ციტოლოგიური კვლევის დროს შეისწავლება უჯრედების სტრუქტურა ავთვისებიანი, კეთილთვისებიანი სიმსივნეების და არასიმსივნური დაზიანებების გამოსავლენად. კვლევის მთავარი მიზანია დაადასტუროს ან უარყოს ანალიზზე აღებული უჯრედების ავთვისებიანობის ფაქტი.

ციტოლოგიური კვლევის მეთოდები ეფუძნება უჯრედების სტრუქტურის, სითხეებისა და ქსოვილების უჯრედული შემადგენლობის მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლას.

ციტოლოგიური კვლევების ასეთი მეთოდები არსებობს:

• სინათლის მიკროსკოპია;
• ელექტრონული მიკროსკოპია;
• ცენტრიფუგაციის მეთოდი. იგი გამოიყენება მაშინ, როდესაც აუცილებელია უჯრედული მემბრანების გამოყოფა ზოგადი სტრუქტურისგან;
• ეტიკეტირებული ატომის მეთოდი. ისინი გამოიყენება უჯრედებში ბიოქიმიური პროცესების შესასწავლად: ამისთვის მათში შეჰყავთ ეტიკეტირებული რადიოაქტიური იზოტოპი;
• სიცოცხლის განმავლობაში სწავლა. კვლევის ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის უჯრედში მიმდინარე დინამიური პროცესების შესწავლას.

ციტოლოგიური კვლევის დასკვნა ემყარება ციტოპლაზმაში ცვლილებების თავისებურებებს, უჯრედის ბირთვს, ბირთვულ-ციტოპლაზმურ თანაფარდობას, კომპლექსების წარმოქმნას და უჯრედულ სტრუქტურებს.

ციტოლოგიური ანალიზი გამოიყენება პროფილაქტიკური გამოკვლევის დროს, დიაგნოზის გასარკვევად, ოპერაციის დროს, რეციდივების დროული გამოვლენისა და მკურნალობის კურსის კონტროლისთვის.

ნაცხის ციტოლოგიური გამოკვლევა

როგორც ანალიზისთვის გამოყენებული მასალა:

• სითხეები: შარდი, პროსტატის სეკრეცია, ნახველი, სხვადასხვა ორგანოების ენდოსკოპიის დროს მიღებული ნაცხი, ძუძუს გამონადენი, ანაბეჭდები და ნაკაწრები წყლულოვანი და ეროზიული ზედაპირებიდან, ჭრილობებიდან და ფისტულებიდან, სითხე სეროზული და სასახსრე ღრუებიდან;
• punctates: ბიოლოგიური მასალები, მიღებული თხელი ნემსით ჩატარებული დიაგნოსტიკური პუნქციის დროს;
• ნაცხი ღრუდან და საშვილოსნოს ყელიდან.

ნაცხის ციტოლოგიური კვლევების უმეტესობა ტარდება აუცილებლობის შემთხვევაში, დიაგნოზის დასადგენად და გასარკვევად. მაგრამ საშვილოსნოს ყელიდან ნაცხის ციტოლოგიური გამოკვლევა (პაპ ნაცხი) რეკომენდებულია: წელიწადში ერთხელ - 19 წელს გადაცილებული სქესობრივი აქტიურობის მქონე ქალებისთვის; წელიწადში ორჯერ - ქალებს, რომლებიც იღებენ ჰორმონალურ კონტრაცეპტივებს, აღენიშნებოდათ გენიტალური ჰერპესი; წელიწადში ორჯერ მეტი - ქალები, რომლებსაც აწუხებთ უნაყოფობა, საშვილოსნოს სისხლდენა, სიმსუქნე, რომლებიც ხშირად იცვლიან სექსუალურ პარტნიორებს, იღებენ ესტროგენებს, რომლებსაც აქვთ მეჭეჭები სასქესო ორგანოებზე, აქვთ გენიტალური ჰერპესი.

საშვილოსნოს ყელის ციტოლოგიური გამოკვლევა

საშვილოსნოს ყელის ციტოლოგიური გამოკვლევისთვის ნაცხის აღება ხდება საშვილოსნოს ყელის გარეთა და შიდა ნაწილებიდან და საშოს სარდაფებიდან სპეციალური ხის სპატულის გამოყენებით. შემდეგ გადააქვთ მინაზე და ფიქსირდება.

საშვილოსნოს ყელის ციტოლოგიური გამოკვლევა ტარდება კიბოს უჯრედების ცვლილებების გამოსავლენად და დასკვნის სახით, ექიმი მიუთითებს უჯრედების მდგომარეობის ხუთი ეტაპიდან ერთ-ერთზე:

• ეტაპი 1. გადახრების მქონე უჯრედები არ არის ნაპოვნი;
• ეტაპი 2. უჯრედების სტრუქტურაში მცირე ცვლილებებია გამოწვეული შინაგანი სასქესო ორგანოების ანთებით. უჯრედების ეს მდგომარეობა არ იწვევს შიშს, მაგრამ ქალს რეკომენდებულია დამატებითი გამოკვლევა და მკურნალობა;
• ეტაპი 3. აღმოჩენილია უჯრედების მცირე რაოდენობა სტრუქტურული გადახრით. ამ შემთხვევაში რეკომენდებულია ნაცხის ხელახლა მიღება ან შეცვლილი ქსოვილის ჰისტოლოგიური გამოკვლევის ჩატარება;
• ეტაპი 4. აღმოჩენილია ავთვისებიანი ცვლილებების მქონე ცალკეული უჯრედები. საბოლოო დიაგნოზი არ კეთდება, ინიშნება დამატებითი გამოკვლევა;
• ეტაპი 5. ნაცხში აღმოჩენილია კიბოს უჯრედების დიდი რაოდენობა.

ასეთი ციტოლოგიური კვლევის სანდოობა მაღალია, მაგრამ მას შეუძლია მხოლოდ ინფორმაციის მიწოდება იმ უბნის შესახებ, საიდანაც უჯრედები იქნა აღებული ანალიზისთვის. ფალოპის მილების, საკვერცხეების, საშვილოსნოს მდგომარეობის შესაფასებლად უნდა გაიაროთ ყოვლისმომცველი გამოკვლევა.

უჯრედების შესწავლის მორფო-ფუნქციური მეთოდის მთავარი მახასიათებელია ბიოქიმიური პროცესების სტრუქტურული საფუძვლის გაგების სურვილი, რომლებიც განსაზღვრავენ მოცემულ ფუნქციას, ანუ ამ პროცესების დაკავშირება სპეციფიკურ უჯრედულ სტრუქტურებთან.

ამ მეთოდის საბოლოო მიზანი იდენტურია მოლეკულური ბიოლოგიისა და ფიჭური სტრუქტურული ბიოქიმიისა. თუმცა, მეთოდები, რომლებსაც ამ მეცნიერებები იყენებენ საერთო პრობლემის გადასაჭრელად, ფუნდამენტურად განსხვავებულია. თუ მოლეკულურ ბიოლოგიაში და სტრუქტურულ ბიოქიმიაში შეუცვლელი პირობაა უჯრედის განადგურება და შესასწავლი სტრუქტურის იზოლაცია მეტ-ნაკლებად სუფთა ფრაქციის სახით, მაშინ ციტოლოგიურ კვლევებში, პირიქით, მთლიანობის შენარჩუნება. უჯრედი წინაპირობაა. ამ შემთხვევაში აუცილებელია გარე ჩარევის მინიმუმამდე შემცირება და გარკვეული კომპონენტების სტრუქტურული და ბიოქიმიური ორგანიზაციის გამოკვლევა ზუსტად ინტეგრალური ფიჭური სისტემის საზღვრებში.

მორფოფუნქციური კვლევები სწრაფად განვითარდა ბოლო ათწლეულების განმავლობაში. იმ დროს შემუშავდა ფიჭური სტრუქტურების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზის ფუნდამენტურად ახალი მეთოდების დიდი რაოდენობა. ეს მიდგომა მჭიდროდ არის დაკავშირებული ბიოლოგიური მეცნიერებების ახალ დარგებთან და, კერძოდ, მოლეკულურ ბიოლოგიასთან, რაც განსაზღვრავს ასეთი კვლევების მნიშვნელოვან წვლილს უჯრედების ორგანიზაციის ზოგადი ნიმუშების შესახებ ჩვენი ცოდნის პროგრესში.

ელექტრონული მიკროსკოპია

ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული, რომელიც გახდა კლასიკური მეთოდი, რომელიც გამოიყენება სტრუქტურულ და ბიოქიმიურ კვლევებში, არის ელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდი მის სხვადასხვა მოდიფიკაციაში. ეს ცვლილებები განპირობებულია როგორც შესწავლილი სტრუქტურების ანალიზის სხვადასხვა მიდგომით, ასევე ულტრასტრუქტურული კვლევებისთვის უჯრედების მომზადების თავისებურებებით. ჩვეულებრივი გადაცემის (გადაცემის) მიკროსკოპების მაღალი გარჩევადობა შესაძლებელს ხდის გაანალიზდეს არა მხოლოდ ბირთვული და ციტოპლაზმური აპარატების ყველა ორგანელა, არამედ ორგანიზაციის სუპრამოლეკულურ დონეზე მდებარე ზოგიერთი სტრუქტურა, მაგალითად, დამხმარე და კონტრაქტული მიკროფიბრილები, მიკროტუბულები და ზოგიერთი მულტიფერმენტი. კომპლექსები. ამჟამად, მათი ორგანიზაციის სისტემურ და ქვესისტემურ დონეზე უჯრედების შესასწავლად, მაღალი ძაბვის ელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდი სულ უფრო წარმატებით გამოიყენება. გამჭოლი ელექტრონული სხივის გაცილებით მაღალი ენერგიის გამო გადამცემ ელექტრონულ მიკროსკოპთან შედარებით, ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის მიკროსკოპის ქვეშ „სქელი“ მონაკვეთების ან თუნდაც მთლიანი გავრცელებული უჯრედების შესწავლას, რაც შესაძლებელს ხდის, მაგალითად, კომპლექსის ანალიზს. მთლიანობაში უჯრედის ზედაპირის აპარატის ქვემემბრანული ფიბრილების სისტემა.

უჯრედის ზედაპირული აპარატის ფუნქციის შესწავლისას, ბირთვის ზედაპირული აპარატის ცალკეული ქვესისტემების ურთიერთმიმართება და ზოგადი ციტოლოგიის რიგი სხვა საკითხები, ელექტრონული მიკროსკოპის სკანირების მეთოდი, რაც შესაძლებელს ხდის შევისწავლოთ ობიექტის ზედაპირი მოცულობით ხდება არსებითი.

გაყინვა-ჩიპების მეთოდი

მორფობიოქიმიური მიმართულების ციტოლოგიურ კვლევებში განსაკუთრებული და ფუნდამენტურად მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს გაყინვა-გაწყვეტის მეთოდს. ეს არის ულტრასტრუქტურული ანალიზისთვის ბიოლოგიური ობიექტების მომზადების ყველაზე ეკონომიური მეთოდი, ანუ იწვევს უჯრედულ სტრუქტურებში მინიმალურ ცვლილებებს მშობლიურ მდგომარეობასთან შედარებით. მეთოდის არსი შემდეგია. ობიექტი მოთავსებულია თხევადი აზოტის ატმოსფეროში, რომელიც დაუყოვნებლივ აჩერებს ყველა მეტაბოლურ პროცესს. შემდეგ ჩიპს ამზადებენ გაყინული საგნისგან. ჩიპების ზედაპირიდან, ასლები მიიღება მათზე ლითონის ფირის გამოყენებით. ეს ფილმები შემდგომში განიხილება ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ. გაყინვა-გაწყვეტის მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ გაყოფის სიბრტყე ჩვეულებრივ გადის მემბრანის ჰიდროფობიურ ფაზაში და ეს შესაძლებელს ხდის შესწავლილ იქნას მემბრანის ინტეგრალური ცილების რაოდენობა, ზომა და განლაგება ნაპრალებზე, ანუ უშუალოდ შიდა. მემბრანების მორფობიოქიმიური ორგანიზაცია. მეთოდმა მისცა ძალიან ღირებული შედეგები სხვადასხვა სახის მემბრანული სტრუქტურებისა და სპეციალური წარმონაქმნების შესწავლაში, მაგალითად, უჯრედის კონტაქტების გარკვეული ტიპები.

ციტოქიმიური მეთოდი

ციტოლოგიური კვლევების სტრუქტურულ-ბიოქიმიური ასპექტის მთავარი ამოცანისთვის - სტრუქტურების ფუნქციური მნიშვნელობის გარკვევა მათი ბიოქიმიური ორგანიზაციის ანალიზით - ციტოქიმიური მეთოდები განსაკუთრებულად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. დღეისათვის ისინი მუდმივად იხვეწება როგორც შესასწავლ სტრუქტურებში ქიმიური ნაერთების ზუსტი ხარისხობრივი იდენტიფიკაციის, ასევე მათი რაოდენობრივი შეფასების კუთხით. სპეციალური ინსტრუმენტების დახმარებით, რომლებიც საშუალებას იძლევა რაოდენობრივი ციტოსპექტროფოტომეტრია, შესაძლებელია მოცემული ნივთიერების, როგორიცაა რნმ და დნმ-ის შემცველობის დადგენა არა მხოლოდ მთლიან უჯრედში, არამედ ბირთვული ან ციტოპლაზმური სტრუქტურების დონეზე. ინტერფერენციული მიკროსკოპის წყალობით, შესაძლებელია შეფასდეს ცილის მთლიანი რაოდენობა უჯრედში და მისი ცვლილებები მისი სიცოცხლის განმავლობაში.

