एक साइटोलॉजिकल अध्ययन के दौरान, गैर-ट्यूमर प्रकृति के घातक, सौम्य ट्यूमर और घावों का पता लगाने के लिए कोशिकाओं की संरचना का अध्ययन किया जाता है। अध्ययन का मुख्य उद्देश्य विश्लेषण के लिए ली गई कोशिकाओं की दुर्दमता के तथ्य की पुष्टि या खंडन करना है।

साइटोलॉजिकल अनुसंधान के तरीके कोशिकाओं की संरचना, तरल पदार्थ और ऊतकों की सेलुलर संरचना के सूक्ष्मदर्शी के तहत अध्ययन पर आधारित होते हैं।

साइटोलॉजिकल अध्ययन के ऐसे तरीके हैं:

• हल्की माइक्रोस्कोपी;
• इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी;
• सेंट्रीफ्यूजेशन विधि। इसका उपयोग तब किया जाता है जब कोशिका झिल्ली को सामान्य संरचना से अलग करना आवश्यक होता है;
• लेबल परमाणु विधि। उनका उपयोग कोशिकाओं में जैव रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है: इसके लिए, एक लेबल वाले रेडियोधर्मी आइसोटोप को उनमें पेश किया जाता है;
• आजीवन अध्ययन। यह शोध पद्धति कोशिका में होने वाली गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन करना संभव बनाती है।

साइटोलॉजिकल अध्ययन का निष्कर्ष साइटोप्लाज्म, सेल न्यूक्लियस, न्यूक्लियर-साइटोप्लाज्मिक अनुपात, कॉम्प्लेक्स और सेल संरचनाओं के गठन में परिवर्तन की विशेषताओं पर आधारित है।

एक निवारक परीक्षा के दौरान, निदान को स्पष्ट करने के लिए, सर्जरी के दौरान, रिलेप्स का समय पर पता लगाने और उपचार के दौरान नियंत्रण के लिए एक साइटोलॉजिकल विश्लेषण का उपयोग किया जाता है।

स्मीयर की साइटोलॉजिकल परीक्षा

विश्लेषण के उपयोग के लिए सामग्री के रूप में:

• तरल पदार्थ: मूत्र, प्रोस्टेट स्राव, थूक, विभिन्न अंगों की एंडोस्कोपी के दौरान प्राप्त स्वैब, निपल्स से डिस्चार्ज, अल्सरेटिव और मिट गई सतहों से प्रिंट और स्क्रैपिंग, घाव और फिस्टुलस, सीरस और आर्टिकुलर गुहाओं से तरल पदार्थ;
• पंचर: एक पतली सुई के साथ किए गए नैदानिक ​​पंचर के दौरान प्राप्त जैविक सामग्री;
• गुहा और गर्भाशय ग्रीवा से धब्बा।

निदान को स्थापित करने और स्पष्ट करने के लिए, यदि आवश्यक हो तो स्मीयर के इनमें से अधिकांश साइटोलॉजिकल अध्ययन किए जाते हैं। लेकिन गर्भाशय ग्रीवा (पैप स्मीयर) से स्मीयर की एक साइटोलॉजिकल परीक्षा की सिफारिश की जाती है: वर्ष में एक बार - 19 वर्ष से अधिक उम्र की महिलाओं के लिए जो यौन रूप से सक्रिय हैं; वर्ष में दो बार - हार्मोनल गर्भनिरोधक लेने वाली महिलाओं को जननांग दाद हुआ है; वर्ष में दो बार से अधिक - जो महिलाएं बांझपन, गर्भाशय रक्तस्राव, मोटापे से पीड़ित होती हैं, जो अक्सर यौन साथी बदलती हैं, एस्ट्रोजेन लेती हैं, जिनके जननांगों पर मस्से होते हैं, उन्हें जननांग दाद होता है।

गर्भाशय ग्रीवा की साइटोलॉजिकल परीक्षा

गर्भाशय ग्रीवा की एक साइटोलॉजिकल परीक्षा के लिए, एक विशेष लकड़ी के रंग का उपयोग करके गर्भाशय ग्रीवा के बाहरी और आंतरिक हिस्सों से और योनि के वाल्ट से एक स्मीयर लिया जाता है। फिर इसे कांच में स्थानांतरित किया जाता है और तय किया जाता है।

कैंसर कोशिका परिवर्तनों का पता लगाने के लिए गर्भाशय ग्रीवा की एक साइटोलॉजिकल परीक्षा की जाती है, और निष्कर्ष में, डॉक्टर कोशिकाओं की स्थिति के पांच चरणों में से एक को इंगित करता है:

• चरण 1. विचलन वाली कोशिकाएँ नहीं पाई जाती हैं;
• चरण 2. आंतरिक जननांग अंगों की सूजन के कारण कोशिकाओं की संरचना में मामूली परिवर्तन होते हैं। कोशिकाओं की यह स्थिति डर का कारण नहीं बनती है, लेकिन महिला को अतिरिक्त परीक्षा और उपचार से गुजरने की सलाह दी जाती है;
• चरण 3. संरचनात्मक विचलन वाली कोशिकाओं की एक छोटी संख्या पाई गई। इस मामले में, फिर से स्मीयर लेने या परिवर्तित ऊतक की हिस्टोलॉजिकल परीक्षा आयोजित करने की सिफारिश की जाती है;
• चरण 4. घातक परिवर्तन वाली व्यक्तिगत कोशिकाएँ पाई जाती हैं। अंतिम निदान नहीं किया गया है, एक अतिरिक्त परीक्षा निर्धारित है;
• चरण 5. स्मीयर में बड़ी संख्या में कैंसर कोशिकाएं पाई गईं।

इस तरह के साइटोलॉजिकल अध्ययन की विश्वसनीयता अधिक है, लेकिन यह केवल उस क्षेत्र के बारे में जानकारी प्रदान कर सकता है जहां से विश्लेषण के लिए कोशिकाओं को लिया गया था। फैलोपियन ट्यूब, अंडाशय, गर्भाशय की स्थिति का आकलन करने के लिए, आपको एक व्यापक परीक्षा से गुजरना चाहिए।

कोशिकाओं के अध्ययन के लिए मॉर्फो-फंक्शनल विधि की मुख्य विशेषता जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के संरचनात्मक आधार को समझने की इच्छा है जो किसी दिए गए फ़ंक्शन को निर्धारित करती है, अर्थात इन प्रक्रियाओं को विशिष्ट सेलुलर संरचनाओं के साथ जोड़ना है।

इस पद्धति का अंतिम लक्ष्य आण्विक जीवविज्ञान और सेलुलर संरचनात्मक जैव रसायन द्वारा पीछा किए गए समान है। हालाँकि, एक सामान्य समस्या को हल करने के लिए इन विज्ञानों द्वारा उपयोग की जाने वाली विधियाँ मौलिक रूप से भिन्न हैं। यदि आणविक जीव विज्ञान और संरचनात्मक जैव रसायन में एक अनिवार्य स्थिति कोशिका का विनाश है और अध्ययन के तहत संरचना का अलगाव अधिक या कम शुद्ध अंश के रूप में है, तो साइटोलॉजिकल अध्ययनों में, इसके विपरीत, की अखंडता का संरक्षण सेल एक शर्त है। इस मामले में, बाहरी हस्तक्षेप को कम से कम करने का प्रयास करना आवश्यक है, और एक अभिन्न सेलुलर प्रणाली की सीमाओं के भीतर कुछ घटकों के संरचनात्मक और जैव रासायनिक संगठन की जांच करने का प्रयास करना आवश्यक है।

पिछले दशकों में मॉर्फोफंक्शनल अध्ययन तेजी से विकसित हुए हैं। उस समय, सेलुलर संरचनाओं के गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए बड़ी संख्या में मौलिक रूप से नए तरीके विकसित किए गए थे। यह दृष्टिकोण जैविक विज्ञान की नई शाखाओं और विशेष रूप से आणविक जीव विज्ञान से निकटता से संबंधित है, जो सेल संगठन के सामान्य पैटर्न के बारे में हमारे ज्ञान की प्रगति के लिए इस तरह के अध्ययनों के बहुत महत्वपूर्ण योगदान को निर्धारित करता है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

सबसे आम में से एक, जो संरचनात्मक और जैव रासायनिक अध्ययनों में उपयोग की जाने वाली एक क्लासिक विधि बन गई है, इसके विभिन्न संशोधनों में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विधि है। ये संशोधन अध्ययन के तहत संरचनाओं के विश्लेषण के लिए अलग-अलग दृष्टिकोण और अल्ट्रास्ट्रक्चरल अध्ययन के लिए सेल तैयार करने की ख़ासियत दोनों के कारण हैं। पारंपरिक संचरण (ट्रांसमिशन) सूक्ष्मदर्शी के उच्च संकल्प न केवल परमाणु और साइटोप्लाज्मिक उपकरण के सभी अंगों का विश्लेषण करना संभव बनाते हैं, बल्कि संगठन के सुपरमॉलेक्यूलर स्तर पर स्थित कुछ संरचनाएं भी हैं, उदाहरण के लिए, माइक्रोफाइब्रिल्स, सूक्ष्मनलिकाएं और कुछ बहुएंजाइम का समर्थन और सिकुड़ा हुआ। परिसरों वर्तमान में, उनके संगठन के प्रणालीगत और उपप्रणालीगत स्तरों पर कोशिकाओं का अध्ययन करने के लिए, उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विधि का तेजी से सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है। एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की तुलना में मर्मज्ञ इलेक्ट्रॉन बीम की बहुत अधिक ऊर्जा के कारण, यह विधि माइक्रोस्कोप के तहत "मोटी" वर्गों या यहां तक ​​​​कि पूरी फैली हुई कोशिकाओं का अध्ययन करना संभव बनाती है, जिससे यह संभव हो जाता है, उदाहरण के लिए, जटिल का विश्लेषण करना समग्र रूप से कोशिका की सतह के तंत्र के सबमम्ब्रेन तंतुओं की प्रणाली।

सेल के सतह तंत्र के कार्य के अध्ययन में, नाभिक के सतह तंत्र के अलग-अलग उप-प्रणालियों का संबंध और सामान्य कोशिका विज्ञान के कई अन्य मुद्दों, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी को स्कैन करने की विधि, जो अध्ययन करना संभव बनाता है आयतन में किसी वस्तु की सतह आवश्यक हो जाती है।

फ्रीज-चिपिंग विधि

मॉर्फोबायोकेमिकल दिशा के साइटोलॉजिकल अध्ययनों में एक विशेष और मौलिक रूप से महत्वपूर्ण स्थान फ्रीजिंग-क्लीविंग विधि द्वारा कब्जा कर लिया गया है। यह संरचनात्मक विश्लेषण के लिए जैविक वस्तुओं को तैयार करने का सबसे कम खर्चीला तरीका है, यानी, यह उनकी मूल स्थिति की तुलना में सेलुलर संरचनाओं में न्यूनतम परिवर्तन का कारण बनता है। विधि का सार इस प्रकार है। वस्तु को तरल नाइट्रोजन के वातावरण में रखा जाता है, जो तुरंत सभी चयापचय प्रक्रियाओं को रोक देता है। फिर जमी हुई वस्तु से चिप्स बनाए जाते हैं। चिप्स की सतह से, उन पर धातु की फिल्म लगाकर प्रतिकृतियां प्राप्त की जाती हैं। इन फिल्मों की आगे एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत जांच की जाती है। फ्रीज-क्लीवेज विधि का लाभ यह है कि क्लीवेज प्लेन आमतौर पर झिल्ली के हाइड्रोफोबिक चरण से गुजरता है, और इससे क्लीवेज पर इंटीग्रल मेम्ब्रेन प्रोटीन की व्यवस्था की मात्रा, आकार और प्रकृति का अध्ययन करना संभव हो जाता है, अर्थात, सीधे झिल्लियों के आंतरिक मॉर्फोबायोकेमिकल संगठन। विधि ने विभिन्न प्रकार की झिल्ली संरचनाओं और विशेष संरचनाओं के अध्ययन में बहुत मूल्यवान परिणाम दिए, उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के सेल संपर्क।

साइटोकेमिकल विधि

साइटोलॉजिकल अध्ययन के संरचनात्मक-जैव रासायनिक पहलू के मुख्य कार्य के लिए - उनके जैव रासायनिक संगठन के विश्लेषण के माध्यम से संरचनाओं के कार्यात्मक महत्व की व्याख्या - साइटोकेमिकल विधियां एक असाधारण महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। वर्तमान में, अध्ययन के तहत संरचनाओं में रासायनिक यौगिकों की सटीक गुणात्मक पहचान और उनके मात्रात्मक मूल्यांकन के संदर्भ में दोनों में लगातार सुधार किया जा रहा है। विशेष उपकरणों की मदद से जो मात्रात्मक साइटोस्पेक्ट्रोफोटोमेट्री की अनुमति देते हैं, किसी दिए गए पदार्थ की सामग्री को निर्धारित करना संभव है, जैसे कि आरएनए और डीएनए, न केवल पूरे सेल में, बल्कि परमाणु या साइटोप्लाज्मिक संरचनाओं के स्तर पर भी। हस्तक्षेप माइक्रोस्कोपी के लिए धन्यवाद, कोशिका में प्रोटीन की कुल मात्रा और उसके जीवन के दौरान उसके परिवर्तनों का आकलन करना संभव है।

एंजाइमों की साइटोकेमिकल पहचान की एक विधि है, जो न केवल सेलुलर संरचनाओं में किसी विशेष यौगिक के स्थानीयकरण और मात्रा का न्याय करना संभव बनाती है, बल्कि इन यौगिकों के संश्लेषण और इंट्रासेल्युलर परिवहन की प्रक्रिया भी करती है।

एंजाइमों का साइटोकेमिस्ट्री इस मामले में अवक्षेपित होने वाले मार्कर यौगिकों के उपयोग के साथ सब्सट्रेट-एंजाइम इंटरैक्शन के सिद्धांत पर आधारित है। स्थानीयकरण का निर्धारण, और कुछ मामलों में एंजाइमी सिस्टम की गतिविधि, हम सेलुलर संरचनाओं में कुछ जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के स्थानीयकरण का न्याय कर सकते हैं।

ऑटोरैडियोग्राफी

ऑटोरैडियोग्राफी की विधि, साथ ही एंजाइमों की साइटोकेमिस्ट्री, इंट्रासेल्युलर संश्लेषण और परिवहन के अध्ययन की संभावना को खोलती है, लेकिन साथ ही इसकी व्यापक संभावनाएं भी हैं। लेखक-डायोग्राफी की विधि कृत्रिम आइसोटोप (3 एच, 14 सी, 35 एस, आदि) के साथ लेबल किए गए मैक्रोमोलेक्यूल्स के संश्लेषण के रेडियोधर्मी अग्रदूतों के उपयोग पर आधारित है। यह न केवल कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स के संश्लेषण की साइटों को स्थानीय बनाने की अनुमति देता है, बल्कि इन यौगिकों के इंट्रासेल्युलर परिवहन के विशिष्ट मार्गों का पता लगाने के लिए, संश्लेषण की तीव्रता और सेलुलर संरचनाओं में मैक्रोमोलेक्यूल्स की गति की दर का एक सापेक्ष मात्रात्मक मूल्यांकन देता है। इस तरह, विशेष रूप से, कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में नाभिक से आरएनए की गति को पहली बार दिखाया गया था, स्रावी कोशिकाओं में संश्लेषण और इंट्रासेल्युलर स्राव परिवहन के स्थानीयकरण का विस्तार से पता लगाया गया था, और कई अन्य तथ्य जो सामान्य कोशिका विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण हैं। प्रकट किए गए थे। इसके मूल में, यह विधि अनुसंधान की संरचनात्मक-जैव रासायनिक दिशा की विशेषता वाले सबसे विशिष्ट तरीकों में से एक है, क्योंकि यह आपको एक अभिन्न, अविनाशी (जैव रासायनिक अध्ययन के रूप में) सेल में इंट्रासेल्युलर संरचनाओं में चयापचय की प्रक्रियाओं का सीधे अध्ययन करने की अनुमति देता है। इस पद्धति का सार एक फोटोग्राफिक इमल्शन का उपयोग करके एक कृत्रिम आइसोटोप के साथ लेबल किए गए अणुओं का पता लगाने पर आधारित है, जो एक लेबल वाले अग्रदूत की शुरूआत के बाद अलग-अलग समय पर तय की गई कोशिकाओं और ऊतकों के वर्गों को कवर करता है।

इम्यूनोसाइटोकेमिकल विधि

वर्तमान में, एक अभिन्न सेलुलर प्रणाली के भीतर सेलुलर संरचनाओं के व्यक्तिगत प्रोटीन का एक बहुत सटीक गुणात्मक विश्लेषण भी संभव है। ऐसा विश्लेषण इम्यूनोसाइटोकेमिकल विधियों का उपयोग करके किया जाता है। इन विधियों का सार यह है कि एक विशिष्ट प्रोटीन एक एंटीजन के रूप में कार्य करता है, जिससे किसी भी स्तनधारी के शरीर में विशिष्ट एंटीबॉडी का उत्पादन होता है। बाद वाले को एक फ्लोरोसेंट डाई या अन्य मार्कर के साथ जोड़ा जाता है। फिर, अध्ययन की गई कोशिका को सीरम के साथ लेबल एंटीबॉडी के साथ इलाज किया जाता है। इस मामले में, विशिष्ट चिह्नित एंटीबॉडी अध्ययन किए गए प्रोटीन युक्त संरचनाओं के लिए सख्ती से चुनिंदा रूप से बंधते हैं। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, विशेष रूप से, कोशिकाओं के सबमम्ब्रेन फाइब्रिलर तंत्र में एक्टिन-मायोसिन प्रणाली के मुख्य और सहायक सिकुड़ा प्रोटीन के स्थानीयकरण का पता चला था, और माइटोटिक तंत्र के निर्माण के दौरान और साइटोटॉमी के दौरान उनके वितरण का संशोधन दिखाया गया था। . झिल्ली संगठन के द्रव-मोज़ेक मॉडल की वैधता को साबित करने के लिए उसी विधि का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया था।

कोशिका अनुसंधान के जटिल तरीके

हाल ही में, कोशिकाओं के संरचनात्मक और जैव रासायनिक संगठन के अध्ययन में विशेष रूप से महान प्रगति अल्ट्रास्ट्रक्चरल विश्लेषण विधियों, साइटोकेमिस्ट्री और ऑटोरैडियोग्राफी विधियों के जटिल उपयोग के साथ हासिल की गई है। ये सफलताएँ मुख्य रूप से अल्ट्रास्ट्रक्चरल स्तर पर साइटोकेमिस्ट्री और ऑटोरैडियोग्राफी के विशेष तरीकों के विकास के कारण हैं, जो सेल संगठन, "संरचना" जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नामित स्तर पर चयापचय प्रक्रियाओं का सीधे विश्लेषण करना संभव बनाती हैं, और इसके विशिष्ट महत्व का पता लगाती हैं। कुछ सेलुलर संरचनाएं इंट्रासेल्युलर चयापचय की जटिल प्रक्रियाओं के अलग-अलग लिंक में। इस संबंध में, सिंथेटिक एनाबॉलिक प्रक्रियाओं और इंट्रासेल्युलर अपचय की प्रक्रियाओं में साइटोप्लाज्म के विभिन्न प्रकार के झिल्ली चरण की भूमिका पर व्यापक सामग्री जमा की गई है।

विशेष रूप से कोशिकाओं के लाइसोसोमल तंत्र के संगठन और कार्यप्रणाली के अध्ययन में प्रमुख सफलताएँ प्राप्त हुई हैं। कोशिकाओं के परमाणु तंत्र के अध्ययन में महत्वपूर्ण नए तथ्य प्राप्त हुए। साइटोकेमिकल विधियों की मदद से, संरचनात्मक स्तर पर राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (आरएनपी) और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (डीएनपी) की पहचान करना संभव है और इस तरह यूकेरियोटिक कोशिकाओं में विभिन्न प्रकार के आरएनपी के प्रतिलेखन, परिपक्वता और इंट्रान्यूक्लियर परिवहन के संगठन का अध्ययन करने में महत्वपूर्ण प्रगति होती है। , और इलेक्ट्रॉन ऑटोरैडियोग्राफी के उपयोग ने इन प्रक्रियाओं में व्यक्तिगत सेलुलर संरचनाओं की भूमिका का विस्तार करना संभव बना दिया। उदाहरण के लिए, न्यूक्लियोलस के कार्य का विस्तार से अध्ययन करना और विशेष रूप से इसमें राइबोसोमल आरएनए के गठन की प्रक्रियाओं की संरचना करना संभव था।

