Metody badawcze w histologii, cytologii i embriologii. Jak przeprowadza się badanie histologiczne: rodzaje, metody, cechy Histologiczna metoda badania komórek

2. Przedmioty badań histologicznych

3. Przygotowanie preparatów histologicznych

4. Metody badawcze

5. Historyczne etapy rozwoju histologii

1. Histologia nauka o budowie mikroskopowej i submikroskopowej, rozwoju i czynności życiowej tkanek organizmów zwierzęcych. W konsekwencji histologia bada jeden z poziomów organizacji żywej materii tkankowej. Są następujące poziomy hierarchiczne organizacja żywej materii:

komórkowy;

papierowa chusteczka;

jednostki strukturalne i funkcjonalne narządów;

poziom narządów;

poziom systemu;

poziom organizmu

Histologia jako dyscyplina naukowa obejmuje działy: cytologia, embriologia, histologia ogólna (bada budowę i funkcje tkanek), histologia prywatna (bada mikroskopową budowę narządów).

główny obiekt badaniem histologii jest ciało zdrowej osoby i dlatego ta dyscyplina akademicka jest określana jako histologia człowieka.

Główne zadanie histologia polega na badaniu struktury komórek, tkanek, narządów, ustalaniu powiązań między różnymi zjawiskami, ustalaniu ogólnych wzorców.

Histologia, podobnie jak anatomia, należy do nauk morfologicznych, których głównym zadaniem jest badanie struktur żywych systemów. W przeciwieństwie do anatomii, histologia bada strukturę żywej materii na poziomie mikroskopowym i elektronowym. Jednocześnie obecnie prowadzone są badania struktury różnych elementów konstrukcyjnych z uwzględnieniem pełnionych przez nie funkcji. Takie podejście do badania struktur żywej materii nazywa się histofizjologicznym, a histologia jest często określana jako histofizjologia. Ponadto, badając materię żywą na poziomie komórkowym, tkankowym i narządowym, bierze się pod uwagę nie tylko kształt, rozmiar i położenie interesujących nas struktur, ale skład substancji tworzących te struktury jest często określany metodą cyto - i histochemia. Wreszcie, badane struktury są zwykle rozpatrywane z uwzględnieniem ich rozwoju, zarówno w okresie wewnątrzmacicznym (zarodkowym), jak i podczas ontogenezy postembrionalnej. Z tym właśnie wiąże się potrzeba włączenia embriologii w przebieg histologii.

Histologia, jak każda nauka, ma swoje własne obiekty i metody ich badanie. Bezpośrednim obiektem badań są komórki, fragmenty tkanek i narządów przygotowane w specjalny sposób do badania pod mikroskopem.

2. Przedmioty badań podzielony na:

żywe (komórki w kropli krwi, komórki w hodowli itp.);

martwe lub utrwalone, które można pobrać zarówno z żywego organizmu (biopsja), jak i ze zwłok.

W każdym przypadku po pobraniu kawałków poddaje się je działaniu roztworów utrwalających lub zamraża. Zarówno do celów naukowych, jak i edukacyjnych wykorzystuje się obiekty stałe. Przygotowane w określony sposób preparaty stosowane do badania pod mikroskopem nazywane są preparatami histologicznymi.

Preparat histologiczny może być w postaci:

cienki kolorowy skrawek narządu lub tkanki;

rozmaz na szkle;

odcisk na szkle z rozbitego organu;

preparat cienkowarstwowy.

Preparat histologiczny dowolnej postaci musi spełniać następujące wymagania:

zachować stan witalny struktur;

być wystarczająco cienkie i przezroczyste, aby można je było badać pod mikroskopem w świetle przechodzącym;

dla kontrastu, to znaczy badane struktury powinny być wyraźnie określone pod mikroskopem;

preparaty do mikroskopii świetlnej należy długo przechowywać i wykorzystać do ponownego zbadania.

Wymagania te są osiągane podczas przygotowywania leku.

3. Są następujące etapy przygotowania preparatu histologicznego

Biorąc materiał(kawałek tkanki lub narządu) do przygotowania leku. Uwzględnia to następujące punkty: pobieranie materiału należy przeprowadzić jak najszybciej po śmierci lub uboju zwierzęcia, a jeśli to możliwe, z żywego obiektu (biopsja), tak aby struktury komórki, tkanki lub organy są lepiej zachowane; pobieranie próbek powinno odbywać się ostrym narzędziem, aby nie uszkodzić tkanki; grubość elementu nie powinna przekraczać 5 mm, aby roztwór utrwalający mógł wniknąć w grubość elementu; kawałek musi być oznakowany (wskazać nazwę ciała, numer zwierzęcia lub imię i nazwisko osoby, datę pobrania próbki itp.).

Mocowanie materiału niezbędne do zatrzymania procesów metabolicznych i ochrony struktur przed rozkładem. Utrwalenie uzyskuje się najczęściej poprzez zanurzenie elementu w płynach utrwalających, którymi mogą być proste alkohole i formalina oraz złożony roztwór Carnoya, utrwalacz Zinkera i inne. Utrwalacz powoduje denaturację białek, a tym samym wstrzymuje procesy metaboliczne i zachowuje struktury w stanie ich życia. Utrwalenie można również osiągnąć przez zamrożenie (chłodzenie w strumieniu CO2, ciekłym azocie itp.). Czas trwania utrwalania dobiera się empirycznie dla każdej tkanki lub narządu.

Wlewanie kawałków do środka uszczelniającego(parafina, celoidyna, żywice) lub zamrożenie w celu późniejszego cięcia cienkich skrawków.

Przygotowanie sekcji na specjalnych urządzeniach (mikrotom lub ultramikrotom) przy użyciu specjalnych noży. Skrawki do mikroskopii świetlnej naklejane są na szkiełka mikroskopowe, a do mikroskopii elektronowej na specjalnych siatkach.

Barwienie sekcji lub ich kontrastowanie (dla mikroskopii elektronowej). Przed barwieniem skrawków środek uszczelniający jest usuwany (odwoskowanie). Kolorystyka pozwala uzyskać kontrast badanych struktur. Barwniki dzielą się na zasadowe, kwaśne i obojętne. Najczęściej stosowane są barwniki zasadowe (zwykle hematoksylina) i kwaśne (eozyna). Często stosuje się złożone barwniki.

Oświecenie sekcji(w ksylenie, toluenie), kapsułkowanie w żywicach (balsam, polistyren), szkiełko nakrywkowe.

Po tych kolejnych procedurach lek można badać pod mikroskopem świetlnym.

Do celów mikroskopii elektronowej kroki przygotowawcze mają pewne cechy szczególne, ale ogólne zasady są takie same. Główną różnicą jest to, że preparat histologiczny do mikroskopii świetlnej może być przechowywany przez długi czas i ponownie użyty. Plasterki do mikroskopii elektronowej są używane jednorazowo. W tym samym czasie obiekty będące przedmiotem zainteresowania preparatu są najpierw fotografowane, a badanie struktur jest już przeprowadzane na wzorach dyfrakcji elektronów.