არსებობს ფერმენტების ციტოქიმიური იდენტიფიკაციის მეთოდი, რომლის საშუალებითაც შესაძლებელია ვიმსჯელოთ არა მხოლოდ კონკრეტული ნაერთის ლოკალიზაციაზე და რაოდენობაზე ფიჭურ სტრუქტურებში, არამედ ამ ნაერთების სინთეზისა და უჯრედშიდა ტრანსპორტირების პროცესებზე.

ფერმენტების ციტოქიმია ემყარება სუბსტრატ-ფერმენტის ურთიერთქმედების პრინციპს მარკერის ნაერთების გამოყენებით, რომლებიც ამ შემთხვევაში ნალექს იწვევს. ფერმენტული სისტემების ლოკალიზაციის და ზოგიერთ შემთხვევაში აქტივობის დადგენისას შეგვიძლია ვიმსჯელოთ უჯრედულ სტრუქტურებში გარკვეული ბიოქიმიური პროცესების ლოკალიზაციაზე.

ავტორენტგენოგრაფია

ავტორადიოგრაფიის მეთოდი, ისევე როგორც ფერმენტების ციტოქიმია, ხსნის უჯრედშიდა სინთეზისა და ტრანსპორტის შესწავლის შესაძლებლობას, მაგრამ ამავე დროს მას აქვს კიდევ უფრო ფართო შესაძლებლობები. ავტორი-დიოგრაფიის მეთოდი ეფუძნება ხელოვნური იზოტოპებით მარკირებული მაკრომოლეკულების სინთეზის რადიოაქტიური წინამორბედების გამოყენებას (3 H, 14 C, 35 S და სხვ.). ეს საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ გარკვეული მაკრომოლეკულების სინთეზის ადგილების ლოკალიზაცია, არამედ ამ ნაერთების უჯრედშიდა ტრანსპორტის სპეციფიკური მარშრუტების მიკვლევა, სინთეზის ინტენსივობის და მაკრომოლეკულების უჯრედულ სტრუქტურებში მოძრაობის სიჩქარის შედარებითი რაოდენობრივი შეფასება. ამ გზით, კერძოდ, პირველად იქნა ნაჩვენები რნმ-ის მოძრაობა ბირთვიდან უჯრედების ციტოპლაზმაში, დეტალურად იქნა მიკვლეული სინთეზის ლოკალიზაცია და უჯრედშიდა სეკრეციის ტრანსპორტი სეკრეტორულ უჯრედებში და მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი ფაქტი ზოგადი ციტოლოგიისთვის. გამოვლინდნენ. თავის არსში, ეს მეთოდი არის კვლევის სტრუქტურულ-ბიოქიმიური მიმართულებისთვის დამახასიათებელი ერთ-ერთი ყველაზე ტიპიური მეთოდი, რადგან ის საშუალებას გაძლევთ უშუალოდ შეისწავლოთ მეტაბოლიზმის პროცესები უჯრედშიდა სტრუქტურებში ინტეგრალურ, დანგრეულ (როგორც ბიოქიმიურ კვლევებში) უჯრედში. ამ მეთოდის არსი ემყარება ხელოვნური იზოტოპით მონიშნული მოლეკულების აღმოჩენას ფოტოგრაფიული ემულსიის გამოყენებით, რომელიც ფარავს ეტიკეტირებული წინამორბედის შეყვანის შემდეგ სხვადასხვა დროს დაფიქსირებულ უჯრედებსა და ქსოვილებს.

იმუნოციტოქიმიური მეთოდი

ამჟამად, ასევე შესაძლებელია უჯრედული სტრუქტურების ცალკეული ცილების ძალიან ზუსტი თვისებრივი ანალიზი ინტეგრალურ უჯრედულ სისტემაში. ასეთი ანალიზი ტარდება იმუნოციტოქიმიური მეთოდების გამოყენებით. ამ მეთოდების არსი მდგომარეობს იმაში, რომ სპეციფიური ცილა ემსახურება როგორც ანტიგენს, რომლის მიმართაც სპეციფიკური ანტისხეულები წარმოიქმნება ნებისმიერი ძუძუმწოვრის ორგანიზმში. ეს უკანასკნელი შერწყმულია ფლუორესცენტურ საღებავთან ან სხვა მარკერთან. შემდეგ, შესწავლილ უჯრედს მკურნალობენ შრატით ეტიკეტირებული ანტისხეულებით. ამ შემთხვევაში სპეციფიური მონიშნული ანტისხეულები მკაცრად შერჩევით უკავშირდებიან შესწავლილი ცილების შემცველ სტრუქტურებს. ამ მეთოდის გამოყენებით, კერძოდ, გამოვლინდა აქტინ-მიოზინის სისტემის ძირითადი და დამხმარე კონტრაქტული ცილების ლოკალიზაცია უჯრედების ქვემემბრანულ ფიბრილარულ აპარატში და ნაჩვენები იყო მათი განაწილების ცვლილება მიტოზური აპარატის ფორმირებისა და ციტოტომიის დროს. . იგივე მეთოდი წარმატებით იქნა გამოყენებული მემბრანული ორგანიზაციის სითხე-მოზაიკური მოდელის მართებულობის დასამტკიცებლად.

უჯრედების კვლევის კომპლექსური მეთოდები

ბოლო დროს განსაკუთრებით დიდი პროგრესი იქნა მიღწეული უჯრედების სტრუქტურული და ბიოქიმიური ორგანიზაციის შესწავლაში ულტრასტრუქტურული ანალიზის მეთოდების, ციტოქიმიისა და ავტორადიოგრაფიის მეთოდების კომპლექსური გამოყენებით. ეს წარმატებები ძირითადად განპირობებულია ციტოქიმიისა და ავტორადიოგრაფიის სპეციალური მეთოდების შემუშავებით ულტრასტრუქტურულ დონეზე, რაც შესაძლებელს ხდის უშუალოდ გაანალიზდეს მეტაბოლური პროცესები უჯრედული ორგანიზაციის დასახელებულ დონეზე, ბიოქიმიური პროცესების „სტრუქტურირებას“ და გაირკვეს კონკრეტული მნიშვნელობის შესახებ. გარკვეული უჯრედული სტრუქტურები.უჯრედული მეტაბოლიზმის რთული პროცესების ცალკეულ რგოლებში. ამასთან დაკავშირებით, დაგროვდა ვრცელი მასალა ციტოპლაზმის მემბრანული ფაზის სხვადასხვა სახეობის როლზე სინთეზურ ანაბოლურ პროცესებსა და უჯრედშიდა კატაბოლიზმის პროცესებში.

ძირითადი წარმატებები მიღწეულია, კერძოდ, უჯრედების ლიზოსომური აპარატის ორგანიზაციისა და ფუნქციონირების შესწავლაში. მნიშვნელოვანი ახალი ფაქტები იქნა მიღებული უჯრედების ბირთვული აპარატის შესწავლისას. ციტოქიმიური მეთოდების დახმარებით შესაძლებელია რიბონუკლეოპროტეინების (RNP) და დეზოქსირიბონუკლეოპროტეინების (DNPs) იდენტიფიცირება ულტრასტრუქტურულ დონეზე და ამით მნიშვნელოვანი პროგრესის მიღწევა ევკარიოტულ უჯრედებში ტრანსკრიფციის, მომწიფების და ინტრაბირთვული ტრანსპორტირების ორგანიზების შესწავლაში. და ელექტრონული ავტორადიოგრაფიის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა ამ პროცესებში ცალკეული ფიჭური სტრუქტურების როლის დეტალური აღწერა. მაგალითად, შესაძლებელი გახდა ბირთვის ფუნქციის დეტალური შესწავლა და მასში რიბოსომური რნმ-ის წარმოქმნის პროცესების კონკრეტულად სტრუქტურირება.

მოლეკულურ-ბიოლოგიური და სტრუქტურულ-ბიოქიმიური ასპექტებისა და მეთოდების ასეთი სინთეზი ასევე ძალიან დამახასიათებელია მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი საკითხის განვითარებისთვის ცალკეული უჯრედის კომპონენტების მშვენიერი ორგანიზაციის შესახებ. ამავდროულად, მჭიდრო კავშირი მოლეკულურ ბიოლოგიურ და მორფობიოქიმიურ ციტოლოგიურ ანალიზს შორის ვლინდება არა მხოლოდ საბოლოო შედეგების სინთეზში, არამედ თავად კვლევის პროცესში მათ ურთიერთქმედებაში. ასეთი ურთიერთქმედება ხორციელდება ან კომპლექსური სამუშაოების ჩატარებით, როგორც ბიოქიმიური, ასევე ციტოლოგიური მეთოდების გამოყენებით სპეციალისტების, ბიოქიმიკოსებისა და ციტოლოგების მიერ, ან სპეციალური რთული მეთოდების გამოყენებით, რომლებიც იმყოფებიან ფიჭური სტრუქტურების ბიოქიმიური და ციტოლოგიური ანალიზის საზღვარზე.

პირველი ტიპის მაგალითია უჯრედის კომპონენტების ბიოქიმიური იზოლაციის მეთოდების კომბინაცია მათი ჯარიმა ულტრასტრუქტურული ანალიზით. ამ გზით პირველად იქნა მიღებული მოქმედი გენების ფოტოები დნმ-ის, რნმ პოლიმერაზების და მათზე გადაწერილი რნმ-ის მოლეკულების იდენტიფიცირებით. ამ მეთოდის გაუმჯობესება ახლა შესაძლებელს ხდის ზოგიერთ შემთხვევაში გავითვალისწინოთ ტრანსკრიფციის ინტენსივობა რნმ პოლიმერაზას კომპლექსების რაოდენობის პირდაპირ დათვლით. ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, შეგიძლიათ უშუალოდ შეისწავლოთ დნმ-ის რეპლიკაციის ნიმუშები ბიოქიმიურად იზოლირებულ, წრიულ ან ხაზოვან დნმ-ის მოლეკულებზე. ულტრასტრუქტურული ანალიზის მეთოდები ასევე ფართოდ გამოიყენება ცალკეული ცილების ლოკალიზაციის იმუნოციტოქიმიურ შესწავლაში, რიბოსომის ქვენაწილაკებში, DNP ორგანიზაციის სხვადასხვა დონის შესწავლაში და ბევრ სხვა შემთხვევაში.

სპეციალურად შემუშავებული რთული მეთოდების ტიპიური მაგალითია დნმ-ისა და რნმ-ის ჰიბრიდიზაცია მონაკვეთებზე. მისი არსი შემდეგია. დნმ, რომელიც მთლიანი უჯრედის DNP-ის ნაწილია, დენატურირებულია და შემდეგ მუშავდება რადიოაქტიური იზოტოპებით მარკირებული რნმ ფრაქციებით. შედეგად, დნმ ავტორადიოგრაფიულად ავლენს რეგიონებს, რომლებიც ავსებენ მოცემული რნმ ფრაქციების, ანუ ამ უკანასკნელის ტრანსკრიფციის ადგილებს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შესაძლებელი ხდება გარკვეული გენების ლოკალიზაციის ზუსტად განსაზღვრა.

ექსპერიმენტული მეთოდის ფარგლებში ხდება უჯრედის მთლიანობაში ან მისი ცალკეული კომპონენტების ფუნქციური ორგანიზების შესწავლა გარე გავლენის დახმარებით მისი მდგომარეობის შეცვლით. უჯრედის ან მისი კომპონენტების სასიცოცხლო აქტივობის შემდგომ ცვლილებებზე დაკვირვებით, შეიძლება გამოვიტანოთ დასკვნები შესწავლილი მექანიზმების გარკვეული თვისებების შესახებ. ამ ტიპის მეთოდი ახლა ძალიან ფართოდ არის გავრცელებული ციტოლოგიის ზოგიერთ განყოფილებაში და მის ზოგიერთ სფეროში, უჯრედული სტრუქტურების ანალიზის ციტოფიზიოლოგიური ასპექტი კვლავ დომინანტურ პოზიციას იკავებს.

ეს არის ზუსტად უჯრედის ზედაპირის აპარატის სატრანსპორტო ფუნქციის პრობლემის მდგომარეობა. ერთის მხრივ, მნიშვნელოვანი პროგრესია ამ საკითხის შესწავლაში: ციტოფიზიოლოგიური ანალიზის შედეგების საფუძველზე, შესაძლებელი გახდა ნივთიერებების ტრანსმემბრანული ტრანსპორტირების სახეობების იდენტიფიცირება, სატრანსპორტო სისტემების სხვადასხვა თვისებების დახასიათება. მეორეს მხრივ, ტრანსმემბრანული ტრანსპორტის მექანიზმების საკითხის საბოლოო გადაწყვეტა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გაირკვევა მემბრანების ლიპიდურ-ცილოვანი სისტემის სპეციფიკური ორგანიზაცია და ზუსტი ცოდნა დარჩენილი კომპონენტების თვისებებისა და როლის შესახებ. მემბრანული სატრანსპორტო სისტემები, ანუ პლაზმური მემბრანის და უჯრედის მთელი ზედაპირის აპარატის სტრუქტურული და ბიოქიმიური ანალიზის დონეზე.