आणविक-जैविक और संरचनात्मक-जैव रासायनिक पहलुओं और विधियों का ऐसा संश्लेषण व्यक्तिगत सेल घटकों के ठीक संगठन के बारे में कई अन्य महत्वपूर्ण प्रश्नों के विकास के लिए भी बहुत विशिष्ट है। इसी समय, आणविक जैविक और मॉर्फोबायोकेमिकल साइटोलॉजिकल विश्लेषण के बीच घनिष्ठ संबंध न केवल अंतिम परिणामों के संश्लेषण में प्रकट होता है, बल्कि अध्ययन की प्रक्रिया में उनकी बातचीत में भी प्रकट होता है। इस तरह की बातचीत या तो विशेषज्ञों, जैव रसायनविदों और साइटोलॉजिस्ट द्वारा जैव रासायनिक और साइटोलॉजिकल दोनों तरीकों का उपयोग करके जटिल कार्य करके या सेलुलर संरचनाओं के जैव रासायनिक और साइटोलॉजिकल विश्लेषण की सीमा पर विशेष जटिल तरीकों का उपयोग करके की जाती है।

पहली तरह का एक उदाहरण सेल घटकों के जैव रासायनिक अलगाव के लिए उनके सूक्ष्म संरचनात्मक विश्लेषण के साथ विधियों का संयोजन है। इस तरह, पहली बार डीएनए, आरएनए पोलीमरेज़ और उन पर लिखित आरएनए अणुओं की पहचान के साथ काम करने वाले जीन की तस्वीरें प्राप्त की गईं। इस पद्धति का सुधार अब कुछ मामलों में आरएनए पोलीमरेज़ परिसरों की संख्या की सीधे गणना करके प्रतिलेखन की तीव्रता को ध्यान में रखना संभव बनाता है। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके, आप सीधे जैव रासायनिक रूप से पृथक, गोलाकार या रैखिक डीएनए अणुओं पर डीएनए प्रतिकृति के पैटर्न का अध्ययन कर सकते हैं। डीएनपी संगठन के विभिन्न स्तरों के अध्ययन में, और कई अन्य मामलों में, व्यक्तिगत प्रोटीन के स्थानीयकरण के इम्यूनोसाइटोकेमिकल अध्ययन में, राइबोसोम उप-कणों में, अल्ट्रास्ट्रक्चरल विश्लेषण के तरीकों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

विशेष रूप से विकसित जटिल विधियों का एक विशिष्ट उदाहरण वर्गों पर डीएनए और आरएनए का संकरण है। इसका सार इस प्रकार है। डीएनए, जो एक पूरे सेल के डीएनपी का हिस्सा है, विकृत हो जाता है, और फिर रेडियोधर्मी आइसोटोप के साथ लेबल किए गए आरएनए अंशों द्वारा संसाधित किया जाता है। नतीजतन, डीएनए ऑटोरेडियोग्राफिक रूप से उन क्षेत्रों को प्रकट करता है जो दिए गए आरएनए अंशों के पूरक हैं, अर्थात, बाद के प्रतिलेखन स्थल, दूसरे शब्दों में, कुछ जीनों के स्थानीयकरण को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव हो जाता है।

प्रायोगिक पद्धति के ढांचे के भीतर, बाहरी प्रभाव की मदद से इसकी स्थिति को बदलकर सेल या उसके व्यक्तिगत घटकों के कार्यात्मक संगठन का अध्ययन किया जाता है। तब कोशिका या उसके घटकों की महत्वपूर्ण गतिविधि में परिवर्तन देखकर, अध्ययन किए गए तंत्र के कुछ गुणों के बारे में निष्कर्ष निकाला जा सकता है। इस तरह की विधि अब कोशिका विज्ञान के कुछ वर्गों में बहुत व्यापक है, और इसके कुछ क्षेत्रों में, सेलुलर संरचनाओं के विश्लेषण का साइटोफिजियोलॉजिकल पहलू अभी भी एक प्रमुख स्थान रखता है।

यह ठीक सेल के सतह तंत्र के परिवहन कार्य की समस्या की स्थिति है। एक ओर, इस मुद्दे के अध्ययन में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है: साइटोफिजियोलॉजिकल विश्लेषण के परिणामों के आधार पर, परिवहन प्रणालियों के विभिन्न गुणों को चिह्नित करने के लिए, पदार्थों के ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन की किस्मों की पहचान करना संभव था। दूसरी ओर, ट्रांस-मेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट के तंत्र के प्रश्न का अंतिम समाधान तभी संभव है जब झिल्ली के लिपिड-प्रोटीन सिस्टम के विशिष्ट संगठन को स्पष्ट किया जाए और शेष घटकों के गुणों और भूमिका का सटीक ज्ञान हो। झिल्ली परिवहन प्रणाली, यानी, प्लाज्मा झिल्ली के संरचनात्मक और जैव रासायनिक विश्लेषण के स्तर पर और कोशिका के पूरे सतह तंत्र पर।

ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट के साइटोफिजियोलॉजिकल अध्ययन की सीमित संभावनाएं आयन चैनलों के संगठन के मुद्दे की स्थिति के उदाहरण से स्पष्ट रूप से प्रकट होती हैं, जो कई महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं, जैसे, उदाहरण के लिए, तंत्रिका का प्रसार आवेग विभिन्न साइटोफिजियोलॉजिकल तरीकों के एक पूरे शस्त्रागार की मदद से, यह दिखाया गया था कि प्लाज्मा झिल्ली में Na, K, Cl आयनों के लिए विशेष चैनल होते हैं, जो उनके गुणों में भिन्न होते हैं। हालांकि, उनके संरचनात्मक संगठन का विशिष्ट ज्ञान अभी भी उनके प्रोटीन प्रकृति पर अप्रत्यक्ष डेटा द्वारा सीमित है। इस प्रकार, विशेष रूप से आयन चैनलों के संगठन और सामान्य रूप से झिल्ली परिवहन प्रणालियों के प्रश्न का समाधान उन वैज्ञानिकों के हाथों में पड़ता है जो संरचनात्मक जैव रासायनिक विधियों में कुशल हैं, क्योंकि इस मामले में, साइटोफिजियोलॉजिकल में प्राप्त कई और बहुत मूल्यवान तथ्य अध्ययन इन सामान्य सेलुलर तंत्रों के विश्लेषण में केवल पहला घटनात्मक चरण है। फिर भी, कोशिका के अध्ययन के कुछ पहलुओं में, साइटोफिजियोलॉजिकल दृष्टिकोण बहुत कुछ दे सकता है।

वर्तमान में, साइटोफिजियोलॉजिकल अध्ययन के तरीकों की विविधता का निर्धारण एजेंटों के बढ़ते शस्त्रागार द्वारा किया जाता है जो साइटोलॉजिस्ट में दिखाई देते हैं, और इन एजेंटों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप होने वाले परिवर्तनों का विश्लेषण करने के लिए सूक्ष्म तरीकों का उपयोग करते हैं। कोशिका। यदि पहले, बाहरी एजेंटों की कार्रवाई के तहत कोशिकाओं में परिवर्तन का विश्लेषण करने के लिए, विद्युत क्षमता के पंजीकरण के रूप में शरीर विज्ञानियों से परिचित ऐसे तरीके, ऑक्सीजन अपकेक द्वारा सेलुलर श्वसन का आकलन, डाई सोरेशन का मात्रात्मक मूल्यांकन, सेल धुंधला में गुणात्मक परिवर्तनों का पंजीकरण आदि। उपयोग किए गए थे। , अब ऐसे उद्देश्यों के लिए, संरचनात्मक और कार्यात्मक दिशा की विशेषता वाले तरीकों का तेजी से उपयोग किया जाता है: अल्ट्रास्ट्रक्चरल परिवर्तनों का इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म अध्ययन, सिंथेटिक प्रक्रियाओं का ऑटोरैडियोग्राफिक विश्लेषण, आदि।

प्रायोगिक अध्ययनों में प्रयुक्त एजेंटों में, दो मुख्य समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पहले समूह में ऐसे पदार्थ होते हैं जिनके सेल के अंदर "आवेदन का बिंदु" कमोबेश ज्ञात है - ये ऐसे पदार्थ हैं जो इंट्रासेल्युलर चयापचय के व्यक्तिगत लिंक को अवरुद्ध करते हैं (उदाहरण के लिए, एक्टिनोमाइसिन डी, जो प्रतिलेखन को रोकता है, या पौरोमाइसिन, जो प्रोटीन संश्लेषण को रोकता है, 2,4-डाइनिट्रोफेनॉल, जो श्वसन और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण को अलग करता है), पदार्थ जो कुछ कोशिकीय संरचनाओं को चुनिंदा रूप से नष्ट करते हैं (उदाहरण के लिए, कोल्सीसिन, जो सूक्ष्मनलिकाएं को नष्ट करता है, या साइटोकैलासिन बी, जो माइक्रोफाइब्रिल्स पर कार्य करता है)। दूसरे समूह में तथाकथित जटिल क्रिया के एजेंट होते हैं जो सामान्य रूप से सेल चयापचय को बदलते हैं - तापमान, आसमाटिक दबाव, पीएच, आदि। ऐसे एजेंटों का उपयोग, उदाहरण के लिए, 2,4-डाइनिट्रोफेनॉल, ने स्पष्ट करना संभव बना दिया माइटोकॉन्ड्रिया की श्वसन श्रृंखला में श्वसन और फास्फारिलीकरण के संयुग्मन से संबंधित कई प्रश्न; आरएनए और प्रोटीन संश्लेषण के अवरोधकों के उपयोग ने राइबोसोम और प्रतिलेखन प्रक्रियाओं में प्रोटीन संश्लेषण में कुछ लिंक का अध्ययन करना संभव बना दिया; कोल्सीसिन और साइटोकैलासिन का उपयोग करते हुए, इंट्रासेल्युलर परिवहन की प्रक्रियाओं में सूक्ष्मनलिकाएं और माइक्रोफिलामेंट्स की भूमिका को स्पष्ट किया गया है।

दूसरे समूह (जटिल क्रिया) के एजेंटों का यह फायदा है कि वे कोशिकाओं के लिए अधिक स्वाभाविक हैं, क्योंकि प्राकृतिक परिस्थितियों में कोशिकाओं को बाहरी वातावरण में समान परिवर्तन का सामना करना पड़ता है। साथ ही, वे सेलुलर चयापचय के लगभग सभी पहलुओं को प्रभावित करते हैं, जिससे इस मामले में होने वाले परिवर्तनों का विश्लेषण करना मुश्किल हो जाता है। फिर भी, सेल पर ऐसे एजेंटों के प्रभाव का अध्ययन स्वतंत्र महत्व का है और बदलते पर्यावरणीय कारकों के लिए सेल अनुकूलन के तंत्र का अध्ययन करने के लिए, कोशिकाओं की प्रतिक्रिया में विशिष्ट और गैर-विशिष्ट प्रक्रियाओं के अनुपात के मुद्दे को हल करने के लिए नितांत आवश्यक है। बाहरी प्रभाव और इसी तरह के अन्य कार्य। , जो सेलुलर एकीकरण की समस्या को विकसित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

कोशिकाओं के कार्यात्मक संगठन के अध्ययन में, व्यक्तिगत कोशिका प्रणालियों के परस्पर क्रिया के तंत्र के विश्लेषण का बहुत महत्व है। कई मामलों में, विशेष प्रयोगात्मक मॉडल बनाकर इस समस्या को हल किया जा सकता है। इस प्रकार के सबसे विशिष्ट उदाहरण विभिन्न वस्तुओं (प्रोटोजोआ, उभयचर अंडे) में परमाणु प्रत्यारोपण हैं; दैहिक कोशिकाओं का संकरण; प्रोटोजोआ में कोशिका भागों का प्रत्यारोपण; प्रोटोज़ूलॉजिकल ऑब्जेक्ट्स और इन विट्रो संवर्धित स्तनधारी कोशिकाओं पर आयोजित कई अन्य माइक्रोसर्जिकल तकनीकों का उपयोग करके अनुसंधान।

ऐसे मॉडलों की मदद से सबसे महत्वपूर्ण सामान्य साइटोलॉजिकल मुद्दों का अध्ययन किया गया। उदाहरण के लिए, विभेदित उभयचर कोशिकाओं के नाभिक को अपने स्वयं के नाभिक से रहित डिंब में प्रत्यारोपित करने के प्रयोगों के परिणाम, विभेदक जीन गतिविधि के सिद्धांत के पक्ष में सबसे ठोस तर्कों में से एक थे। उत्तरार्द्ध का सार एक बहुकोशिकीय जीव के विभेदित कोशिकाओं के जीनोम की संरचनात्मक पहचान को बताना है। इसका तात्पर्य एक मौलिक रूप से महत्वपूर्ण स्थिति से है कि विभेदन की प्रक्रिया कोशिकाओं के वंशानुगत तंत्र में अपरिवर्तनीय परिवर्तनों के माध्यम से नहीं होती है, बल्कि जीन के एक समूह की गतिविधि के नियमन के माध्यम से होती है जो किसी दिए गए जीव की सभी कोशिकाओं के लिए समान होती है।

एक हाइब्रिड सेल - एक चिकन एरिथ्रोसाइट और एक स्तनधारी कैंसर सेल के डिडिफेरेंटेशन की प्रक्रिया का अध्ययन करने के लिए एक प्रयोगात्मक मॉडल पर बहुत ही रोचक तथ्य पाए गए। इस हेटेरोकैरियोन की ख़ासियत इस तथ्य में निहित है कि जब एक चिकन एरिथ्रोसाइट एक कैंसर कोशिका के साथ विलीन हो जाता है, तो हीमोग्लोबिन हेमोलिसिस होता है और कैंसर कोशिका के कोशिका द्रव्य में एक सामान्य, लगभग पूरी तरह से निष्क्रिय एरिथ्रोसाइट नाभिक पाया जाता है। इस प्रकार, सक्रिय कोशिका द्रव्य की असामान्य स्थितियों में विभेदित नाभिक का प्रत्यारोपण यहां किया जाता है। इन नाभिकों के संरचनात्मक संगठन में परिवर्तनों की सावधानीपूर्वक टिप्पणियों से पता चला है कि नई परिस्थितियों में उनकी मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। साइटोप्लाज्म से आने वाले प्रोटीन नाभिक की सूजन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एरिथ्रोसाइट के परमाणु तंत्र में ये बाहरी परिवर्तन इसके आंतरिक संगठन के पुनर्गठन की गहरी प्रक्रियाओं को दर्शाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप "चिकन" मैसेंजर आरएनए के प्रतिलेखन को फिर से शुरू किया जाता है। हालांकि, "चिकन" प्रोटीन के संश्लेषण के रूप में इसमें निहित जानकारी का कार्यान्वयन तब तक नहीं होता है जब तक कि चिकन एरिथ्रोसाइट्स के परमाणु तंत्र में न्यूक्लियोलस नहीं बनता है और राइबोसोमल आरएनए का संश्लेषण शुरू होता है। इस प्रकार, प्रायोगिक मॉडलों के गहन विश्लेषण ने परमाणु तंत्र की गतिविधि पर जटिल साइटोप्लाज्मिक नियंत्रण की उपस्थिति को दिखाया।

प्रयोगात्मक मॉडल की मदद से, कई अन्य महत्वपूर्ण सामान्य साइटोलॉजिकल मुद्दों को हल करना संभव था। उदाहरण के लिए, एनाफेज गुणसूत्रों की गति के तंत्र के प्रश्न का सफलतापूर्वक अध्ययन किया गया था, जो समुद्र के यूरिनिन ब्लास्टोमेरेस को कुचलने और कोशिका के बाहर काम करने से अलग देशी माइटोटिक तंत्र पर था। ज्यादातर प्रायोगिक मॉडल पर, सेल संगठन का एक व्यापक सामान्य पैटर्न स्थापित करना संभव था, अर्थात् जटिल इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं के संबंध में एक कठोर कारण और प्रभाव सिद्धांत की अनुपस्थिति। यह पता चला कि सेल प्रजनन, उच्च-बहुलक यौगिकों के संश्लेषण और इंट्रासेल्युलर परिवहन आदि जैसी बहु-घटक प्रक्रियाओं में अलग, अपेक्षाकृत स्वायत्त चरण होते हैं जो एक कठोर कारण संबंध से जुड़े नहीं होते हैं। इस पैटर्न की व्याख्या, एक ओर, सेलुलर संगठन की अद्भुत प्लास्टिसिटी के तंत्र को समझने के लिए पूर्वापेक्षाएँ बनाती है। दूसरी ओर, समान नियमितता सामान्य परिस्थितियों में एक अभिन्न सेलुलर प्रणाली में ऐसी प्रक्रियाओं के एकीकरण के तंत्र का अध्ययन करने का आधार है।

वर्तमान में, कुछ विशिष्ट सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए प्रयोगात्मक मॉडल की संख्या और विविधता बढ़ रही है। यह कोशिका विज्ञान के अपेक्षाकृत खराब अध्ययन वाले क्षेत्र में हमारे ज्ञान की प्रगति में महत्वपूर्ण योगदान देता है - उप-कोशिकीय प्रणालियों के काम की बातचीत और एकीकरण के तंत्र।

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि सेल संगठन के पैटर्न के विश्लेषण के लिए प्रयोगात्मक दृष्टिकोण के ढांचे के भीतर किए गए शोध की विशिष्टता मानदंड और संकेतों का अधिक गहरा होना है जिसके द्वारा एकीकृत तंत्र और व्यक्ति के विशिष्ट कार्यों का विश्लेषण किया जाता है। सेलुलर संरचनाओं को किया जाता है। साथ ही, यह स्पष्ट हो जाता है कि इस तरह के अनुसंधान का सामना करने वाले कार्यों का सफल समाधान केवल संरचनात्मक-कार्यात्मक दृष्टिकोण के तरीकों के व्यापक परिचय के साथ ही संभव है।

सामान्य कोशिका विज्ञान में अनुसंधान की तुलनात्मक साइटोलॉजिकल पद्धति का सार जीवित प्रकृति द्वारा वैज्ञानिक को प्रदान की गई उनकी किस्मों की पूरी विविधता का उपयोग करके कोशिका संगठन के सामान्य पैटर्न की व्याख्या है। तुलनात्मक विधि के दो पहलू हैं। एक ओर, यह पारंपरिक रूप से व्यक्तिगत प्रकार की कोशिकाओं (विशेषकर एककोशिकीय जीवों के लिए) के बीच संबंधित संबंधों की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है। प्रोकैरियोटिक और निम्न और उच्च यूकेरियोटिक कोशिकाओं के फ़ाइलोजेनेटिक सिस्टमैटिक्स के आधार पर इस तरह से बनाए गए और ठीक साइटोलॉजिकल मानदंडों का उपयोग करके किए गए, व्यक्तिगत विशेष सेल सिस्टम और विनियमन और एकीकरण के सामान्य तंत्र दोनों के गठन का पता लगाना संभव हो जाता है। एक अभिन्न प्रणाली के रूप में सेल। एक उदाहरण के रूप में सेल अनुसंधान में तुलनात्मक साइटोलॉजिकल विश्लेषण के इस तरह के अनुप्रयोग प्रोकैरियोटिक, निचले और उच्च यूकेरियोटिक कोशिकाओं में परमाणु उपकरण के ठीक संगठन पर दिलचस्प डेटा प्रदान कर सकते हैं।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं के परमाणु तंत्र के संगठन की प्रमुख विशेषताएं नाभिक के एक जटिल सतह तंत्र की उपस्थिति हैं, प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में गुणसूत्रों में केंद्रित डीएनए की काफी बड़ी मात्रा, और अंत में, डीएनए की एक तरह की पैकेजिंग का उपयोग करना मुख्य प्रोटीन - हिस्टोन। निचले यूकेरियोट्स के परमाणु तंत्र के विश्लेषण से उन कोशिकाओं की पहचान करना संभव हो गया, जो नाभिक की संरचना के संदर्भ में, प्रो- और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। बख़्तरबंद फ्लैगेलेट्स में नाभिक का एक विशिष्ट सतह तंत्र होता है, लेकिन उनके गुणसूत्र, जैसे कि प्रोकैरियोट्स के मामले में, रिंग के आकार के डीएनए अणुओं द्वारा बनते हैं, जो सभी यूकेरियोट्स की विशेषता, हिस्टोन की भागीदारी के बिना कॉम्पैक्ट संरचनाओं में व्यवस्थित होते हैं।

हाल ही में, प्रो- और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के जीनोम के संगठन में मौलिक विशेषताओं की खोज के संबंध में, इन जीवों में आरएनए के प्रतिलेखन और परिपक्वता की प्रक्रियाओं की तुलना, साथ ही मेसोकैरियोट्स और निचले यूकेरियोट्स की कोशिकाओं में, महत्वपूर्ण हो जाते हैं। इस तरह की तुलनाओं के परिणामस्वरूप, जीवों के मुख्य समूहों में रिश्तेदारी संबंधों के बारे में हमारे पारंपरिक विचारों में महत्वपूर्ण परिवर्तन हो सकते हैं, और विशेष रूप से, प्रो- और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच संबंध।

साइटोलॉजिकल समस्याओं के विकासवादी दृष्टिकोण के पारंपरिक अनुप्रयोग का दूसरा उदाहरण एक तुलनात्मक आधार पर विकसित विकास की प्रक्रिया में बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्रों के समान वंशानुगत वितरण के तंत्र की जटिलता की एक परिकल्पना का प्रस्ताव करने का प्रयास हो सकता है। प्रोटोजोआ और निचले पौधों में गुणसूत्र विचलन के कई रूपों का विश्लेषण। इन मामलों में, परमाणु लिफाफे के झिल्ली गुणसूत्र अलगाव की प्रक्रियाओं में सक्रिय भाग लेते हैं, जो प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के साथ एक निश्चित समरूपता की अनुमति देता है, जिसमें कोशिका झिल्ली बेटी कोशिकाओं के बीच बहन गुणसूत्रों के समान वितरण में अग्रणी भूमिका निभाती है। .