Z chusteczek o płynnej konsystencji(krew, szpik kostny i inne), sporządza się preparaty w postaci rozmazu na szkiełku podstawowym, które również utrwala się, barwi, a następnie bada.

Z delikatnych narządów miąższowych(wątroba, nerki i inne) preparaty wykonuje się w formie odcisku narządu: po złamaniu lub pęknięciu narządu na miejsce złamania narządu nakłada się szkiełko, na które nakleja się wolne komórki. Następnie lek jest utrwalany, barwiony i badany.

Wreszcie z niektórych narządów(krezka, opona mater) lub z luźnej włóknistej tkanki łącznej preparaty filmowe wykonuje się przez rozciąganie lub zgniatanie między dwiema szklankami, również z późniejszym utrwaleniem, zabarwieniem i wlaniem do żywic.

4. Główna metoda badawcza obiektami biologicznymi stosowanymi w histologii jest mikroskopia, czyli badanie preparatów histologicznych pod mikroskopem. Mikroskopia może być niezależną metodą badań, ale ostatnio jest zwykle łączona z innymi metodami (histochemią, historadiografią i innymi). Należy pamiętać, że do mikroskopii stosuje się różne konstrukcje mikroskopów, które umożliwiają badanie różnych parametrów badanych obiektów. Są następujące rodzaje mikroskopii:

mikroskopia świetlna (rozdzielczość 0,2 µm) jest najpowszechniejszym rodzajem mikroskopii;

mikroskopia ultrafioletowa (rozdzielczość 0,1 µm);

mikroskopia luminescencyjna (fluorescencyjna) do określania związków chemicznych w rozważanych strukturach;

mikroskopia z kontrastem fazowym do badania struktur w niebarwionych preparatach histologicznych;

mikroskopia polaryzacyjna do badania głównie struktur włóknistych;

mikroskopia ciemnego pola do badania żywych obiektów;

mikroskopia światła padającego do badania grubych obiektów;

mikroskopia elektronowa (rozdzielczość do 0,1-0,7 nm), jej dwie odmiany - transmisyjna (transmisyjna) mikroskopia elektronowa oraz skaningowa lub skaningowa daje obraz powierzchni ultrastruktur.

Metody histochemiczne i cytochemiczne pozwala określić skład związków chemicznych, a nawet ich ilość w badanych strukturach. Metoda polega na przeprowadzeniu reakcji chemicznych z zastosowanym odczynnikiem i substancjami chemicznymi w podłożu, z wytworzeniem produktu reakcji (kontrast lub fluorescencyjny), który następnie oznacza się za pomocą mikroskopii świetlnej lub fluorescencyjnej.

Metoda histoautoradiografii pozwala na identyfikację składu chemicznego w strukturach i intensywności wymiany poprzez włączenie izotopów promieniotwórczych w badane struktury. Metoda jest najczęściej stosowana w doświadczeniach na zwierzętach.

Metoda wirowania różnicowego pozwala na badanie pojedynczych organelli lub nawet fragmentów wyizolowanych z komórki. W tym celu kawałek badanego narządu rozdrabnia się, zalewa solą fizjologiczną, a następnie dysperguje w wirówce przy różnych prędkościach (od 2 do 150 tys.) i uzyskuje interesujące frakcje, które następnie bada się różnymi metodami.

Metoda interferometryczna pozwala określić suchą masę substancji w obiektach żywych lub nieruchomych.

Metody immunomorfologiczne pozwala, wykorzystując wcześniej przeprowadzone reakcje immunologiczne, oparte na interakcji antygen-przeciwciało, określić subpopulacje limfocytów, określić stopień obcości komórek, przeprowadzić typowanie histologiczne tkanek i narządów (w celu określenia zgodności tkankowej) do przeszczepów narządów.

Metoda hodowli komórkowej(in vitro, in vivo) hodowanie komórek w probówce lub w specjalnych kapsułkach w organizmie, a następnie badanie żywych komórek pod mikroskopem.

Jednostki miary stosowane w histologii

Do pomiaru struktur w mikroskopii świetlnej stosuje się głównie mikrometry: 1 μm to 0,001 mm; mikroskopia elektronowa wykorzystuje nanometry: 1 nm to 0,001 µm.

5. W historia rozwoju histologii warunkowo wyróżnić trzy Kropka:

okres prekroskopowy(od IV w. p.n.e. do 1665 r.) wiąże się z imionami Arystotelesa, Galena, Awicenny, Wesaliusza, Fallopiusza i charakteryzuje się próbami wyizolowania heterogenicznych tkanek w organizmie zwierząt i ludzi (twardych, miękkich, płynnych itd. ) oraz stosowanie metod preparacji anatomicznej.

okres mikroskopowy(od 1665 do 1950). Początek tego okresu związany jest z nazwiskiem angielskiego fizyka Roberta Hooke'a, który po pierwsze udoskonalił mikroskop (uważa się, że pierwsze mikroskopy wynaleziono już na samym początku XVII wieku), a po drugie wykorzystał go do systematycznych badań różnych, w tym biologicznych, obiektów, a wyniki tych obserwacji opublikował w 1665 roku w książce „Mikrografia”, po trzecie, jako pierwszy wprowadził termin „komórka” („cellulum”). Następnie prowadzono ciągłe doskonalenie mikroskopów i ich coraz szersze zastosowanie do badania tkanek i narządów biologicznych.

Szczególną uwagę zwrócono na badanie struktury komórki. Jan Purkinje opisał obecność „protoplazmy” (cytoplazmy) i jądra w komórkach zwierzęcych, a nieco później R. Brown potwierdził obecność jądra w większości komórek zwierzęcych. Botanik M. Schleiden zainteresował się pochodzeniem komórek przez cytokinezę. Wyniki tych badań pozwoliły T. Schwanowi na podstawie ich doniesień sformułować teorię komórki (1838-1839) w postaci trzech postulatów:

wszystkie organizmy roślinne i zwierzęce składają się z komórek;

wszystkie komórki rozwijają się zgodnie z ogólną zasadą z cytoblastemy;

każda komórka ma niezależną aktywność życiową, a aktywność życiowa organizmu jest sumą aktywności komórek.

Jednak wkrótce R. Virchow (1858) wyjaśnił, że rozwój komórek odbywa się poprzez podzielenie pierwotnej komórki (dowolnej komórki z komórki). Postanowienia teorii komórkowej opracowane przez T. Schwana są aktualne, choć inaczej sformułowane.

Współczesne przepisy teorii komórki:

komórka jest najmniejszą jednostką życia;

komórki organizmów zwierzęcych mają podobną strukturę;

rozmnażanie komórek następuje poprzez podzielenie pierwotnej komórki;

organizmy wielokomórkowe to złożone zespoły komórek i ich pochodnych, połączone w układy tkanek i narządów, połączone ze sobą komórkowymi, humoralnymi i nerwowymi formami regulacji.

