispārpieņemta un par pamatu šūnu zinātnei - citoloģija. Līdz 19. gadsimta beigām. tika atklātas daudzas šūnu sastāvdaļas. Zinātnieki tos ir aprakstījuši un devuši vārdus.

Bet iekšā 1945. gads Citologi pirmo reizi pētīja šūnas, izmantojot elektronu mikroskopu, un ieraudzīja daudzas iepriekš nezināmas struktūras. Tātad izšķirošā loma citoloģijas attīstībā ir jauniem atklājumiem citās zinātnēs, jo īpaši fizikā.

Citoloģisko pētījumu metodes.

Galvenā metode ir gaismas mikroskopijas metode. Tas paredz gaismas mikroskopa izmantošanu, bet gaismas mikroskopā var izmeklēt tikai speciāli sagatavotus citoloģiskos preparātus.

Preparātu pagatavošanai citologi izmanto stikla priekšmetstikliņus un speciāli sagatavotus priekšmetus, kurus var izmeklēt.

Visbiežāk šīs konstrukcijas ir bezkrāsainas, tāpēc tās jākrāso ar speciālām krāsvielām, katru reizi savādākas, atkarībā no tā, kādas struktūras vēlaties redzēt.

Ir divas metodes: spiediena preparātu sagatavošanas metode - pētāmais objekts tiek vienkārši sasmalcināts vienā slānī starp priekšmetstikliņu un vāka stiklu, un metode plānu sekciju sagatavošanai, kas sastāv no viena šūnu slāņa.

Izmanto dzīvo šūnu pētīšanai fāzes kontrasta mikroskopijas metode. Tas ir balstīts uz faktu, ka atsevišķas caurspīdīgas šūnas daļas atšķiras viena no otras pēc blīvuma un gaismas refrakcijas.

Pētot dzīvās šūnas, viņi arī izmanto fluorescences mikroskopijas metode. Tās nozīme slēpjas faktā, ka vairākām vielām ir spēja mirdzēt, kad tās absorbē gaismas enerģiju. Piemēram, ja paskatās uz augu šūnām caur fluorescējošu mikroskopu, tad uz tumši zilā korpusa jūs redzēsiet sarkanus graudus, kas spilgti spīd - tie ir hloroplasti.

Ir metode, kas izmanto marķētos izotopus - autoradiogrāfijas metode- ar izotopiem marķētu vielu reģistrācija. Izmantojot šo metodi, jūs varat redzēt, kuras šūnas daļas saņem vielas, kas marķētas ar radioaktīviem izotopiem.

Elektronu mikroskopijas metode Citologs atklāja tās šūnu struktūras, kuru izmēri ir mazāki par gaismas viļņa garumu. Pateicoties šai metodei, kļuva iespējams pārbaudīt vīrusus un organellus, uz kuriem notiek olbaltumvielu sintēze (ribosomas).

Citologi var arī iegūt un pētīt dažādas šūnu sastāvdaļas, izmantojot šūnu frakcionēšana. Vispirms šūna tiek iznīcināta, un pēc tam šūnu struktūras tiek izolētas, izmantojot īpašu ierīci - centrifūgu.

Šūnu kultūras izmantošanas metode ir no cilvēka, dzīvnieka vai auga ķermeņa izolētu šūnu, audu, mazu orgānu vai to daļu ilgstošas ​​uzglabāšanas un kultivēšanas metode īpašās barības vielu barotnēs. Šīs metodes svarīga priekšrocība ir iespēja novērot šūnu dzīvībai svarīgo aktivitāti, izmantojot mikroskopu.

Citoloģisko metožu nozīme cilvēku slimību diagnostikā un ārstēšanā.

1) Citoloģiskās metodes tiek izmantoti medicīnā, lai pētītu cilvēka ķermeņa fizioloģisko stāvokli, pamatojoties uz šūnu struktūras izpēti. Tos izmanto, lai identificētu asins slimības, atpazītu ļaundabīgos un labdabīgos audzējus, daudzas elpošanas sistēmas slimības, gremošanu, urinēšanu, nervu sistēmu un to ārstēšanu.

2) Cilmes šūna ir nenobriedusi šūna, kas spēj pašatjaunoties un attīstīties par specializētām ķermeņa šūnām. Pieauguša cilvēka organismā cilmes šūnas atrodamas galvenokārt kaulu smadzenēs un ļoti mazos daudzumos visos orgānos un audos. Tos var izmantot daudzu slimību ārstēšanai.

§ 17. Prokariotu un eikariotu šūnu uzbūve.