अंत में, माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट की उत्पत्ति की व्यापक रूप से स्वीकृत सहजीवी परिकल्पना सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं के लिए पारंपरिक विकासवादी दृष्टिकोण के तीसरे उदाहरण के रूप में काम कर सकती है। इसका सार इस धारणा में निहित है कि ऊर्जा चयापचय के ये महत्वपूर्ण अंग प्रोकैरियोटिक जीवों से उत्पन्न हुए हैं जिन्होंने यूकेरियोटिक विकास के अपेक्षाकृत प्रारंभिक चरण में यूकेरियोटिक कोशिकाओं पर आक्रमण किया था।

सामान्य कोशिका विज्ञान के विकास के लिए इस तरह के सामान्य जैविक निर्माणों के महत्व के बावजूद, सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं के विकास के लिए पारंपरिक ऐतिहासिक दृष्टिकोण अब भी सीमित उपयोग का है। इस स्थिति के मुख्य कारणों में से एक संगठन के सेलुलर और उप-कोशिकीय स्तरों पर विकासवादी प्रक्रिया की विशिष्ट और अभी भी अपर्याप्त रूप से अध्ययन की गई विशेषताओं की उपस्थिति है, जो एककोशिकीय जीवों के व्यक्तिगत समूहों के बीच संबंध को निर्धारित करना बेहद मुश्किल बनाता है, और, परिणामस्वरूप , सामान्य कोशिका विज्ञान के क्षेत्र में उचित विकासवादी nyh परिकल्पना का निर्माण।

वर्तमान में, तुलनात्मक साइटोलॉजिकल पद्धति का उपयोग करने का एक और पहलू अधिक व्यापक है, किसी विशेष सेलुलर संरचना या प्रक्रिया की ऐतिहासिक स्थिति के प्रत्यक्ष स्पष्टीकरण के लक्ष्य का पीछा नहीं करना। आधुनिक सामान्य कोशिका विज्ञान में, तुलनात्मक पद्धति के अनुप्रयोग के इस पहलू में कई संशोधन हुए हैं।

पहले चरण में, साइटोलॉजिकल विश्लेषण के अभ्यास में मौलिक रूप से नए मॉर्फोबायोकेमिकल विधियों की शुरूआत के दौरान, अध्ययन की वस्तु का चुनाव निम्नलिखित विचारों द्वारा निर्धारित किया गया था। सबसे पहले, इस्तेमाल की गई विधि के अनुप्रयोग के लिए इस या उस वस्तु की सुविधा मायने रखती है। दूसरे, अध्ययन की गई कोशिका में इस विशेषता की अभिव्यक्ति की डिग्री ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इसलिए, यूकेरियोटिक कोशिकाओं के संगठन के सामान्य पैटर्न का अध्ययन करने के लिए, स्तनधारी यकृत कोशिकाएं झिल्ली वाले जीवों की सामंजस्यपूर्ण रूप से विकसित प्रणाली के साथ एक पसंदीदा वस्तु थीं।स्तनधारी।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के संगठन के जटिल साइटोलॉजिकल और आणविक जैविक अध्ययनों के लिए, एस्चेरिचिया कोलाई का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था; निचले यूकेरियोट्स के संगठन का अध्ययन करने के लिए मॉडल यीस्ट और मोल्ड थे। उसी समय, यह पता चला कि इन वस्तुओं पर स्थापित नियमितताएं सार्वभौमिक महत्व की हैं, क्योंकि कई मामलों में वे सभी यूकेरियोटिक या सभी प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में मौलिक रूप से समान हैं। इसके अलावा, उप-कोशिकीय संगठन के कई पैटर्न, विशेष रूप से आणविक और सुपरमॉलेक्यूलर स्तरों पर, प्रो- और यूकेरियोटिक प्रकार (झिल्ली का संगठन, राइबोसोम की संरचना का सिद्धांत, आदि) दोनों की कोशिकाओं के लिए सार्वभौमिक साबित हुए, इसके बावजूद तथ्य यह है कि इस प्रकार की कोशिकाएं कुछ मामलों में एक दूसरे से मौलिक रूप से भिन्न होती हैं। इस परिस्थिति ने इस विचार को जन्म दिया कि मुख्य सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं को सीमित श्रेणी की वस्तुओं पर विकसित करना संभव है जो कि व्यवस्थित रूप से सुविधाजनक हैं, और फिर उनके मूल रूप से समान संगठन के कारण स्थापित पैटर्न को अन्य कोशिकाओं तक विस्तारित करते हैं।

हालाँकि, हाल के वर्षों में तुलनात्मक दृष्टिकोण के इस तरह के सरलीकृत उपयोग की आलोचना की जाने लगी है क्योंकि आधुनिक कोशिका विज्ञान विधियों को कोशिका के विशेष जैविक विज्ञान - विशेष रूप से कोशिका विज्ञान, प्रोटोजूलॉजी, निचले पौधों के वनस्पति विज्ञान में पेश किया जाता है। विज्ञान के इन क्षेत्रों में लागू किए गए मॉर्फोबायोकेमिकल विश्लेषण ने उन तथ्यों को स्थापित करना संभव बना दिया है जो सेल संगठन की एक या किसी अन्य सामान्य विशेषता के विशिष्ट कार्यान्वयन की विशाल विविधता की गवाही देते हैं, विविधता "मॉडल" पर पहले प्राप्त परिणामों की तुलना में बहुत अधिक है। "वस्तु। यह विविधता सेल संगठन के उच्चतम सबसिस्टम और सिस्टमिक स्तरों पर विशेष रूप से महान है। यह इंट्रासेल्युलर चयापचय और परिवहन की प्रक्रियाओं या कोशिका विभाजन के दौरान आनुवंशिक सामग्री के समान वंशानुगत वितरण के रूप में ऐसी जटिल और बहु-घटक प्रक्रियाओं के लिए भी विशिष्ट है।

आधुनिक पद्धतिगत क्षमताओं के स्तर पर प्राप्त एक बड़ी तुलनात्मक साइटोलॉजिकल सामग्री के सामान्यीकरण ने हमें तुलनात्मक पद्धति की भूमिका के उपर्युक्त सरलीकृत विचार को त्यागने के लिए मजबूर किया। इस संबंध में, सामान्य कोशिका विज्ञान (विशेष रूप से यूकेरियोटिक कोशिकाओं के संबंध में) में, प्रमुख स्थान व्यक्तिगत सेल सिस्टम या सभी में कार्यात्मक गतिविधि में समान प्रक्रियाओं के विश्लेषण के लिए एक तुलनात्मक विधि का उपयोग करने की आवश्यकता के विचार से प्राप्त किया जाता है। विशिष्ट कोशिकाओं में उनकी अभिव्यक्तियों की विविधता। आरईएस "विशिष्ट", "औसत" कोशिकाओं के कारण नहीं होता है, बल्कि, इसके विपरीत, उन कोशिकाओं द्वारा होता है जो औसत प्रकार के संगठन से तेजी से विचलित होते हैं, कोशिकाएं जिनमें कुछ संकेत हाइपरट्रॉफाइड होते हैं।

इस तरह के "लुप्तप्राय" रूपों की सबसे बड़ी संख्या उच्च बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाओं में पाई जाती है, जहां व्यक्तिगत ऊतक प्रणालियों के हिस्से के रूप में कोशिकाओं की दूरगामी विशेषज्ञता विकसित होती है। मध्यम प्रकार से "विचलन" के मामले भी उच्च प्रोटोजोआ में व्यापक हैं, जो संगठन के एककोशिकीय स्तर को बनाए रखते हुए विकास से गुजरे हैं। इस तरह की असामान्य कोशिकाओं के अध्ययन के दौरान बड़ी संख्या में नए दिलचस्प तथ्यों को प्रकट करना संभव था जो सेलुलर संगठन और इसकी विकासवादी प्लास्टिसिटी दोनों के सामान्य कानूनों की हमारी समझ को काफी गहरा करते हैं, जो सेलुलर सिस्टम की देखी गई विविधता को निर्धारित करता है। . उसी समय, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विशेष विज्ञानों के मामले में, विभिन्न वस्तुओं में सभी कोशिकाओं की सामान्य विशेषताओं की विशिष्ट अभिव्यक्ति सबसे बड़ी रुचि है।

विशेष विज्ञान के विपरीत, एक सामान्य साइटोलॉजिकल दृष्टिकोण के साथ, यह प्रश्न थोड़ा अलग विमान में रखा गया है, क्योंकि शोधकर्ता यह पता लगाना चाहता है कि विभिन्न कोशिकाओं में इस विशेषता की विशिष्ट अभिव्यक्तियां कितनी व्यापक हैं, सामान्य तंत्र का संयोजन और क्या ठीक इसके कारण है। इसलिए, उदाहरण के लिए, प्रोटोजूलोगिस्ट गैस्ट्रोसिलिअरी सिलिअट्स में संयुग्मन के बाद मैक्रोन्यूक्लियस गठन की एक बहुत ही दिलचस्प गतिशीलता की खोज करने में कामयाब रहे। उभरते हुए मैक्रोन्यूक्लियस में, डीएनए की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, और फिर वंशानुगत सामग्री में तेज कमी देखी जाती है (93% तक)। आनुवंशिक सामग्री में कमी की ऐसी प्रक्रिया बहुकोशिकीय जानवरों (कुछ कीड़े, नेमाटोड) के कई समूहों की दैहिक कोशिकाओं में भी होती है। शेष डीएनए, कुल मात्रा में छोटा, लेकिन मैक्रोन्यूक्लियस के कामकाज के लिए आवश्यक सभी सूचनाओं को कई बार दोहराया जाता है। नतीजतन, एक निश्चित मैक्रोन्यूक्लियस बनाया जाता है, जो न केवल डीएनए की मात्रा में, बल्कि इसकी गुणात्मक संरचना में भी माइक्रोन्यूक्लियस से भिन्न होता है। गैर-कार्यशील जीनों का विशाल बहुमत यहां अनुपस्थित है, जबकि कार्यशील लोकी का प्रतिनिधित्व महत्वपूर्ण संख्या में प्रतियों द्वारा किया जाता है।

ये तथ्य महान सामान्य साइटोलॉजिकल रुचि के हैं, क्योंकि, एक नियम के रूप में, यहां देखी गई घटनाएं केवल विरोधाभासी विशेषताएं नहीं हैं जो केवल उच्च एककोशिकीय जीवों की विशेषता हैं। इस प्रकार, पॉलीटेनाइजेशन की प्रक्रियाएं, गुणसूत्र डीएनए के अलग-अलग वर्गों की चयनात्मक प्रतिकृति, और अंत में, जीनोम के महत्वपूर्ण वर्गों की चयनात्मक कमी - ये सभी घटनाएं बहुकोशिकीय जीवों की विशेष कोशिकाओं में भी होती हैं। उन्हें, शायद, सामान्य प्राथमिक तंत्र के आधार पर किया जाता है। और गैस्ट्रोसिलिएटेड सिलिअट्स में मैक्रोन्यूक्लियस के निर्माण के दौरान परमाणु तंत्र में परिवर्तन की जटिल प्रक्रिया की विशिष्टता मुख्य रूप से यूकेरियोटिक कोशिकाओं के लिए सामान्य, सार्वभौमिक प्राथमिक तंत्र के एक अजीब संयोजन के कारण होती है। इस तरह के विचार अब सामान्य कोशिका विज्ञान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे महत्वपूर्ण सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं के स्पष्टीकरण के लिए समर्पित अत्यधिक उत्तेजक निर्देशित तुलनात्मक साइटोलॉजिकल अध्ययन हैं। साइट से सामग्री

लक्षित तुलनात्मक साइटोलॉजिकल अध्ययन का एक उदाहरण विभिन्न प्रकार के डायटमों के समसूत्रण का विश्लेषण करके यूकेरियोट्स में समसूत्रण के दौरान गुणसूत्रों के समान वंशानुगत वितरण के तंत्र का अध्ययन है: इन वस्तुओं पर, मेटाज़ोन कोशिकाओं के विशिष्ट मिटोस के विपरीत, यह है सूक्ष्मनलिका आयोजन केंद्रों में स्पष्ट रूप से रूपात्मक रूप से जटिल परिवर्तनों का पता लगाना संभव है, सूक्ष्मनलिका अर्ध-स्पिंडल का गठन और पारस्परिक विचलन, एक अजीबोगरीब संरचना के रूपक में गठन की मदद से कोशिका के ध्रुवों में गुणसूत्रों का विचलन - एक कॉलर।

मेटाज़ोन कोशिकाओं में गुणसूत्रों के एनाफेज आंदोलन में ट्यूबुलिन-डायनेइन मैकेनोकेमिकल सिस्टम की अग्रणी भूमिका पर हाल के आंकड़ों के आलोक में, यह बहुत संभावना है कि यह प्रणाली डायटम में भी मौजूद है, यानी यहां भी, केवल एक अजीबोगरीब है सभी कोशिकाओं के लिए सामान्य प्राथमिक तंत्र का संयोजन और समसूत्रण के दौरान यांत्रिक रासायनिक प्रक्रियाओं का कारण बनता है।

जाहिर है, इन तंत्रों के विश्लेषण के लिए, जिनमें से व्याख्या सामान्य कोशिका विज्ञान की सबसे जरूरी समस्याओं में से एक है, ऐसी वस्तु होने का वादा किया जाएगा जहां वे स्पष्ट रूप से विभेदित और रूपात्मक रूप से व्यक्त की जाती हैं।

ऐसे उदाहरणों की संख्या लगातार बढ़ रही है। यह एक ओर, विशेष रूप से साइटोलॉजिकल, प्रोटोजूलॉजिकल और वनस्पति अध्ययनों के अभ्यास में जटिल आधुनिक तरीकों के निरंतर विस्तार के कारण है, दूसरी ओर, तुलनात्मक साइटोलॉजिकल अध्ययनों में स्वयं तथ्यों का संचय जो तेजी से होता जा रहा है सामान्य कोशिका विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण हैं और इसके ध्यान के केंद्र में हैं। और यह सब, बदले में, इस तथ्य की ओर जाता है कि तुलनात्मक साइटोलॉजिकल विश्लेषण साइटोलॉजी में एक असाधारण महत्वपूर्ण स्थान पर कब्जा करना शुरू कर देता है।

आधुनिक सामान्य साइटोलॉजिकल अनुसंधान की मुख्य दिशाओं और पहलुओं का एक संक्षिप्त विवरण दर्शाता है कि इस स्तर पर कोशिका विज्ञान के विकास में, अलग-अलग क्षेत्रों और उनके संश्लेषण के बीच स्पष्ट रूप से स्पष्ट अंतर है। पद्धति की दृष्टि से और प्रत्येक दिशा और दृष्टिकोण के भीतर निर्धारित विशिष्ट समस्याओं को हल करने के तर्क के संदर्भ में दोनों में अंतर है। साइटोलॉजिकल अध्ययनों के रूपात्मक पहलू में, सेलुलर संरचनाओं के विश्लेषण के लिए एक असतत दृष्टिकोण हावी है। सेलुलर संगठन के पैटर्न के अध्ययन के लिए प्रयोगात्मक दृष्टिकोण की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक सेलुलर सिस्टम और पूरे सेल के संगठन के सामान्य एकीकृत तंत्र के विश्लेषण पर इसका ध्यान केंद्रित है। उसी समय, जैसा कि पहले ही ऊपर जोर दिया गया है, इस तरह के अध्ययनों का सामना करने वाली समस्याओं का समाधान रूपात्मक दृष्टिकोण में निहित विधियों के व्यापक उपयोग के बिना असंभव है। प्रायोगिक विश्लेषण कुछ सेलुलर तंत्रों और इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं के गुणों का एक अभूतपूर्व लक्षण वर्णन देता है, जिससे संरचनात्मक और जैव रासायनिक तरीकों के समृद्ध शस्त्रागार के आवेदन के लिए आवश्यक आधार तैयार होता है।

इस प्रकार, सामान्य कोशिका विज्ञान के विकास के वर्तमान चरण में, साइटोलॉजिकल अध्ययन के इन दो पहलुओं के बहुत करीबी संयोजन के लिए पूर्वापेक्षाएँ हैं। यह स्वाभाविक है, क्योंकि अंत में दोनों दृष्टिकोण एक ही लक्ष्य का पीछा करते हैं - सेलुलर संरचनाओं के कार्यात्मक संगठन और एक अभिन्न सेलुलर सिस्टम में प्रक्रियाओं के विनियमन के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए।

सामान्य साइटोलॉजिकल समस्याओं के विश्लेषण के लिए तुलनात्मक साइटोलॉजिकल दृष्टिकोण आधुनिक सामान्य साइटोलॉजी में एक विशेष स्थान रखता है। तुलनात्मक साइटोलॉजिकल विश्लेषण रूपात्मक और प्रायोगिक दृष्टिकोणों के आधार पर प्राप्त आंकड़ों के आधार पर किया जाता है, अर्थात, व्यवस्थित रूप से, साइटोलॉजिकल अध्ययन के सभी मुख्य पहलू एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं।

तुलनात्मक साइटोलॉजिकल दृष्टिकोण की विशिष्टता, विशिष्टता जो इसकी विशेष स्थिति निर्धारित करती है, वन्यजीवों की विभिन्न वस्तुओं का उद्देश्यपूर्ण उपयोग व्यक्तिगत सेलुलर संरचनाओं के संगठन के सामान्य पैटर्न, इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं और उनके सभी प्रकार की अभिव्यक्तियों में एकीकृत तंत्र का अध्ययन करने के लिए है। विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ।