Dalsze udoskonalanie mikroskopów, zwłaszcza tworzenie soczewek achromatycznych, umożliwiło identyfikację mniejszych struktur w komórkach:

ośrodek komórkowy Hertwig, 1875;

aparat siatkowy lub blaszkowaty kompleks Golgiego, 1898;

mitochondria Benda, 1898

Nowoczesna scena Rozwój histologii rozpoczyna się w 1950 r. od momentu zaczęcia stosowania mikroskopu elektronowego do badania obiektów biologicznych, choć mikroskop elektronowy został wynaleziony wcześniej (E. Ruska, M. Knol, 1931). Jednak współczesny etap rozwoju histologii charakteryzuje się wprowadzeniem nie tylko mikroskopu elektronowego, ale także innych metod: cyto- i histochemii, historadiografii i innych nowoczesnych metod wymienionych powyżej. W tym przypadku zwykle stosuje się kompleks różnych metod, co umożliwia nie tylko uzyskanie jakościowego wyobrażenia o badanych strukturach, ale także uzyskanie dokładnych cech ilościowych. Obecnie szczególnie szeroko stosowane są różne techniki morfometryczne, w tym zautomatyzowane systemy przetwarzania informacji otrzymanych za pomocą komputerów.

WYKŁAD 2. Cytologia. Cytoplazma

Histologia - (po grecku "gistos" - tkanka, logis - nauczanie) Jest to nauka o budowie, rozwoju i czynności życiowej tkanek organizmów wielokomórkowych i człowieka. Obiekty będące przedmiotem tej nauki są niedostępne gołym okiem. Dlatego historia histologii jest ściśle związana z historią powstania takich instrumentów, które pozwalają badać najmniejsze obiekty gołym okiem. 2

Przebieg histologii jest umownie podzielony na następujące działy: n 1. Cytologia jest nauką o komórce. n 2. Embriologia jest nauką o rozwoju, od powstania do całkowitego ukształtowania się organizmu. n 3. Histologia ogólna - nauka o ogólnych wzorach właściwych tkankom. n 4. Prywatna histologia – zajmuje się badaniem budowy, rozwoju narządów i układów.

CYTOLOGIA - (z greckiego κύτος "komórka" i λόγος - "badanie", "nauka") n Gałąź biologii zajmująca się badaniem żywych komórek, ich organelli, ich struktury, funkcjonowania, procesów rozmnażania się komórek, starzenia się i śmierci. cztery

EMBRYOLOGIA n (z innego -gr. ἔμβρυον - embrion, embrion + -λογία z λόγος - nauczanie) jest nauką badającą rozwój zarodka. 5

Historia powstania teorii komórkowej 1590. Jansen wynalazł mikroskop, w którym powiększenie zapewniało połączenie dwóch soczewek. 1665. Robert Hooke po raz pierwszy użył terminu komórka. 1650-1700 lat. Anthony van Leeuwenhoek jako pierwszy opisał bakterie i inne mikroorganizmy. 1700 -1800 lat. Opublikowano wiele nowych opisów i rysunków różnych tkanek, głównie roślinnych. W 1827 roku Karl Baer odkrył jajo u ssaków. 1831 -1833 lat. Robert Brown opisał jądro w komórkach roślinnych. 1838 -1839 lat. Botanik Matthias Schleiden i zoolog Theodor Schwann połączyli pomysły różnych naukowców i sformułowali teorię komórki, która postulowała, że podstawową jednostką budowy i funkcji organizmów żywych jest komórka. 1855 Rudolf Virchow wykazał, że wszystkie komórki powstają w wyniku podziałów komórkowych.

Historia powstania teorii komórkowej 1665. Badając fragment korka pod mikroskopem, angielski naukowiec, fizyk Robert Hooke odkrył, że składa się on z komórek oddzielonych przegrodami. Komórki te nazwał „komórkami”

Historia powstania teorii komórkowej W XVII wieku Leeuwenhoek zaprojektował mikroskop i otworzył ludziom drzwi do mikrokosmosu. Różnorodność orzęsków, wrotków i innych maleńkich żywych stworzeń przemknęła przed oczami zdumionych badaczy. Okazało się, że są wszędzie - te najmniejsze organizmy: w wodzie, odchodach, w powietrzu i kurzu, w ziemi i rynsztokach, w gnijących odpadach pochodzenia zwierzęcego i roślinnego.

Historia powstania teorii komórkowej 1831-1833. Robert Brown opisał jądro w komórkach roślinnych. W 1838 r. niemiecki botanik M. Schleiden zwrócił uwagę na jądro i uznał je za twórcę komórki. Według Schleidena jąderko kondensuje się z substancji ziarnistej, wokół której tworzy się jądro, a wokół jądra - komórka, a jądro może zanikać w procesie tworzenia się komórki.

Historia powstania teorii komórkowej Niemiecki zoolog T. Schwann wykazał, że tkanki zwierzęce również składają się z komórek. Stworzył teorię stwierdzającą, że komórki zawierające jądra stanowią strukturalną i funkcjonalną podstawę wszystkich żywych istot. Komórkowa teoria budowy została sformułowana i opublikowana przez T. Schwanna w 1839 roku. Jej istotę można wyrazić w następujących postanowieniach: 1. komórka jest podstawową jednostką strukturalną budowy wszystkich istot żywych; 2. Komórki roślin i zwierząt są niezależne, homologiczne do siebie pod względem pochodzenia i budowy. Każda komórka funkcjonuje niezależnie od innych, ale razem ze wszystkimi. 3. Wszystkie komórki powstają z pozbawionej struktury substancji międzykomórkowej. (Błąd!) 4. O aktywności życiowej komórki decyduje otoczka. (Błąd!)

Historia powstania teorii komórkowej W 1855 r. niemiecki lekarz R. Virchow dokonał uogólnienia: komórka może powstać tylko z komórki poprzedniej. Doprowadziło to do uświadomienia sobie faktu, że wzrost i rozwój organizmów wiąże się z podziałem komórek i ich dalszym różnicowaniem, prowadzącym do powstania tkanek i narządów.

Historia powstania teorii komórki przez Karla Baera Jeszcze w 1827 roku Karl Baer odkrył jajo u ssaków, udowodnił, że rozwój ssaków zaczyna się od zapłodnionego jaja. Oznacza to, że rozwój każdego organizmu zaczyna się od jednego zapłodnionego jaja, komórka jest jednostką rozwoju.

Historia powstania teorii komórkowej 1865 Opublikowano Prawa dziedziczności (G. Mendel). 1868 Odkryto kwasy nukleinowe (F. Miescher) 1873 Odkryto chromosomy (F. Schneider) 1874 Odkryto mitozę w komórkach roślinnych (I. D. Chistyakov) 1878 Odkryto podział mitotyczny komórek zwierzęcych (W. Fleming, P. I. Peremezhko) 1879 Fleming - zachowanie się chromosomów podczas podziału. 1882 Odkryto mejozę w komórkach zwierzęcych (W. Fleming) 1883 Wykazano, że liczba chromosomów w komórkach płciowych jest dwa razy mniejsza niż w komórkach somatycznych (E. Van Beneden) 1887 Odkryto mejozę w komórkach roślinnych (E. Strasburger ) 1898 Golgi odkrył aparat siatkowy komórki, aparat Golgiego. 1914 Sformułowano chromosomalną teorię dziedziczności (T. Morgan). 1924 Opublikowano przyrodniczo-naukową teorię pochodzenia życia na Ziemi (A. I. Oparin). 1953 Sformułowano idee dotyczące budowy DNA i stworzono jego model (D. Watson i F. Crick). 1961 Określenie natury i właściwości kodu genetycznego (F. Crick, L. Barnet, S. Benner).