ტრანსმემბრანული ტრანსპორტის ციტოფიზიოლოგიური შესწავლის შეზღუდული შესაძლებლობები აშკარად ვლინდება იონური არხების ორგანიზაციის საკითხის მდგომარეობის მაგალითით, რომლებიც დიდ როლს თამაშობენ ბევრ მნიშვნელოვან პროცესში, როგორიცაა, მაგალითად, ნერვის გამრავლება. იმპულსი. სხვადასხვა ციტოფიზიოლოგიური მეთოდების მთელი არსენალის დახმარებით აჩვენეს, რომ პლაზმურ მემბრანაში არის სპეციალური არხები Na, K, Cl იონების მიმართ, რომლებიც განსხვავდებიან თავიანთი თვისებებით. თუმცა, მათი სტრუქტურული ორგანიზაციის სპეციფიკური ცოდნა ჯერ კიდევ შეზღუდულია მათი ცილის ბუნების შესახებ არაპირდაპირი მონაცემებით. ამრიგად, კონკრეტულად იონური არხების ორგანიზების და ზოგადად მემბრანული სატრანსპორტო სისტემების საკითხის გადაწყვეტა, როგორც ჩანს, მოხვდება სტრუქტურულ ბიოქიმიურ მეთოდებში მცოდნე მეცნიერთა ხელში, რადგან ამ შემთხვევაში ციტოფიზიოლოგიურში მოპოვებული უამრავი და ძალიან ღირებული ფაქტი. კვლევები არის მხოლოდ პირველი ფენომენოლოგიური ეტაპი ამ ზოგადი უჯრედული მექანიზმების ანალიზში. მიუხედავად ამისა, უჯრედის შესწავლის გარკვეულ ასპექტებში, ციტოფიზიოლოგიურ მიდგომას ბევრი რამ შეუძლია.

დღეისათვის, ციტოფიზიოლოგიური კვლევების მეთოდების მრავალფეროვნება განისაზღვრება როგორც ციტოლოგებში გამოჩენილი აგენტების მუდმივად მზარდი არსენალით, ასევე დახვეწილი მეთოდების გამოყენებით ამ აგენტების მოქმედების შედეგად წარმოქმნილი ცვლილებების ანალიზისთვის. უჯრედი. თუ ადრე, გარე აგენტების მოქმედებით უჯრედებში ცვლილებების გასაანალიზებლად, ფიზიოლოგებისთვის ნაცნობი მეთოდები, როგორიცაა ელექტრული პოტენციალის რეგისტრაცია, უჯრედული სუნთქვის შეფასება ჟანგბადის შეწოვით, საღებავის შეწოვის რაოდენობრივი შეფასება, უჯრედების შეღებვის ხარისხობრივი ცვლილებების რეგისტრაცია და ა. , ახლა ასეთი მიზნებისთვის სულ უფრო ხშირად გამოიყენება სტრუქტურული და ფუნქციური მიმართულებისთვის დამახასიათებელი მეთოდები: ულტრასტრუქტურული ცვლილებების ელექტრონული მიკროსკოპული შესწავლა, სინთეზური პროცესების ავტორადიოგრაფიული ანალიზი და ა.შ.

ექსპერიმენტულ კვლევებში გამოყენებულ აგენტებს შორის შეიძლება გამოიყოს ორი ძირითადი ჯგუფი. პირველი ჯგუფი შედგება ნივთიერებებისგან, რომელთა "გამოყენების წერტილი" უჯრედში მეტ-ნაკლებად ცნობილია - ეს არის ნივთიერებები, რომლებიც ბლოკავს უჯრედშიდა მეტაბოლიზმის ცალკეულ კავშირებს (მაგალითად, აქტინომიცინი D, რომელიც აფერხებს ტრანსკრიფციას, ან პურომიცინი, რომელიც ბლოკავს ცილის სინთეზს. 2,4-დინიტროფენოლი, რომელიც წყვეტს სუნთქვას და ოქსიდაციურ ფოსფორილირებას), ნივთიერებები, რომლებიც შერჩევით ანადგურებენ გარკვეულ უჯრედულ სტრუქტურებს (მაგალითად, კოლხიცინი, რომელიც ანადგურებს მიკროტუბულებს, ან ციტოქალაზინი B, რომელიც მოქმედებს მიკროფიბრილებზე). მეორე ჯგუფში შედის ეგრეთ წოდებული რთული მოქმედების აგენტები, რომლებიც ცვლიან უჯრედულ მეტაბოლიზმს ზოგადად - ტემპერატურა, ოსმოსური წნევა, pH და ა. რიგი კითხვები მიტოქონდრიის რესპირატორულ ჯაჭვში სუნთქვისა და ფოსფორილირების კონიუგაციის შესახებ; რნმ-ის და ცილების სინთეზის ინჰიბიტორების გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა ცილის სინთეზის ზოგიერთი რგოლის შესწავლა რიბოზომებში და ტრანსკრიფციის პროცესებში; კოლხიცინისა და ციტოქალაზინის გამოყენებით გაირკვა მიკროტუბულებისა და მიკროფილამენტების როლი უჯრედშიდა ტრანსპორტის პროცესებში.

მეორე ჯგუფის აგენტებს (კომპლექსური მოქმედება) აქვთ უპირატესობა, რომ ისინი, როგორც იქნა, უფრო ბუნებრივია უჯრედებისთვის, რადგან ბუნებრივ პირობებში უჯრედები აწყდებიან მსგავს ცვლილებებს გარე გარემოში. ამავდროულად, ისინი გავლენას ახდენენ უჯრედული მეტაბოლიზმის თითქმის ყველა ასპექტზე, რაც ართულებს ამ შემთხვევაში მომხდარი ცვლილებების ანალიზს. მიუხედავად ამისა, უჯრედზე ასეთი აგენტების ზემოქმედების შესწავლას აქვს დამოუკიდებელი მნიშვნელობა და აბსოლუტურად აუცილებელია უჯრედების ადაპტაციის მექანიზმების შესასწავლად ცვალებად გარემო ფაქტორებთან, გადაჭრას საკითხის კონკრეტული და არასპეციფიკური პროცესების თანაფარდობა უჯრედების პასუხში. გარე გავლენები და სხვა მსგავსი ამოცანები, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ უჯრედული ინტეგრაციის პრობლემის განვითარებაში.

უჯრედების ფუნქციური ორგანიზაციის შესწავლისას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება ცალკეული უჯრედული სისტემების ურთიერთქმედების მექანიზმების ანალიზს. ხშირ შემთხვევაში, ამ პრობლემის გადაჭრა შესაძლებელია სპეციალური ექსპერიმენტული მოდელების შექმნით. ამ ტიპის ყველაზე ტიპიური მაგალითია ბირთვული გადანერგვა სხვადასხვა ობიექტებში (პროტოზოვა, ამფიბიების კვერცხები); სომატური უჯრედების ჰიბრიდიზაცია; უჯრედის ნაწილების გადანერგვა პროტოზოებში; კვლევა მრავალი სხვა მიკროქირურგიული ტექნიკის გამოყენებით, რომელიც ჩატარდა პროტოზოოლოგიურ ობიექტებზე და in vitro კულტივირებულ ძუძუმწოვრების უჯრედებზე.

ასეთი მოდელების დახმარებით შეისწავლეს ყველაზე მნიშვნელოვანი ზოგადი ციტოლოგიური საკითხები. მაგალითად, დიფერენცირებული ამფიბიური უჯრედების ბირთვების გადანერგვის ექსპერიმენტების შედეგები საკუთარი ბირთვისგან დაცლილ კვერცხუჯრედში იყო ერთ-ერთი ყველაზე დამაჯერებელი არგუმენტი დიფერენციალური გენის აქტივობის თეორიის სასარგებლოდ. ამ უკანასკნელის არსი არის მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის დიფერენცირებული უჯრედების გენომის სტრუქტურული იდენტურობის დადგენა. ეს გულისხმობს ფუნდამენტურად მნიშვნელოვან პოზიციას, რომ დიფერენციაციის პროცესი ხდება არა უჯრედების მემკვიდრეობითი აპარატის შეუქცევადი ცვლილებებით, არამედ გენების ნაკრების აქტივობის რეგულირებით, რომელიც იგივეა მოცემული ორგანიზმის ყველა უჯრედისთვის.

ჰიბრიდული უჯრედის - ქათმის ერითროციტისა და ძუძუმწოვრების კიბოს უჯრედის დედიფერენციაციის პროცესის შესწავლის ექსპერიმენტულ მოდელზე ძალიან საინტერესო ფაქტები იქნა ნაპოვნი. ამ ჰეტეროკარიონის თავისებურება მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც ქათმის ერითროციტი ერწყმის კიბოს უჯრედს, ხდება ჰემოგლობინის ჰემოლიზი და ნორმალური, თითქმის მთლიანად ინაქტივირებული ერითროციტის ბირთვი გვხვდება კიბოს უჯრედის ციტოპლაზმაში. ამრიგად, აქ ტარდება დიფერენცირებული ბირთვის გადანერგვა აქტიური ციტოპლაზმის უჩვეულო პირობებში. ამ ბირთვების სტრუქტურულ ორგანიზაციაში ცვლილებებზე ფრთხილად დაკვირვებამ აჩვენა, რომ ახალ პირობებში მათი მოცულობის მნიშვნელოვანი ზრდაა. ციტოპლაზმიდან მომდინარე ცილები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ბირთვების შეშუპებაში. ეს გარე ცვლილებები ერითროციტების ბირთვულ აპარატში ასახავს მისი შინაგანი ორგანიზაციის რესტრუქტურიზაციის ღრმა პროცესებს, რის შედეგადაც აღდგება "ქათამის" მესინჯერი რნმ-ის ტრანსკრიფცია. ამასთან, მასში შემავალი ინფორმაციის დანერგვა „ქათამის“ ცილების სინთეზის სახით არ ხდება მანამ, სანამ ქათმის ერითროციტების ბირთვულ აპარატში არ ჩამოყალიბდება ბირთვი და არ დაიწყება რიბოსომური რნმ-ის სინთეზი. ამრიგად, ექსპერიმენტული მოდელების საფუძვლიანმა ანალიზმა აჩვენა რთული ციტოპლაზმური კონტროლის არსებობა ბირთვული აპარატის აქტივობაზე.

ექსპერიმენტული მოდელების დახმარებით შესაძლებელი გახდა რიგი სხვა მნიშვნელოვანი ზოგადი ციტოლოგიური საკითხების გადაჭრა. მაგალითად, ანაფაზის ქრომოსომების გადაადგილების მექანიზმების საკითხი წარმატებით იქნა შესწავლილი ზღვის ზღარბის გამანადგურებელი ბლასტომერებისგან იზოლირებულ და უჯრედის გარეთ მომუშავე მიტოზურ აპარატზე. ძირითადად ექსპერიმენტულ მოდელებზე შესაძლებელი გახდა უჯრედების ორგანიზების ფართოდ გავრცელებული ზოგადი ნიმუშის დადგენა, კერძოდ, ხისტი მიზეზ-შედეგობრივი პრინციპის არარსებობა რთული უჯრედშორისი პროცესების ურთიერთობაში. აღმოჩნდა, რომ ისეთი მრავალკომპონენტიანი პროცესები, როგორიცაა უჯრედის რეპროდუქცია, მაღალი პოლიმერული ნაერთების სინთეზისა და უჯრედშიდა ტრანსპორტირების პროცესები და ა.შ., შედგება ცალკეული, შედარებით ავტონომიური ეტაპებისგან, რომლებიც არ არის დაკავშირებული ხისტი მიზეზობრივი კავშირით. ამ ნიმუშის გარკვევა, ერთი მხრივ, ქმნის წინაპირობებს ფიჭური ორგანიზაციის საოცარი პლასტიურობის მექანიზმების გასაგებად. მეორე მხრივ, იგივე კანონზომიერება საფუძვლად უდევს ნორმალურ პირობებში ასეთი პროცესების ინტეგრაციის უჯრედულ სისტემაში ინტეგრაციის მექანიზმების შესწავლას.

ამჟამად იზრდება ექსპერიმენტული მოდელების რაოდენობა და მრავალფეროვნება, რომლებიც შექმნილია გარკვეული სპეციფიკური ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემების გადასაჭრელად. ეს დიდად უწყობს ხელს ჩვენი ცოდნის პროგრესს ციტოლოგიის შედარებით ცუდად შესწავლილ სფეროში - უჯრედული სისტემების ურთიერთქმედების და ინტეგრაციის მექანიზმები.

ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ უჯრედული ორგანიზაციის შაბლონების ანალიზის ექსპერიმენტული მიდგომის ფარგლებში ჩატარებული კვლევის სპეციფიკა არის კრიტერიუმებისა და ნიშნების უფრო ღრმა გაღრმავება, რომლითაც ხდება ინდივიდის ინტეგრირების მექანიზმებისა და სპეციფიკური ფუნქციების ანალიზი. ხორციელდება ფიჭური სტრუქტურები, ამასთან, ირკვევა, რომ ასეთი კვლევის წინაშე მდგარი ამოცანების წარმატებით გადაჭრა შესაძლებელია მხოლოდ სტრუქტურულ-ფუნქციური მიდგომის მეთოდების პრაქტიკაში ფართოდ დანერგვით.