इसलिए, जैसा कि ऊपर से देखा जा सकता है, साइटोलॉजिकल अनुसंधान की मुख्य दिशाएं सामान्य कोशिका विज्ञान के विकास में वर्तमान चरण की बारीकियों को काफी हद तक निर्धारित करती हैं और संबंधित जैविक विज्ञान के साथ इसके घनिष्ठ संबंध को निर्धारित करती हैं। इस चरण की सबसे विशिष्ट विशेषताओं में से एक एक पद्धतिगत अर्थ में साइटोलॉजिकल अनुसंधान के सभी सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों का घनिष्ठ संबंध है। इसके अलावा, इस तरह का व्यवस्थित एकीकरण अक्सर सामान्य कोशिका विज्ञान के दायरे से परे होता है।

साइटोलॉजिकल कार्य में, विशुद्ध रूप से जैव रासायनिक और आणविक जैविक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और इसके विपरीत, जैव रासायनिक और आणविक जैविक अध्ययनों में, साइटोलॉजिकल रूपात्मक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। संबंधित विज्ञानों के व्यवस्थित एकीकरण और उनके अंतिम लक्ष्यों की एकता ने कोशिका-कोशिका जीव विज्ञान के एक नए सिंथेटिक विज्ञान का निर्माण किया। यह संगठन के सेलुलर स्तर के बारे में कोशिका विज्ञान, संरचनात्मक जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान, आणविक आनुवंशिकी और निजी जैविक विज्ञान को जोड़ती है। संबंधित विज्ञानों का ऐसा मिलन निस्संदेह एक प्रगतिशील घटना है। हालांकि, इस तरह के संश्लेषण के बावजूद, प्रत्येक विज्ञान कोशिका संगठन की विकासशील समस्याओं के निर्माण और विधियों में अपनी पद्धतिगत बारीकियों और बारीकियों दोनों को बरकरार रखता है। वर्तमान में, इस सिंथेटिक विज्ञान में प्रमुख स्थान आणविक जैविक और आणविक आनुवंशिक क्षेत्रों में अनुसंधान के अंतर्गत आता है। यह स्थिति सेल संगठन के निचले स्तरों के बारे में हमारे ज्ञान की तीव्र प्रगति के कारण है, लेकिन यह केवल एक अस्थायी घटना है।

वास्तव में, कोशिका के नए सिंथेटिक विज्ञान में अग्रणी स्थान पर सामान्य कोशिका विज्ञान का कब्जा होना चाहिए - जीवित पदार्थ के संगठन के सेलुलर स्तर के सामान्य पैटर्न का विज्ञान। जीवित पदार्थ के संगठन के इस स्तर से निपटने वाले आधुनिक जैविक विज्ञानों में से, सामान्य कोशिका विज्ञान, संरचनात्मक जैव रासायनिक विधियों के आधार पर उद्देश्यपूर्ण तुलनात्मक साइटोलॉजिकल दृष्टिकोण का विस्तार, असतत विश्लेषण पर तथ्यात्मक सामग्री की एक बड़ी मात्रा के गहन सामान्य जैविक सामान्यीकरण के लिए सबसे अधिक तैयार है। कोशिकाओं की कई किस्मों में व्यक्तिगत-कोशिका संरचनाएं। सामान्य सेलुलर एकीकरण तंत्र के विश्लेषण में सामान्य कोशिका विज्ञान द्वारा अग्रणी स्थान लिया जाना चाहिए। इसके लिए एक महत्वपूर्ण शर्त नए प्रयोगात्मक मॉडलों का तेजी से विकास है। आधुनिक तरीकों से उनका गहन विश्लेषण और लक्षित तुलनात्मक साइटोलॉजिकल अध्ययनों में प्रयोगात्मक मॉडल के व्यापक परिचय से सेल संगठन की मुख्य समस्याओं में से एक को हल करने में प्रगति सुनिश्चित होनी चाहिए - सेल एकीकरण की समस्या।

सेल एकीकरण के प्राथमिक सार्वभौमिक तंत्र और उनके संशोधनों के दायरे पर तथ्यात्मक सामग्री के संचय के साथ, यह सामान्य कोशिका विज्ञान है जिसे विशेष सेलुलर सिस्टम और सेलुलर संगठन के संगठन की ऐतिहासिक स्थिति का गहन विश्लेषण करने के कार्य का सामना करना पड़ता है। समग्र रूप से, साथ ही जीवित पदार्थ के संगठन के सेलुलर और उप-कोशिकीय स्तरों पर विकासवादी प्रक्रिया की बारीकियां। इस समस्या का समाधान सामान्य कोशिका विज्ञान संबंधी अध्ययनों में स्पष्ट रूप से उभरने की प्रवृत्ति से सुगम होता है, जिसमें कोशिका के अलग-अलग घटकों के असतत विश्लेषण को उसके किलो के अध्ययन के साथ जोड़ा जाता है। एक पूर्ण प्रणाली के लिए।

इस पृष्ठ पर, विषयों पर सामग्री:

योजना:

1. कोशिका विज्ञान क्या अध्ययन करता है।

2. यह विचार कि जीव कोशिकाओं से बने होते हैं।

3. कोशिका विज्ञान में प्रयुक्त अनुसंधान विधियां।

4. कोशिकाओं का अंश।

5. रेडियो ऑटोग्राफी।

6. ऑटोरैडियोग्राफी द्वारा कोशिका चक्र के कुछ चरणों की अवधि निर्धारित करना।

कोशिका विज्ञान कोशिका का विज्ञान है। यह लगभग 100 साल पहले अन्य जैविक विज्ञानों के वातावरण से अलग था। पहली बार जे.-बी द्वारा पुस्तक में कोशिकाओं की संरचना के बारे में सामान्यीकृत जानकारी एकत्र की गई थी। कार्नॉय की द बायोलॉजी ऑफ़ द सेल, 1884 में प्रकाशित हुई। आधुनिक कोशिका विज्ञान कोशिकाओं की संरचना, प्राथमिक जीवित प्रणालियों के रूप में उनके कामकाज का अध्ययन करता है: व्यक्तिगत सेलुलर घटकों के कार्य, सेल प्रजनन की प्रक्रियाएं, उनकी मरम्मत, पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूलन, और कई अन्य प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जाता है, जो कि न्याय करना संभव बनाता है गुण और कार्य सभी कोशिकाओं के लिए समान हैं। कोशिका विज्ञान विशेष कोशिकाओं की संरचनात्मक विशेषताओं पर भी विचार करता है। दूसरे शब्दों में, आधुनिक कोशिका विज्ञान कोशिका शरीर क्रिया विज्ञान है। कोशिका विज्ञान जैव रसायन, जैवभौतिकी, आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी की वैज्ञानिक और पद्धतिगत उपलब्धियों के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है। इसने इन विज्ञानों के दृष्टिकोण से पहले से ही कोशिका के गहन अध्ययन और कोशिका के एक निश्चित सिंथेटिक विज्ञान - कोशिका जीव विज्ञान, या कोशिका जीव विज्ञान के उद्भव के आधार के रूप में कार्य किया। वर्तमान में, शब्द कोशिका विज्ञान और कोशिका जीव विज्ञान मेल खाते हैं, क्योंकि उनके अध्ययन का विषय कोशिका है जिसके अपने संगठन और कामकाज के पैटर्न हैं। अनुशासन "सेल बायोलॉजी" जीव विज्ञान के मूलभूत वर्गों को संदर्भित करता है, क्योंकि यह पृथ्वी पर सभी जीवन की एकमात्र इकाई - कोशिका की खोज और वर्णन करता है।

सेल के एक लंबे और करीबी अध्ययन ने सामान्य जैविक महत्व के एक महत्वपूर्ण सैद्धांतिक सामान्यीकरण को तैयार किया, अर्थात् सेल सिद्धांत का उदय। 17वीं शताब्दी में एक भौतिक विज्ञानी और महान सरलता के जीवविज्ञानी रॉबर्ट हुक ने माइक्रोस्कोप बनाया। अपने माइक्रोस्कोप के तहत कॉर्क के एक पतले हिस्से की जांच करते हुए, हुक ने पाया कि यह पतली दीवारों से अलग छोटी खाली कोशिकाओं से बना था, जो कि अब हम जानते हैं, सेलूलोज़ से बना है। उन्होंने इन छोटी कोशिकाओं को कोशिका कहा। बाद में, जब अन्य जीवविज्ञानी एक माइक्रोस्कोप के तहत पौधों के ऊतकों की जांच करने लगे, तो यह पता चला कि एक मृत सूखे कॉर्क में हुक द्वारा पाई गई छोटी कोशिकाएं भी जीवित पौधों के ऊतकों में पाई जाती हैं, लेकिन वे खाली नहीं होती हैं, लेकिन प्रत्येक में एक छोटा जिलेटिनस शरीर होता है। . जानवरों के ऊतकों की सूक्ष्म जांच के बाद, यह पाया गया कि उनमें छोटे जिलेटिनस शरीर भी होते हैं, लेकिन ये शरीर केवल दीवारों से एक दूसरे से अलग होते हैं। इन सभी अध्ययनों के परिणामस्वरूप, 1939 में, श्लीडेन और श्वान ने स्वतंत्र रूप से कोशिका सिद्धांत तैयार किया, जिसमें कहा गया है कि कोशिकाएँ प्राथमिक इकाइयाँ हैं जिनसे सभी पौधे और सभी जानवर अंततः निर्मित होते हैं। कुछ समय के लिए, सेल शब्द के दोहरे अर्थ ने अभी भी कुछ गलतफहमियाँ पैदा कीं, लेकिन फिर यह इन छोटे जेली जैसे पिंडों में मजबूती से जमी हुई थी।

सेल की आधुनिक समझ तकनीकी प्रगति और अनुसंधान विधियों में सुधार से निकटता से संबंधित है। पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोपी के अलावा, जिसने अपनी भूमिका नहीं खोई है, पिछले कुछ दशकों में ध्रुवीकरण, पराबैंगनी, प्रतिदीप्ति और चरण-विपरीत माइक्रोस्कोपी ने बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है। उनमें से, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा एक विशेष स्थान पर कब्जा कर लिया गया है, जिसके संकल्प ने कोशिका की सूक्ष्म और आणविक संरचना को भेदना और अध्ययन करना संभव बना दिया है। आधुनिक शोध विधियों ने सेलुलर संगठन की एक विस्तृत तस्वीर प्रकट करना संभव बना दिया है।

प्रत्येक कोशिका में एक नाभिक और कोशिका द्रव्य होते हैं, जो एक दूसरे से और बाहरी वातावरण से झिल्लियों द्वारा अलग होते हैं। साइटोप्लाज्म के घटक हैं: झिल्ली, हाइलोप्लाज्म, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और राइबोसोम, गॉल्जी उपकरण, लाइसोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया, समावेशन, कोशिका केंद्र, विशेष अंग।

जीव का वह भाग जो विशिष्ट कार्य करता है, अंग कहलाता है। कोई भी अंग - फेफड़े, यकृत, गुर्दे, उदाहरण के लिए - प्रत्येक की अपनी विशेष संरचना होती है, जिसकी बदौलत यह शरीर में एक निश्चित भूमिका निभाता है। इसी तरह, साइटोप्लाज्म में विशेष संरचनाएं होती हैं, जिनकी विशिष्ट संरचना उन्हें कोशिका चयापचय के लिए आवश्यक कुछ कार्यों को करने में सक्षम बनाती है; इन संरचनाओं को ऑर्गेनेल ("छोटे अंग") कहा जाता है।

साइटोप्लाज्मिक ऑर्गेनेल की प्रकृति, कार्य और वितरण की व्याख्या आधुनिक कोशिका जीव विज्ञान के तरीकों के विकास के बाद ही संभव हुई। इस संबंध में सबसे उपयोगी थे: 1) इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी; 2) कोशिका विभाजन, जिसकी मदद से बायोकेमिस्ट कुछ ऑर्गेनेल युक्त कोशिकाओं के अपेक्षाकृत शुद्ध अंशों को अलग कर सकते हैं, और इस प्रकार उनके लिए ब्याज की व्यक्तिगत चयापचय प्रतिक्रियाओं का अध्ययन कर सकते हैं; 3) ऑटोरैडियोग्राफी, जिसने ऑर्गेनेल में होने वाली व्यक्तिगत चयापचय प्रतिक्रियाओं का प्रत्यक्ष अध्ययन संभव बनाया।

वह विधि जिसके द्वारा कोशिकांगों को कोशिकाओं से अलग किया जाता है, विभाजन कहलाती है। यह विधि बहुत उपयोगी साबित हुई, जिससे जैव रसायनज्ञों को विभिन्न सेल ऑर्गेनेल को अपेक्षाकृत शुद्ध रूप में अलग करने की क्षमता मिली। यह ऑर्गेनेल और उनमें निहित एंजाइमों की रासायनिक संरचना को निर्धारित करना और प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, सेल में उनके कार्यों के बारे में निष्कर्ष निकालना संभव बनाता है। पहले कदम के रूप में, कोशिकाओं को किसी उपयुक्त माध्यम में समरूपीकरण द्वारा नष्ट कर दिया जाता है जो जीवों को संरक्षित करता है और उनके एकत्रीकरण को रोकता है। इसके लिए अक्सर सुक्रोज के घोल का इस्तेमाल किया जाता है। हालांकि माइटोकॉन्ड्रिया और कई अन्य सेल ऑर्गेनेल बरकरार रहते हैं, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और प्लाज्मा झिल्ली जैसे झिल्लीदार टेंगल्स खंडित होते हैं। हालांकि, परिणामी झिल्ली के टुकड़े अक्सर अपने आप बंद हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न आकारों के गोल बुलबुले बनते हैं।

अगले चरण में, सेल होमोजेनेट को सेंट्रीफ्यूजेशन की एक श्रृंखला के अधीन किया जाता है, जिसकी गति और अवधि हर बार बढ़ जाती है; इस प्रक्रिया को डिफरेंशियल सेंट्रीफ्यूजेशन कहा जाता है। अलग-अलग सेल ऑर्गेनेल अलग-अलग सेंट्रीफ्यूजेशन गति पर सेंट्रीफ्यूज ट्यूब के नीचे जमा होते हैं, जो ऑर्गेनेल के आकार, घनत्व और आकार पर निर्भर करता है। परिणामी अवक्षेप का नमूना लिया जा सकता है और जांच की जा सकती है। नाभिक जैसी बड़ी, सघन संरचनाएं सबसे तेजी से अवक्षेपित होती हैं, जबकि छोटी, कम घनी संरचनाएं, जैसे कि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम वेसिकल्स, को उच्च दर और लंबे समय की आवश्यकता होती है। इसलिए, कम सेंट्रीफ्यूजेशन गति पर, नाभिक अवक्षेपित होते हैं, जबकि अन्य सेल ऑर्गेनेल निलंबन में रहते हैं। उच्च गति पर, माइटोकॉन्ड्रिया और लाइसोसोम अवक्षेपित होते हैं, और लंबे सेंट्रीफ्यूजेशन और बहुत उच्च गति के साथ, यहां तक ​​कि राइबोसोम जैसे छोटे कण भी अवक्षेपित होते हैं। परिणामी अंशों की शुद्धता निर्धारित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके अवक्षेपों की जांच की जा सकती है। सभी अंश कुछ हद तक अन्य जीवों से दूषित होते हैं। यदि, फिर भी, अंशों की पर्याप्त शुद्धता प्राप्त करना संभव है, तो उन्हें अलग-अलग जीवों की रासायनिक संरचना और एंजाइमेटिक गतिविधि को निर्धारित करने के लिए जैव रासायनिक विश्लेषण के अधीन किया जाता है।

ऊतक विज्ञान, कोशिका विज्ञान और भ्रूणविज्ञान की प्रगति के लिए, भौतिकी और रसायन विज्ञान की उपलब्धियों का परिचय, संबंधित विज्ञान के नए तरीकों - जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान, आनुवंशिक इंजीनियरिंग का बहुत महत्व है।

आधुनिक शोध विधियां न केवल संपूर्ण रूप से ऊतकों का अध्ययन करना संभव बनाती हैं, बल्कि लंबे समय तक उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि का अध्ययन करने के लिए, व्यक्तिगत सेल ऑर्गेनेल और उनके मैक्रोमोलेक्यूल्स (उदाहरण के लिए, डीएनए) को अलग करने के लिए, उनसे अलग-अलग सेल प्रकारों को अलग करना भी संभव बनाती हैं। उनकी कार्यात्मक विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए।

नए उपकरणों और प्रौद्योगिकियों के निर्माण के संबंध में ऐसे अवसर खुल गए हैं - विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मदर्शी, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर), रेडियोधर्मी आइसोटोप और ऑटोरैडियोग्राफी, वैद्युतकणसंचलन और क्रोमैटोग्राफी, विभाजन का उपयोग अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन, पृथक्करण और कोशिकाओं की खेती का उपयोग करके सेल सामग्री का, संकर प्राप्त करना; जैव प्रौद्योगिकी विधियों का उपयोग - हाइब्रिडोमा और मोनोक्लोनल एंटीबॉडी प्राप्त करना, पुनः संयोजक डीएनए, आदि।

इस प्रकार, जैविक वस्तुओं का अध्ययन ऊतक, कोशिकीय, उपकोशिकीय और आणविक स्तरों पर किया जा सकता है। कोशिकाओं और ऊतकों की महत्वपूर्ण गतिविधि से संबंधित कई मुद्दों को हल करने के लिए आवश्यक विभिन्न जैव रासायनिक, जैव-भौतिक, भौतिक और तकनीकी तरीकों के प्राकृतिक विज्ञान में परिचय के बावजूद, ऊतक विज्ञान मूल रूप से अपने तरीकों के सेट के साथ एक रूपात्मक विज्ञान बना हुआ है। उत्तरार्द्ध कोशिकाओं और ऊतकों में होने वाली प्रक्रियाओं, उनकी संरचनात्मक विशेषताओं को चिह्नित करना संभव बनाता है।

साइटोलॉजिकल और हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण के मुख्य चरण अध्ययन की वस्तु का चुनाव, माइक्रोस्कोप के तहत परीक्षा की तैयारी, माइक्रोस्कोपी विधियों का उपयोग और छवियों का गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण है।

अध्ययन की वस्तुएँ जीवित और स्थिर कोशिकाएँ और ऊतक हैं, उनकी छवियां प्रकाश और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में या एक टेलीविजन डिस्प्ले स्क्रीन पर प्राप्त होती हैं। ऐसी कई विधियाँ हैं जो इन वस्तुओं के विश्लेषण की अनुमति देती हैं।

हिस्टोलॉजिकल तैयारी की माइक्रोस्कोपी के तरीके

जैविक सूक्ष्म वस्तुओं के अध्ययन की मुख्य विधियाँ प्रकाश और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी हैं, जिनका व्यापक रूप से प्रायोगिक और नैदानिक ​​अभ्यास में उपयोग किया जाता है।

माइक्रोस्कोपी 300 से अधिक वर्षों से जीव विज्ञान में उपयोग की जाने वाली सूक्ष्म वस्तुओं का अध्ययन करने की मुख्य विधि है। पहले सूक्ष्मदर्शी के निर्माण और उपयोग के बाद से, उनमें लगातार सुधार हुआ है। आधुनिक सूक्ष्मदर्शी उच्च संकल्प के साथ विभिन्न प्रकार के जटिल ऑप्टिकल सिस्टम हैं। सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखी जा सकने वाली सबसे छोटी संरचना का आकार सबसे छोटी रिसोल्वेबल दूरी (डी ओ) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो मुख्य रूप से प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। (\) और इलेक्ट्रॉन प्रवाह के विद्युत चुम्बकीय दोलनों की तरंग दैर्ध्य, आदि। यह निर्भरता लगभग सूत्र d 0 = द्वारा निर्धारित की जाती है 1 / 2 \. इस प्रकार, तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होता है, उतनी ही छोटी हल करने योग्य दूरी और छोटी सूक्ष्म संरचनाएं जो तैयारी में देखी जा सकती हैं। हिस्टोलॉजिकल तैयारी का अध्ययन करने के लिए विभिन्न प्रकार के प्रकाश सूक्ष्मदर्शी और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया जाता है।