Główne założenia współczesnej teorii komórkowej 1. Komórka jest elementarnym systemem żywym, jednostką budowy, czynności życiowej, reprodukcji i indywidualnego rozwoju organizmów. 2. Komórki wszystkich żywych organizmów są homologiczne, jednolite pod względem struktury i pochodzenia. 3. Tworzenie komórek. Nowe komórki powstają tylko przez podział komórek już istniejących. 4. Komórka i organizm. Komórka może być niezależnym organizmem (prokarionty i jednokomórkowe eukarionty). Wszystkie organizmy wielokomórkowe składają się z komórek. 5. Funkcje komórek. W komórkach odbywa się metabolizm, drażliwość i pobudliwość, ruch, reprodukcja i różnicowanie. 6. Ewolucja komórki. Organizacja komórkowa powstała u zarania życia i przeszła długą drogę ewolucyjnego rozwoju od form bezjądrowych (prokariota) do form jądrowych (eukariota).

METODY BADANIA MIKROSKOPII PRÓBEK HISTOLOGICZNYCH 1. Mikroskopia świetlna. 2. Mikroskopia ultrafioletowa. 3. Mikroskopia fluorescencyjna (luminescencyjna). 4. Mikroskopia z kontrastem fazowym. 5. Mikroskopia ciemnego pola. 6. Mikroskopia interferencyjna. 7. Mikroskopia polaryzacyjna. 8. Mikroskopia elektronowa. 17

Mikroskop n Ten przyrząd optyczny umożliwia obserwację małych obiektów. Powiększenie obrazu uzyskuje się dzięki systemowi soczewek obiektywowych i okularu. Lustro, kondensor i przysłona kierują strumień światła i regulują oświetlenie obiektu. W skład części mechanicznej mikroskopu wchodzą: statyw, stolik przedmiotowy, śruby makro- i mikrometryczne, uchwyt na tubę. osiemnaście

Specjalne metody mikroskopii: - mikroskop fazowo-kontrastowy - (do badania żywych obiektów niebarwionych) - mikroskopia umożliwia badanie żywych i niebarwionych obiektów. Kiedy światło przechodzi przez kolorowe obiekty, zmienia się amplituda fali świetlnej, a gdy światło przechodzi przez bezbarwne obiekty, zmienia się faza fali świetlnej, która jest wykorzystywana do uzyskania obrazu o wysokim kontraście w mikroskopii fazowo-kontrastowej i interferencyjnej. - mikroskop ciemnego pola (do badania żywych obiektów niebarwionych). Zastosowano specjalny kondensor, który podkreśla kontrastujące struktury niemalowanego materiału. Mikroskopia ciemnego pola umożliwia obserwację żywych obiektów. Obserwowany obiekt pojawia się jako oświetlony w ciemnym polu. W tym przypadku promienie z oświetlacza padają na przedmiot z boku, a do soczewek mikroskopu wpadają tylko promienie rozproszone. 19

Specjalne metody mikroskopii Mikroskopia luminescencyjna (do badania żywych obiektów niebarwionych) Mikroskopia służy do obserwacji obiektów fluorescencyjnych (luminescencyjnych). W mikroskopie fluorescencyjnym światło z silnego źródła przechodzi przez dwa filtry. Jeden filtr blokuje światło przed próbką i przepuszcza światło o długości fali, która pobudza próbkę do fluorescencji. Drugi filtr przepuszcza światło o długości fali emitowanej przez obiekt fluorescencyjny. Zatem obiekty fluorescencyjne pochłaniają światło o jednej długości fali i emitują światło w innym obszarze widma. -zdolność ultrafioletowa m-pa) mic-p (zwiększa rozdzielczość -polaryzacja mic-p (dla obiektów badawczych o uporządkowanym układzie cząsteczek - szkielet, mięśnie, włókna kolagenowe itp.) mikroskopia - tworzenie obrazu bezbarwnych struktur anizotropowych (np. jak włókna kolagenowe i miofibryle).20

Specjalne metody mikroskopii - mikroskopia interferencyjna (do oznaczania suchej pozostałości w komórkach, określania grubości przedmiotów) - mikroskopia łączy w sobie zasady mikroskopii fazowo-kontrastowej i polaryzacyjnej i służy do uzyskiwania kontrastowego obrazu niezabarwionych obiektów. Specjalna optyka interferencyjna (optyka Nomarsky'ego) znalazła zastosowanie w mikroskopach z różnicowym kontrastem interferencyjnym. C. Mikroskopia elektronowa: -transmisyjna (badanie przedmiotów poprzez transmisję) -skanująca (badanie powierzchni przedmiotów) Teoretycznie rozdzielczość transmisji EM wynosi 0,002 nm. Rzeczywista rozdzielczość nowoczesnych mikroskopów zbliża się do 0,1 nm. W przypadku obiektów biologicznych rozdzielczość EM w praktyce wynosi 2 nm. 21

Specjalne techniki mikroskopowe Transmisyjny mikroskop elektronowy składa się z kolumny, przez którą elektrony emitowane przez włókno katodowe przechodzą w próżni. Wiązka elektronów skupiona przez magnesy pierścieniowe przechodzi przez przygotowaną próbkę. Charakter rozpraszania elektronów zależy od gęstości próbki. Elektrony przechodzące przez próbkę są skupiane, obserwowane na ekranie fluorescencyjnym i rejestrowane na kliszy fotograficznej. Skaningowy mikroskop elektronowy służy do uzyskania trójwymiarowego obrazu powierzchni badanego obiektu. Do badania wewnętrznej struktury błon komórkowych stosuje się metodę rozdrabniania (zamrażania-rozszczepiania). Komórki są zamrażane w temperaturze ciekłego azotu w obecności środka krioprotekcyjnego i wykorzystywane do produkcji czipów. Płaszczyzny cięcia przechodzą przez hydrofobowy środek dwuwarstwy lipidowej. Odsłonięta wewnętrzna powierzchnia membran jest cieniowana platyną, powstałe repliki są badane w skanującym EM. 22

Metody specjalne (niemikroskopowe): 1. Cyto- lub histochemia - istota polega na wykorzystaniu ściśle określonych reakcji chemicznych z lekkim produktem końcowym w komórkach i tkankach do określenia ilości różnych substancji (białek, enzymów, tłuszczów, węglowodanów, itp.). Może być nakładany na poziomie mikroskopu świetlnego lub elektronowego. 2. Cytofotometria - metoda stosowana w połączeniu z 1 umożliwia ilościowe oznaczanie białek, enzymów itp. identyfikowanych metodą cytohistochemiczną 3. Autoradiografia - wprowadzanie do organizmu substancji zawierających radioaktywne izotopy pierwiastków chemicznych. Substancje te biorą udział w procesach metabolicznych w komórkach. Lokalizację, dalszy ruch tych substancji w narządach określa się na preparatach histologicznych za pomocą promieniowania, które jest wychwytywane przez naniesioną na preparat emulsję fotograficzną. 4. Analiza dyfrakcji rentgenowskiej - pozwala na określenie ilości pierwiastków chemicznych w komórkach, badanie struktury molekularnej mikroobiektów biologicznych. 24 5. Morfometria - pomiar wielkości biol. struktury na poziomie komórkowym i subkomórkowym.