Šūnu struktūras vienotība.

Jebkuras šūnas saturs ir atdalīts no ārējās vides ar īpašu struktūru - plazmas membrāna (plazmalemma).Šī izolācija ļauj izveidot ļoti īpašu vidi šūnā, atšķirībā no tās, kas to ieskauj. Tāpēc šūnā var notikt procesi, kas nekur citur nenotiek, tos sauc dzīves procesiem.

Tiek saukta dzīvas šūnas iekšējā vide, ko ierobežo plazmas membrāna citoplazma. Tas iekļauj hialoplazma(pamata caurspīdīga viela) un šūnu organoīdi, kā arī dažādas nepastāvīgas būves - ieslēgumi. Ietver arī organellus, kas atrodas jebkurā šūnā ribosomas, kur tas notiek proteīnu sintēze.

Eikariotu šūnu struktūra.

Eikarioti– Tie ir organismi, kuru šūnām ir kodols. Kodols- šī ir pati eikariotu šūnas organelle, kurā tiek glabāta hromosomās ierakstītā iedzimtā informācija un no kuras tiek pārrakstīta iedzimtā informācija. Hromosoma ir DNS molekula, kas integrēta ar olbaltumvielām. Kodols satur kodols- vieta, kur veidojas citas svarīgas olbaltumvielu sintēzē iesaistītās organellas, ribosomas. Bet ribosomas veidojas tikai kodolā, un tās darbojas (t.i., sintezē olbaltumvielas) citoplazmā. Daži no tiem ir brīvi citoplazmā, un daži ir pievienoti membrānām, veidojot tīklu, ko sauc endoplazmatisks.

Ribosomas- organellas, kas nav membrānas.

Endoplazmatiskais tīkls ir ar membrānu norobežotu kanāliņu tīkls. Ir divi veidi: gluda un granulēta. Ribosomas atrodas uz granulētā endoplazmatiskā tīkla membrānām, tāpēc olbaltumvielas tiek sintezētas un transportētas uz turieni. Un gludais endoplazmatiskais tīkls ir ogļhidrātu un lipīdu sintēzes un transportēšanas vieta. Uz tā nav ribosomu.

Olbaltumvielu, ogļhidrātu un tauku sintēzei ir nepieciešama enerģija, ko eikariotu šūnā ražo šūnas “enerģijas stacijas” - mitohondriji.

Mitohondriji- dubultmembrānas organoīdi, kuros notiek šūnu elpošanas process. Organiskie savienojumi tiek oksidēti uz mitohondriju membrānām un ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta īpašu enerģijas molekulu veidā (ATP).

Šūnā ir arī vieta, kur var uzkrāties organiskie savienojumi un no kurienes tos var transportēt - tas ir Golgi aparāts, plakano membrānas maisiņu sistēma. Tas ir iesaistīts olbaltumvielu, lipīdu un ogļhidrātu transportēšanā. Golgi aparāts ražo arī organellus intracelulārai gremošanai - lizosomas.

Lizosomas- vienmembrānas organoīdi, kas raksturīgi dzīvnieku šūnām, satur fermentus, kas var noārdīt olbaltumvielas, ogļhidrātus, nukleīnskābes un lipīdus.

Šūnā var būt organoīdi, kuriem nav membrānas struktūras, piemēram, ribosomas un citoskelets.

Citoskelets- tā ir šūnas muskuļu un skeleta sistēma, kas ietver mikrofilamentus, skropstas, flagellas, šūnu centru, kas ražo mikrotubulus un centriolus.

Ir organellas, kas raksturīgas tikai augu šūnām - plastidi. Ir: hloroplasti, hromoplasti un leikoplasti. Fotosintēzes process notiek hloroplastos.

Arī augu šūnās vakuoli- šūnas atkritumi, kas ir ūdens un tajā izšķīdušo savienojumu rezervuāri. Eikariotu organismi ietver augus, dzīvniekus un sēnes.

Prokariotu šūnu struktūra.

Prokarioti- vienšūnas organismi, kuru šūnām nav kodola.

Prokariotu šūnas ir maza izmēra un uzglabā ģenētisko materiālu apļveida DNS molekulas (nukleoīda) formā. Prokariotu organismi ietver baktērijas un zilaļģes, kuras agrāk sauca par zilaļģēm.

Ja aerobās elpošanas process notiek prokariotos, tad šim nolūkam tiek izmantoti īpaši plazmas membrānas izvirzījumi - mezosomas. Ja baktērijas ir fotosintēzes, tad fotosintēzes process notiek uz fotosintēzes membrānām - tilakoīdi.