चावल। 1. जैविक अनुसंधान के लिए सूक्ष्मदर्शी।

ए - प्रकाश जैविक माइक्रोस्कोप "बायोलम-एस": 1 - आधार; 2 - ट्यूब धारक; 3 - झुका हुआ ट्यूब; 4 - ऐपिस, 5 - रिवॉल्वर; 6 - लेंस; 7 - टेबल; 8 - आईरिस डायाफ्राम के साथ कंडेनसर; 9 - कंडेनसर पेंच; 10 - दर्पण; 11 - माइक्रोमेट्रिक स्क्रू; 12 - मैक्रोमेट्रिक स्क्रू। बी - एक स्वचालित छवि प्रसंस्करण प्रणाली के साथ इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप EMV-100AK: 1 - माइक्रोस्कोप कॉलम (इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल सिस्टम और नमूनों के लिए एक कैमरा के साथ); 2 - नियंत्रण कक्ष; 3 - ल्यूमिनसेंट स्क्रीन वाला कैमरा; 4 - छवि विश्लेषण ब्लॉक; 5 - वीडियो सिग्नल सेंसर।

हल्की माइक्रोस्कोपी।हिस्टोलॉजिकल सूक्ष्म वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए साधारण प्रकाश सूक्ष्मदर्शी और उनकी किस्मों का उपयोग किया जाता है, जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश स्रोतों का उपयोग करते हैं। पारंपरिक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी में, रोशनी का स्रोत प्राकृतिक या कृत्रिम प्रकाश होता है (चित्र 1, ए)। स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग की न्यूनतम तरंगदैर्घ्य लगभग 0.4 µm है। इसलिए, एक पारंपरिक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के लिए, सबसे छोटा संकल्प दूरी लगभग 0.2 µm है (करना = "/, - 0.4 माइक्रोन = 0.2 माइक्रोन), और कुल आवर्धन (लेंस आवर्धन और ऐपिस आवर्धन का उत्पाद) 1500-2500 हो सकता है।

इस प्रकार, एक प्रकाश माइक्रोस्कोप में, कोई न केवल 4 से 150 माइक्रोन के आकार की व्यक्तिगत कोशिकाओं को देख सकता है, बल्कि उनकी इंट्रासेल्युलर संरचनाएं - ऑर्गेनेल, समावेशन भी देख सकता है। सूक्ष्म वस्तुओं के विपरीत को बढ़ाने के लिए, उनके धुंधलापन का उपयोग किया जाता है।

पराबैंगनी माइक्रोस्कोपी. यह एक प्रकार का प्रकाश सूक्ष्मदर्शी है। पराबैंगनी सूक्ष्मदर्शी लगभग 0.2 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य के साथ छोटी पराबैंगनी किरणों का उपयोग करता है। यहां हल की गई दूरी पारंपरिक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की तुलना में 2 गुना कम है, और लगभग 0.1 माइक्रोन (डी ओ = वी 2 - 0.2 माइक्रोन = 0.1 माइक्रोन) है। पराबैंगनी किरणों में प्राप्त छवि, आंख के लिए अदृश्य, एक फोटोग्राफिक प्लेट पर पंजीकरण करके या विशेष उपकरणों (ल्यूमिनसेंट स्क्रीन, इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कनवर्टर) का उपयोग करके दृश्यमान में परिवर्तित हो जाती है।

फ्लोरोसेंट (ल्यूमिनेसेंट) माइक्रोस्कोपी।प्रतिदीप्ति की घटना इस तथ्य में निहित है कि कई पदार्थों के परमाणु और अणु, लघु-तरंग दैर्ध्य किरणों को अवशोषित करते हुए, उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं। उत्तेजित अवस्था से सामान्य अवस्था में विपरीत संक्रमण प्रकाश के उत्सर्जन के साथ होता है, लेकिन लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ। एक फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप में, पारा या अल्ट्राहाई-प्रेशर क्सीनन लैंप का उपयोग प्रतिदीप्ति के उत्तेजना के लिए प्रकाश स्रोतों के रूप में किया जाता है, जिनकी वर्णक्रमीय क्षेत्र में 0.25-0.4 माइक्रोन (पराबैंगनी किरणों के पास) और 0.4-0.5 माइक्रोन (नीली-बैंगनी किरणें) में उच्च चमक होती है। ) प्रतिदीप्ति प्रकाश तरंग की तरंग दैर्ध्य हमेशा रोमांचक प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से अधिक होती है, इसलिए उन्हें प्रकाश फिल्टर का उपयोग करके अलग किया जाता है और वस्तु की छवि का अध्ययन केवल प्रतिदीप्ति के प्रकाश में किया जाता है। स्वयं, या प्राथमिक, और प्रेरित, या द्वितीयक, प्रतिदीप्ति के बीच अंतर करें। जीवित जीव की किसी भी कोशिका की अपनी प्रतिदीप्ति होती है, लेकिन यह अक्सर बेहद कमजोर होती है।

तंत्रिका, मस्तूल और अन्य कोशिकाओं में निहित सेरोटोनिन, कैटेकोलामाइन (एड्रेनालाईन, नॉरएड्रेनालाईन) में 60-80 डिग्री सेल्सियस (फाल्क विधि) पर फॉर्मलाडेहाइड वाष्प में ऊतक निर्धारण के बाद प्राथमिक प्रतिदीप्ति होती है।

माध्यमिक प्रतिदीप्ति तब होती है जब तैयारी को विशेष रंगों - फ्लोरोक्रोम के साथ इलाज किया जाता है।

विभिन्न फ़्लोरोक्रोम हैं जो विशेष रूप से कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स (एक्रिडीन ऑरेंज, रोडामाइन, फ़्लोरेसिन, आदि) से बंधते हैं। उदाहरण के लिए, तैयारी की तैयारी करते समय, फ्लोरोक्रोम एक्रिडीन नारंगी का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है। इस मामले में, कोशिकाओं में डीएनए और उसके यौगिक चमकीले हरे होते हैं, और शाही सेनाऔर इसके डेरिवेटिव - एक चमकदार लाल चमक। इस प्रकार, विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना वस्तु की आंतरिक संरचना और इसकी रासायनिक संरचना के बारे में जानकारी देती है। प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी की विधि का एक प्रकार, जिसमें स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी क्षेत्र में उत्तेजना और प्रतिदीप्ति का उत्सर्जन दोनों होता है, विधि कहलाती है पराबैंगनी प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी.

चरण विपरीत माइक्रोस्कोपी।इस पद्धति का उपयोग पारदर्शी और रंगहीन जीवित वस्तुओं की उच्च-विपरीत छवियों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो पारंपरिक माइक्रोस्कोपी विधियों के साथ अदृश्य हैं। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, एक पारंपरिक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी में, संरचनाओं के आवश्यक विपरीत को धुंधला करके प्राप्त किया जाता है। चरण कंट्रास्ट विधि कंडेनसर में रखे गए एक विशेष कुंडलाकार डायाफ्राम और उद्देश्य में स्थित तथाकथित चरण प्लेट के कारण अध्ययन की गई अस्थिर संरचनाओं के विपरीत प्रदान करती है। माइक्रोस्कोप ऑप्टिक्स का यह डिज़ाइन बिना दाग वाले नमूने से गुजरने वाले प्रकाश के चरण परिवर्तनों को परिवर्तित करना संभव बनाता है, जो आंख द्वारा नहीं माना जाता है, इसके आयाम में परिवर्तन में, अर्थात। परिणामी छवि की चमक। कंट्रास्ट बढ़ाने से आप उन सभी संरचनाओं को देख सकते हैं जो अपवर्तक सूचकांक में भिन्न हैं। चरण विपरीत विधि का एक रूपांतर विधि है चरण-अंधेरे-क्षेत्र विपरीत,एक नकारात्मक बनाम सकारात्मक चरण विपरीत छवि दे रहा है।

डार्क फील्ड माइक्रोस्कोपी।एक डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोप में, तैयारी में संरचनाओं को विचलित करने वाला केवल प्रकाश ही उद्देश्य तक पहुंचता है। यह माइक्रोस्कोप में एक विशेष कंडेनसर की उपस्थिति के कारण होता है, जो तैयारी को सख्ती से तिरछी रोशनी से रोशन करता है; प्रदीपक से किरणें पक्ष से निर्देशित होती हैं। इस प्रकार, क्षेत्र अंधेरा दिखता है, और तैयारी में छोटे कण प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं, जो तब लेंस में प्रवेश करते हैं। इस सूक्ष्मदर्शी का विभेदन ब्राइटफील्ड सूक्ष्मदर्शी से बेहतर नहीं हो सकता क्योंकि समान तरंगदैर्घ्य का उपयोग किया जाता है। लेकिन यहाँ और भी अधिक विरोधाभास है। इसका उपयोग जीवित वस्तुओं, ऑटोरेडियोग्राफिक वस्तुओं जैसे चांदी के अनाज का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जो एक अंधेरे क्षेत्र में उज्ज्वल दिखाई देते हैं। क्लिनिक में, इसका उपयोग मूत्र में क्रिस्टल (यूरिक एसिड, ऑक्सालेट्स) का अध्ययन करने के लिए, स्पाइरोकेट्स को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से ट्रेपोनिमा पैलिडम में, जो सिफलिस का कारण बनता है, आदि।

हस्तक्षेप माइक्रोस्कोपी।चरण कंट्रास्ट माइक्रोस्कोप की किस्में हस्तक्षेप माइक्रोस्कोप हैं, जो ऊतक द्रव्यमान को मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और अंतर हस्तक्षेप माइक्रोस्कोप (नोमार्स्की ऑप्टिक्स के साथ), जो विशेष रूप से कोशिकाओं और अन्य जैविक वस्तुओं की सतह राहत का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक हस्तक्षेप सूक्ष्मदर्शी में, प्रदीपक से प्रकाश की किरण को दो धाराओं में विभाजित किया जाता है: एक वस्तु से होकर गुजरता है और दोलन के चरण को बदल देता है, दूसरा वस्तु को दरकिनार कर देता है। उद्देश्य के प्रिज्म में, दोनों बीम जुड़े हुए हैं और एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। नतीजतन, एक छवि का निर्माण किया जाता है जिसमें विभिन्न मोटाई और घनत्व के सूक्ष्म-वस्तु के खंड इसके विपरीत भिन्न होते हैं। परिवर्तनों की मात्रा निर्धारित करने के बाद, शुष्क पदार्थ की सांद्रता और द्रव्यमान का निर्धारण करें।

चरण-विपरीत और हस्तक्षेप सूक्ष्मदर्शी जीवित कोशिकाओं का अध्ययन करना संभव बनाते हैं। वे हस्तक्षेप प्रभाव का उपयोग करते हैं जो तब होता है जब तरंगों के दो सेटों को सूक्ष्म संरचनाओं की एक छवि बनाने के लिए जोड़ा जाता है। चरण-विपरीत, हस्तक्षेप और डार्क-फील्ड माइक्रोस्कोपी का लाभ आंदोलन और माइटोसिस की प्रक्रिया में कोशिकाओं का निरीक्षण करने की क्षमता है। इस मामले में, समय चूक (फ्रेम-दर-फ्रेम) माइक्रोफिल्मिंग का उपयोग करके सेल आंदोलन को रिकॉर्ड किया जा सकता है।

ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोपी।एक ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप एक प्रकाश माइक्रोस्कोप का एक संशोधन है जिसमें दो ध्रुवीकरण फिल्टर स्थापित होते हैं - पहला (ध्रुवीकरण) प्रकाश किरण और वस्तु के बीच, और दूसरा (विश्लेषक) उद्देश्य लेंस और आंख के बीच। प्रकाश पहले फिल्टर से केवल एक दिशा में गुजरता है, दूसरे फिल्टर में एक मुख्य अक्ष होता है जो पहले फिल्टर के लंबवत होता है, और यह प्रकाश को प्रसारित नहीं करता है। यह एक डार्क फील्ड इफेक्ट बनाता है। प्रकाश किरण की दिशा बदलने के लिए दोनों फिल्टर घुमाए जा सकते हैं। यदि विश्लेषक को ध्रुवीकरण के संबंध में 90° घुमाया जाता है, तो कोई भी प्रकाश उनके बीच से नहीं गुजरेगा। अनुदैर्ध्य रूप से उन्मुख अणुओं (कोलेजन, सूक्ष्मनलिकाएं, माइक्रोफिलामेंट्स) और क्रिस्टलीय संरचनाएं (लेडिग कोशिकाओं में) युक्त संरचनाएं रोटेशन अक्ष में परिवर्तन होने पर चमकदार दिखाई देती हैं। क्रिस्टल या पैराक्रिस्टलाइन संरचनाओं की एक प्रकाश तरंग को एक साधारण तरंग में विभाजित करने की क्षमता और इसके लंबवत तरंग को द्विअर्थी कहा जाता है। यह क्षमता धारीदार मांसपेशियों के तंतुओं के पास होती है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।माइक्रोस्कोपी तकनीक के विकास में एक बड़ा कदम एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का निर्माण और उपयोग था (चित्र 1, बी देखें)। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रकाश माइक्रोस्कोप की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य वाले इलेक्ट्रॉनों की एक धारा का उपयोग करता है। 50,000 V के वोल्टेज पर, निर्वात में इलेक्ट्रॉनों की एक धारा की गति से उत्पन्न होने वाले विद्युत चुम्बकीय दोलनों की तरंग दैर्ध्य 0.0056 एनएम है। यह सैद्धांतिक रूप से गणना की जाती है कि इन शर्तों के तहत हल करने योग्य दूरी लगभग 0.002 एनएम, या 0.000002 माइक्रोन, यानी हो सकती है। 100,000 गुना कम; एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की तुलना में। व्यवहार में, आधुनिक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में, घुलनशील दूरी लगभग 0.1-0.7 एनएम है।

वर्तमान में, ट्रांसमिशन (ट्रांसमिशन) इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (टीईएम) और स्कैनिंग (स्कैनिंग) इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। टीईएम की सहायता से, अध्ययन के तहत सूक्ष्म वस्तु की केवल एक तलीय छवि प्राप्त की जा सकती है। संरचनाओं का एक स्थानिक प्रतिनिधित्व प्राप्त करने के लिए, एसईएम का उपयोग किया जाता है जो त्रि-आयामी छवि बना सकते हैं। एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोप्रोब के साथ अध्ययन के तहत एक वस्तु को स्कैन करने के सिद्धांत पर काम करता है, यानी, यह क्रमिक रूप से सतह के अलग-अलग बिंदुओं को एक तेजी से केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम के साथ "महसूस" करता है। चयनित क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए, माइक्रोप्रोब डिफ्लेक्टिंग कॉइल (टेलीविजन स्कैनिंग का सिद्धांत) की क्रिया के तहत इसकी सतह के साथ चलता है। किसी वस्तु की ऐसी जांच को स्कैनिंग (रीडिंग) कहा जाता है, और जिस पैटर्न के साथ माइक्रोप्रोब चलता है उसे रास्टर कहा जाता है। परिणामी छवि एक टेलीविजन स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है, जिसका इलेक्ट्रॉन बीम माइक्रोप्रोब के साथ समकालिक रूप से चलता है।

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के मुख्य लाभ क्षेत्र की एक बड़ी गहराई, आवर्धन में निरंतर परिवर्तन की एक विस्तृत श्रृंखला (दसियों से दसियों हज़ार बार) और उच्च रिज़ॉल्यूशन हैं।

फ्रीजिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी- छिलझिल्लियों और इंटरसेलुलर कनेक्शन की संरचना के विवरण का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। चिप्स बनाने के लिए कोशिकाओं को कम तापमान (-160°C) पर फ्रोजन किया जाता है। झिल्ली की जांच करते समय, क्लीवेज प्लेन लिपिड बाईलेयर के बीच से होकर गुजरता है। इसके अलावा, धातु (प्लैटिनम, पैलेडियम, यूरेनियम) झिल्ली के प्राप्त हिस्सों की आंतरिक सतहों पर जमा होते हैं, उनका अध्ययन टीईएम और माइक्रोफोटोग्राफी का उपयोग करके किया जाता है।

क्रायोइलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विधि।ऊतक के नमूने की एक तेजी से जमी हुई पतली परत (लगभग 100 एनएम) को एक सूक्ष्म ग्रिड पर रखा जाता है और -160 डिग्री सेल्सियस पर एक माइक्रोस्कोप वैक्यूम के तहत जांच की जाती है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विधि "ठंड"- नक़्क़ाशी"कोशिका झिल्ली की बाहरी सतह का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। बहुत कम तापमान पर कोशिकाओं को तेजी से जमने के बाद, ब्लॉक को चाकू के ब्लेड से खोल दिया जाता है। परिणामी बर्फ के क्रिस्टल एक निर्वात में पानी के उच्च बनाने की क्रिया द्वारा हटा दिए जाते हैं। फिर कोशिकाओं के क्षेत्रों को एक भारी धातु (उदाहरण के लिए, प्लैटिनम) की एक पतली फिल्म को थूक कर छायांकित किया जाता है। विधि संरचनाओं के त्रि-आयामी संगठन को प्रकट करना संभव बनाती है।

इस प्रकार, हिमीकरण-दरार और हिमीकरण-नक़्क़ाशी की विधियाँ उनमें स्थिरीकरण-प्रेरित कलाकृतियों के निर्माण के बिना गैर-स्थिर कोशिकाओं का अध्ययन करना संभव बनाती हैं।

भारी धातुओं के लवणों के विपरीत के तरीके एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में व्यक्तिगत मैक्रोमोलेक्यूल्स - डीएनए, बड़े प्रोटीन (उदाहरण के लिए, मायोसिन) का अध्ययन करना संभव बनाते हैं। नकारात्मक विपरीतता के साथ, मैक्रोमोलेक्यूल्स (राइबोसोम, वायरस) या प्रोटीन फिलामेंट्स (एक्टिन फिलामेंट्स) के समुच्चय का अध्ययन किया जाता है।

क्रायोल्ट्रा-माइक्रोटॉमी द्वारा प्राप्त अल्ट्राथिन वर्गों की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।इस विधि के साथ, ऊतक के टुकड़े बिना स्थिरीकरण और ठोस मीडिया में डालने से -196 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर तरल नाइट्रोजन में जल्दी से ठंडा हो जाते हैं। यह कोशिकाओं की चयापचय प्रक्रियाओं और तरल चरण से ठोस में पानी के संक्रमण को रोकता है। इसके बाद, ब्लॉकों को कम तापमान पर एक अल्ट्रामाइक्रोटोम पर काटा जाता है। सेक्शनिंग की इस पद्धति का उपयोग आमतौर पर एंजाइमों की गतिविधि को निर्धारित करने के साथ-साथ इम्यूनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए किया जाता है। एंटीजन का पता लगाने के लिए, कोलाइडल सोने के कणों से जुड़े एंटीबॉडी का उपयोग किया जाता है, जिसका स्थानीयकरण तैयारी पर आसानी से पहचाना जा सकता है।

अल्ट्राहिग-वोल्टेज माइक्रोस्कोपी के तरीके। 3,000,000 V तक के त्वरित वोल्टेज वाले इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया जाता है। इन सूक्ष्मदर्शी का लाभ यह है कि वे आपको बड़ी मोटाई (1-10 माइक्रोन) की वस्तुओं का अध्ययन करने की अनुमति देते हैं, क्योंकि उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पर वे वस्तु द्वारा कम अवशोषित होते हैं। स्टीरियोस्कोपिक इमेजिंग उच्च रिज़ॉल्यूशन (लगभग 0.5 एनएम) के साथ इंट्रासेल्युलर संरचनाओं के त्रि-आयामी संगठन के बारे में जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है।

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण।परमाणु स्तर पर मैक्रोमोलेक्यूल्स की संरचना का अध्ययन करने के लिए, लगभग 0.1 एनएम (हाइड्रोजन परमाणु व्यास) की तरंग दैर्ध्य वाली एक्स-रे का उपयोग करके विधियों का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल जाली बनाने वाले अणुओं का अध्ययन विवर्तन पैटर्न का उपयोग करके किया जाता है, जो एक फोटोग्राफिक प्लेट पर अलग-अलग तीव्रता के कई स्थानों के रूप में दर्ज किए जाते हैं। धब्बों की तीव्रता विकिरण को बिखेरने के लिए सरणी में विभिन्न वस्तुओं की क्षमता पर निर्भर करती है। विवर्तन पैटर्न में धब्बे की स्थिति प्रणाली में वस्तु की स्थिति पर निर्भर करती है, और उनकी तीव्रता इसकी आंतरिक परमाणु संरचना को इंगित करती है।