Metody specjalne (niemikroskopowe) 6. Mikrourgia - wykonywanie bardzo delikatnych operacji mikromanipulatorem pod mikroskopem (przeszczep jądra, wprowadzanie różnych substancji do komórek, pomiar biopotencjałów itp.) 6. Metoda hodowli komórek i tkanek - w pożywek lub w komorach dyfuzyjnych, wszczepionych w różne tkanki ciała. 7. Ultrawirowanie - frakcjonowanie komórek lub struktur subkomórkowych poprzez wirowanie w roztworach o różnej gęstości. 8. Metoda eksperymentalna. 9. Metoda przeszczepiania tkanek i narządów. 25

Utrwalanie zachowuje strukturę komórek, tkanek i narządów, zapobiega ich zanieczyszczeniu bakteryjnemu i trawieniu enzymatycznemu oraz stabilizuje makrocząsteczki poprzez ich chemiczne sieciowanie. 32

Utrwalanie płynna formalina, alkohole, aldehyd glutarowy - Najczęściej spotykane utrwalacze; Kriofiksacja - Najlepsze zachowanie struktur zapewnia błyskawiczne zamrażanie próbek w ciekłym azocie (-196°C); Liofilizacja - małe kawałki tkanki poddawane są szybkiemu zamrażaniu, co zatrzymuje procesy metaboliczne. Odwadnianie - standardową procedurą usuwania wody jest odwadnianie w alkoholach o wzrastającej mocy (od 70 do 60%). Wypełnienie - sprawia, że tkanina jest trwała, zapobiega gnieceniu się i marszczeniu podczas krojenia, umożliwia uzyskanie krojów o standardowej grubości. Najpopularniejszym medium do zatapiania jest parafina. Stosowane są również celuloidyna, tworzywa sztuczne i żywice. 33

Odwodnienie przygotowuje utrwaloną tkankę do penetracji medium osadzającego. Wodę z żywych tkanek, a także wodę z mieszanek utrwalających (większość utrwalaczy to roztwory wodne) należy po utrwaleniu całkowicie usunąć. Standardową procedurą usuwania wody jest odwodnienie w alkoholach o sile wzrastającej od 60° do 100°. 34

Wypełnianie jest niezbędną procedurą poprzedzającą przygotowanie skrawków. Wypełnienie sprawia, że tkanina jest trwała, zapobiega gnieceniu się i marszczeniu podczas krojenia oraz umożliwia uzyskanie cienkich skrawków o standardowej grubości. Najpopularniejszym medium do zatapiania jest parafina. Stosowane są również celuloidyna, tworzywa sztuczne i żywice. 35

Mikrotom obrotowy. 40 n Klocki zawierające fragment organu są umocowane w ruchomym uchwycie przedmiotowym. Po opuszczeniu seryjne skrawki pozostają na nożu, są zdejmowane z noża i montowane na szkiełku podstawowym w celu dalszej obróbki i mikroskopii.

Metody barwienia histosekcji: n jądrowe (podstawowe): n hematoksylina - barwi n n n n jądra niebieskie; hematoksylina żelaza; lazur II (w kolorze fioletowym); karmin (na czerwono); safranina (na czerwono); błękit metylowy (do niebieskiego); toluidyna (na niebiesko); tionina (na niebiesko). n Cytoplazmatyczny- (kwas): n eozyna - w kolorze różowym; n erytrozyna; n pomarańczowe „G” ; n kwaśna fuksyna - na czerwono; n kwas pikrynowy - żółty; n Kongo - czerwony - do czerwonego 44

SPECJALNE Metody barwienia skrawków histoskrawowych n Sudan III – pomarańczowe barwienie lipidów i tłuszczów; kwas osmowy - zabarwienie lipidów i tłuszczów na czarno; n orcein - brązowe zabarwienie włókien elastycznych; n azotan srebra - impregnacja elementów nerwowych w kolorze ciemnobrązowym. 45

Struktury komórkowe: n OXYFILIAn zdolność do barwienia na różowo barwnikami kwasowymi n Bazofilowa zdolność do barwienia na niebiesko barwnikami zasadowymi n Neutrofilia - n zdolność barwienia na fioletowo barwnikami kwasowymi i zasadowymi. 47

Komórka n jest elementarnym układem żywym składającym się z cytoplazmy, jądra, błony i jest podstawą rozwoju, budowy i życia organizmów zwierzęcych i roślinnych.

Glikokaliks to kompleks epibłonowy złożony z sacharydów związanych z białkami i sacharydów związanych z lipidami. Funkcje n Recepcja (hormony, cytokiny, mediatory i antygeny) n Interakcje międzykomórkowe (drażliwość i rozpoznawanie) n Trawienie ciemieniowe (mikrokosmki komórek granicznych jelita)

Funkcje cytolemmy: - delimitacja; - aktywny i bierny transport substancji w obu kierunkach; - funkcje receptorowe; kontakt z sąsiednimi komórkami.

Histologia to nauka o budowie mikroskopowej i submikroskopowej, rozwoju i czynności życiowej tkanek organizmów zwierzęcych.

Są następujące poziomy hierarchiczne organizacja żywej materii:

komórkowy;
papierowa chusteczka;
jednostki strukturalne i funkcjonalne narządów;
poziom narządów;
poziom systemu;
poziom organizmu

Obiekty badań histologicznych

Przedmioty studiów dzielą się na:

żywe (komórki w kropli krwi, komórki w hodowli itp.);
martwe lub utrwalone, które można pobrać zarówno z żywego organizmu (biopsja), jak i ze zwłok.

Preparat histologiczny

Preparat histologiczny może być w postaci:

cienki kolorowy skrawek narządu lub tkanki;
rozmaz na szkle;
odcisk na szkle z rozbitego organu;
preparat cienkowarstwowy.

Preparat histologiczny dowolnej postaci musi spełniać następujące wymagania:

zachować stan witalny struktur;
być wystarczająco cienkie i przezroczyste, aby można je było badać pod mikroskopem w świetle przechodzącym;
dla kontrastu, to znaczy badane struktury powinny być wyraźnie określone pod mikroskopem;
preparaty do mikroskopii świetlnej należy długo przechowywać i wykorzystać do ponownego zbadania.

Wymagania te są osiągane podczas przygotowywania leku.

Etapy przygotowania preparatu histologicznego

Biorąc materiał(kawałek tkanki lub narządu) do przygotowania leku.

Mocowanie materiału niezbędne do zatrzymania procesów metabolicznych i ochrony struktur przed rozkładem.

Wlewanie kawałków do środka uszczelniającego(parafina, celoidyna, żywice) lub zamrożenie w celu późniejszego cięcia cienkich skrawków.

