Методи цитологічного дослідження

Першим приладом за допомогою якого вивчають клітини, був світловий мікроскоп. Методи досліджень за допомогою цього мікроскопа називають світловою мікроскопією. Так можна вивчати загальний план будови клітин та їхні окремі органели, розміром не менше ніж 200 нм.

Клітинні структури дрібніших розмірів (наприклад, клітинні мембрани) відкрито й досліджено за допомогою електронного мікроскопа, винайденого у першій половині ХХ століття.

Живі клітини досліджують за допомогою методу прижиттєвого вивчення, так і в зафіксованому стані. Можна вивчати певні процеси життєдіяльності клітини (рух цитоплазми, процес поділу).

Щоб з'ясувати місце або перебіг тих чи інших біохімічних процесів у клітині, застосовують метод мічених атомів: у клітину вводять речовин, в якій один із атомів певного хімічного елемента заміщений його радіоактивним ізотопом. За допомогою спеціальних приладів, здатних фіксувати ці ізотопи, можна простежити за міграцією цих речовин у клітині та їхнім перетворенням.

Для вивчення окремих клітинних структур застосовують центрифугування. При цьому клітини попередньо подрібнюють і в особливих пробірках уміщують у центрифугу - прилад, здатний розвивати швидкі колові оберти. Оскільки різні клітинні структури мають неоднакову щільність, вони під час роботи центрифуги осідатимуть неодночасно й утворюватимуть шари: щільні - швидше, і тому опиняться знизу, а менш щільні - повільніше, вони розташовуються зверху. Шари, що утворилися, розділяють і досліджують окремо.

Будова клітини

Будь - яка клітина складається з поверхневого апарату, цитоплазми та ядра. Лише клітини бактерій і ціанобактерій не мають ядра. Внутрішній вміст клітини оточує поверхневий апарат. До його складу входять плазматична мембрана, над мембранні та підмембранні структури. Поверхневий апарат клітини захищає внутрішній вміст від несприятливих впливів довкілля, забезпечує обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем. Клітини різних груп організмів мають відміни у будові поверхневого апарату.

Цитоплазма - це внутрішнє середовище клітини, розташоване між плазматичною мембраною і ядром. Вона становить собою колоїдний розчин органічних і мінеральних сполук, характеризується відносною сталістю будови, хімічного складу та фізичних властивостей. Основа цитоплазми - це гіалоплазма - безбарвна колоїдна система клітини. До складу входять розчинні білки, РНК, полісахариди, ліпіди і певним чином розташовані клітинні структури: мембрани, органели, включення.

Цитоплазма виконує багато важливих функцій: об’єднує всі структури, які в ній знаходяться, забезпечує їхню взаємодію, завдяки чому клітина функціонує як єдина цілісна система. В ній відбувається транспорт різноманітних речовин, перебігають деякі процеси енергетичного та пластичного обміну, відкладаються запасні поживні речовини та продукти метаболізму.

Клітини обмежані плазматичною мембраною. Вона забезпечує обмін речовин із навколишнім середовищем і взаємодію між собою. Система додаткових мембран необхідна для розміщення певних структур (ферементів, рибосом), а також для розділення просторо процесів обміну речовин і перетворення енергії, захисту певних ділянок клітини від її гідролітичних ферментів.

Плазматична мембрана захищає внутрішнє середовище клітини від несприятливих впливів і бере участь у процесах обміну речовин із навколишнім середовищем. Вона утворює вирости, мікроворсинки, які значно збільшують поверхню клітини. У плазматичній мембранні розташовані деякі ферменти, необхідні для обміну речовин.

Система білкових утворів - мікро трубочок та мікро ниток - утворює внутрішньоклітинний скелет, або цитоскелет, який виконує в клітинні опорну функцію. Крім того, ці утвори беруть участь у змінні форми клітин та їхньому русі, забезпечують певне розташування ферментів, які зумовлюють перебіг біохімічних процесів.

Клітинний центр – ділянка світлої цитоплазми, в який розміщено центріолі, що беруть участь в утворенні мікротрубочок цитоплазми, веретена поділу, джгутиків та війок.

Органели - постійні клітині структури. Кожна із органел виконує певні функції, забезпечуючи ті чи інші процеси життєдіяльності клітини (живлення, рух). Особливості будови тієї чи іншої органели тісно пов'язані з виконуваними нею функціями. На відміну від органел, включення - непостійні структури, тобто можуть з'являтись у процесі життєдіяльності клітини, зникають і знову утворюватись. Це здебільшого запасні сполуки чи кінцеві продукти обміну речовин у вигляді краплин, зерен. Залежно від рівня організації клітин організми діляться на прокаріотів та еукаріотів.

До одномембранних органел клітини належить: ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, різні типи вакуолей.

На мембранах шорсткої ендоплазматичної сітки відбуваються біосинтез білків та їхній розподіл; вона також бере участь у синтезі компонентів клітинних мембран. Гладенька ендоплазматична сітка забезпечує синтез ліпідів і вуглеводів. У ній можуть накопичуватись токсичні продукти обміну, які знешкоджуються особливими ферментами.

Комплекс Гольджі забезпечує накопичення певних речовин, їхнє дозрівання, пакування та секрецію.

Лізосоми – це пухирці з гідролітичними ферментами. Вони утворюють травні вакуолі чи самостійно перетравлюють окремі клітини, їхні частини або групи.

У клітинах еукаріот є різні типи вакуолей: травні, скоротливі, заповнені клітинним соком.

У клітинах еукаріот є вкриті подвійною мембраною органели – мітохондрії та пластиди. Вони містять власні ДНК та білоксинтезуючий аппарат і розмножуються поділом, тобто мають певну автономію в клітині.

Мітохондрії мають гладеньку зовнішню мембрану, тоді як внутрішня утворює вирости всередину. Головною функцією мітохондрій є синтез АТФ.

Пластиди – двомембрвнні органели клітин вищих рослин різної форми та розмірів. Розрізняють три основних типи пластид – зелені (хлоропласти), безбарвні (лейкопласти) та яскраво забарвлені у різні кольори (хромопласти).

Хромосоми – внутрішньоядерні органели, які складаються переважно з білків і ДНК. Гени (ділянки молекули ДНК) розташовані в хромосомах і несуть спадкову інформацію. Сукупність хромосом клітини називається каріотипом.

Рибосоми – немембранні органгели клітини, які беруть участь у біосинтезі білків. Під час біосинтезу білка рибосоми можуть об’єднуватися в групи, утворюючи разом з молекулою іРНК полісоми. Органели руху клітини – це псевдоподії, джгутики та війки.