स्थिर कोशिकाओं और ऊतकों के अध्ययन के तरीके

स्थिर कोशिकाओं और ऊतकों का अध्ययन।अनुसंधान का मुख्य उद्देश्य हैं ऊतकीय तैयारी,स्थिर संरचनाओं से निर्मित। दवा एक धब्बा हो सकती है (उदाहरण के लिए, रक्त का एक धब्बा, अस्थि मज्जा, लार, मस्तिष्कमेरु द्रव, आदि), एक छाप (उदाहरण के लिए, प्लीहा, थाइमस, यकृत), ऊतक की एक फिल्म (उदाहरण के लिए, संयोजी या पेरिटोनियल, फुस्फुस का आवरण, पिया मेटर), पतला कट। अक्सर, अध्ययन के लिए ऊतक या अंग के एक हिस्से का उपयोग किया जाता है। विशेष प्रसंस्करण के बिना हिस्टोलॉजिकल तैयारी का अध्ययन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक तैयार रक्त स्मीयर, प्रिंट, फिल्म या किसी अंग के अनुभाग को तुरंत माइक्रोस्कोप के नीचे देखा जा सकता है। लेकिन इस तथ्य के कारण कि संरचनाओं में "कमजोर विपरीत" होता है, उन्हें पारंपरिक प्रकाश माइक्रोस्कोप में खराब तरीके से पहचाना जाता है और विशेष सूक्ष्मदर्शी (चरण विपरीत, आदि) के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसलिए, विशेष रूप से संसाधित तैयारी अधिक बार उपयोग की जाती है।

प्रकाश और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए एक हिस्टोलॉजिकल तैयारी के निर्माण की प्रक्रिया में निम्नलिखित मुख्य चरण शामिल हैं: 1) सामग्री लेना और इसे ठीक करना, 2) सामग्री को संकुचित करना, 3) अनुभाग तैयार करना, 4) धुंधला या विपरीत अनुभाग। प्रकाश माइक्रोस्कोपी के लिए, एक और कदम आवश्यक है - बाम या अन्य पारदर्शी मीडिया (5) में अनुभागों का निष्कर्ष। फिक्सेशनअपघटन प्रक्रियाओं की रोकथाम सुनिश्चित करता है, जो संरचनाओं की अखंडता को बनाए रखने में मदद करता है। यह इस तथ्य से प्राप्त किया जाता है कि किसी अंग से लिया गया एक छोटा सा नमूना या तो एक लगानेवाला (शराब, फॉर्मेलिन, भारी धातु के लवण के घोल, ऑस्मिक एसिड, विशेष लगाने वाले मिश्रण) में डुबोया जाता है या गर्मी उपचार के अधीन होता है। लगानेवाला की क्रिया के तहत ऊतकों और अंगों में जटिल भौतिक-रासायनिक परिवर्तन होते हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन के अपरिवर्तनीय जमावट की प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण गतिविधि बंद हो जाती है, और संरचनाएं मृत, स्थिर हो जाती हैं। निर्धारण से टुकड़ों की मात्रा में संघनन और कमी होती है, साथ ही कोशिकाओं और ऊतकों के बाद के धुंधलापन में सुधार होता है।

सीलिंग टुकड़े,वर्गों की तैयारी के लिए आवश्यक, पैराफिन, सेलोइडिन, कार्बनिक रेजिन के साथ पहले से निर्जलित सामग्री को लगाकर बनाया जाता है। टुकड़ों को फ्रीज करने की विधि का उपयोग करके तेजी से संघनन प्राप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए तरल कार्बोनिक एसिड में।

अनुभाग की तैयारीविशेष उपकरणों पर निर्मित - माइक्रोटोम्स(प्रकाश माइक्रोस्कोपी के लिए) और अल्ट्रामाइक्रोटोम्स(इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए)।

धारा धुंधला हो जाना(प्रकाश माइक्रोस्कोपी में) या धातु के लवणों के साथ छिड़काव(इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में) माइक्रोस्कोप के तहत देखे जाने पर व्यक्तिगत संरचनाओं की छवि विपरीतता को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। हिस्टोलॉजिकल संरचनाओं को धुंधला करने के तरीके बहुत विविध हैं और अध्ययन के उद्देश्यों के आधार पर चुने जाते हैं। हिस्टोलॉजिकल दाग अम्लीय, मूल और तटस्थ में विभाजित हैं। उदाहरणों में सबसे प्रसिद्ध मूल डाई, एज़्योर II, जो नाभिक बैंगनी दागती है, और अम्लीय डाई, ईओसिन, जो साइटोप्लाज्म गुलाबी-नारंगी को दागती है। कुछ रंगों के लिए संरचनाओं की चयनात्मक आत्मीयता उनकी रासायनिक संरचना और भौतिक गुणों के कारण होती है। एसिड डाई से अच्छी तरह से दागने वाली संरचनाएं कहलाती हैं ऑक्सीफिलिक(एसिडोफिलिक, ईोसिनोफिलिक), और धुंधला मूल - बेसोफिलिकअम्लीय और क्षारीय दोनों रंगों को स्वीकार करने वाली संरचनाएं हैं न्यूट्रोफिलिक(हेटरोफिलिक)। रंगीन तैयारी आमतौर पर बढ़ती ताकत के अल्कोहल में निर्जलित होती है और xylene, बेंजीन, टोल्यूनि, या कुछ तेलों में साफ हो जाती है। लंबे समय तक संरक्षण के लिए, एक निर्जलित ऊतक विज्ञान खंड कनाडा के बालसम या अन्य पदार्थों में एक स्लाइड और कवर पर्ची के बीच संलग्न है। तैयार हिस्टोलॉजिकल तैयारी का उपयोग सूक्ष्म परीक्षा के लिए कई वर्षों तक किया जा सकता है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए, अल्ट्रामाइक्रोटोम पर प्राप्त वर्गों को विशेष ग्रिड पर रखा जाता है, जो मैंगनीज, कोबाल्ट, आदि के लवण के विपरीत होता है, जिसके बाद उन्हें माइक्रोस्कोप के नीचे देखा जाता है और फोटो खींचे जाते हैं। प्राप्त माइक्रोफोटोग्राफ हिस्टोलॉजिकल तैयारी के साथ-साथ अध्ययन की वस्तु के रूप में कार्य करते हैं।

जीवित कोशिकाओं और ऊतकों के अध्ययन के तरीके

जीवित कोशिकाओं और ऊतकों का अध्ययन आपको उनके जीवन के बारे में सबसे पूरी जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है - आंदोलन, विभाजन की प्रक्रियाओं, विनाश, विकास, भेदभाव और कोशिकाओं की बातचीत, उनके जीवन चक्र की अवधि, प्रतिक्रिया में प्रतिक्रियाशील परिवर्तन का पता लगाने के लिए। विभिन्न कारकों की कार्रवाई के लिए।

शरीर में कोशिकाओं के विवो अध्ययन में (मेंविवो). महत्वपूर्ण शोध विधियों में से एक जीवित जीव में संरचनाओं का अवलोकन है। उदाहरण के लिए, विशेष पारभासी सूक्ष्मदर्शी-प्रकाशक की सहायता से, सूक्ष्म वाहिकाओं में रक्त परिसंचरण की गतिशीलता का अध्ययन करना संभव है। पशु में संज्ञाहरण के बाद, अध्ययन की वस्तु (उदाहरण के लिए, आंत की मेसेंटरी) को बाहर निकाला जाता है और एक माइक्रोस्कोप के तहत जांच की जाती है, जबकि ऊतकों को आइसोटोनिक सोडियम क्लोराइड समाधान के साथ लगातार सिक्त किया जाना चाहिए। हालांकि, इस तरह के अवलोकन की अवधि सीमित है। एक जानवर के शरीर में पारदर्शी कक्षों को प्रत्यारोपित करके सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त किए जाते हैं।

ऐसे कैमरों के आरोपण और बाद के अवलोकन के लिए सबसे सुविधाजनक अंग एक जानवर का कान है (उदाहरण के लिए, एक खरगोश)। एक पारदर्शी कक्ष के साथ कान के एक हिस्से को माइक्रोस्कोप स्टेज पर रखा जाता है और इन परिस्थितियों में कोशिकाओं और ऊतकों में परिवर्तन की गतिशीलता का लंबे समय तक अध्ययन किया जाता है। इस प्रकार, रक्त वाहिकाओं से ल्यूकोसाइट निष्कासन की प्रक्रियाओं, संयोजी ऊतक के गठन के विभिन्न चरणों, केशिकाओं, नसों और अन्य प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जा सकता है। प्रायोगिक जानवरों की आंख का उपयोग प्राकृतिक पारदर्शी कैमरे के रूप में किया जा सकता है। कोशिकाओं, ऊतकों, या अंग के नमूनों को कॉर्निया और आईरिस द्वारा गठित कोण पर आंख के पूर्वकाल कक्ष के द्रव में रखा जाता है और पारदर्शी कॉर्निया के माध्यम से देखा जा सकता है। इस तरह, एक निषेचित अंडे का प्रत्यारोपण किया गया और भ्रूण के विकास के शुरुआती चरणों का पता लगाया गया। बंदरों को गर्भाशय के छोटे-छोटे टुकड़ों को प्रत्यारोपित किया गया और मासिक धर्म चक्र के विभिन्न चरणों में गर्भाशय के अस्तर में होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन किया गया।

रक्त और अस्थि मज्जा कोशिकाओं के स्वस्थ दाता जानवरों से घातक विकिरण के अधीन प्राप्तकर्ता जानवरों के प्रत्यारोपण की विधि ने व्यापक आवेदन पाया है। प्रत्यारोपण के बाद प्राप्तकर्ता जानवर प्लीहा में हेमटोपोइएटिक कोशिकाओं के उपनिवेश बनाने वाली दाता कोशिकाओं के संलग्न होने के कारण जीवित रहे। कॉलोनियों की संख्या और उनकी कोशिकीय संरचना के अध्ययन से माता-पिता की हेमटोपोइएटिक कोशिकाओं की संख्या और उनके भेदभाव के विभिन्न चरणों की पहचान करना संभव हो जाता है। कॉलोनी गठन की विधि का उपयोग करके, सभी रक्त कोशिकाओं के विकास के स्रोत स्थापित किए गए थे।

महत्वपूर्ण और सुप्राविटल धुंधला हो जाना।कोशिकाओं और ऊतकों के महत्वपूर्ण (आजीवन) धुंधला होने के दौरान, डाई को जानवर के शरीर में पेश किया जाता है, जबकि यह कुछ कोशिकाओं, उनके जीवों या अंतरकोशिकीय पदार्थ को चुनिंदा रूप से दाग देता है। उदाहरण के लिए, ट्रिपैन ब्लू या लिथियम कारमाइन का उपयोग करके, फागोसाइट्स का पता लगाया जाता है, और एलिज़रीन का उपयोग करके, एक नवगठित हड्डी मैट्रिक्स।

सुप्राविटल स्टेनिंग से तात्पर्य शरीर से पृथक जीवित कोशिकाओं के धुंधलापन से है। इस तरह, एरिथ्रोसाइट्स के युवा रूपों का पता लगाया जाता है - रक्त रेटिकुलोसाइट्स (शानदार क्रेसिल ब्लू डाई), कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया (जेनस ग्रीन डाई), लाइसोसोम (तटस्थ लाल डाई)।

संस्कृति में जीवित कोशिकाओं और ऊतकों का अध्ययन (मेंइन विट्रो). यह विधि सबसे आम में से एक है। मानव या पशु शरीर से पृथक कोशिकाओं, ऊतकों या अंगों के छोटे नमूने कांच या प्लास्टिक के जहाजों में रखे जाते हैं जिनमें एक विशेष पोषक माध्यम होता है - रक्त प्लाज्मा, भ्रूण निकालने, साथ ही कृत्रिम मीडिया। निलंबन संस्कृतियों (माध्यम में निलंबित कोशिकाएं), ऊतक, अंग और मोनोलेयर संस्कृतियां हैं (प्रत्यारोपित कोशिकाएं कांच पर एक सतत परत बनाती हैं)। माध्यम की बाँझपन और शरीर के तापमान के अनुरूप तापमान सुनिश्चित किया जाता है। इन परिस्थितियों में, कोशिकाएं लंबे समय तक महत्वपूर्ण गतिविधि के मुख्य संकेतकों को बनाए रखती हैं - बढ़ने, पुनरुत्पादन, अंतर करने और स्थानांतरित करने की क्षमता। ऐसी संस्कृतियां कई दिनों, महीनों और वर्षों तक मौजूद रह सकती हैं यदि संस्कृति माध्यम का नवीनीकरण किया जाता है और व्यवहार्य कोशिकाओं को अन्य जहाजों में प्रत्यारोपित किया जाता है। कुछ प्रकार की कोशिकाएँ, अपने जीनोम में परिवर्तन के कारण, निरंतर कोशिका रेखाएँ बनाते हुए, संस्कृति में बनी रह सकती हैं और गुणा कर सकती हैं। A. A. Maksimov, A. V. Rumyantsev, N. G. Khlopin, A. D. Timofeevsky, और F. M. Lazarenko ने कोशिकाओं और ऊतकों की खेती के तरीकों के विकास में एक बड़ा योगदान दिया। वर्तमान में, फ़ाइब्रोब्लास्ट्स, मायोसाइट्स, एपिथेलियोसाइट्स, मैक्रोफेज आदि की कोशिका रेखाएँ प्राप्त हुई हैं, जो कई वर्षों से मौजूद हैं।

खेती की विधि के उपयोग ने भेदभाव के कई पैटर्न, कोशिकाओं के घातक परिवर्तन, सेलुलर इंटरैक्शन, वायरस और रोगाणुओं के साथ कोशिकाओं की बातचीत को प्रकट करना संभव बना दिया। उपास्थि कोशिकाओं की संस्कृति में एक अंतरकोशिकीय पदार्थ बनाने की क्षमता और हार्मोन उत्पन्न करने के लिए अधिवृक्क कोशिकाओं की क्षमता को दिखाया गया था। भ्रूण के ऊतकों और अंगों की खेती ने हड्डी, त्वचा और अन्य अंगों के विकास का पता लगाना संभव बना दिया। तंत्रिका कोशिकाओं की खेती के लिए एक तकनीक विकसित की गई है।

मानव कोशिकाओं और ऊतकों पर प्रायोगिक अवलोकन करने के लिए ऊतक संवर्धन विधि का विशेष महत्व है। पंचर या बायोप्सी के दौरान मानव शरीर से ली गई कोशिकाओं का उपयोग टिशू कल्चर में सेक्स, वंशानुगत बीमारियों, घातक अध: पतन और कई विषाक्त पदार्थों के प्रभावों की पहचान करने के लिए किया जा सकता है।

हाल के वर्षों में, सेल संकरण के लिए सेल संस्कृतियों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

कोशिकाओं में ऊतकों को अलग करने, अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं को अलग करने और उन्हें संवर्धित करने के तरीके विकसित किए गए हैं।

सबसे पहले, ऊतक को प्रोटियोलिटिक एंजाइमों (ट्रिप्सिन, कोलेजनेज़) और यौगिकों की मदद से इंटरसेलुलर संपर्कों और इंटरसेलुलर मैट्रिक्स को नष्ट करके सेल निलंबन में परिवर्तित किया जाता है जो सीए 2+ (ईडीटीए - एथिलीनडायमिनेटेट्राएसेटिक एसिड का उपयोग करके) को बांधते हैं। इसके अलावा, परिणामी निलंबन को सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के अंशों में अलग किया जाता है, जो भारी कोशिकाओं को हल्के वाले से अलग करने की अनुमति देता है, छोटे से बड़े, या कोशिकाओं को कांच या प्लास्टिक से चिपकाकर, जिसकी क्षमता विभिन्न प्रकार के लिए अलग होती है। कोशिकाएं। कांच की सतह पर कोशिकाओं के विशिष्ट आसंजन को सुनिश्चित करने के लिए, एंटीबॉडी का उपयोग किया जाता है जो विशेष रूप से उसी प्रकार की कोशिकाओं से बंधते हैं। पालन ​​करने वाली कोशिकाओं को तब एंजाइमों के साथ मैट्रिक्स को तोड़कर अलग किया जाता है, इस प्रकार सजातीय कोशिकाओं का निलंबन प्राप्त होता है। सेल पृथक्करण की एक अधिक सूक्ष्म विधि फ्लोरोसेंट रंगों से जुड़े एंटीबॉडी के साथ लेबलिंग कर रही है। लेबल की गई कोशिकाओं को एक सॉर्टर (इलेक्ट्रॉनिक फ्लोरेसेंस-सक्रिय सेल विश्लेषक) का उपयोग करके लेबल रहित कोशिकाओं से अलग किया जाता है। सेल विश्लेषक 1 में लगभग 5000 कोशिकाओं के साथ सॉर्ट करता है। पृथक कोशिकाओं का अध्ययन संस्कृति स्थितियों के तहत किया जा सकता है।

कोशिका संवर्धन की विधि से उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि, प्रजनन, विभेदन, अन्य कोशिकाओं के साथ अंतःक्रिया, हार्मोन के प्रभाव, वृद्धि कारकों आदि का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

संस्कृतियों को आमतौर पर ऊपर वर्णित ऊतक पृथक्करण विधि द्वारा तैयार सेल निलंबन से तैयार किया जाता है। अधिकांश कोशिकाएं निलंबन में बढ़ने में असमर्थ होती हैं, उन्हें एक ठोस सतह की आवश्यकता होती है, जो कि प्लास्टिक कल्चर डिश की सतह होती है, कभी-कभी बाह्य मैट्रिक्स घटकों जैसे कोलेजन के साथ। प्राथमिक फसलेंकोशिका विभाजन के पहले चरण के तुरंत बाद तैयार की गई संस्कृतियां कहलाती हैं, माध्यमिक- सेल संस्कृतियों को प्राथमिक संस्कृतियों से एक नए माध्यम में प्रत्यारोपित किया गया। कोशिकाओं को हफ्तों और महीनों में क्रमिक रूप से प्रत्यारोपित किया जा सकता है, जबकि कोशिकाएं विभेदीकरण के अपने विशिष्ट लक्षणों को बनाए रखती हैं (उदाहरण के लिए, उपकला कोशिकाएं परतें बनाती हैं)। सेल संस्कृतियों के लिए प्रारंभिक सामग्री आमतौर पर भ्रूण और नवजात ऊतक होते हैं।

लवण, अमीनो एसिड, विटामिन, हॉर्स सीरम, चिकन भ्रूण का अर्क, भ्रूण सीरम, आदि के मिश्रण को पोषक माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है। विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं की खेती के लिए विशेष मीडिया विकसित किया गया है। उनमें कोशिकाओं के जीवित रहने और प्रजनन के लिए आवश्यक एक या अधिक प्रोटीन वृद्धि कारक होते हैं। उदाहरण के लिए, तंत्रिका कोशिकाओं के विकास के लिए तंत्रिका वृद्धि कारक (एनजीएफ) की आवश्यकता होती है।

संस्कृति में अधिकांश कोशिकाओं में एक निश्चित संख्या में विभाजन (50-100) होते हैं, और फिर वे मर जाते हैं। कभी-कभी उत्परिवर्ती कोशिकाएं संस्कृति में दिखाई देती हैं, जो अंतहीन रूप से गुणा करती हैं और एक कोशिका रेखा (फाइब्रोब्लास्ट, एपिथेलियोसाइट्स, मायोबलास्ट, आदि) बनाती हैं। उत्परिवर्तित कोशिकाएं कैंसर कोशिकाओं से भिन्न होती हैं, जो निरंतर विभाजन में भी सक्षम होती हैं, लेकिन एक ठोस सतह से जुड़े बिना बढ़ सकती हैं। संस्कृति व्यंजनों में कैंसर कोशिकाएं सामान्य सेल आबादी की तुलना में घनी आबादी बनाती हैं। एक समान संपत्ति को ट्यूमर जैसे वायरस या रासायनिक यौगिकों के साथ बदलकर सामान्य कोशिकाओं में प्रयोगात्मक रूप से प्रेरित किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप नियोप्लास्टिक रूप से रूपांतरित सेल लाइनों का निर्माण होता है। गैर-रूपांतरित और रूपांतरित कोशिकाओं की सेल लाइनों को कम तापमान (-70 डिग्री सेल्सियस) पर लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है। कोशिकाओं की आनुवंशिक समरूपता को क्लोनिंग द्वारा बढ़ाया जाता है, जब एक कोशिका से उसके क्रमिक विभाजन के दौरान सजातीय कोशिकाओं की एक बड़ी कॉलोनी प्राप्त की जाती है। एक क्लोन एक एकल जनक कोशिका से प्राप्त कोशिकाओं की आबादी है।