Przygotowanie sekcji na specjalnych urządzeniach (mikrotom lub ultramikrotom) przy użyciu specjalnych noży.

Barwienie sekcji lub ich kontrastowanie (dla mikroskopii elektronowej).

Oświecenie sekcji(w ksylenie, toluenie), kapsułkowanie w żywicach (balsam, polistyren), szkiełko nakrywkowe.

Do celów mikroskopii elektronowej kroki przygotowawcze mają pewne cechy szczególne, ale ogólne zasady są takie same.

Z chusteczek o płynnej konsystencji(krew, szpik kostny i inne), sporządza się preparaty w postaci rozmazu na szkiełku podstawowym, które również utrwala się, barwi, a następnie bada.

Metody badawcze w histologii

Główną metodą badania obiektów biologicznych stosowaną w histologii jest mikroskopia, czyli badanie preparatów histologicznych pod mikroskopem. Mikroskopia może być niezależną metodą badań, ale ostatnio jest zwykle łączona z innymi metodami (histochemią, historadiografią i innymi). Należy pamiętać, że do mikroskopii stosuje się różne konstrukcje mikroskopów, które umożliwiają badanie różnych parametrów badanych obiektów. Są następujące rodzaje mikroskopii:

mikroskopia świetlna (rozdzielczość 0,2 µm) jest najpowszechniejszym rodzajem mikroskopii;
mikroskopia ultrafioletowa (rozdzielczość 0,1 µm);
mikroskopia luminescencyjna (fluorescencyjna) do określania związków chemicznych w rozważanych strukturach;
mikroskopia z kontrastem fazowym do badania struktur w niebarwionych preparatach histologicznych;
mikroskopia polaryzacyjna do badania głównie struktur włóknistych;
mikroskopia ciemnego pola do badania żywych obiektów;
mikroskopia światła padającego do badania grubych obiektów;
mikroskopia elektronowa (rozdzielczość do 0,1-0,7 nm), jej dwie odmiany - transmisyjna (transmisyjna) mikroskopia elektronowa oraz skaningowa lub skaningowa daje obraz powierzchni ultrastruktur.

Metoda interferometryczna pozwala określić suchą masę substancji w obiektach żywych lub nieruchomych.

Metoda hodowli komórkowej(in vitro, in vivo) hodowanie komórek w probówce lub w specjalnych kapsułkach w organizmie, a następnie badanie żywych komórek pod mikroskopem.

Jednostki miary stosowane w histologii

Do pomiaru struktur w mikroskopii świetlnej stosuje się głównie mikrometry: 1 μm to 0,001 mm; mikroskopia elektronowa wykorzystuje nanometry: 1 nm to 0,001 µm.

Historyczne etapy rozwoju histologii

W historii rozwoju histologii warunkowo wyróżnić trzy Kropka:

wszystkie organizmy roślinne i zwierzęce składają się z komórek;
wszystkie komórki rozwijają się zgodnie z ogólną zasadą z cytoblastemy;
każda komórka ma niezależną aktywność życiową, a aktywność życiowa organizmu jest sumą aktywności komórek.

Współczesne przepisy teorii komórki:

komórka jest najmniejszą jednostką życia;
komórki organizmów zwierzęcych mają podobną strukturę;
rozmnażanie komórek następuje poprzez podzielenie pierwotnej komórki;
organizmy wielokomórkowe to złożone zespoły komórek i ich pochodnych, połączone w układy tkanek i narządów, połączone ze sobą komórkowymi, humoralnymi i nerwowymi formami regulacji.
Dalsze udoskonalanie mikroskopów, zwłaszcza tworzenie soczewek achromatycznych, umożliwiło identyfikację mniejszych struktur w komórkach:
ośrodek komórkowy Hertwig, 1875;
aparat siatkowy lub blaszkowaty kompleks Golgiego, 1898;
mitochondria Benda, 1898

Nowoczesna scena rozwój histologii

zaczyna się w 1950 r. od momentu zaczęcia stosowania mikroskopu elektronowego do badania obiektów biologicznych, chociaż mikroskop elektronowy został wynaleziony wcześniej (E. Ruska, M. Knol, 1931). Jednak współczesny etap rozwoju histologii charakteryzuje się wprowadzeniem nie tylko mikroskopu elektronowego, ale także innych metod: cyto- i histochemii, historadiografii i innych nowoczesnych metod wymienionych powyżej. W tym przypadku zwykle stosuje się kompleks różnych metod, co umożliwia nie tylko uzyskanie jakościowego wyobrażenia o badanych strukturach, ale także uzyskanie dokładnych cech ilościowych. Obecnie szczególnie szeroko stosowane są różne techniki morfometryczne, w tym zautomatyzowane systemy przetwarzania informacji otrzymanych za pomocą komputerów.

Przedmioty badań podzielony na:

żywe (komórki w kropli krwi, komórki w hodowli itp.);

martwe lub utrwalone, które można pobrać zarówno z żywego organizmu (biopsja), jak i ze zwłok.

Preparat histologiczny może mieć postać: (cienkiego barwionego skrawka narządu lub tkanki; rozmaz na szkle; odcisk na szkle ze złamania narządu; preparat cienkowarstwowy).

Preparat histologiczny dowolnej postaci musi spełniać następujące wymagania: (zachować stan przyżyciowy struktur; być wystarczająco cienki i przezroczysty, aby można go było badać pod mikroskopem w świetle przechodzącym; kontrastować, to znaczy badane struktury muszą być wyraźnie określone pod mikroskopem; preparaty do mikroskopii świetlnej służą do ponownego uczenia się.)

Wymagania te są osiągane podczas przygotowywania leku.

Metody badawcze:

Mikroskopia świetlna-Mikroskopia - główna metoda badania preparatów - jest stosowana w biologii od ponad 300 lat. mikroskopia ultrafioletowa- To rodzaj mikroskopii świetlnej. Mikroskop ultrafioletowy wykorzystuje krótsze promienie ultrafioletowe o długości fali około 0,2 µm. Mikroskopia fluorescencyjna (luminescencyjna).- Zjawisko fluorescencji polega na tym, że atomy i cząsteczki wielu substancji, pochłaniając promienie krótkofalowe, przechodzą w stan wzbudzony. Mikroskopia z kontrastem fazowym- Ta metoda służy do uzyskiwania obrazów kontrastowych obiektów przezroczystych i bezbarwnych, niewidocznych przy użyciu konwencjonalnych metod mikroskopowych. mikroskopia elektronowa- Mikroskop elektronowy wykorzystuje strumień elektronów o krótszej długości fali niż mikroskop świetlny.

Główne etapy analizy cytologicznej i histologicznej to wybór obiektu badań, jego przygotowanie do badania pod mikroskopem, zastosowanie metod mikroskopowych oraz jakościowa i ilościowa analiza obrazów.