Olbaltumvielu sintēze prokariotos notiek plkst ribosomas. Prokariotu šūnās ir maz organellu.

Hipotēzes par eikariotu šūnu organellu izcelsmi.

Prokariotu šūnas uz Zemes parādījās agrāk nekā eikariotu šūnas.

1) simbiotiskā hipotēze izskaidro dažu eikariotu šūnas organellu - mitohondriju un fotosintētisko plastīdu rašanās mehānismu.

2) Invaginācijas hipotēze- norāda, ka eikariotu šūnas izcelsme izriet no fakta, ka senču forma bija aerobs prokariots. Tajā esošās organellas radās čaumalas daļu invaginācijas un atdalīšanās rezultātā, kam sekoja funkcionāla specializācija citu organellu kodolā, mitohondrijās, hloroplastos.

§ 18. Šūnu membrānas. Vielu transportēšana caur membrānām. Šūnas virsmas aparāts, tā funkcijas.

Šūnu membrānas.

Bioloģiskās membrānas- tās ir plānas blakus esošās molekulārā izmēra struktūras, kas atrodas uz šūnu un subcelulāro daļu virsmas, kā arī kanāliņi un pūslīši, kas iekļūst protoplazmā. Bioloģisko membrānu funkcija ir regulēt jonu, cukuru, aminoskābju un citu vielmaiņas produktu transportēšanu.

Jebkuras membrānas pamatā ir dubultais fosfolipīdu slānis.

Tomēr bilipīda slānis nav gatava membrāna, bet tikai tās pamats. Olbaltumvielas sauc membrānas proteīni. Tieši membrānas proteīni nosaka daudzas membrānu īpašības. Ogļhidrāti ir arī daļa no membrānām un veido kompleksus ar olbaltumvielām vai lipīdiem. Membrāna sastāv no bilipīda slāņa, kurā peld (vai ir fiksētas) olbaltumvielu molekulas, veidojot tajā sava veida mozaīku.

Membrānas struktūra atbilst tās funkcijām: transports, barjera un receptors.

1) Barjeras funkcija. Membrāna ir barjera, kas novērš dažādu ķīmisko vielu un citu aģentu iekļūšanu šūnās.

2) Receptoru funkcijas. Membrānas virsmai ir liels receptoru kopums, kas nodrošina specifiskas reakcijas ar dažādiem līdzekļiem.

3) Transporta funkcija. Jonu un vielu transportēšana notiek caur membrānu.

Pārklājot šūnu un atdalot to no apkārtējās vides, bioloģiskās membrānas nodrošina šūnu un organellu integritāti. Tas uztur nevienmērīgu kālija, nātrija, hlora un citu jonu sadalījumu starp protoplazmu un vidi.

Īpaši svarīga membrāna šūnā ir plazmalemma- virsmas membrāna. Tas veic barjeras, transporta, receptoru, signalizācijas funkcijas.

Vielu transportēšana caur membrānām.

Ir divi aktīvi procesi: eksocitoze un endocitoze.

Vielas no šūnas tiek izņemtas ar eksocitoze- intracelulāro pūslīšu saplūšana ar plazmas membrānu. Vielas var iekļūt šūnā caur endocitoze. Endocitozes procesā plazmas membrāna veido iedobumus un aug, kas pēc tam nolobās un pārvēršas par pūslīšiem vai vakuoliem.

Ir divu veidu endocitoze:

- Pinocitoze- šķidro un izšķīdušo vielu uzsūkšana, izmantojot mazus burbuļus;

- Fagocitoze- lielu daļiņu, piemēram, mikroorganismu vai šūnu atlieku, absorbcija.

Fagocitozes gadījumā veidojas lieli burbuļi, kurus sauc vakuoli.

Molekulas cauri membrānām iziet cauri procesiem: vienkārša difūzija, atvieglota difūzija, aktīvais transports.

Vienkārša difūzija- Šis ir pasīvā transporta piemērs, pārejot no apgabala ar lielāku molekulu koncentrāciju uz apgabalu ar zemāku koncentrāciju. Ar vienkāršu difūziju šūnā iekļūst nepolāras (hidrofobas) vielas, kas šķīst lipīdos un mazās neuzlādētās molekulās (piemēram, ūdenī). Tomēr lielākā daļa vielu tiek transportētas cauri membrānai, izmantojot tajā iestrādātos transporta proteīnus. Ir divas adreses formas: atvieglota difūzija un aktīvs transports.