सेल संकर।जब विभिन्न प्रकार की दो कोशिकाएँ विलीन हो जाती हैं, तो एक हेटरोकैरियोन बनता है - दो नाभिक वाली कोशिका। एक हेटेरोकैरियोन प्राप्त करने के लिए, सेल निलंबन को पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल या निष्क्रिय वायरस के साथ सेल प्लास्मोलेम्स को नुकसान पहुंचाने के लिए इलाज किया जाता है, जिसके बाद कोशिकाएं संलयन में सक्षम होती हैं। उदाहरण के लिए, चिकन एरिथ्रोसाइट का निष्क्रिय नाभिक सक्रिय हो जाता है (आरएनए संश्लेषण, डीएनए प्रतिकृति) जब कोशिकाएं विलीन हो जाती हैं और टिशू कल्चर में विकसित होने वाली दूसरी कोशिका के साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित हो जाती हैं। हेटरोकैरियोन समसूत्रण करने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप का निर्माण होता है संकर कोशिका।हेटरोकैरियोन के नाभिक के गोले नष्ट हो जाते हैं, और उनके गुणसूत्र एक बड़े नाभिक में जुड़ जाते हैं।

हाइब्रिड कोशिकाओं के क्लोनिंग से हाइब्रिड सेल लाइनों का निर्माण होता है जिनका उपयोग जीनोम का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, माउस-मानव संकर कोशिका रेखा में, इंसुलिन संश्लेषण में मानव गुणसूत्र 11 की भूमिका स्थापित की गई है।

हाइब्रिडोमास।मोनोक्लोनल एंटीबॉडी प्राप्त करने के लिए हाइब्रिडोमा सेल लाइनों का उपयोग किया जाता है। एंटीबॉडी प्लाज्मा कोशिकाओं द्वारा निर्मित होते हैं, जो टीकाकरण के दौरान बी-लिम्फोसाइटों से बनते हैं। विशिष्ट एंटीजन के साथ चूहों को प्रतिरक्षित करके एक विशिष्ट प्रकार का एंटीबॉडी प्राप्त किया जाता है। यदि ऐसे प्रतिरक्षित लिम्फोसाइटों को क्लोन किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में सजातीय एंटीबॉडी प्राप्त की जा सकती हैं। हालांकि, संस्कृति में बी-लिम्फोसाइटों का जीवनकाल सीमित है। इसलिए, वे "अमर" ट्यूमर कोशिकाओं (बी-लिम्फोमा) के साथ विलीन हो जाते हैं। नतीजतन, संकर बनते हैं। (हाइब्रिड सेल,दो अलग-अलग कोशिकाओं से जीनोम के साथ; ओह -ट्यूमर के नाम में समाप्त)। इस तरह के हाइब्रिडोमा लंबे समय तक संस्कृति में गुणा करने और एक निश्चित प्रकार के एंटीबॉडी को संश्लेषित करने में सक्षम होते हैं। प्रत्येक हाइब्रिडोमा क्लोन मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का एक स्रोत है। किसी दी गई प्रजाति के सभी एंटीबॉडी अणुओं में समान प्रतिजन-बाध्यकारी विशिष्टता होती है। एक सेल में निहित किसी भी प्रोटीन के खिलाफ मोनोक्लोनल एंटीबॉडी उत्पन्न करना और सेल में प्रोटीन को स्थानीय बनाने के लिए उनका उपयोग करना संभव है, साथ ही एक मिश्रण (प्रोटीन शुद्धिकरण) से प्रोटीन को अलग करने के लिए, जो किसी को प्रोटीन की संरचना और कार्य का अध्ययन करने की अनुमति देता है। . मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उपयोग जीन क्लोनिंग तकनीक में भी किया जाता है।

एंटीबॉडी का उपयोग विभिन्न अणुओं के कार्य का अध्ययन करने के लिए उन्हें प्लाज़्मालेम्मा के माध्यम से सीधे कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में एक पतले कांच के पिपेट के साथ पेश करके किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक निषेचित समुद्री यूरिनिन अंडे के साइटोप्लाज्म में मायोसिन के प्रति एंटीबॉडी का परिचय साइटोप्लाज्म के विभाजन को रोकता है।

पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी।शास्त्रीय आनुवंशिक तरीके उत्परिवर्ती जीवों और उनकी संतानों के फेनोटाइप का विश्लेषण करके जीन के कार्य का अध्ययन करना संभव बनाते हैं। पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी इन विधियों को पूरक करती है, आनुवंशिक सामग्री के विस्तृत रासायनिक विश्लेषण और बड़ी मात्रा में सेलुलर प्रोटीन प्राप्त करने की अनुमति देती है।

जीन की संरचना और उनकी अभिव्यक्ति का अध्ययन करने के लिए आधुनिक जीव विज्ञान में संकरण विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कोशिकाओं और ऊतकों की रासायनिक संरचना और चयापचय का अध्ययन करने के तरीके

जैविक संरचनाओं की रासायनिक संरचना का अध्ययन करने के लिए - पदार्थों का स्थानीयकरण, चयापचय प्रक्रियाओं में उनकी एकाग्रता और गतिशीलता, विशेष शोध विधियों का उपयोग किया जाता है।

साइटो-और हिस्टोकेमिकल तरीके।ये विधियां कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों की संरचनाओं में विभिन्न रसायनों के स्थानीयकरण का पता लगाना संभव बनाती हैं - डीएनए, आरएनए, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, अमीनो एसिड, खनिज, विटामिन, एंजाइम गतिविधि। ये विधियां एक रासायनिक अभिकर्मक और एक सब्सट्रेट जो सेलुलर और ऊतक संरचनाओं का हिस्सा है, और रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पादों के धुंधला होने के बीच प्रतिक्रिया की विशिष्टता पर आधारित हैं। प्रतिक्रिया की विशिष्टता को बढ़ाने के लिए अक्सर एंजाइमेटिक नियंत्रण का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, कोशिकाओं में राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) का पता लगाने के लिए, अक्सर गैलोसायनिन का उपयोग किया जाता है - मूल गुणों के साथ एक डाई, और उपस्थिति शाही सेनाराइबोन्यूक्लिअस के साथ नियंत्रण उपचार द्वारा पुष्टि की जाती है, जो आरएनए को साफ करता है। गैलोसायनिन दाग शाही सेनानीले-बैंगनी रंग में। यदि खंड को राइबोन्यूक्लिएज के साथ पूर्व-उपचार किया जाता है और फिर गैलोसायनिन के साथ दाग दिया जाता है, तो धुंधलापन की अनुपस्थिति संरचना में राइबोन्यूक्लिक एसिड की उपस्थिति की पुष्टि करती है। विशिष्ट मैनुअल में कई साइटो- और हिस्टोकेमिकल विधियों का वर्णन किया गया है।

हाल के वर्षों में, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की विधि के साथ हिस्टोकेमिकल विधियों के संयोजन ने एक नए आशाजनक क्षेत्र - इलेक्ट्रॉन हिस्टोकेमिस्ट्री का विकास किया है। यह विधि न केवल कोशिकीय, बल्कि उप-कोशिकीय और आणविक स्तरों पर भी विभिन्न रसायनों के स्थानीयकरण का अध्ययन करना संभव बनाती है।

सेल मैक्रोमोलेक्यूल्स का अध्ययन करने के लिए, रेडियोधर्मी आइसोटोप और एंटीबॉडी का उपयोग करके बहुत संवेदनशील तरीकों का उपयोग किया जाता है, जिससे अणुओं की एक छोटी सामग्री (1000 से कम) का भी पता लगाना संभव हो जाता है।

रेडियोधर्मी समस्थानिकनाभिक के क्षय के दौरान, वे आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों) या विकिरण (उदाहरण के लिए, गामा किरणों) का उत्सर्जन करते हैं, जिन्हें विशेष उपकरणों में पंजीकृत किया जा सकता है। रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग रेडियोऑटोग्राफी में किया जाता है। उदाहरण के लिए, 3 एच-थाइमिडीन के रेडियो आइसोटोप की सहायता से, 3 एच-यूरिडीन - आरएनए की सहायता से परमाणु डीएनए की जांच की जाती है।

रेडियोऑटोग्राफिक विधि।यह विधि विभिन्न संरचनाओं में चयापचय का पूरी तरह से अध्ययन करना संभव बनाती है। विधि रेडियोधर्मी तत्वों (उदाहरण के लिए, फास्फोरस - 32 पी, कार्बन - 14 सी, सल्फर - 35 एस, हाइड्रोजन - 3 एच) या उनके द्वारा लेबल किए गए यौगिकों के उपयोग पर आधारित है। हिस्टोलॉजिकल सेक्शन में रेडियोधर्मी पदार्थों का पता एक फोटोग्राफिक इमल्शन का उपयोग करके लगाया जाता है, जिसे तैयारी पर लगाया जाता है और फिर विकसित किया जाता है। दवा के क्षेत्रों में, जहां फोटोग्राफिक इमल्शन एक रेडियोधर्मी पदार्थ के संपर्क में आता है, एक फोटोरिएक्शन होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रबुद्ध क्षेत्रों (पटरियों) का निर्माण होता है। इस विधि का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, लेबल किए गए अमीनो एसिड को प्रोटीन में शामिल करने की दर, न्यूक्लिक एसिड का निर्माण, थायरॉयड कोशिकाओं में आयोडीन चयापचय, आदि।

इम्यूनोफ्लोरेसेंट विश्लेषण के तरीके। एंटीबॉडी का उपयोग।एंटीबॉडी बाहरी पदार्थों (एंटीजन) की कार्रवाई के जवाब में प्लाज्मा कोशिकाओं (बी-लिम्फोसाइटों के डेरिवेटिव) द्वारा उत्पादित सुरक्षात्मक प्रोटीन होते हैं। एंटीबॉडी के विभिन्न रूपों की संख्या एक मिलियन तक पहुंचती है। प्रत्येक एंटीबॉडी में अणुओं की "पहचान" के लिए साइटें होती हैं जो इस एंटीबॉडी के संश्लेषण का कारण बनती हैं। एंटीजन के लिए एंटीबॉडी की उच्च विशिष्टता के कारण, उनका उपयोग किसी भी सेल प्रोटीन का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। प्रोटीन के स्थानीयकरण की पहचान करने के लिए, एंटीबॉडी को फ्लोरोसेंट रंगों से दाग दिया जाता है, और फिर प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके कोशिकाओं की जांच की जाती है। एंटीबॉडी का उपयोग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके संरचनात्मक स्तर पर एंटीजन का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है। इसके लिए एंटीबॉडी को इलेक्ट्रॉन-सघन कणों (कोलाइडल गोल्ड माइक्रोस्फीयर) के साथ लेबल किया जाता है। प्रतिक्रिया की विशिष्टता को बढ़ाने के लिए, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उपयोग किया जाता है, जो एक सेल लाइन द्वारा निर्मित होता है - एक सेल से हाइब्रिडोमा विधि द्वारा प्राप्त क्लोन। हाइब्रिडोमा विधि एक ही विशिष्टता और असीमित मात्रा में मोनोक्लोनल एंटीबॉडी प्राप्त करना संभव बनाती है।

आधुनिक ऊतक विज्ञान में इम्यूनोफ्लोरेसेंट विश्लेषण के तरीके व्यापक रूप से और प्रभावी रूप से उपयोग किए जाते हैं। इन विधियों का उपयोग कोशिका विभेदन की प्रक्रियाओं का अध्ययन करने, उनमें विशिष्ट रासायनिक यौगिकों और संरचनाओं की पहचान करने के लिए किया जाता है। वे एंटीजन-एंटीबॉडी प्रतिक्रियाओं पर आधारित हैं। शरीर की प्रत्येक कोशिका में एक विशिष्ट एंटीजेनिक संरचना होती है, जो मुख्य रूप से प्रोटीन द्वारा निर्धारित होती है। प्रतिक्रिया उत्पादों को एक फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप में दाग और पता लगाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, इम्यूनोफ्लोरेसेंट विश्लेषण विधि का उपयोग करके एक सेल में एक्टिन और ट्यूबुलिन का पता लगाना (अध्याय IV देखें)।

आधुनिक अनुसंधान विधियों से कोशिकाओं के विभिन्न संरचनात्मक घटकों की रासायनिक संरचना का विश्लेषण करना संभव हो जाता है, दोनों स्थिर और जीवित। व्यक्तिगत इंट्रासेल्युलर संरचनाओं का अध्ययन सेल सामग्री विभाजन प्रौद्योगिकियों के विकास के बाद संभव हो गया।

सेलुलर सामग्री का अंश

सेल संरचनाओं और मैक्रोमोलेक्यूल्स को विभिन्न तरीकों से विभाजित किया जा सकता है - अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन, क्रोमैटोग्राफी, वैद्युतकणसंचलन। जैव रसायन की पाठ्यपुस्तकों में इन विधियों का अधिक विस्तार से वर्णन किया गया है।

अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन। इस पद्धति का उपयोग करके, कोशिकाओं को ऑर्गेनेल और मैक्रोमोलेक्यूल्स में विभाजित किया जा सकता है। सबसे पहले, आसमाटिक शॉक, अल्ट्रासाउंड या यांत्रिक क्रिया द्वारा कोशिकाओं को नष्ट कर दिया जाता है। इस मामले में, झिल्ली (प्लास्मोल्मा, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम) टुकड़ों में टूट जाती है, जिससे सबसे छोटे बुलबुले बनते हैं, और नाभिक और ऑर्गेनेल (माइटोकॉन्ड्रिया, गोल्गी उपकरण, लाइसोसोम और पेरॉक्सिसोम) बरकरार रहते हैं और गठन निलंबन में होते हैं।

उपरोक्त सेल घटकों को अलग करने के लिए एक उच्च गति सेंट्रीफ्यूज (80,000-150,000 आरपीएम) का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, बड़े हिस्से (नाभिक, साइटोस्केलेटन) ट्यूब के नीचे (तलछट) बसते हैं। सतह पर तैरनेवाला अंशों की केंद्रापसारक गति में और वृद्धि के साथ, छोटे कण क्रमिक रूप से बस जाते हैं - पहले माइटोकॉन्ड्रिया, लाइसोसोम और पेरोक्सीसोम, फिर माइक्रोसोम और सबसे छोटे पुटिका, और अंत में राइबोसोम और बड़े मैक्रोमोलेक्यूल। सेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान, अलग-अलग अंश अलग-अलग दरों पर व्यवस्थित होते हैं, टेस्ट ट्यूब में अलग-अलग बैंड बनाते हैं, जिन्हें अलग किया जा सकता है और जांच की जा सकती है। खंडित सेल अर्क (सेल-फ्री सिस्टम) का व्यापक रूप से इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रोटीन जैवसंश्लेषण का अध्ययन करने, आनुवंशिक कोड को समझने आदि के लिए।

क्रोमैटोग्राफी का व्यापक रूप से प्रोटीन विभाजन के लिए उपयोग किया जाता है।

वैद्युतकणसंचलन एक विद्युत क्षेत्र में उनके जलीय घोल (या एक ठोस झरझरा मैट्रिक्स में) रखकर प्रोटीन अणुओं को अलग-अलग आवेशों से अलग करना संभव बनाता है।

क्रोमैटोग्राफी और वैद्युतकणसंचलन विधियों का उपयोग प्रोटीन अणु को विभाजित करके प्राप्त पेप्टाइड्स का विश्लेषण करने और प्रोटीन के तथाकथित पेप्टाइड मानचित्र प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इन विधियों को जैव रसायन पाठ्यपुस्तकों में विस्तार से वर्णित किया गया है।

जीवित कोशिकाओं की रासायनिक संरचना का अध्ययन।जीवित कोशिकाओं में पदार्थों के वितरण और उनके चयापचय का अध्ययन करने के लिए, परमाणु चुंबकीय अनुनाद और माइक्रोइलेक्ट्रोड तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

परमाणु चुंबकीय अनुनाद (NMR) कम आणविक भार वाले पदार्थों के छोटे अणुओं का अध्ययन करना संभव बनाता है। एक ऊतक के नमूने में विभिन्न अणुओं और विभिन्न वातावरणों में परमाणु होते हैं, इसलिए यह विभिन्न गुंजयमान आवृत्तियों पर ऊर्जा को अवशोषित करेगा। किसी दिए गए नमूने के लिए गुंजयमान आवृत्तियों पर अवशोषण आरेख इसका स्पेक्ट्रम होगा एनएमआर।जीव विज्ञान में, प्रोटॉन (हाइड्रोजन नाभिक) से एनएमआर संकेत व्यापक रूप से प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड आदि का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक जीवित कोशिका के अंदर मैक्रोमोलेक्यूल्स का अध्ययन करने के लिए, 3 एच, 13 सी, 35 के, 31 पी आइसोटोप का उपयोग अक्सर एक प्राप्त करने के लिए किया जाता है। एनएमआर संकेत और सेल के जीवन के दौरान इसके परिवर्तन की निगरानी करें। तो, 3| पी मांसपेशियों के संकुचन का अध्ययन करने के लिए प्रयोग किया जाता है - ऊतकों में एटीपी और अकार्बनिक फॉस्फेट की सामग्री में परिवर्तन। 13 सी आइसोटोप कई प्रक्रियाओं का अध्ययन करना संभव बनाता है जिसमें एनएमआर का उपयोग करके ग्लूकोज शामिल होता है। एनएमआर का उपयोग इसकी कम संवेदनशीलता से सीमित है: 1 ग्राम जीवित ऊतक में कम से कम 0.2 मिमी परीक्षण पदार्थ होना चाहिए। विधि का लाभ जीवित कोशिकाओं के लिए इसकी हानिरहितता है।

माइक्रोइलेक्ट्रोड तकनीक। माइक्रोइलेक्ट्रोड एक विद्युत प्रवाहकीय घोल (आमतौर पर पानी में KC1 घोल) से भरी कांच की ट्यूब होती हैं, जिसका अंतिम व्यास एक माइक्रोन के अंशों में मापा जाता है। इस तरह की एक ट्यूब की नोक को प्लास्मलेम्मा के माध्यम से कोशिका के साइटोप्लाज्म में पेश किया जा सकता है और एच +, ना +, के +, सी 1", सीए 2+, एमजी 2+ आयनों की एकाग्रता, प्लाज्मा पर संभावित अंतर निर्धारित किया जा सकता है। झिल्ली, और सेल में अणुओं को भी इंजेक्ट करते हैं। एक विशेष आयन की एकाग्रता के निर्धारण के लिए, आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जो आयन-एक्सचेंज राल से भरे होते हैं जो केवल इस आयन के लिए पारगम्य होते हैं। हाल के वर्षों में, माइक्रोइलेक्ट्रोड प्रौद्योगिकी प्लाज्मा झिल्ली में विशेष आयन चैनलों (विशेष प्रोटीन चैनल) के माध्यम से आयनों के परिवहन का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया गया है। इस मामले में, एक मोटा टिप वाला एक माइक्रोइलेक्ट्रोड, जिसे प्लास्मालेम्मा के संबंधित भाग के खिलाफ कसकर दबाया जाता है। यह विधि अनुमति देती है आप एकल प्रोटीन अणु के कार्य का अध्ययन करने के लिए। सेल के अंदर आयनों की सांद्रता में परिवर्तन को ल्यूमिनसेंट संकेतकों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इंट्रासेल्युलर सीए 2+ एकाग्रता का अध्ययन करने के लिए, ल्यूमिनसेंट प्रोटीन एक्वारिन (जेलीफ़िश से पृथक) का उपयोग किया जाता है। , जो प्रकाश बिखेरता है सीए 2+ आयनों की उपस्थिति में टी और 0.5-10 माइक्रोन की सीमा में उत्तरार्द्ध की एकाग्रता में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करता है। प्रतिदीप्त संकेतकों को भी संश्लेषित किया गया है जो Ca 2+ से मजबूती से बंधते हैं। विभिन्न नए प्रकार के इंट्रासेल्युलर संकेतक और छवि विश्लेषण के आधुनिक तरीकों का निर्माण कई कम आणविक भार वाले पदार्थों के इंट्रासेल्युलर एकाग्रता को सटीक और जल्दी से निर्धारित करना संभव बनाता है।