Najczęściej do badania wykorzystuje się wycinek tkanki lub narządu. Preparaty histologiczne można badać bez specjalnego przetwarzania. Na przykład przygotowany rozmaz krwi, odcisk, kliszę lub skrawek narządu można natychmiast obejrzeć pod mikroskopem. Ale ze względu na fakt, że struktury mają słaby kontrast, są słabo wykrywane w konwencjonalnym mikroskopie świetlnym i wymagane jest użycie specjalnych mikroskopów (kontrast fazowy itp.). Dlatego częściej stosuje się preparaty specjalnie przetworzone: utrwalone, zamknięte w podłożu stałym i barwione.

Proces wytwarzania preparatu histologicznego do mikroskopii świetlnej i elektronowej obejmuje następujące główne etapy:

1. pobranie materiału i utrwalenie go,

2. zagęszczenie materiału,

3. przygotowanie sekcji,

4. przekroje barwiące lub kontrastujące.

W przypadku mikroskopii świetlnej konieczny jest jeszcze jeden krok - zawarcie skrawków w balsamie lub innym przezroczystym podłożu.

Utrwalanie zapobiega procesom rozkładu, co pomaga zachować integralność struktur narządów.Małą próbkę albo zanurza się w utrwalaczu (alkohol, formalina, roztwory soli metali ciężkich, kwas osmowy, specjalne mieszanki utrwalające) albo poddaje obróbce cieplnej

Zagęszczanie materiału, niezbędne do przygotowania skrawków, odbywa się poprzez impregnację wcześniej odwodnionego materiału parafiną, celoidyną i żywicami organicznymi. Szybsze zagęszczenie uzyskuje się stosując metodę zamrażania kawałków np. w ciekłym kwasie węglowym.

Krojenie odbywa się na specjalnych urządzeniach - mikrotomy(do mikroskopii świetlnej) i ultramikrotomy(do mikroskopii elektronowej).

Barwienie skrawków (w mikroskopie świetlnym) lub spryskiwanie ich solami metali (w mikroskopii elektronowej) stosuje się w celu zwiększenia kontrastu obrazu poszczególnych struktur oglądanych pod mikroskopem. Metody barwienia struktur histologicznych są bardzo zróżnicowane i dobierane w zależności od celów badania.

Barwniki histologiczne (ze względu na charakter chemiczny) dzielą się na kwaśne, zasadowe i obojętne hematoksylina, który barwi jądra komórkowe na fioletowo, oraz kwaśny barwnik - eozyna zabarwienie cytoplazmy na różowo-żółto. Selektywne powinowactwo struktur do niektórych barwników wynika z ich składu chemicznego i właściwości fizycznych. Struktury, które dobrze barwią się barwnikami kwasowymi, nazywane są oksyfilnymi, a te, które barwią się barwnikami zasadowymi, nazywane są bazofilami. Na przykład cytoplazma komórek najczęściej wybarwia się oksyfilnie, a jądra komórek wybarwiają się zasadochłonnie.

Struktury, które akceptują zarówno kwasowe, jak i zasadowe barwniki, są neutrofilowe (heterofilowe). Preparaty barwione zwykle odwadnia się w alkoholach o wzrastającej mocy i klaruje w ksylenie, benzenie, toluenie lub niektórych olejach. W celu długoterminowej konserwacji odwodniony skrawek histologiczny umieszcza się pomiędzy szkiełkiem a szkiełkiem nakrywkowym w balsamie kanadyjskim lub innych substancjach. Gotowy preparat histologiczny może służyć do badań mikroskopowych przez wiele lat.

cztery). Komórka jako strukturalna i funkcjonalna jednostka tkanki. Definicja. Ogólny plan budowy komórek eukariotycznych. Biologiczne błony komórkowe, ich budowa, skład chemiczny i główne funkcje.

Komórka jest podstawową jednostką strukturalną, funkcjonalną i genetyczną w składzie wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych. Budowa komórki eukariotycznej:

Komórki tworzące tkanki zwierząt i roślin różnią się znacznie kształtem, rozmiarem i budową wewnętrzną.Komórki wszystkich typów zawierają dwa główne składniki, które są ze sobą blisko spokrewnione - cytoplazmę i jądro. Jądro jest oddzielone od cytoplazmy porowatą błoną i zawiera sok jądrowy, chromatynę i jąderko. Półpłynna cytoplazma wypełnia całą komórkę i jest penetrowana przez liczne kanaliki. Na zewnątrz jest pokryty błoną cytoplazmatyczną.

Samo ciało komórki i jej zawartość są oddzielone od środowiska zewnętrznego lub od sąsiednich elementów w organizmach wielokomórkowych przez błonę plazmatyczną. Na zewnątrz błony plazmatycznej znajduje się błona komórkowa lub ściana, która jest szczególnie dobrze wyrażana w roślinach. Całe wnętrze komórki, z wyjątkiem jądra, nazywa się cytoplazmą. Cytoplazma komórek eukariotycznych nie jest jednorodna pod względem struktury i składu i obejmuje: hialoplazmę, składniki błonowe i niebłonowe. Organelle błonowe występują w dwóch wariantach: jednobłonowym i dwubłonowym. Te pierwsze obejmują organelle układu wakuolowego - retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy, peroksysomy i inne wyspecjalizowane wakuole, a także błonę plazmatyczną. Organelle dwubłonowe obejmują mitochondria i plastydy, a także jądro komórkowe. Do organelli niebłonowych należą rybosomy, centrum komórkowe komórek zwierzęcych, a także elementy cytoszkieletu (mikrotubule i mikrofilamenty).
Termin hialoplazma, główne osocze lub macierz cytoplazmatyczna, oznacza bardzo ważną część komórki, jej prawdziwe środowisko wewnętrzne. Hialoplazma to złożony układ koloidalny, który obejmuje różne biopolimery: białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy itp. Zlokalizowane są w nim enzymy biorące udział w syntezie aminokwasów, nukleotydów, kwasów tłuszczowych oraz w metabolizmie cukrów.Najważniejszą rolą hialoplazmy jest to, że to środowisko scala wszystkie struktury komórkowe i zapewnia ich wzajemne oddziaływanie chemiczne. Większość procesów transportu wewnątrzkomórkowego odbywa się przez hialoplazmę: przenoszenie aminokwasów, kwasów tłuszczowych, nukleotydów i cukrów. W hialoplazmie następuje stały przepływ jonów do iz błony plazmatycznej, do mitochondriów, jądra i wakuoli. hialoplazma to odkładanie produktów zapasowych: glikogenu, tłuszczu. W cytosolu, na znajdujących się tam rybosomach, syntetyzowane są białka, które są transportowane do różnych części komórki, a także wszystkie białka jądra komórkowego, większość białek mitochondriów i plastydów oraz główne białka peroksysomów. Budowa błon komórkowych.
Cechą wspólną wszystkich błon komórkowych (organelli plazmatycznych, wewnątrzkomórkowych i błonowych) jest to, że są to cienkie (6-10 nm) warstwy o charakterze lipoproteinowym (lipidy w kompleksie z białkami), zamknięte na sobie

Istnieją trzy ważne zasady budowy membrany:
Membrany nie są jednolite. Błony otaczające organelle wewnątrzkomórkowe i błona plazmatyczna różnią się składem.Wiele składników błony znajduje się w stanie ciągłego ruchu. Membrana przypomina ciągle zmieniającą się mozaikę.Składniki membran są niezwykle asymetryczne. Pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną warstwą błon występuje różnica we względnej ilości i jakościowym składzie lipidów. Białka są asymetrycznie rozmieszczone wśród lipidów i mają dobrze zdefiniowane regiony zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe.