Atvieglota difūzija nosaka koncentrācijas gradients, un molekulas pārvietojas atbilstoši šim gradientam. Tomēr molekula ir uzlādēta, tās transportu ietekmē gan koncentrācijas gradients, gan membrānas potenciāls.

Aktīvā transportēšana ir izšķīdušo vielu transportēšana pret koncentrācijas gradientu, izmantojot ATP enerģiju. Enerģija ir nepieciešama, jo matērijai ir jāpārvietojas pretēji tās dabiskajai tendencei pārvietoties difūzijas ceļā pretējā virzienā. Piemērs ir nātrija-kālija sūknis. Saskaņā ar difūzijas likumiem Na joni pastāvīgi pārvietojas šūnā, un K + joni iziet no šūnas. Šo jonu nepieciešamās koncentrācijas pārkāpums izraisa šūnu nāvi.

Šūnas virsmas aparāts.

Dažādas prokariotu un eikariotu šūnas sastāv no daļām: virsmas aparāts, citoplazma, kodolaparāts.

Virsmas aparātsšūnas veic trīs funkcijas, kas ir universālas visu veidu šūnām: barjera, transports, receptors. Tas var veikt arī vairākas specifiskas funkcijas (piemēram, šūnu sienas mehāniskā turgora funkcija augu šūnās). Šūnu virsmas aparāts sastāv no sistēmām: plazmas membrānas, supramembrānas kompleksa un submembrānas (t.i., submembrānas) muskuļu un skeleta aparāta.

plazmas membrāna, jeb plasmalemma, ir galvenā virsmas aparāta sistēma, universāla visām šūnām. Zem tā atrodas submembrānas sistēma, kas ir iesaistīta transmembrānas transportēšanā un uztveršanā un ir daļa no citoplazmas.

Virsmembrānas struktūra Virsmas aparāts mijiedarbojas starp šūnām un ārējo vidi vai ar citām šūnām. Dzīvnieku šūnās supramembrānas komplekss vai glikokalikss, spēlē svarīgu lomu šūnu receptoru funkcijā. Glikokalikss sastāv no ogļhidrātiem un ir salīdzinoši plāns un elastīgs.

Tas pieder pie atvasinātajām supra-membrānas struktūrām šūnapvalki. Tas jāražo augu, sēnīšu un baktēriju šūnām. Augu šūnu sienā ir celuloze, sēnītes - hitīns, baktērijas - mureīns. Tas ir diezgan stingrs un nesaraujas. Ūdens, sāļi un daudzu organisko vielu molekulas iziet cauri šūnu sieniņai. Plazmolīzes un deplazmolīzes parādība augu šūnās.

Plazmolīze- tā ir citoplazmas atdalīšana no membrānas, kad šūna ir iegremdēta hipertoniskā, t.i. koncentrēts no ārpuses, šķīdums. Ja dzīvnieku šūnas tiek iegremdētas hipertoniskā šķīdumā, tās saraujas. Dažreiz plazmolizētās šūnas paliek dzīvas. Ja šādas šūnas tiek iegremdētas ūdenī, kurā sāļu koncentrācija ir zemāka nekā šūnā, notiek deplazmolīze.

Deplazmolīze- tā ir augu šūnu citoplazmas atgriešanās no plazmolīzes stāvokļa sākotnējā stāvoklī.

Murmanskas Valsts tehniskā universitāte

Bioloģijas katedra

Ziņojums par tēmu:

"Pētniecības metodes citoloģijā"

Pabeigts:

1. kursa studente

Tehnoloģiju fakultāte

Bioloģijas nodaļas

Serebryakova Lada Vjačeslavovna

Pārbaudīts:

Murmanska 2001

Plāns:

1. Ko pēta citoloģija?

2. Ideja, ka organismi sastāv no šūnām.

3. Citoloģijā izmantotās pētījumu metodes.

4. Šūnu frakcionēšana.