ზოგად ციტოლოგიაში კვლევის შედარებითი ციტოლოგიური მეთოდის არსი არის უჯრედების ორგანიზაციის ზოგადი შაბლონების გარკვევა მათი ჯიშების მთელი მრავალფეროვნების გამოყენებით, რომელიც მეცნიერს მიეწოდება ცოცხალი ბუნებით. შედარებით მეთოდს ორი ასპექტი აქვს. ერთის მხრივ, იგი ტრადიციულად გამოიყენება უჯრედების ცალკეულ ტიპებს შორის დაკავშირებული ურთიერთობის დასადგენად (განსაკუთრებით უჯრედული ორგანიზმებისთვის). ამ გზით შექმნილი პროკარიოტული და ქვედა და უმაღლესი ეუკარიოტული უჯრედების ფილოგენეტიკური სისტემატიკის საფუძველზე, რომელიც ხორციელდება წვრილი ციტოლოგიური კრიტერიუმების გამოყენებით, შესაძლებელი ხდება ცალკეული ცალკეული უჯრედული სისტემების ფორმირებისა და რეგულირებისა და ინტეგრაციის ზოგადი მექანიზმების მიკვლევა. უჯრედი, როგორც ინტეგრალური სისტემა, მაგალითად, შედარებითი ციტოლოგიური ანალიზის ამ სახის გამოყენებამ უჯრედების კვლევაში შეიძლება მოგვაწოდოს საინტერესო მონაცემები ბირთვული აპარატის მშვენიერი ორგანიზაციის შესახებ პროკარიოტულ, ქვედა და მაღალ ევკარიოტულ უჯრედებში.

ევკარიოტული უჯრედების ბირთვული აპარატის ორგანიზაციის ძირითადი მახასიათებლებია ბირთვის რთული ზედაპირული აპარატის არსებობა, ქრომოსომებში კონცენტრირებული დნმ-ის მნიშვნელოვნად დიდი რაოდენობა პროკარიოტულ უჯრედებთან შედარებით, და ბოლოს, დნმ-ის ერთგვარი შეფუთვა. ძირითადი ცილები - ჰისტონები. ქვედა ევკარიოტების ბირთვული აპარატის ანალიზმა შესაძლებელი გახადა მათ შორის უჯრედების იდენტიფიცირება, რომლებიც ბირთვის სტრუქტურის მიხედვით იკავებენ შუალედურ ადგილს პრო- და ევკარიოტულ უჯრედებს შორის. დაჯავშნულ ფლაგელატებს აქვთ ბირთვის ტიპიური ზედაპირული აპარატი, მაგრამ მათი ქრომოსომა, როგორც პროკარიოტების შემთხვევაში, იქმნება რგოლის ფორმის დნმ-ის მოლეკულებით, რომლებიც ორგანიზებულნი არიან კომპაქტურ სტრუქტურებად, ჰისტონების მონაწილეობის გარეშე, დამახასიათებელი ყველა ევკარიოტისთვის.

ცოტა ხნის წინ, პრო- და ევკარიოტული უჯრედების გენომის ორგანიზაციის ფუნდამენტური მახასიათებლების აღმოჩენასთან დაკავშირებით, რნმ-ის ტრანსკრიფციისა და მომწიფების პროცესების შედარება ამ ორგანიზმებში, ისევე როგორც მეზოკარიოტებსა და ქვედა ევკარიოტების უჯრედებში. ასეთი შედარებების შედეგად შესაძლოა მნიშვნელოვანი ცვლილებები განხორციელდეს ჩვენს ტრადიციულ იდეებში ნათესაური ურთიერთობების შესახებ ორგანიზმების ძირითად ჯგუფებში და, კერძოდ, პრო- და ევკარიოტულ უჯრედებს შორის ურთიერთობის შესახებ.

ციტოლოგიური პრობლემებისადმი ევოლუციური მიდგომის ტრადიციული გამოყენების მეორე მაგალითი შეიძლება იყოს ევოლუციის პროცესში ქრომოსომების თანაბრად მემკვიდრეობითი განაწილების მექანიზმების გართულების ჰიპოთეზა, რომელიც შემუშავებულია შედარებითის საფუძველზე. ქრომოსომების განსხვავების მრავალი ვარიანტის ანალიზი პროტოზოებსა და ქვედა მცენარეებში. ამ შემთხვევებში, ბირთვული კონვერტის მემბრანები აქტიურ მონაწილეობას იღებენ ქრომოსომის სეგრეგაციის პროცესებში, რაც საშუალებას იძლევა გარკვეული ჰომოლოგია პროკარიოტულ უჯრედებთან, რომელშიც უჯრედის მემბრანა წამყვან როლს ასრულებს დის ქრომოსომების ერთგვაროვან განაწილებაში ქალიშვილ უჯრედებს შორის. .

დაბოლოს, მიტოქონდრიისა და ქლოროპლასტების წარმოშობის ფართოდ მიღებული სიმბიოტური ჰიპოთეზა შეიძლება გახდეს ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემებისადმი ტრადიციული ევოლუციური მიდგომის მესამე მაგალითი. მისი არსი მდგომარეობს იმ ვარაუდში, რომ ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის ეს მნიშვნელოვანი ორგანელები წარმოიქმნება პროკარიოტული ორგანიზმებისგან, რომლებიც ევკარიოტული ევოლუციის შედარებით ადრეულ ეტაპზე შეიჭრნენ ევკარიოტულ უჯრედებში.

ზოგადი ციტოლოგიის განვითარებისთვის ამ ტიპის ზოგადი ბიოლოგიური კონსტრუქციების მნიშვნელობის მიუხედავად, ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემების განვითარების ტრადიციული ისტორიული მიდგომა ახლა ჯერ კიდევ საკმაოდ შეზღუდულია. ამ სიტუაციის ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი არის ევოლუციური პროცესის სპეციფიკური და ჯერ კიდევ არასაკმარისად შესწავლილი მახასიათებლების არსებობა ორგანიზაციის ფიჭურ და უჯრედულ დონეზე, რაც უკიდურესად ართულებს ერთუჯრედული ორგანიზმების ცალკეულ ჯგუფებს შორის ურთიერთობის დადგენას და, შესაბამისად. , გონივრული ევოლუციური nyh ჰიპოთეზების აგება ზოგადი ციტოლოგიის სფეროში.

ამჟამად შედარებითი ციტოლოგიური მეთოდის გამოყენების კიდევ ერთი ასპექტი უფრო ფართოდ არის გავრცელებული, რომელიც არ მიზნად ისახავს კონკრეტული უჯრედული სტრუქტურის ან პროცესის ისტორიული პირობითობის პირდაპირ გარკვევას. თანამედროვე ზოგად ციტოლოგიაში შედარებითი მეთოდის გამოყენების ამ ასპექტმა განიცადა რამდენიმე მოდიფიკაცია.

პირველ ეტაპზე, ფუნდამენტურად ახალი მორფობიოქიმიური მეთოდების ციტოლოგიური ანალიზის პრაქტიკაში დანერგვისას, კვლევის ობიექტის არჩევანი განისაზღვრა შემდეგი მოსაზრებებით. პირველ რიგში, მნიშვნელოვანი იყო ამა თუ იმ ობიექტის მოხერხებულობა გამოყენებული მეთოდის გამოყენებისთვის. მეორეც, ამ თვისების გამოხატვის ხარისხმა შესწავლილ უჯრედში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა. ასე რომ, ევკარიოტული უჯრედების ორგანიზების ზოგადი შაბლონების შესასწავლად, ძუძუმწოვრების ღვიძლის უჯრედები მემბრანული ორგანელების ჰარმონიულად განვითარებული სისტემით იყო საყვარელი ობიექტი - ძუძუმწოვრები.

პროკარიოტული უჯრედების ორგანიზაციის რთული ციტოლოგიური და მოლეკულური ბიოლოგიური კვლევებისთვის ფართოდ გამოიყენებოდა Escherichia coli; ქვედა ევკარიოტების ორგანიზაციის შესწავლის მოდელები იყო საფუარი და ობის. ამავდროულად, აღმოჩნდა, რომ ამ ობიექტებზე დადგენილ კანონზომიერებებს უნივერსალური მნიშვნელობა აქვს, ვინაიდან ხშირ შემთხვევაში ისინი ფუნდამენტურად მსგავსია ყველა ეუკარიოტულ თუ ყველა პროკარიოტურ უჯრედში. უფრო მეტიც, უჯრედული ორგანიზაციის მთელი რიგი ნიმუში, განსაკუთრებით მოლეკულურ და ზემოლეკულურ დონეზე, უნივერსალური აღმოჩნდა როგორც პრო- და ევკარიოტული ტიპის უჯრედებისთვის (მემბრანების ორგანიზაცია, რიბოზომების სტრუქტურის პრინციპი და ა.შ.), მიუხედავად იმისა. ის ფაქტი, რომ ამ ტიპის უჯრედები გარკვეულწილად ფუნდამენტურად განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. ამ გარემოებამ წარმოშვა იდეა, რომ შესაძლებელია ძირითადი ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემების შემუშავება მეთოდოლოგიურად მოსახერხებელი ობიექტების შეზღუდულ დიაპაზონზე და შემდეგ დადგენილი შაბლონების გაფართოება სხვა უჯრედებზე მათი ფუნდამენტურად მსგავსი ორგანიზაციის გამო.

თუმცა, ბოლო წლებში შედარებითი მიდგომის ასეთი გამარტივებული გამოყენება დაიწყო კრიტიკა, რადგან თანამედროვე ციტოლოგიური მეთოდები ინერგება უჯრედის სპეციალურ ბიოლოგიურ მეცნიერებებში - კერძოდ ციტოლოგიაში, პროტოზოოლოგიაში, ქვედა მცენარეების ბოტანიკაში. მეცნიერების ამ სფეროებში გამოყენებულ მორფობიოქიმიურმა ანალიზმა შესაძლებელი გახადა ფაქტების დადგენა, რომლებიც მოწმობენ უჯრედული ორგანიზაციის ამა თუ იმ საერთო მახასიათებლის სპეციფიკური განხორციელების უზარმაზარ მრავალფეროვნებას, მრავალფეროვნება გაცილებით მეტია, ვიდრე ეს მოდელზე ადრე მიღებული შედეგებიდან გამომდინარეობს. "ობიექტები. ეს მრავალფეროვნება განსაკუთრებით დიდია უჯრედების ორგანიზაციის უმაღლეს ქვესისტემასა და სისტემურ დონეზე. ასევე დამახასიათებელია ისეთი რთული და მრავალკომპონენტიანი პროცესებისთვის, როგორიცაა უჯრედშიდა მეტაბოლიზმის და ტრანსპორტირების პროცესები ან გენეტიკური მასალის თანაბარი მემკვიდრეობითი განაწილება უჯრედების გაყოფის დროს.

თანამედროვე მეთოდოლოგიური შესაძლებლობების დონეზე მოპოვებული დიდი შედარებითი ციტოლოგიური მასალის განზოგადებამ აიძულა მიგვეტოვებინა შედარებითი მეთოდის როლის ზემოაღნიშნული გამარტივებული იდეა. ამ მხრივ, ზოგად ციტოლოგიაში (განსაკუთრებით ევკარიოტულ უჯრედებთან მიმართებაში), დომინანტურ პოზიციას იძენს ცალკეული უჯრედული სისტემების ან ფუნქციური აქტივობის მსგავსი პროცესების ანალიზის შედარებითი მეთოდის გამოყენების აუცილებლობის იდეა ყველა უჯრედში. მათი გამოვლინების მრავალფეროვნება კონკრეტულ უჯრედებში.რეზ გამოწვეულია არა "ტიპიური", "საშუალო" უჯრედებით, არამედ, პირიქით, უჯრედებით, რომლებიც მკვეთრად გადახრილია საშუალო ტიპის ორგანიზაციისგან, უჯრედები, რომლებშიც გარკვეული ნიშნები ჰიპერტროფიულია.

ასეთი „მორიდებით“ ვარიანტების უდიდესი რაოდენობა გვხვდება უმაღლესი მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების უჯრედებს შორის, სადაც განვითარებულია უჯრედების შორსმიმავალი სპეციალიზაცია, როგორც ცალკეული ქსოვილის სისტემების ნაწილი. საშუალო ტიპისგან „გადახრის“ შემთხვევები ასევე გავრცელებულია უმაღლეს პროტოზოებში, რომლებმაც განიცადეს ევოლუცია, ორგანიზაციის უჯრედული დონის შენარჩუნებით. სწორედ ამ ტიპის ატიპიური უჯრედების შესწავლისას შესაძლებელი გახდა დიდი რაოდენობით ახალი საინტერესო ფაქტის გამოვლენა, რაც მნიშვნელოვნად გაღრმავებს ჩვენს გაგებას როგორც ფიჭური ორგანიზაციის ზოგადი კანონების, ასევე მისი ევოლუციური პლასტიურობის შესახებ, რაც განსაზღვრავს ფიჭური სისტემების დაკვირვებულ მრავალფეროვნებას. . ამავდროულად, როგორც ზემოთ უკვე აღვნიშნეთ, სპეციალური მეცნიერებების შემთხვევაში, ყველაზე დიდ ინტერესს იწვევს ყველა უჯრედისთვის დამახასიათებელი საერთო ნიშნების სპეციფიკური გამოვლინება სხვადასხვა ობიექტში.