मात्रात्मक विधियां

वर्तमान में, गुणात्मक विधियों के साथ, मात्रात्मक हिस्टोकेमिकल विधियों को विकसित किया गया है और कोशिकाओं और ऊतकों में विभिन्न पदार्थों की सामग्री को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है। मात्रात्मक-हिस्टोकेमिकल (जैव रासायनिक के विपरीत) अनुसंधान विधियों की एक विशेषता विशिष्ट सेल और ऊतक संरचनाओं में रासायनिक घटकों की एकाग्रता और सामग्री का अध्ययन करने की संभावना है।

साइटोस्पेक्ट्रोफोटोमेट्री- उनके अवशोषण स्पेक्ट्रा द्वारा इंट्रासेल्युलर पदार्थों के मात्रात्मक अध्ययन की विधि।

साइटोस्पेक्ट्रोफ्लोरोमेट्री- एक पूर्व-चयनित तरंग दैर्ध्य (साइटोफ्लोरोमेट्री) पर उनके प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रा द्वारा या प्रतिदीप्ति तीव्रता द्वारा इंट्रासेल्युलर पदार्थों के मात्रात्मक अध्ययन के लिए एक विधि।

आधुनिक सूक्ष्मदर्शी - साइटोफ्लोरोमीटरविभिन्न संरचनाओं (10-14 -10-16 ग्राम तक) में पदार्थ की छोटी मात्रा का पता लगाना और सूक्ष्म संरचनाओं में अध्ययन के तहत पदार्थों के स्थानीयकरण का अनुमान लगाना संभव बनाता है।

सेलुलर और ऊतक संरचनाओं की छवि विश्लेषण के तरीके

एक माइक्रोस्कोप में, एक टेलीविजन स्क्रीन पर, इलेक्ट्रॉन माइक्रोफोटोग्राफ पर माइक्रोऑब्जेक्ट्स की प्राप्त छवियों को विशेष विश्लेषण के अधीन किया जा सकता है - मॉर्फोमेट्रिक, डेंसिटोमेट्रिक मापदंडों की पहचान और उनके सांख्यिकीय प्रसंस्करण।

मॉर्फोमेट्रिक तरीकेविशेष ग्रिड (ई। वीबेल, ए। ए। ग्लैगोलेव, एस। बी। स्टेफानोवा) का उपयोग करके किसी भी संरचना, उनके क्षेत्रों, व्यास, आदि की संख्या निर्धारित करना संभव बनाता है। विशेष रूप से, कोशिकाओं में, नाभिक के क्षेत्र, साइटोप्लाज्म, उनके व्यास, परमाणु- साइटोप्लाज्मिक अनुपात, आदि। मैनुअल मॉर्फोमेट्री और स्वचालित मॉर्फोमेट्री हैं, जिसमें सभी मापदंडों को स्वचालित रूप से डिवाइस में मापा और रिकॉर्ड किया जाता है।

हाल के वर्षों में, अधिक से अधिक व्यापक स्वचालनएकीकृत छवि प्रसंस्करण प्रणाली (ASOIS),कोशिकाओं और ऊतकों के अध्ययन के लिए उपरोक्त मात्रात्मक तरीकों के सबसे प्रभावी कार्यान्वयन की अनुमति देता है। इसी समय, मात्रात्मक माइक्रोस्कोपी की विश्लेषणात्मक क्षमताओं को कोशिकाओं और ऊतकों की छवियों से निकाली गई जानकारी के इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर (कंप्यूटर) के माध्यम से प्रसंस्करण के आधार पर नमूनों के विश्लेषण और मान्यता के तरीकों द्वारा पूरक किया जाता है। संक्षेप में, हम उन उपकरणों के बारे में बात कर सकते हैं जो न केवल मानव दृश्य विश्लेषक की ऑप्टिकल क्षमताओं को बढ़ाते हैं, बल्कि इसकी विश्लेषणात्मक क्षमताओं का भी विस्तार करते हैं। एक राय व्यक्त की जाती है कि ASOIz आकारिकी में वही क्रांति करता है, जो लगभग 300 साल पहले प्रकाश माइक्रोस्कोप के आविष्कार के कारण हुई थी, और लगभग 50 साल पहले - इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, क्योंकि वे न केवल शोधकर्ता की उत्पादकता में वृद्धि करते हैं और न केवल अवलोकनों को ऑब्जेक्टिफाई करते हैं, बल्कि किसी को पहले की अनिर्धारित प्रक्रियाओं के बारे में नई जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देते हैं, संख्यात्मक रूप से मॉडल करते हैं और कोशिकाओं और ऊतकों में उनके विकास की भविष्यवाणी करते हैं।

साथ ही, कंप्यूटर प्रयोग में भाग लेने के लिए शोधकर्ता को इसे संचालित करने के लिए एक नया दृष्टिकोण रखने की आवश्यकता होती है, अनुसंधान प्रक्रिया के लिए एल्गोरिदम तैयार करने, तर्क की सटीकता, और अंततः वैज्ञानिक और पद्धतिगत स्तर को बढ़ाने के लिए कौशल की आवश्यकता होती है। शोध का।

हल की जाने वाली रूपात्मक समस्याओं की संख्या में उल्लेखनीय रूप से विस्तार करने वाली विधियों में से एक है ऑप्टिकल-स्ट्रक्चरल मशीन एनालिसिस (OSMA), 1965 में केएम बोगदानोव द्वारा प्रस्तावित। 1978 में, विधि के लेखक को यूएसएसआर के राज्य पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। OSMA के आगमन के साथ, सांख्यिकीय विशेषताओं के आधार पर सूक्ष्म संरचनाओं के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक एकीकृत पद्धति के विकास में गुणात्मक रूप से एक नया कदम उठाया गया है। हाल ही में, OSMA ने अनुसंधान अभ्यास और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में प्रभावी अनुप्रयोग पाया है।

अंजीर पर। 2 हमारे देश में LOMO द्वारा बनाए गए Protva-MP ऑटोमेटेड इमेज प्रोसेसिंग सिस्टम को दिखाता है। प्रणाली को अवशोषण, फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोपी और ऑटोरैडियोग्राफी का उपयोग करके कोशिकाओं और ऊतकों के जटिल अध्ययन के लिए डिज़ाइन किया गया है।

एक विशेष स्कैनिंग ऑप्टिकल या इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, जो सिस्टम का हिस्सा है, क्रमिक रूप से दो निर्देशांक में तैयारी की छवि को स्कैन करता है, इसे एक डिजिटल रूप में परिवर्तित करता है, और इसे एक कंप्यूटर में प्रवेश करता है, जो बदले में, छवि को डिजिटल रूप से संसाधित करता है और विश्लेषण की गई वस्तु की ज्यामितीय और अन्य विशेषताओं के बारे में जानकारी प्रदान करता है।

एक रंग प्रदर्शन का उपयोग करके, शोधकर्ता छवि को "विच्छेदित" कर सकता है, केवल उन संरचनात्मक घटकों को हाइलाइट कर सकता है जो उसे रूचि देते हैं। चुंबकीय डिस्क या टेप पर कंप्यूटर में शामिल विशाल सूचना भंडारण उपकरण छवियों को स्वयं और उनके प्रसंस्करण के परिणामों को बाद के भंडारण और प्रलेखन के लिए संग्रहीत करना संभव बनाते हैं।

हम रक्त ल्यूकोसाइट (छवि 3) की एक छवि को संसाधित करने के उदाहरण का उपयोग करके सूक्ष्म-वस्तुओं के स्वचालित विश्लेषण के तरीकों के उपयोग पर विचार करेंगे। एक स्कैनिंग माइक्रोस्कोप-फोटोमीटर आपको लाइन द्वारा ऑप्टिकल घनत्व मान लाइन को "देखने" की अनुमति देता है। शोधकर्ता द्वारा निर्दिष्ट एक कदम के साथ, परिणामस्वरूप, वस्तु के ऑप्टिकल घनत्व के अनुरूप ऑप्टिकल सिग्नल को डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप डिजिटल मैट्रिक्स एक विशेष गणितीय उपकरण का उपयोग करके तैयार किया जाता है।

सबसे पहले, पृष्ठभूमि को हटा दिया जाता है और एक "स्वच्छ" वस्तु को अलग कर दिया जाता है - सेल की छवि (1 ए), फिर शोधकर्ता के लिए रुचि के किसी भी विवरण को सेल की छवि से चुना जाता है, उदाहरण के लिए, साइटोप्लाज्म (16) और नाभिक (मैं ऑप्टिकल घनत्व, फैलाव, विषमता, कुर्टोसिस, आदि के औसत और अभिन्न मूल्य का आदेश देता हूं। वस्तु की छवि के आधार पर, मॉर्फोमेट्रिक पैरामीटर प्राप्त किए जाते हैं: क्षेत्र, परिधि, व्यास, परमाणु-साइटोप्लाज्मिक अनुपात, आकार कारक, आदि।

इमेज प्रोसेसिंग का अगला चरण पूरे सेल के लिए ऑप्टिकल घनत्व अन्योन्याश्रयता के द्वि-आयामी आरेखों का निर्माण है (चित्र 3 देखें), इसके साइटोप्लाज्म (Wb) और नाभिक (Nm) और गुठली। ये आरेख आपको गणना करने की अनुमति देते हैं दूसरे क्रम के हिस्टोग्राम पैरामीटर - समरूपता, स्थानीय विपरीत, एन्ट्रापी, आदि।

चावल। 3. स्वचालित सेल इमेज प्रोसेसिंग (आरेख)।

एक ल्यूकोसाइट (ए), इसके साइटोप्लाज्म (बी) और नाभिक (सी) की छवि। मैं - डिजिटल छवि; II - ऑप्टिकल घनत्व के हिस्टोग्राम; III - ऑप्टिकल घनत्व मूल्यों की निर्भरता के द्वि-आयामी हिस्टोग्राम।

इस तरह से प्राप्त पैरामीटर सेल के एक बहुआयामी "पोर्ट्रेट" का प्रतिनिधित्व करते हैं और एक विशिष्ट संख्यात्मक अभिव्यक्ति होती है। वे सांख्यिकीय प्रसंस्करण के विभिन्न तरीकों के अधीन हो सकते हैं, सूक्ष्म वस्तुओं के अत्यंत सटीक वर्गीकरण की अनुमति देते हैं, उनकी संरचना की विशेषताओं को प्रकट करते हैं जो नेत्रहीन रूप से पता लगाने योग्य नहीं हैं।

इस प्रकार, ऊतक विज्ञान, कोशिका विज्ञान और भ्रूणविज्ञान में नए शोध विधियों के अनुप्रयोग से ऊतकों और कोशिकाओं के संगठन के सामान्य पैटर्न, जैव रासायनिक प्रक्रियाओं की संरचनात्मक नींव को स्पष्ट करना संभव हो जाता है जो कोशिका के विशिष्ट संरचनात्मक घटकों के कार्य को निर्धारित करते हैं।

सेलुलर ऑर्गेनेल की संरचना, अल्ट्रास्ट्रक्चर और कामकाज का अध्ययन वर्तमान में निम्नलिखित मुख्य विधियों का उपयोग करके किया जा रहा है: प्रकाश और इलेक्ट्रॉन, डार्क-फील्ड, चरण-विपरीत, ध्रुवीकरण, ल्यूमिनेसेंस माइक्रोस्कोपी, संरचना का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है, निश्चित कोशिकाओं की अल्ट्रास्ट्रक्चर, और अंतर सेंट्रीफ्यूजेशन , जो व्यक्तिगत जीवों को अलग करना और साइटोकेमिकल, बायोकेमिकल, बायोफिजिकल और अन्य तरीकों से उनका विश्लेषण करना संभव बनाता है।

हल्की माइक्रोस्कोपी।

विधि का सिद्धांत यह है कि प्रकाश की किरण, किसी वस्तु से होकर गुजरती है, उद्देश्य के लेंस सिस्टम में प्रवेश करती है, और एक प्राथमिक छवि बनाती है, जिसे ऐपिस लेंस की मदद से बड़ा किया जाता है। माइक्रोस्कोप का मुख्य ऑप्टिकल हिस्सा, जो इसकी मुख्य क्षमताओं को निर्धारित करता है, लेंस है।

आधुनिक सूक्ष्मदर्शी में, लेंस विनिमेय होते हैं, जो आपको विभिन्न आवर्धन पर कोशिकाओं का अध्ययन करने की अनुमति देता है। एक ऑप्टिकल प्रणाली के रूप में एक माइक्रोस्कोप की मुख्य विशेषता इसका संकल्प है, अर्थात। एक दूसरे के करीब दो वस्तुओं की एक अलग छवि देने की क्षमता।

लेंस द्वारा दी गई छवियों को एक मजबूत ऐपिस का उपयोग करके कई बार बड़ा किया जा सकता है या, उदाहरण के लिए, स्क्रीन पर अनुमान (10 5 गुना तक)। एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी का संकल्प प्रकाश की तरंग दैर्ध्य द्वारा सीमित होता है: तरंग दैर्ध्य जितना छोटा होगा, संकल्प उतना ही अधिक होगा। आमतौर पर, प्रकाश सूक्ष्मदर्शी स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र (400-700 एनएम) में प्रकाश स्रोतों का उपयोग करते हैं, इसलिए इस मामले में माइक्रोस्कोप का अधिकतम संकल्प 200-350 एनएम (0.2-0.35 माइक्रोन) से अधिक नहीं हो सकता है। यदि आप वायलेट लाइट (260-280 एनएम) का उपयोग करते हैं, तो आप रिज़ॉल्यूशन को 130 - 140 एनएम (0.13-0.14 माइक्रोन) तक बढ़ा सकते हैं। यह प्रकाश की तरंग प्रकृति द्वारा निर्धारित प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के सैद्धांतिक संकल्प की सीमा होगी।

इस प्रकार, एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी हमारी आंख को एक सहायक उपकरण के रूप में दे सकता है, इसके संकल्प को लगभग 1000 गुना बढ़ाना है (मानव नग्न आंखों का संकल्प लगभग 0.1 मिमी है, जो 100 माइक्रोन के बराबर है)। यह माइक्रोस्कोप का "उपयोगी" आवर्धन है, जिसके ऊपर हम इसमें नए विवरण प्रकट किए बिना केवल छवि की आकृति को बढ़ाएंगे। इसलिए, प्रकाश के दृश्य क्षेत्र का उपयोग करते समय, 0.2-0.3 माइक्रोन प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की अंतिम संकल्प सीमा होती है।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी।

एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के लिए, सामग्री को अक्सर बर्फ से ढकी सतह बनाने के लिए फ्रीज किया जाता है। इस मामले में, पानी में घुलनशील पदार्थों के नुकसान को बाहर रखा गया है, और संरचनाओं में रासायनिक परिवर्तन भी छोटे हैं। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके प्राप्त आंकड़ों का विश्लेषण करते समय, यह याद रखना चाहिए कि यह विधि फिक्सिंग रसायनों की क्रिया के कारण साइटोप्लाज्म की गति में तेजी से रोक के क्षण में कोशिका की स्थिर अवस्थाओं की जांच करती है।

डार्क फील्ड माइक्रोस्कोपी.

इसका सार यह है कि, प्रकाश की किरण (टाइन्डल प्रभाव) में धूल के कणों की तरह, साइड रोशनी के तहत एक सेल में छोटे कण (0.2 माइक्रोन से कम) चमकते हैं, जिसका परावर्तित प्रकाश माइक्रोस्कोप लेंस में प्रवेश करता है। जीवित कोशिकाओं के अध्ययन में इस पद्धति का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

बायोपॉलिमर के संश्लेषण के लिए साइटों के स्थानीयकरण का निर्धारण करने के लिए, एक सेल में पदार्थों के हस्तांतरण को निर्धारित करने के लिए, व्यक्तिगत कोशिकाओं के प्रवास या गुणों की निगरानी के लिए, उनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है ऑटोरैडियोग्राफी विधि- आइसोटोप के साथ लेबल किए गए पदार्थों का पंजीकरण। उदाहरण के लिए, इस पद्धति का उपयोग करते हुए, लेबल किए गए आरएनए अग्रदूतों का उपयोग करके, यह दिखाया गया था कि सभी आरएनए केवल इंटरपेज़ न्यूक्लियस में संश्लेषित होते हैं, और साइटोप्लाज्मिक आरएनए की उपस्थिति नाभिक से संश्लेषित अणुओं के प्रवास का परिणाम है।

कोशिका विज्ञान में, विभिन्न विश्लेषणात्मक और प्रारंभिक तरीकेजैव रसायन। बाद के मामले में, विभिन्न सेलुलर घटकों को अलग-अलग अंशों के रूप में प्राप्त किया जा सकता है और उनके रसायन विज्ञान, अवसंरचना और गुणों का अध्ययन किया जा सकता है। वर्तमान में, लगभग किसी भी कोशिकांग और संरचना को शुद्ध अंशों के रूप में प्राप्त किया जाता है।

सेलुलर संरचनाओं को अलग करने के मुख्य तरीकों में से एक है विभेदक (अलग करना) सेंट्रीफ्यूजेशन।इसके अनुप्रयोग का सिद्धांत यह है कि कणों के समरूप में बसने का समय उनके आकार और घनत्व पर निर्भर करता है: कण जितना बड़ा या भारी होगा, उतनी ही तेजी से यह परखनली के तल पर बस जाएगा। इस बसने की प्रक्रिया को तेज करने के लिए, अपकेंद्रित्र द्वारा बनाए गए त्वरण का उपयोग किया जाता है।

मिश्रित अंशों के बार-बार भिन्नात्मक सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा, शुद्ध अंश प्राप्त किए जा सकते हैं। अंशों के महीन पृथक्करण के मामलों में, सुक्रोज घनत्व प्रवणता में सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग किया जाता है, जिससे घटकों को अच्छी तरह से अलग करना संभव हो जाता है, यहां तक ​​कि विशिष्ट गुरुत्व में एक दूसरे से थोड़ा भिन्न भी। प्राप्त अंश, जैव रासायनिक विधियों द्वारा विश्लेषण करने से पहले, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके शुद्धता के लिए जाँच की जानी चाहिए।

टेस्ट प्रश्न:

1. जीवित पदार्थ के संगठन के स्तर

2. जीवों के संगठन का कोशिकीय सिद्धांत

3. कोशिका विज्ञान में अनुसंधान के तरीके

4. कार्य और कोशिका विज्ञान का विषय

5. प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की युक्ति

6. इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप डिवाइस

7. साइटोलॉजिकल कार्य के लिए सुरक्षा सावधानियां

8. साइटोलॉजिकल परीक्षा के लिए जैविक सामग्री की तैयारी के लिए आवश्यकताएँ

9. फिक्सिंग एजेंट, क्रिया का तंत्र

10. साइटोकेमिस्ट्री, भौतिक आवश्यकताएं और क्षमताएं

11. मात्रात्मक विश्लेषण (मॉर्फोमेट्री), आवश्यकताएं और संभावनाएं

12. कोशिका विज्ञान में कलाकृतियाँ, परिणामों को वस्तुनिष्ठ बनाने के तरीके

1. ज़वरज़िन ए.ए., खाराज़ोवा ए.डी. सामान्य कोशिका विज्ञान के मूल सिद्धांत। - एल।, 1982।

2. चेंत्सोव यू.एस. कोशिका विज्ञान की मूल बातें। - एम।, 1984।

3. शुभनिकोवा ई.ए. ऊतकों की कार्यात्मक आकृति विज्ञान। - एम।, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी का पब्लिशिंग हाउस, 1981।