5. Autoradiogrāfija.

6. Dažu šūnu cikla posmu ilguma noteikšana, izmantojot autoradiogrāfiju.

Citoloģija ir zinātne par šūnām. Tas parādījās no citām bioloģijas zinātnēm gandrīz pirms 100 gadiem. Pirmo reizi vispārināta informācija par šūnu uzbūvi tika apkopota grāmatā J.-B. Carnoy's Biology of the Cell, kas publicēts 1884. gadā. Mūsdienu citoloģija pēta šūnu uzbūvi, to kā elementāru dzīvu sistēmu funkcionēšanu: tiek pētītas atsevišķu šūnu komponentu funkcijas, šūnu vairošanās procesi, to labošanās, pielāgošanās vides apstākļiem un daudzi citi procesi, kas ļauj spriest par īpašībām un funkcijām. kopīgs visām šūnām. Citoloģija pārbauda arī specializēto šūnu struktūras iezīmes. Citiem vārdiem sakot, mūsdienu citoloģija ir šūnas fizioloģija. Citoloģija ir cieši saistīta ar zinātniskiem un metodoloģiskiem bioķīmijas, biofizikas, molekulārās bioloģijas un ģenētikas sasniegumiem. Tas kalpoja par pamatu padziļinātai šūnu izpētei no šo zinātņu viedokļa un noteiktas sintētiskas zinātnes par šūnu - šūnu bioloģijas vai šūnu bioloģijas - rašanās. Pašlaik termini citoloģija un šūnu bioloģija sakrīt, jo to pētījuma priekšmets ir šūna ar saviem organizācijas un funkcionēšanas modeļiem. Disciplīna “Šūnu bioloģija” attiecas uz bioloģijas pamatsadaļām, jo ​​tā pēta un apraksta vienīgo visas dzīvības vienību uz Zemes – šūnu.

Ilgstoša un rūpīga šūnas kā tādas izpēte noveda pie svarīga teorētiska vispārinājuma formulējuma, kam ir vispārēja bioloģiska nozīme, proti, šūnu teorijas rašanās. INXVIIV. Roberts Huks, fiziķis un biologs, kurš izcēlās ar lielu atjautību, radīja mikroskopu. Izpētot plānu korķa daļu zem sava mikroskopa, Huks atklāja, ka tas ir veidots no sīkām tukšām šūnām, kuras atdala plānas sienas, kuras, kā mēs tagad zinām, sastāv no celulozes. Viņš sauca šīs mazās šūnas par šūnām. Vēlāk, kad citi biologi sāka pētīt augu audus mikroskopā, izrādījās, ka mazās šūniņas, ko Huka atklāja mirušā, nokaltušā spraudnī, atradās arī dzīvo augu audos, taču tie nebija tukši, bet katrā bija neliels želatīns. ķermeni. Pēc dzīvnieku audu mikroskopiskās izmeklēšanas tika konstatēts, ka tie sastāvēja arī no maziem želatīniem ķermeņiem, taču šos ķermeņus tikai retos gadījumos vienu no otra atdala sienas. Visu šo pētījumu rezultātā 1939. gadā Šleidens un Švāns neatkarīgi formulēja šūnu teoriju, kurā teikts, ka šūnas ir elementāras vienības, no kurām galu galā tiek veidoti visi augi un visi dzīvnieki. Kādu laiku vārda šūna dubultā nozīme joprojām radīja dažus pārpratumus, bet pēc tam tā stingri nostiprinājās šajos mazajos želejveida ķermeņos.

Mūsdienu izpratne par šūnu ir cieši saistīta ar tehniskajiem sasniegumiem un pētījumu metožu uzlabojumiem. Papildus parastajai gaismas mikroskopijai, kas nav zaudējusi savu lomu, pēdējo desmitgažu laikā lielu nozīmi ir ieguvusi polarizācijas, ultravioletās, fluorescences un fāzes kontrasta mikroskopija. Starp tiem īpašu vietu ieņem elektronu mikroskopija, kuras izšķirtspēja ļāva iekļūt un izpētīt šūnas submikroskopisko un molekulāro struktūru. Mūsdienu pētījumu metodes ir ļāvušas atklāt detalizētu priekšstatu par šūnu organizāciju.

Katra šūna sastāv no kodola un citoplazmas, kas ir atdalīti viens no otra un no ārējās vides ar membrānām. Citoplazmas sastāvdaļas ir: membrāna, hialoplazma, endoplazmatiskais tīkls un ribosomas, Golgi aparāts, lizosomas, mitohondriji, ieslēgumi, šūnu centrs, specializētās organellas.

Organisma daļu, kas veic īpašu funkciju, sauc par orgānu. Jebkuram orgānam – piemēram, plaušām, aknām, nierēm – katram ir sava īpaša uzbūve, pateicoties kurai tas spēlē noteiktu lomu organismā. Tādā pašā veidā citoplazmā ir īpašas struktūras, kuru savdabīgā uzbūve dod iespēju veikt noteiktas funkcijas, kas nepieciešamas šūnas metabolismam; šīs struktūras sauc par organellām (“mazajiem orgāniem”).