სპეციალური მეცნიერებისგან განსხვავებით, ზოგადი ციტოლოგიური მიდგომით, ეს კითხვა ოდნავ განსხვავებულ სიბრტყეშია დასმული, რადგან მკვლევარი ცდილობს გაარკვიოს, რამდენად გავრცელებულია ამ მახასიათებლის სპეციფიკური გამოვლინებები სხვადასხვა უჯრედებში, რა არის ზოგადი მექანიზმების კომბინაცია და რა. სწორედ ამის გამოა. ასე, მაგალითად, პროტოზოოლოგებმა მოახერხეს მაკრონუკლეუსების წარმოქმნის ძალიან საინტერესო დინამიკის აღმოჩენა გასტროცილიარულ წამწამებში კონიუგაციის შემდეგ. წარმოქმნილ მაკრონუკლეუსში ხდება დნმ-ის რაოდენობის მნიშვნელოვანი ზრდა, შემდეგ კი შეინიშნება მემკვიდრეობითი მასალის მკვეთრი შემცირება (93%-მდე). გენეტიკური მასალის შემცირების ასეთი პროცესი ასევე მიმდინარეობს მრავალუჯრედიანი ცხოველების (ზოგიერთი მწერი, ნემატოდების) ჯგუფის სომატურ უჯრედებში. დარჩენილი დნმ, საერთო რაოდენობით მცირე, მაგრამ შეიცავს მაკრონუკლეუსის ფუნქციონირებისთვის საჭირო ყველა ინფორმაციას, მრავალჯერ იმეორებს. შედეგად იქმნება საბოლოო მაკრონუკლეუსი, რომელიც განსხვავდება მიკრობირთვისაგან არა მხოლოდ დნმ-ის რაოდენობით, არამედ თვისებრივი შემადგენლობითაც. უფუნქციო გენების აბსოლუტური უმრავლესობა აქ არ არის, ხოლო მოქმედი ლოკუსი წარმოდგენილია ასლების მნიშვნელოვანი რაოდენობით.

ეს ფაქტები დიდ ზოგად ციტოლოგიურ ინტერესს იწვევს სწორედ იმიტომ, რომ, როგორც წესი, აქ დაფიქსირებული ფენომენები არ არის მხოლოდ უმაღლესი ერთუჯრედიანი ორგანიზმებისთვის დამახასიათებელი მხოლოდ პარადოქსული ნიშნები. ამრიგად, პოლიტენიზაციის პროცესები, ქრომოსომის დნმ-ის ცალკეული მონაკვეთების შერჩევითი რეპლიკაცია და, ბოლოს, გენომის მნიშვნელოვანი მონაკვეთების შერჩევითი შემცირება - ყველა ეს ფენომენი ასევე მიმდინარეობს მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმების სპეციალიზებულ უჯრედებში. ისინი ტარდება, ალბათ, საერთო ელემენტარული მექანიზმების საფუძველზე. და ბირთვულ აპარატში ცვლილებების რთული პროცესის სპეციფიკა გასტროცილირებული ცილიატებში მაკრონუკლეუსის ფორმირებისას ძირითადად განპირობებულია ევკარიოტული უჯრედების ზოგადი, უნივერსალური ელემენტარული მექანიზმების თავისებური კომბინაციით. ამ ტიპის იდეები ახლა ფართოდ გამოიყენება ზოგად ციტოლოგიაში. ისინი უკიდურესად მასტიმულირებელია მიმართული შედარებითი ციტოლოგიური კვლევები, რომლებიც ეძღვნება მნიშვნელოვანი ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემების გარკვევას. მასალა საიტიდან

მიზნობრივი შედარებითი ციტოლოგიური კვლევის მაგალითია ევკარიოტებში მიტოზის დროს ქრომოსომების თანაბარი მემკვიდრეობითი განაწილების მექანიზმის შესწავლა სხვადასხვა ტიპის დიატომების მიტოზის ანალიზით: ამ ობიექტებზე, მეტაზოური უჯრედების ტიპიური მიტოზებისგან განსხვავებით, მიკროტუბულების ორგანიზების ცენტრებში კომპლექსური ცვლილებების მორფოლოგიურად დადგენა შესაძლებელია, მიკროტუბულური ნახევრად ღეროების წარმოქმნა და ურთიერთგანსხვავება, ქრომოსომების განსხვავებები უჯრედის პოლუსებამდე, მეტაფაზაში თავისებური სტრუქტურის - საყელოს ფორმირების დახმარებით.

უახლესი მონაცემების ფონზე ტუბულინ-დინეინის მექანოქიმიური სისტემის წამყვანი როლის შესახებ მეტაზოურ უჯრედებში ქრომოსომების ანაფაზის მოძრაობაში, ძალიან სავარაუდოა, რომ ეს სისტემა ასევე იმყოფება დიატომებში, ანუ აქაც მხოლოდ თავისებურია. ელემენტარული მექანიზმების კომბინაცია, რომელიც საერთოა ყველა უჯრედისთვის და იწვევს მექანიკურ ქიმიურ პროცესებს მიტოზის დროს.

ცხადია, ამ მექანიზმების ანალიზისთვის, რომელთა გარკვევა ზოგადი ციტოლოგიის ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალური პრობლემაა, პერსპექტიული იქნებოდა ისეთი ობიექტის არსებობა, სადაც ისინი მკაფიოდ დიფერენცირებული და მორფოლოგიურად არის გამოხატული.

ასეთი მაგალითების რაოდენობა მუდმივად იზრდება. ეს განპირობებულია, ერთის მხრივ, რთული თანამედროვე მეთოდების მზარდი დანერგვით კონკრეტული ციტოლოგიური, პროტოზოოლოგიური და ბოტანიკური კვლევების პრაქტიკაში, მეორე მხრივ, შედარებით ციტოლოგიურ კვლევებში ფაქტების დაგროვებით, რომლებიც სულ უფრო და უფრო ხდება. მნიშვნელოვანია ზოგადი ციტოლოგიისთვის და მისი ყურადღების ცენტრშია. ეს ყველაფერი კი თავის მხრივ იწვევს იმ ფაქტს, რომ შედარებითი ციტოლოგიური ანალიზი იწყებს ციტოლოგიაში გამორჩეულად მნიშვნელოვანი ადგილის დაკავებას.

თანამედროვე ზოგადი ციტოლოგიური კვლევის ძირითადი მიმართულებებისა და ასპექტების მოკლე აღწერა აჩვენებს, რომ ციტოლოგიის განვითარების ამ ეტაპზე საკმაოდ მკაფიო განსხვავებაა ცალკეულ სფეროებსა და მათ სინთეზს შორის. არსებობს განსხვავება როგორც მეთოდოლოგიური თვალსაზრისით, ასევე თითოეული მიმართულებისა და მიდგომების ფარგლებში დასახული კონკრეტული პრობლემების გადაჭრის ლოგიკის თვალსაზრისით. ციტოლოგიური კვლევების მორფოფუნქციურ ასპექტში დომინირებს უჯრედული სტრუქტურების ანალიზის დისკრეტული მიდგომა. ფიჭური ორგანიზაციის შაბლონების შესწავლის ექსპერიმენტული მიდგომის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი ფოკუსირება ფიჭური სისტემებისა და მთელი უჯრედის ორგანიზაციის ზოგადი ინტეგრირებული მექანიზმების ანალიზზე. ამავდროულად, როგორც უკვე აღვნიშნეთ ზემოთ, ამგვარი კვლევების წინაშე მდგარი პრობლემების გადაჭრა შეუძლებელია მორფოფუნქციური მიდგომის თანდაყოლილი მეთოდების ფართო გამოყენების გარეშე. ექსპერიმენტული ანალიზი იძლევა გარკვეული უჯრედული მექანიზმებისა და უჯრედშორისი პროცესების თვისებების ფენომენოლოგიურ დახასიათებას, რითაც ქმნის აუცილებელ საფუძველს სტრუქტურული და ბიოქიმიური მეთოდების მდიდარი არსენალის გამოყენებისათვის.

ამრიგად, ზოგადი ციტოლოგიის განვითარების ამჟამინდელ ეტაპზე არსებობს ციტოლოგიური კვლევების ამ ორი ასპექტის ძალიან მჭიდრო კომბინაციის წინაპირობები. ეს ბუნებრივია, რადგან საბოლოოდ ორივე მიდგომა ერთსა და იმავე მიზანს ატარებს - გაარკვიოს უჯრედული სტრუქტურების ფუნქციური ორგანიზაცია და პროცესების რეგულირების მექანიზმები ინტეგრალურ ფიჭურ სისტემაში.

ზოგადი ციტოლოგიური პრობლემების ანალიზის შედარებით ციტოლოგიურ მიდგომას განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს თანამედროვე ზოგად ციტოლოგიაში. შედარებითი ციტოლოგიური ანალიზი ტარდება მორფოფუნქციური და ექსპერიმენტული მიდგომების საფუძველზე მიღებული მონაცემების საფუძველზე, ანუ მეთოდურად, ციტოლოგიური კვლევების ყველა ძირითადი ასპექტი მჭიდრო კავშირშია ერთმანეთთან.

შედარებითი ციტოლოგიური მიდგომის სპეციფიკა, სპეციფიკა, რომელიც განსაზღვრავს მის განსაკუთრებულ პოზიციას, არის ველური ბუნების სხვადასხვა ობიექტების მიზანმიმართული გამოყენება ცალკეული ფიჭური სტრუქტურების ორგანიზების ზოგადი ნიმუშების შესასწავლად, უჯრედშორისი პროცესები და ინტეგრირების მექანიზმები მათი გამოვლინებების ყველა მრავალფეროვნებაში. სხვადასხვა ტიპის უჯრედები.

ასე რომ, როგორც ზემოაღნიშნულიდან ჩანს, ციტოლოგიური კვლევის ძირითადი მიმართულებები დიდწილად განსაზღვრავს ზოგადი ციტოლოგიის განვითარების მიმდინარე ეტაპის სპეციფიკას და განსაზღვრავს მის მჭიდრო კავშირს დაკავშირებულ ბიოლოგიურ მეცნიერებებთან. ამ ეტაპის ერთ-ერთი ყველაზე დამახასიათებელი მახასიათებელია ციტოლოგიური კვლევის ყველა უმნიშვნელოვანესი სფეროს მჭიდრო ურთიერთკავშირი მეთოდოლოგიური გაგებით. უფრო მეტიც, ასეთი მეთოდური ინტეგრაცია ხშირად სცილდება ზოგადი ციტოლოგიის ფარგლებს.

ციტოლოგიურ სამუშაოებში ფართოდ გამოიყენება წმინდა ბიოქიმიური და მოლეკულური ბიოლოგიური მეთოდები და, პირიქით, ციტოლოგიური მორფოლოგიური მეთოდები ფართოდ გამოიყენება ბიოქიმიურ და მოლეკულურ ბიოლოგიურ კვლევებში. მონათესავე მეცნიერებათა მეთოდურმა ინტეგრაციამ და მათი საბოლოო მიზნების ერთიანობამ განაპირობა უჯრედის ახალი სინთეზური მეცნიერების - უჯრედული ბიოლოგიის ჩამოყალიბება. იგი აერთიანებს ციტოლოგიას, სტრუქტურულ ბიოქიმიას, მოლეკულურ ბიოლოგიას, მოლეკულურ გენეტიკას და კერძო ბიოლოგიურ მეცნიერებებს ორგანიზაციის ფიჭური დონის შესახებ. მონათესავე მეცნიერებათა ასეთი გაერთიანება უდავოდ პროგრესული მოვლენაა. თუმცა, მიუხედავად ასეთი სინთეზისა, თითოეული მეცნიერება ინარჩუნებს თავის მეთოდოლოგიურ სპეციფიკას და სპეციფიკას უჯრედების ორგანიზაციის პრობლემების ფორმულირებასა და განვითარების მეთოდებში. ამჟამად, ამ სინთეზურ მეცნიერებაში დომინანტური პოზიცია ეკუთვნის მოლეკულურ ბიოლოგიურ და მოლეკულურ გენეტიკურ სფეროებში კვლევებს. ეს ვითარება განპირობებულია ჩვენი ცოდნის სწრაფი პროგრესით უჯრედული ორგანიზაციის ქვედა დონეების შესახებ, მაგრამ ეს მხოლოდ დროებითი მოვლენაა.