Do najważniejszych funkcji membran należą:

Błony kontrolują skład środowiska wewnątrzkomórkowego.

Błony zapewniają i ułatwiają międzykomórkowy i wewnątrzkomórkowy transfer informacji.

Błony zapewniają tworzenie tkanek poprzez kontakty międzykomórkowe.

Skład chemiczny komórki.
Komórki żywych organizmów są podobne nie tylko pod względem budowy, ale także składu chemicznego. Podobieństwo w budowie i składzie chemicznym komórek wskazuje na jedność ich pochodzenia.

Zgodnie ze składem substancji wchodzących do komórki dzieli się na organiczne i nieorganiczne.
1. Substancje nieorganiczne.
Woda ma ogromne znaczenie w życiu komórki. Wiele pierwiastków w komórkach występuje w postaci jonów. Najczęściej spotykane są kationy: K+, Na+, Ca2+ Mg2+ oraz aniony: H2PO4-, Cl-, HCO3-.
Sole mineralne (na przykład fosforan wapnia) mogą być częścią substancji międzykomórkowej, muszli mięczaków i zapewniać siłę tych formacji.
2. Substancje organiczne.
Charakterystyczne tylko dla żywych. Związki organiczne są reprezentowane w komórce przez proste małe cząsteczki (aminokwasy, mono- i oligosacharydy, kwasy tłuszczowe, zasady azotowe) oraz makrocząsteczki biopolimerów (białka, lipidy, polisacharydy, kwasy nukleinowe). Cząsteczki biopolimerów składają się z powtarzających się związków o małej masie cząsteczkowej (monomery

Funkcje komórkowe. Komórka ma różne funkcje: podział komórek, metabolizm i

Główny Obiekty badawcze to preparaty histologiczne, a główną metodą badawczą jest mikroskopia.

Preparat histologiczny powinien być wystarczająco przezroczysty (cienki) i kontrastowy. Jest wykonany zarówno z żywych, jak i martwych (stałych) struktur. Preparatem może być zawiesina komórek, rozmaz, odcisk, film, preparat całkowity oraz cienki skrawek.

Proces przygotowania preparatów histologicznych do badań mikroskopowych obejmuje następujące główne etapy: 1) pobranie i utrwalenie materiału; 2) zagęszczenie materiału; 3) przygotowanie sekcji; 4) przekroje barwiące lub kontrastujące; 5) zakończenie sekcji.

Do barwienia stosuje się specjalne barwniki histologiczne o różnych wartościach pH: kwaśne, obojętne i zasadowe. Wybarwione przez nie struktury nazywane są odpowiednio oksyfilnymi, neutrofilowymi (heterofilowymi) i bazofilowymi.

Jakich metod używa nauka histologiczna? Są one dość liczne i zróżnicowane:

Mikroskopia.

Mikroskopia świetlna. Nowoczesne mikroskopy mają wysoką rozdzielczość. Rozdzielczość jest definiowana jako najmniejsza odległość (d) między dwoma sąsiednimi punktami, które można zobaczyć oddzielnie. Odległość ta zależy od długości fali światła (λ) i wyraża się wzorem: d = 1/2 λ.

Minimalna długość fali widzialnej części widma wynosi 0,4 µm. Zdolność rozdzielcza mikroskopu świetlnego wynosi zatem 0,2 µm, a całkowite powiększenie sięga 2500 razy.

mikroskopia ultrafioletowa . Długość fali światła ultrafioletowego wynosi 0,2 µm, dlatego rozdzielczość mikroskopu ultrafioletowego wynosi 0,1 µm, ale ponieważ promieniowanie ultrafioletowe jest niewidoczne, do obserwacji badanego obiektu potrzebny jest ekran luminescencyjny.

Mikroskopia fluorescencyjna (luminescencyjna). Promieniowanie krótkofalowe (niewidzialne), absorbowane przez szereg substancji, wzbudza ich elektrony, które emitują światło o większej długości fali, stając się widzialną częścią widma. W ten sposób uzyskuje się wzrost rozdzielczości mikroskopu.

Mikroskopia z kontrastem fazowym pozwala emitować bezbarwne obiekty.

Mikroskopia polaryzacyjna używany do badania architektury struktur histologicznych, takich jak włókna kolagenowe.

mikroskopia elektronowa umożliwia badanie obiektów powiększonych dziesiątki tysięcy razy.

Mikrofotografia i mikrofilmografia . Metody te umożliwiają badanie obiektów nieruchomych na fotografiach oraz żywych mikroskopijnych obiektów w ruchu.

Metody badań jakościowych i ilościowych.

Historia –i cytochemii , w tym ilościowa, pozwala na jakościową analizę badanych obiektów na poziomie tkankowym, komórkowym i subkomórkowym.

Cytospektrofotometria Umożliwia badanie ilościowej zawartości niektórych substancji biologicznych w komórkach i tkankach na podstawie absorpcji światła o określonej długości fali przez związany z nimi barwnik.

Wirowanie różnicowe pozwala na oddzielenie zawartości komórek różniących się między sobą masą.

Radiografia Opiera się na włączeniu radioaktywnego znacznika (na przykład radioaktywnego jodu, H3-tymidyny itp.) do procesu metabolicznego.

Morfometria pozwala mierzyć powierzchnie i objętości komórek, ich jąder i organelli za pomocą okularu - mikrometrów obiektowych i specjalnych siatek.

Aplikacja komputerowa do automatycznego przetwarzania materiału cyfrowego.

Metoda hodowli tkankowej jest utrzymanie żywotności i podziałów komórek i tkanek poza organizmem. W tym celu stosuje się specjalne pojemniki z pożywką, w których tworzone są wszystkie niezbędne warunki do życiowej aktywności komórek. Za pomocą tej metody można badać różnicowanie i rozwój funkcjonalny komórek, wzorce ich transformacji złośliwej i rozwój procesu nowotworowego, interakcje międzykomórkowe, uszkodzenia komórek i tkanek przez wirusy i mikroorganizmy, wpływ leków na metabolizm procesy w komórkach i tkankach itp.

Barwienie przyżyciowe (życiowe). służy do badania zjawisk fagocytozy i aktywności makrofagów, zdolności filtracyjnej kanalików nerkowych itp.

Metoda przeszczepu tkanek. Ta metoda służy do badania zachowania komórek i ich stanu morfofunkcjonalnego po przeszczepieniu do innego organizmu. Metodę tę stosuje się na przykład do narażenia zwierząt na śmiertelne dawki promieniowania.

Mikromanipulacja. Metoda ta znalazła zastosowanie w biologii molekularnej, inżynierii genetycznej, a także w klonowaniu, kiedy to za pomocą mikromanipulatora pobiera się jądro komórkowe z haploidalnym zestawem chromosomów i przeszczepia do niego jądro komórki somatycznej z diploidalnym zestawem chromosomów.