Citoplazmas organellu būtības, funkcijas un izplatības noskaidrošana kļuva iespējama tikai pēc mūsdienu šūnu bioloģijas metožu izstrādes. Visnoderīgākie šajā ziņā bija: 1) elektronu mikroskopija; 2) šūnu frakcionēšana, ar kuras palīdzību bioķīmiķi var izolēt relatīvi tīras šūnu frakcijas, kas satur noteiktus organellus, un tādējādi pētīt tām interesējošās atsevišķas vielmaiņas reakcijas; 3) autoradiogrāfija, kas ļāva tieši pētīt atsevišķas vielmaiņas reakcijas, kas notiek organellās.

Metodi, ar kuru organellus izdala no šūnām, sauc par frakcionēšanu. Šī metode izrādījās ļoti auglīga, dodot bioķīmiķiem iespēju izolēt dažādus šūnu organellus salīdzinoši tīrā veidā. Tas arī ļauj noteikt organellu ķīmisko sastāvu un tajos esošos fermentus un, pamatojoties uz iegūtajiem datiem, izdarīt secinājumus par to funkcijām šūnā. Vispirms šūnas tiek iznīcinātas, homogenizējot kādā piemērotā vidē, kas saglabā organellus un novērš to agregāciju. Ļoti bieži šim nolūkam izmanto saharozes šķīdumu. Lai gan mitohondriji un daudzas citas šūnu organellas paliek neskartas, membrānas struktūras, piemēram, endoplazmatiskais tīkls un plazmas membrāna, sadalās fragmentos. Tomēr iegūtie membrānas fragmenti bieži aizveras paši, kā rezultātā veidojas dažāda izmēra apaļas pūslīši.

Nākamajā posmā šūnu homogenāts tiek pakļauts virknei centrifugēšanas, kuru ātrums un ilgums katru reizi palielinās; šo procesu sauc par diferenciālo centrifugēšanu. Centrifūgas mēģenes apakšā tiek nogulsnētas dažādas šūnu organellas ar atšķirīgu centrifugēšanas ātrumu, kas ir atkarīgs no organellu izmēra, blīvuma un formas. Iegūtās nogulsnes var savākt un pārbaudīt. Lielākas, blīvākas struktūras, piemēram, kodoli, nosēžas visātrāk, savukārt mazākām, mazāk blīvām struktūrām, piemēram, endoplazmatiskā tīkla vezikulām, ir nepieciešams lielāks ātrums un ilgāks laiks, lai nosēstos. Tāpēc pie zemiem centrifugēšanas ātrumiem kodoli tiek nogulsnēti, bet citas šūnu organellas paliek suspensijā. Lielākos ātrumos mitohondriji un lizosomas izgulsnējas, un ar ilgstošu centrifugēšanu un ļoti lielu ātrumu izgulsnējas pat mazas daļiņas, piemēram, ribosomas. Nogulsnes var pārbaudīt, izmantojot elektronu mikroskopu, lai noteiktu iegūto frakciju tīrību. Visas frakcijas zināmā mērā ir piesārņotas ar citām organellām. Ja tomēr ir iespējams sasniegt pietiekamu frakciju tīrību, tām veic bioķīmisko analīzi, lai noteiktu izolēto organellu ķīmisko sastāvu un fermentatīvo aktivitāti.

Pavisam nesen tika izveidota vēl viena šūnu frakcionēšanas metode - blīvuma gradienta centrifugēšana; Šajā gadījumā centrifugēšanu veic mēģenē, kurā vispirms viens virs otra tiek slāņoti saharozes šķīdumi ar pieaugošu koncentrāciju un līdz ar to pieaugošu blīvumu. Centrifugēšanas laikā homogenātā esošās organellas atrodas centrifūgas mēģenē tādā pašā līmenī kā saharozes šķīdumi, kas atbilst tiem pēc blīvuma. Šī metode dod bioķīmiķiem iespēju atdalīt vienāda izmēra, bet dažāda blīvuma organellus (1. att.).

Autoradiogrāfija ir salīdzinoši jauna metode, kas ir ievērojami paplašinājusi gan gaismas, gan elektronu mikroskopijas iespējas. Šī ir ļoti moderna metode, kuras izcelsme ir kodolfizikas attīstība, kas ļāva iegūt dažādu elementu radioaktīvos izotopus. Autoradiogrāfijai jo īpaši nepieciešami to elementu izotopi, kurus izmanto šūna vai var saistīties ar šūnas izmantotajām vielām, un kurus var ievadīt dzīvniekiem vai pievienot kultūrām tādā daudzumā, kas neizjauc normālu šūnu metabolismu. Tā kā radioaktīvais izotops (vai ar to marķētā viela) piedalās bioķīmiskās reakcijās tāpat kā tā neradioaktīvais līdzinieks un vienlaikus izstaro starojumu, izotopu ceļu organismā var izsekot, izmantojot dažādas radioaktivitātes noteikšanas metodes. . Viens no veidiem, kā noteikt radioaktivitāti, ir balstīts uz tās spēju darboties kā gaisma uz fotofilmas; bet radioaktīvais starojums iekļūst melnajā papīrā, ko izmanto, lai aizsargātu plēvi no gaismas, un tam ir tāda pati ietekme uz plēvi kā gaismai.