სინამდვილეში, უჯრედის ახალ სინთეზურ მეცნიერებაში წამყვანი ადგილი უნდა დაიკავოს ზოგად ციტოლოგიამ - ცოცხალი მატერიის ორგანიზების უჯრედული დონის ზოგადი ნიმუშების მეცნიერებამ. თანამედროვე ბიოლოგიური მეცნიერებებიდან, რომლებიც ეხება ცოცხალი ნივთიერების ორგანიზების ამ დონეს, ზოგადი ციტოლოგია, რომელიც აფართოებს მიზანმიმართულ შედარებით ციტოლოგიურ მიდგომას სტრუქტურულ ბიოქიმიურ მეთოდებზე დაფუძნებული, ყველაზე მეტად მომზადებულია უზარმაზარი ფაქტობრივი მასალის ღრმა ზოგადი ბიოლოგიური განზოგადებისთვის დისკრეტულ ანალიზზე. ცალკეული უჯრედის სტრუქტურები უჯრედების მრავალ სახეობაში. წამყვანი პოზიცია უნდა დაიკავოს ზოგად ციტოლოგიამ ზოგადი უჯრედული ინტეგრირების მექანიზმების ანალიზში. ამის მნიშვნელოვანი წინაპირობაა ახალი ექსპერიმენტული მოდელების სწრაფი განვითარება. მათი სიღრმისეული ანალიზი თანამედროვე მეთოდებით და ექსპერიმენტული მოდელების ფართოდ დანერგვა მიზანმიმართულ შედარებით ციტოლოგიურ კვლევებში უნდა უზრუნველყოფდეს პროგრესს უჯრედის ორგანიზაციის ერთ-ერთი მთავარი პრობლემის - უჯრედების ინტეგრაციის პრობლემის გადაჭრაში.

უჯრედების ინტეგრაციის ელემენტარული უნივერსალური მექანიზმების შესახებ ფაქტობრივი მასალის დაგროვებით და მათი მოდიფიკაციების მოცულობით, ეს არის ზოგადი ციტოლოგია, რომლის წინაშე დგას ამოცანა, ჩაატაროს კონკრეტული ფიჭური სისტემებისა და ფიჭური ორგანიზაციის ორგანიზაციის ისტორიული პირობითობის ღრმა ანალიზი. მთლიანობაში, ისევე როგორც ევოლუციური პროცესის სპეციფიკა ცოცხალი მატერიის ორგანიზების უჯრედულ და უჯრედულ დონეზე. ამ პრობლემის გადაჭრას ხელს უწყობს ზოგად ციტოლოგიურ კვლევებში ახლა აშკარად გამოვლენილი ტენდენცია უჯრედის ცალკეული კომპონენტების დისკრეტული ანალიზის შერწყმისა მისი კგ-ის შესწავლასთან. სრულ სისტემამდე.

ამ გვერდზე, მასალა თემებზე:

Გეგმა:

1. რას სწავლობს ციტოლოგია.

2. იდეა, რომ ორგანიზმები უჯრედებისგან შედგება.

3. ციტოლოგიაში გამოყენებული კვლევის მეთოდები.

4. უჯრედების ფრაქცია.

5. რადიოავტოგრაფია.

6. უჯრედული ციკლის ზოგიერთი სტადიის ხანგრძლივობის განსაზღვრა ავტორადიოგრაფიით.

ციტოლოგია არის უჯრედის მეცნიერება. იგი გამოირჩეოდა სხვა ბიოლოგიური მეცნიერებების გარემოდან თითქმის 100 წლის წინ. პირველად, უჯრედების სტრუქტურის შესახებ განზოგადებული ინფორმაცია წიგნში შეგროვდა ჯ.-ბ. კარნოის "უჯრედის ბიოლოგია", გამოქვეყნებული 1884 წელს. თანამედროვე ციტოლოგია შეისწავლის უჯრედების სტრუქტურას, მათ ფუნქციონირებას, როგორც ელემენტარული ცოცხალი სისტემების: ცალკეული უჯრედული კომპონენტების ფუნქციები, უჯრედების რეპროდუქციის პროცესები, მათი შეკეთება, გარემო პირობებთან ადაპტაცია და მრავალი სხვა პროცესი, რაც შესაძლებელს ხდის ვიმსჯელოთ. თვისებები და ფუნქციები საერთოა ყველა უჯრედისთვის. ციტოლოგია ასევე ითვალისწინებს სპეციალიზებული უჯრედების სტრუქტურულ თავისებურებებს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თანამედროვე ციტოლოგია არის უჯრედის ფიზიოლოგია. ციტოლოგია მჭიდრო კავშირშია ბიოქიმიის, ბიოფიზიკის, მოლეკულური ბიოლოგიისა და გენეტიკის სამეცნიერო და მეთოდოლოგიურ მიღწევებთან. ეს ემსახურებოდა უჯრედის სიღრმისეულ შესწავლას უკვე ამ მეცნიერებების თვალსაზრისით და უჯრედის გარკვეული სინთეზური მეცნიერების - უჯრედული ბიოლოგიის, ანუ უჯრედული ბიოლოგიის წარმოქმნას. ამჟამად ტერმინები ციტოლოგია და უჯრედის ბიოლოგია ემთხვევა, რადგან მათი კვლევის საგანია უჯრედი თავისი ორგანიზაციისა და ფუნქციონირების ნიმუშებით. დისციპლინა "უჯრედული ბიოლოგია" ეხება ბიოლოგიის ფუნდამენტურ განყოფილებებს, რადგან ის იკვლევს და აღწერს დედამიწაზე მთელი სიცოცხლის ერთადერთ ერთეულს - უჯრედს.

უჯრედის, როგორც ასეთის ხანგრძლივმა და მჭიდრო შესწავლამ გამოიწვია ზოგადი ბიოლოგიური მნიშვნელობის მნიშვნელოვანი თეორიული განზოგადება, კერძოდ, უჯრედის თეორიის გაჩენა. მე-17 საუკუნეში რობერტ ჰუკმა, ფიზიკოსმა და დიდი გონიერების ბიოლოგმა, შექმნა მიკროსკოპი. კორპის თხელი მონაკვეთის მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლისას ჰუკმა აღმოაჩინა, რომ იგი შედგებოდა თხელი კედლებით გამოყოფილი პატარა ცარიელი უჯრედებისგან, რომლებიც, როგორც ახლა ვიცით, ცელულოზისგან შედგება. მან ამ პატარა უჯრედებს უჯრედები უწოდა. მოგვიანებით, როდესაც სხვა ბიოლოგებმა დაიწყეს მცენარის ქსოვილების მიკროსკოპის ქვეშ გამოკვლევა, აღმოჩნდა, რომ ჰუკის მიერ აღმოჩენილი პატარა უჯრედები მკვდარ გამხმარ საცობში გვხვდება მცენარეთა ცოცხალ ქსოვილებშიც, მაგრამ ისინი ცარიელი არ არის, მაგრამ თითოეული შეიცავს პატარა ჟელატინის სხეულს. . ცხოველთა ქსოვილების მიკროსკოპული გამოკვლევის შემდეგ დადგინდა, რომ ისინი ასევე შედგებიან პატარა ჟელატინისებრი სხეულებისგან, მაგრამ ეს სხეულები იშვიათად არის გამოყოფილი ერთმანეთისგან კედლებით. ყველა ამ კვლევის შედეგად, 1939 წელს შლაიდენმა და შვანმა დამოუკიდებლად ჩამოაყალიბეს უჯრედის თეორია, რომელშიც ნათქვამია, რომ უჯრედები არის ელემენტარული ერთეულები, საიდანაც საბოლოოდ აგებულია ყველა მცენარე და ყველა ცხოველი. გარკვეული პერიოდის განმავლობაში სიტყვა უჯრედის ორმაგი მნიშვნელობა მაინც იწვევდა გარკვეულ გაუგებრობას, მაგრამ შემდეგ იგი მყარად იდგა ამ პატარა ჟელესმაგვარ სხეულებში.

უჯრედის თანამედროვე გაგება მჭიდროდ არის დაკავშირებული ტექნიკურ მიღწევებთან და კვლევის მეთოდების გაუმჯობესებასთან. გარდა ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპისა, რომელმაც არ დაკარგა თავისი როლი, ბოლო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში დიდი მნიშვნელობა შეიძინა პოლარიზაციამ, ულტრაიისფერმა, ფლუორესცენციურმა და ფაზა-კონტრასტურმა მიკროსკოპმა. მათ შორის განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს ელექტრონულ მიკროსკოპს, რომლის გარჩევადობამ შესაძლებელი გახადა უჯრედის სუბმიკროსკოპული და მოლეკულური აგებულების შეღწევა და შესწავლა. კვლევის თანამედროვე მეთოდებმა შესაძლებელი გახადა ფიჭური ორგანიზაციის დეტალური სურათის გამოვლენა.

თითოეული უჯრედი შედგება ბირთვისა და ციტოპლაზმისგან, რომლებიც გამოყოფილია ერთმანეთისგან და გარე გარემოდან მემბრანებით. ციტოპლაზმის კომპონენტებია: მემბრანა, ჰიალოპლაზმა, ენდოპლაზმური ბადე და რიბოსომები, გოლჯის აპარატი, ლიზოსომები, მიტოქონდრია, ჩანართები, უჯრედის ცენტრი, სპეციალიზებული ორგანელები.

ორგანიზმის ნაწილს, რომელიც ასრულებს კონკრეტულ ფუნქციას, ეწოდება ორგანო. ნებისმიერ ორგანოს - ფილტვებს, ღვიძლს, თირკმელებს, მაგალითად - თითოეულს აქვს თავისი განსაკუთრებული სტრუქტურა, რომლის წყალობითაც ის გარკვეულ როლს ასრულებს ორგანიზმში. ანალოგიურად ციტოპლაზმაში არის სპეციალური სტრუქტურები, რომელთა თავისებური აგებულება მათ საშუალებას აძლევს განახორციელონ უჯრედული მეტაბოლიზმისთვის აუცილებელი გარკვეული ფუნქციები; ამ სტრუქტურებს ორგანელებს ("პატარა ორგანოებს") უწოდებენ.

ციტოპლაზმური ორგანელების ბუნების, ფუნქციისა და განაწილების გარკვევა შესაძლებელი გახდა მხოლოდ თანამედროვე უჯრედული ბიოლოგიის მეთოდების შემუშავების შემდეგ. ამ მხრივ ყველაზე სასარგებლო იყო: 1) ელექტრონული მიკროსკოპია; 2) უჯრედების ფრაქციები, რომლის დახმარებით ბიოქიმიკოსებს შეუძლიათ გამოყონ გარკვეული ორგანელების შემცველი უჯრედების შედარებით სუფთა ფრაქციები და ამით შეისწავლონ მათთვის საინტერესო ინდივიდუალური მეტაბოლური რეაქციები; 3) ავტორადიოგრაფია, რამაც შესაძლებელი გახადა ორგანელებში მიმდინარე ინდივიდუალური მეტაბოლური რეაქციების უშუალო შესწავლა.

მეთოდს, რომლითაც ხდება უჯრედებიდან ორგანელების იზოლირება, ეწოდება ფრაქცია. ეს მეთოდი ძალიან ნაყოფიერი აღმოჩნდა, რაც ბიოქიმიკოსებს აძლევს შესაძლებლობას გამოეყოთ სხვადასხვა უჯრედის ორგანელები შედარებით სუფთა სახით. ასევე შესაძლებელს ხდის ორგანელების ქიმიური შემადგენლობის და მათში შემავალი ფერმენტების დადგენას და მიღებული მონაცემების საფუძველზე უჯრედში მათი ფუნქციების შესახებ დასკვნების გამოტანას. როგორც პირველი ნაბიჯი, უჯრედები ნადგურდება ჰომოგენიზაციის შედეგად შესაფერის გარემოში, რომელიც ინარჩუნებს ორგანელებს და ხელს უშლის მათ აგრეგაციას. ძალიან ხშირად, ამისათვის გამოიყენება საქაროზას ხსნარი. მიუხედავად იმისა, რომ მიტოქონდრია და მრავალი სხვა უჯრედის ორგანელა ხელუხლებელი რჩება, მემბრანის ჩახლართულები, როგორიცაა ენდოპლაზმური ბადე და პლაზმური მემბრანა ფრაგმენტირებულია. თუმცა, მემბრანის ფრაგმენტები ხშირად იხურება საკუთარ თავზე, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სხვადასხვა ზომის მომრგვალებული ბუშტები.

შემდეგ ეტაპზე უჯრედის ჰომოგენატი ექვემდებარება ცენტრიფუგაციების სერიას, რომლის სიჩქარე და ხანგრძლივობა ყოველ ჯერზე იზრდება; ამ პროცესს დიფერენციალური ცენტრიფუგაცია ეწოდება. სხვადასხვა უჯრედის ორგანელები დეპონირდება ცენტრიფუგის მილების ბოლოში ცენტრიფუგაციის სხვადასხვა სიჩქარით, რაც დამოკიდებულია ორგანელების ზომაზე, სიმკვრივესა და ფორმაზე. შედეგად მიღებული ნალექი შეიძლება იყოს ნიმუშის აღება და გამოკვლევა. უფრო დიდი, მკვრივი სტრუქტურები, როგორიცაა ბირთვები, ყველაზე სწრაფად გროვდება, ხოლო პატარა, ნაკლებად მკვრივი სტრუქტურები, როგორიცაა ენდოპლაზმური რეტიკულუმის ვეზიკულები, მოითხოვს უფრო მაღალ სიჩქარეს და უფრო მეტ დროს. ამიტომ, ცენტრიფუგაციის დაბალი სიჩქარით, ბირთვები გროვდება, ხოლო უჯრედის სხვა ორგანელები რჩება სუსპენზიაში. უფრო მაღალი სიჩქარით, მიტოქონდრია და ლიზოსომები ილექება, ხოლო ხანგრძლივი ცენტრიფუგაციისა და ძალიან მაღალი სიჩქარით, მცირე ნაწილაკებიც კი, როგორიცაა რიბოსომები, ნალექი ხდება. ნალექები შეიძლება გამოკვლეული იქნას ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით, რათა დადგინდეს მიღებული ფრაქციების სისუფთავე. ყველა ფრაქცია გარკვეულწილად დაბინძურებულია სხვა ორგანელებით. თუ, მიუხედავად ამისა, შესაძლებელია ფრაქციების საკმარისი სისუფთავის მიღწევა, მაშინ ისინი ექვემდებარებიან ბიოქიმიურ ანალიზს, რათა დადგინდეს იზოლირებული ორგანელების ქიმიური შემადგენლობა და ფერმენტული აქტივობა.

ჰისტოლოგიის, ციტოლოგიისა და ემბრიოლოგიის პროგრესისთვის დიდი მნიშვნელობა აქვს ფიზიკისა და ქიმიის მიღწევების, მონათესავე მეცნიერებათა ახალი მეთოდების - ბიოქიმიის, მოლეკულური ბიოლოგიის, გენეტიკური ინჟინერიის დანერგვას.

კვლევის თანამედროვე მეთოდები შესაძლებელს ხდის ქსოვილების შესწავლას არა მხოლოდ მთლიანობაში, არამედ ცალკეული უჯრედების ტიპების იზოლირებას მათგან, მათი სასიცოცხლო აქტივობის დიდი ხნის განმავლობაში შესასწავლად, ცალკეული უჯრედის ორგანელებისა და მათი მაკრომოლეკულების (მაგალითად, დნმ) იზოლირებისთვის და მათი ფუნქციური მახასიათებლების შესწავლა.

ასეთი შესაძლებლობები გაიხსნა ახალი ინსტრუმენტებისა და ტექნოლოგიების შექმნასთან დაკავშირებით - სხვადასხვა ტიპის მიკროსკოპები, კომპიუტერული ტექნოლოგია, რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის (NMR) გამოყენება, რადიოაქტიური იზოტოპები და ავტორადიოგრაფია, ელექტროფორეზი და ქრომატოგრაფია, ფრაქციები. უჯრედის შიგთავსი ულტრაცენტრიფუგაციის, უჯრედების გამოყოფისა და გაშენების, ჰიბრიდების მიღების გამოყენებით; ბიოტექნოლოგიური მეთოდების გამოყენება - ჰიბრიდომების და მონოკლონური ანტისხეულების, რეკომბინანტული დნმ-ის მიღება და ა.შ.

ამრიგად, ბიოლოგიური ობიექტების შესწავლა შესაძლებელია ქსოვილის, უჯრედულ, სუბუჯრედულ და მოლეკულურ დონეზე. საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებში სხვადასხვა ბიოქიმიური, ბიოფიზიკური, ფიზიკური და ტექნოლოგიური მეთოდების დანერგვის მიუხედავად, რომლებიც აუცილებელია უჯრედებისა და ქსოვილების სასიცოცხლო აქტივობასთან დაკავშირებული მრავალი საკითხის გადასაჭრელად, ჰისტოლოგია ძირითადად რჩება მორფოლოგიურ მეცნიერებად თავისი მეთოდებით. ეს უკანასკნელი შესაძლებელს ხდის უჯრედებსა და ქსოვილებში მიმდინარე პროცესების, მათი სტრუქტურული თავისებურებების დახასიათებას.

ციტოლოგიური და ჰისტოლოგიური ანალიზის ძირითადი ეტაპებია კვლევის ობიექტის არჩევა, მისი მომზადება მიკროსკოპით გამოსაკვლევად, მიკროსკოპის მეთოდების გამოყენება და გამოსახულების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზი.

კვლევის ობიექტებია ცოცხალი და ფიქსირებული უჯრედები და ქსოვილები, მათი გამოსახულებები მიღებული სინათლისა და ელექტრონულ მიკროსკოპებში ან ტელევიზორის ეკრანზე. არსებობს მრავალი მეთოდი, რომელიც ამ ობიექტების ანალიზის საშუალებას იძლევა.

ჰისტოლოგიური პრეპარატების მიკროსკოპის მეთოდები

ბიოლოგიური მიკროობიექტების შესწავლის ძირითადი მეთოდებია მსუბუქი და ელექტრონული მიკროსკოპია, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ექსპერიმენტულ და კლინიკურ პრაქტიკაში.

მიკროსკოპია არის მიკრო-ობიექტების შესწავლის მთავარი მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ბიოლოგიაში 300 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში. პირველი მიკროსკოპების შექმნისა და გამოყენების შემდეგ ისინი მუდმივად იხვეწებოდნენ. თანამედროვე მიკროსკოპები არის სხვადასხვა რთული ოპტიკური სისტემები მაღალი გარჩევადობით. ყველაზე პატარა სტრუქტურის ზომა, რომლის დანახვაც შესაძლებელია მიკროსკოპის ქვეშ, განისაზღვრება უმცირესი ხსნადი მანძილით (d o), რომელიც ძირითადად დამოკიდებულია სინათლის ტალღის სიგრძეზე. (\) და ელექტრონული ნაკადის ელექტრომაგნიტური რხევების ტალღის სიგრძე და ა.შ. ეს დამოკიდებულება დაახლოებით განისაზღვრება ფორმულით d 0 = 1 / 2 \. ამრიგად, რაც უფრო მცირეა ტალღის სიგრძე, მით უფრო მცირეა ხსნადი მანძილი და მით უფრო მცირეა მიკროსტრუქტურები, რომლებიც ჩანს პრეპარატში. ჰისტოლოგიური პრეპარატების შესასწავლად გამოიყენება სხვადასხვა სახის მსუბუქი მიკროსკოპები და ელექტრონული მიკროსკოპები.

ბრინჯი. 1. მიკროსკოპები ბიოლოგიური კვლევისთვის.

A - მსუბუქი ბიოლოგიური მიკროსკოპი "Biolam-S": 1 - ბაზა; 2 - მილის დამჭერი; 3 - დახრილი მილი; 4 - ოკულარი, 5 - რევოლვერი; 6 - ლინზები; 7 - მაგიდა; 8 - კონდენსატორი ირისის დიაფრაგმით; 9 - კონდენსატორის ხრახნი; 10 - სარკე; 11 - მიკრომეტრიანი ხრახნი; 12 - მაკრომეტრიული ხრახნი. B - ელექტრონული მიკროსკოპი EMV-100AK გამოსახულების დამუშავების ავტომატური სისტემით: 1 - მიკროსკოპის სვეტი (ელექტრონულ-ოპტიკური სისტემით და ნიმუშების კამერით); 2 - მართვის პანელი; 3 - კამერა ლუმინესცენტური ეკრანით; 4 - გამოსახულების ანალიზის ბლოკი; 5 - ვიდეო სიგნალის სენსორი.

სინათლის მიკროსკოპია.ჰისტოლოგიური მიკრო-ობიექტების შესასწავლად გამოიყენება ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპები და მათი ჯიშები, რომლებიც იყენებენ სინათლის წყაროებს სხვადასხვა ტალღის სიგრძით. ჩვეულებრივ სინათლის მიკროსკოპებში, განათების წყარო არის ბუნებრივი ან ხელოვნური სინათლე (ნახ. 1, A). სპექტრის ხილული ნაწილის მინიმალური ტალღის სიგრძე არის დაახლოებით 0,4 μm. ამიტომ, ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპისთვის, ყველაზე პატარა გარჩევადობის მანძილი არის დაახლოებით 0.2 μm (კეთება = "/, - 0,4 μm = 0,2 μm), ხოლო მთლიანი გადიდება (ლინზის გადიდებისა და ოკულარული გადიდების პროდუქტი) შეიძლება იყოს 1500-2500.

ამრიგად, სინათლის მიკროსკოპში შეგიძლიათ იხილოთ არა მხოლოდ ცალკეული უჯრედები, რომელთა ზომებია 4-დან 150 მიკრონიმდე, არამედ მათი უჯრედშორისი სტრუქტურები - ორგანელები, ჩანართები. მიკრო ობიექტების კონტრასტის გასაძლიერებლად გამოიყენება მათი შეღებვა.

ულტრაიისფერი მიკროსკოპია. ეს არის მსუბუქი მიკროსკოპის ტიპი. ულტრაიისფერი მიკროსკოპი იყენებს უფრო მოკლე ულტრაიისფერ სხივებს ტალღის სიგრძით დაახლოებით 0,2 მკმ. ამოხსნილი მანძილი აქ 2-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპებში და არის დაახლოებით 0,1 μm (d o = V 2 - 0,2 μm = 0,1 μm). თვალისთვის უხილავ ულტრაიისფერ სხივებში მიღებული გამოსახულება გარდაიქმნება ხილვადად ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე დარეგისტრირებით ან სპეციალური მოწყობილობების (ლუმინესცენტური ეკრანი, ელექტრონულ-ოპტიკური გადამყვანი) გამოყენებით.

ფლუორესცენტური (ლუმინესცენტური) მიკროსკოპია.ფლუორესცენციის ფენომენი მდგომარეობს იმაში, რომ მთელი რიგი ნივთიერებების ატომები და მოლეკულები, რომლებიც შთანთქავენ მოკლე ტალღის სხივებს, გადადიან აღგზნებულ მდგომარეობაში. აღგზნებული მდგომარეობიდან ნორმალურ მდგომარეობაში საპირისპირო გადასვლა ხდება სინათლის გამოსხივებით, მაგრამ უფრო გრძელი ტალღის სიგრძით. ფლუორესცენტურ მიკროსკოპში, ვერცხლისწყლის ან ულტრამაღალი წნევის ქსენონის ნათურები გამოიყენება, როგორც სინათლის წყარო ფლუორესცენციის აღგზნებისთვის, რომლებსაც აქვთ მაღალი სიკაშკაშე სპექტრულ რეგიონში 0,25-0,4 μm (ულტრაიისფერი სხივების მახლობლად) და 0,4-0,5 μm (ლურჯი-იისფერი სხივები). ). ფლუორესცენტული სინათლის ტალღის ტალღის სიგრძე ყოველთვის აღემატება ამაღელვებელ შუქის ტალღის სიგრძეს, ამიტომ ისინი გამოიყოფა სინათლის ფილტრების გამოყენებით და ობიექტის გამოსახულება შეისწავლება მხოლოდ ფლუორესცენციის შუქზე. განასხვავეთ საკუთარი, ან პირველადი და ინდუცირებული, ან მეორადი ფლუორესცენცია. ცოცხალი ორგანიზმის ნებისმიერ უჯრედს აქვს საკუთარი ფლუორესცენცია, მაგრამ ის ხშირად უკიდურესად სუსტია.

სეროტონინი, კატექოლამინები (ადრენალინი, ნორადრენალინი), რომლებიც შეიცავს ნერვულ, მასტს და სხვა უჯრედებს, აქვთ პირველადი ფლუორესცენცია ფორმალდეჰიდის ორთქლში ქსოვილის ფიქსაციის შემდეგ 60-80 °C ტემპერატურაზე (ფალკის მეთოდი).

მეორადი ფლუორესცენცია ხდება მაშინ, როდესაც პრეპარატები მუშავდება სპეციალური საღებავებით - ფტოროქრომებით.

არსებობს სხვადასხვა ფტოროქრომები, რომლებიც სპეციალურად აკავშირებენ გარკვეულ მაკრომოლეკულებს (აკრიდინის ფორთოხალი, როდამინი, ფლუორესცეინი და ა.შ.). მაგალითად, პრეპარატების დამუშავებისას ყველაზე ხშირად გამოიყენება ფტოროქრომის აკრიდინის ფორთოხალი. ამ შემთხვევაში, დნმ და მისი ნაერთები უჯრედებში კაშკაშა მწვანეა და რნმდა მისი წარმოებულები - კაშკაშა წითელი ბზინვარება. ამრიგად, რადიაციის სპექტრული შემადგენლობა ატარებს ინფორმაციას ობიექტის შიდა სტრუქტურისა და მისი ქიმიური შემადგენლობის შესახებ. ფლუორესცენტური მიკროსკოპის მეთოდის ვარიანტს, რომლის დროსაც ფლუორესცენტის აგზნებაც და ემისია ხდება სპექტრის ულტრაიისფერ რეგიონში, ეწოდება მეთოდი. ულტრაიისფერი ფლუორესცენტული მიკროსკოპია.

ფაზის კონტრასტული მიკროსკოპია.ეს მეთოდი გამოიყენება გამჭვირვალე და უფერო ცოცხალი ობიექტების მაღალი კონტრასტული გამოსახულების მისაღებად, რომლებიც უხილავია ჩვეულებრივი მიკროსკოპის მეთოდებით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჩვეულებრივი სინათლის მიკროსკოპში სტრუქტურების აუცილებელი კონტრასტი მიიღწევა შეღებვით. ფაზური კონტრასტის მეთოდი უზრუნველყოფს შესწავლილი უფერული სტრუქტურების კონტრასტს კონდენსატორში მოთავსებული სპეციალური რგოლოვანი დიაფრაგმის და ობიექტში მდებარე ე.წ. მიკროსკოპის ოპტიკის ეს დიზაინი შესაძლებელს ხდის უფერულ ნიმუშში გამავალი სინათლის ფაზური ცვლილებების გარდაქმნას, რომლებიც არ აღიქმება თვალით, მისი ამპლიტუდის ცვლილებად, ე.ი. შედეგად მიღებული სურათის სიკაშკაშე. კონტრასტის გაზრდა საშუალებას გაძლევთ ნახოთ ყველა სტრუქტურა, რომელიც განსხვავდება რეფრაქციული ინდექსით. ფაზის კონტრასტის მეთოდის ვარიაციაა მეთოდი ფაზა-ბნელი ველის კონტრასტი,უარყოფითი და დადებითი ფაზის კონტრასტის გამოსახულების მიცემა.