Lai radioaktīvo izotopu emitēto starojumu varētu noteikt uz preparātiem, kas paredzēti pētīšanai ar gaismas vai elektronu mikroskopiem, preparātus tumšā telpā pārklāj ar speciālu fotoemulsiju un pēc tam kādu laiku atstāj tumsā. Pēc tam preparātus izstrādā (arī tumsā) un fiksē. Radioaktīvos izotopus saturošās zāļu zonas ietekmē pamatā esošo emulsiju, kurā izstarotā starojuma ietekmē parādās tumši “graudiņi”. Tādējādi tiek iegūti radioautogrāfi (no grieķu val.radio - izstarot,automašīnas – pats ungrafo - rakstiet).

Sākumā histologiem bija tikai daži radioaktīvie izotopi; piemēram, daudzos agrīnos autoradiogrāfijas pētījumos tika izmantots radioaktīvais fosfors. Vēlāk šo izotopu sāka izmantot daudz vairāk; Īpaši plaši tiek izmantots ūdeņraža radioaktīvais izotops tritijs.

Autoradiogrāfija tika un joprojām tiek ļoti plaši izmantota, lai pētītu, kur un kā organismā notiek noteiktas bioķīmiskās reakcijas.

Ķīmiskos savienojumus, kas marķēti ar radioaktīviem izotopiem un kurus izmanto bioloģisko procesu pētīšanai, sauc par prekursoriem. Prekursori parasti ir vielas, kas līdzīgas tām, kuras organisms iegūst no pārtikas; tie kalpo kā celtniecības bloki audu veidošanai un tiek iekļauti sarežģītās šūnu un audu sastāvdaļās tādā pašā veidā, kā tajos tiek iekļauti nemarķēti celtniecības bloki. Audu komponentu, kurā ir iekļauts marķētais prekursors un kas izstaro starojumu, sauc par produktu.

Kultūrā audzētās šūnas, lai gan tās pieder vienam un tam pašam tipam, jebkurā brīdī atradīsies dažādos šūnu cikla posmos, ja vien netiks veikti īpaši pasākumi to ciklu sinhronizēšanai. Tomēr, ievadot šūnās tritiju-timidīnu un pēc tam veicot autoradiogrāfijas, var noteikt dažādu cikla posmu ilgumu. Viena posma – mitozes – sākuma laiku var noteikt bez iezīmētā timidīna. Lai to izdarītu, kultūras šūnu paraugs tiek novērots fāzes kontrasta mikroskopā, kas ļauj tieši uzraudzīt mitozes gaitu un noteikt tās laiku. Mitozes ilgums parasti ir 1 stunda, lai gan dažos šūnu veidos tas aizņem līdz 1,5 stundām.

G 2-periods .

Lai noteiktu G 2 perioda ilgumu, tiek izmantota metode, kas pazīstama kāpulsa tags: Šūnu kultūrai pievieno marķēto timidīnu un pēc neilga laika barotni aizstāj ar svaigu, lai novērstu turpmāku iezīmētā timidīna uzņemšanu šūnās. Šajā gadījumā marķējums ir iekļauts tikai tajās šūnās, kuras, īslaicīgi uzturoties vidē ar tritija-timidīnu, atradāsS- šūnu cikla periods. Šādu šūnu īpatsvars ir neliels, un tikai neliela daļa šūnu saņems marķējumu. Turklāt visas šūnas, kurās ir marķējums, būs starpfāzē – no šūnām, kas tik tikko iekļuvušasS- periods, tiem, kas gandrīz beidzās tritija-timidīna iedarbības laikā. Paraugā, kas ņemts uzreiz pēc iezīmētā timidīna noņemšanas, marķējums ir ietverts tikai starpfāzu kodolos, kas pieder šūnām, kas atradāsS-periods; tās pašas šūnas, kas šajā periodā bija mitozes stāvoklī, paliek nemarķētas.

Ja pēc tam turpināsiet ņemt paraugus no kultūras noteiktos intervālos un veikt autoradiogrāfu katram nākamajam paraugam, tad pienāks brīdis, kad etiķete sāks parādītiesmitotisks d -hromosomas . Etiķetes tiks iekļautas visās šūnās, kuras barotnē atradās tritija-timidīna klātbūtnē.S-periodu, un starp šīm šūnām būs arī tikko ienākušieS-periodu, un gandrīz beidzās. Ir pilnīgi skaidrs, ka šīs pēdējās būs pirmās no iezīmētajām šūnām, kurām tiks veikta mitoze, un tāpēc marķējums tiks atklāts to mitotiskajās hromosomās. Tādējādi intervāls starp 1) laiku, kad iezīmētais timidīns tika izņemts no kultūras, un 2) iezīmēto mitotisko hromosomu parādīšanās laiku atbildīs ilgumam.G2 šūnu cikla periodi.

Ilguma noteikšana S - periods .

Tā kā šūnas, kas atrodas pašās beigās, kad etiķete tiek ievadīta barotnēS-periods būs pirmais, kas nonāks mitozē, tad, līdz ar to, tajās šūnās, kurāsS-periods sākas tieši pirms etiķetes noņemšanas; iezīmētās mitotiskās hromosomas parādīsies pēdējās. Tāpēc, ja mēs varētu noteikt intervālu starp pirmo atzīmēto šūnu ieiešanas laiku mitozē un pēdējās atzīmētajām šūnām, mēs noteiktu ilgumuS- periods. Tomēr, lai gan laiku, kad iezīmētās mitotiskās hromosomas parādās pirmo reizi, ir viegli noteikt, nevar noteikt laiku, kurā pēdējās iezīmētās šūnas nonāk mitozē (to kavē ļoti lielais iezīmēto dalīšanās šūnu skaits pēdējos paraugos). Tāpēc ilgumsS-periodi ir jānosaka citādi.

Pārbaudot secīgu šūnu paraugu autoradiogrāfijas, kas ņemtas ar regulāriem intervāliem, tiek atklāts, ka to šūnu īpatsvars, kurām ir marķējums to mitotiskajās hromosomās, pakāpeniski palielinās, līdz burtiski tiek iezīmētas visas dalošās šūnas. Tomēr, kad šūnas pa vienai pabeidz mitozi, tās kļūst par marķētām starpfāzu šūnām. Pirmās, kas pabeidz mitozi, ir tās iezīmētās šūnas, kas tajā iekļuva pirmās; un attiecīgi no šūnām ar iezīmētām mitotiskām hromosomām pēdējās, kas pabeidz mitozi, ir tās, kas tajā iekļuva vēlāk nekā visas. Tā kā mitozes ilgums vienmēr ir vienāds, tad, ja mēs varētu noteikt intervālu starp: 1) mitozes beigu laiku šūnās, kuras vispirms ieslēdza atzīmi, un 2) laiku mitoze šūnās, kuras zīmi ieslēdza pēdējā, mēs noteiktu ilgumuS- periods. IlgumsS-periodu var viegli noteikt, nosakot intervālu starp: 1) brīdi, kad 50% mitotisko šūnu kultūrā satur marķējumu, un 2) brīdi, pēc kura kultūra vairs nesatur 50% marķētas šūnas.

Ģenerācijas laika noteikšana (visa šūnu cikla kopējais ilgums).

Turpinot ņemt šūnu paraugus no kultūras, var konstatēt, ka iezīmētās mitotiskās figūras kādā brīdī pilnībā izzūd un pēc tam atkal parādās. Šādas dalīšanās šūnas ir meitas šūnas, kas iegūtas no tām mātes šūnām, kuras ieslēdza etiķeti, pakļaujoties tritija-timidīna iedarbībaiS- periods. Šīs mātes šūnas nonācaS-periodu, sadalīja un pēc tam izgāja cauri otrai starpfāzei un otrajam dalījumam, tas ir, viņi izgāja vienu pilnu ciklu un daļu no nākamā. Laiku, kas nepieciešams pilnīga šūnu cikla pabeigšanai, sauc par laikupaaudze. Tas atbilst intervālam starp divām secīgām etiķetes iekļaušanas virsotnēm un parasti atbilst segmentam starp tiem secīgu augšupejošu līkņu punktiem, kuros 50% mitotisko figūru satur etiķeti.

Literatūra.

A. Ham, D. Cormack “Histoloģija”, 1. sējums Maskavas “MIR” 1982;

M.G.Abramovs “Klīniskā citoloģija” Maskavas “MEDICĪNA” 1974;

J.S.Čencovs “Vispārējā citoloģija”