ბნელი ველის მიკროსკოპია.ბნელი ველის მიკროსკოპში მხოლოდ სინათლე, რომელიც არღვევს პრეპარატში არსებულ სტრუქტურებს, აღწევს მიზანს. ეს ხდება მიკროსკოპში სპეციალური კონდენსატორის არსებობის გამო, რომელიც ანათებს პრეპარატს მკაცრად ირიბი შუქით; ილუმინატორის სხივები მიმართულია გვერდიდან. ამგვარად, ველი ბნელად გამოიყურება და პრეპარატის მცირე ნაწილაკები ასახავს სინათლეს, რომელიც შემდეგ შედის ობიექტივში. ამ მიკროსკოპის გარჩევადობა არ შეიძლება იყოს ნათელი ველის მიკროსკოპის გარჩევადობა, რადგან გამოიყენება იგივე ტალღის სიგრძე. მაგრამ აქ უფრო მეტი კონტრასტია. იგი გამოიყენება ცოცხალი ობიექტების, ავტორადიოგრაფიული ობიექტების შესასწავლად, როგორიცაა ვერცხლის მარცვლები, რომლებიც ნათელია ბნელ ველში. კლინიკაში გამოიყენება შარდში კრისტალების შესასწავლად (შარდის მჟავა, ოქსალატები), სპიროქეტების, კერძოდ, სიფილისის გამომწვევი ფერმკრთალი ტრეპონემა და ა.შ.

ჩარევის მიკროსკოპია.ფაზის კონტრასტული მიკროსკოპის სახეობებია ინტერფერენციული მიკროსკოპი, რომელიც შექმნილია ქსოვილის მასის რაოდენობრივად გასაზომად და დიფერენციალური ჩარევის მიკროსკოპი (ნომარსკის ოპტიკით), რომელიც სპეციალურად გამოიყენება უჯრედების და სხვა ბიოლოგიური ობიექტების ზედაპირული რელიეფის შესასწავლად.

ინტერფერენციულ მიკროსკოპში, ილუმინატორის სინათლის სხივი იყოფა ორ ნაკადად: ერთი გადის ობიექტში და ცვლის რხევის ფაზას, მეორე მიდის ობიექტის გვერდის ავლით. ობიექტის პრიზმებში ორივე სხივი დაკავშირებულია და ერევა ერთმანეთს. შედეგად, იქმნება სურათი, რომელშიც განსხვავებული სისქის და სიმკვრივის მიკრო-ობიექტის სექციები განსხვავდება განსხვავებით. ცვლილებების რაოდენობრივი განსაზღვრის შემდეგ, განსაზღვრეთ მშრალი ნივთიერების კონცენტრაცია და მასა.

ფაზა-კონტრასტული და ინტერფერენციული მიკროსკოპები შესაძლებელს ხდის ცოცხალი უჯრედების შესწავლას. ისინი იყენებენ ჩარევის ეფექტს, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც ტალღების ორი ნაკრები გაერთიანებულია მიკროსტრუქტურების გამოსახულების შესაქმნელად. ფაზა-კონტრასტის, ინტერფერენციის და ბნელი ველის მიკროსკოპის უპირატესობა არის უჯრედების დაკვირვების უნარი მოძრაობისა და მიტოზის პროცესში. ამ შემთხვევაში, უჯრედის მოძრაობა შეიძლება ჩაიწეროს ტაიმ-ლაფსის (კადრ-კადრის) მიკროფილმის გამოყენებით.

პოლარიზებული მიკროსკოპია.პოლარიზებული მიკროსკოპი არის მსუბუქი მიკროსკოპის მოდიფიკაცია, რომელშიც დამონტაჟებულია ორი პოლარიზებული ფილტრი - პირველი (პოლარიზატორი) სინათლის სხივსა და ობიექტს შორის, ხოლო მეორე (ანალიზატორი) ობიექტურ ლინზასა და თვალს შორის. სინათლე გადის პირველ ფილტრში მხოლოდ ერთი მიმართულებით, მეორე ფილტრს აქვს მთავარი ღერძი, რომელიც პერპენდიკულარულია პირველ ფილტრზე და ის არ გადასცემს სინათლეს. ეს ქმნის ბნელი ველის ეფექტს. ორივე ფილტრის ბრუნვა შესაძლებელია სინათლის სხივის მიმართულების შესაცვლელად. თუ ანალიზატორი ბრუნავს 90°-ით პოლარიზატორის მიმართ, მათში სინათლე არ გაივლის. სტრუქტურები, რომლებიც შეიცავს გრძივად ორიენტირებულ მოლეკულებს (კოლაგენი, მიკროტუბულები, მიკროფილამენტები) და კრისტალური სტრუქტურები (ლეიდიგის უჯრედებში 1) ბრუნვის ღერძის ცვლილებისას ჩნდება როგორც მანათობელი. კრისტალების ან პარაკრისტალური წარმონაქმნების უნარს, დაყოს სინათლის ტალღა ჩვეულებრივ ტალღად და მასზე პერპენდიკულარულ ტალღად, ეწოდება ორმხრივი შეფერხება. ამ უნარს ფლობენ განივზოლიანი კუნთების ფიბრილები.

ელექტრონული მიკროსკოპია.მიკროსკოპის ტექნოლოგიის განვითარებაში წინ გადადგმული დიდი ნაბიჯი იყო ელექტრონული მიკროსკოპის შექმნა და გამოყენება (იხ. სურ. 1, B). ელექტრონული მიკროსკოპი იყენებს ელექტრონების ნაკადს უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით, ვიდრე სინათლის მიკროსკოპი. 50000 ვ ძაბვისას ელექტრომაგნიტური რხევების ტალღის სიგრძე, რომელიც წარმოიქმნება ვაკუუმში ელექტრონების ნაკადის მოძრაობით არის 0,0056 ნმ. თეორიულად გამოითვლება, რომ ამ პირობებში ამოხსნადი მანძილი შეიძლება იყოს დაახლოებით 0,002 ნმ, ან 0,000002 μm, ე.ი. 100000-ჯერ ნაკლები; ვიდრე სინათლის მიკროსკოპში. პრაქტიკაში, თანამედროვე ელექტრონულ მიკროსკოპებში, ხსნადი მანძილი არის დაახლოებით 0,1-0,7 ნმ.

ამჟამად ფართოდ გამოიყენება გადაცემის (გადაცემის) ელექტრონული მიკროსკოპები (TEM) და სკანირების (სკანირების) ელექტრონული მიკროსკოპები (SEM). TEM-ის დახმარებით შესაძლებელია მხოლოდ შესწავლილი მიკროობიექტის პლანშეტური გამოსახულების მიღება. სტრუქტურების სივრცითი წარმოდგენის მისაღებად გამოიყენება SEM-ები, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან სამგანზომილებიანი გამოსახულება. სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპი მუშაობს შესწავლილი ობიექტის ელექტრონული მიკროზონდით სკანირების პრინციპზე, ანუ ის თანმიმდევრულად „გრძნობს“ ზედაპირის ცალკეულ წერტილებს მკვეთრად ფოკუსირებული ელექტრონული სხივით. შერჩეული უბნის შესასწავლად მიკროზონდი მოძრაობს მისი ზედაპირის გასწვრივ გადახრის ხვეულების მოქმედებით (ტელევიზიის სკანირების პრინციპი). ობიექტის ასეთ გამოკვლევას სკანირება (წაკითხვა) ეწოდება, ხოლო იმ ნიმუშს, რომლითაც მიკროზონდი მოძრაობს, რასტერი. მიღებული სურათი ნაჩვენებია ტელევიზორის ეკრანზე, რომლის ელექტრონული სხივი მიკროზონდთან სინქრონულად მოძრაობს.

სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპის მთავარი უპირატესობაა ველის დიდი სიღრმე, გადიდების უწყვეტი ცვლილებების ფართო დიაპაზონი (ათეულიდან ათეულ ათასჯერ) და მაღალი გარჩევადობა.

გაყინვის ელექტრონული მიკროსკოპია- ჩიპინგიგამოიყენება მემბრანების სტრუქტურისა და უჯრედშორისი კავშირების დეტალების შესასწავლად. ჩიპების დასამზადებლად უჯრედები იყინება დაბალ ტემპერატურაზე (-160°C). მემბრანის გამოკვლევისას გაყოფის სიბრტყე გადის ლიპიდური ორშრის შუაში. გარდა ამისა, ლითონები (პლატინი, პალადიუმი, ურანი) დეპონირებულია მემბრანების მიღებული ნახევრების შიდა ზედაპირებზე, ისინი შესწავლილია TEM და მიკროფოტოგრაფიის გამოყენებით.

კრიოელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდი.ქსოვილის ნიმუშის სწრაფად გაყინული თხელი ფენა (დაახლოებით 100 ნმ) მოთავსებულია მიკროსკოპულ ბადეზე და განიხილება მიკროსკოპის ვაკუუმის ქვეშ -160°C-ზე.

ელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდი "გაყინვა- გრავირება"გამოიყენება უჯრედის მემბრანების გარე ზედაპირის შესასწავლად. უჯრედების ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე სწრაფი გაყინვის შემდეგ, ბლოკი იხსნება დანის პირით. მიღებული ყინულის კრისტალები ამოღებულია ვაკუუმში წყლის სუბლიმაციის გზით. შემდეგ უჯრედების უბნები დაჩრდილულია მძიმე მეტალის (მაგალითად, პლატინის) თხელი ფირის დაფხვრით. მეთოდი შესაძლებელს ხდის სტრუქტურების სამგანზომილებიანი ორგანიზაციის გამოვლენას.

ამგვარად, გაყინვა-გაწყვეტისა და გაყინვა-აკრავის მეთოდები შესაძლებელს ხდის არაფიქსირებული უჯრედების შესწავლას მათში ფიქსაციით გამოწვეული არტეფაქტების წარმოქმნის გარეშე.

მძიმე ლითონების მარილებთან კონტრასტის მეთოდები შესაძლებელს ხდის ცალკეული მაკრომოლეკულების - დნმ-ის, დიდი ცილების (მაგალითად, მიოზინის) შესწავლას ელექტრონულ მიკროსკოპში. ნეგატიური კონტრასტით შესწავლილია მაკრომოლეკულების (რიბოსომები, ვირუსები) ან ცილოვანი ძაფების (აქტინის ძაფები) აგრეგატები.

კრიოლტრა-მიკრტომიით მიღებული ულტრათხელი მონაკვეთების ელექტრონული მიკროსკოპია.ამ მეთოდით ქსოვილის ნაჭრები ფიქსაციისა და მყარ გარემოში ჩასხმის გარეშე სწრაფად გაცივდება თხევად აზოტში -196 °C ტემპერატურაზე. ეს უზრუნველყოფს უჯრედების მეტაბოლური პროცესების დათრგუნვას და წყლის გადასვლას თხევადი ფაზიდან მყარში. შემდეგი, ბლოკები იჭრება ულტრამიკრტომაზე დაბალ ტემპერატურაზე. სექციების ეს მეთოდი ჩვეულებრივ გამოიყენება ფერმენტების აქტივობის დასადგენად, ასევე იმუნოქიმიური რეაქციების განსახორციელებლად. ანტიგენების გამოსავლენად გამოიყენება კოლოიდური ოქროს ნაწილაკებთან დაკავშირებული ანტისხეულები, რომელთა ლოკალიზაციის იდენტიფიცირება ადვილია პრეპარატებზე.

ულტრამაღალი ძაბვის მიკროსკოპიის მეთოდები.გამოიყენება 3000000 ვ-მდე ამაჩქარებელი ძაბვის ელექტრონული მიკროსკოპები. ამ მიკროსკოპების უპირატესობა ისაა, რომ ისინი საშუალებას გაძლევთ დაათვალიეროთ დიდი სისქის ობიექტები (1-10 მიკრონი), რადგან ელექტრონის მაღალი ენერგიით ისინი ნაკლებად შეიწოვება ობიექტის მიერ. სტერეოსკოპიული გამოსახულება საშუალებას იძლევა მიიღოთ ინფორმაცია უჯრედშიდა სტრუქტურების სამგანზომილებიანი ორგანიზაციის შესახებ მაღალი გარჩევადობით (დაახლოებით 0,5 ნმ).

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი.ატომურ დონეზე მაკრომოლეკულების სტრუქტურის შესასწავლად, მეთოდები გამოიყენება რენტგენის სხივების გამოყენებით, რომელთა ტალღის სიგრძეა დაახლოებით 0,1 ნმ (წყალბადის ატომის დიამეტრი). მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან კრისტალურ გისოსს, შესწავლილია დიფრაქციული შაბლონების გამოყენებით, რომლებიც ჩაწერილია ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე სხვადასხვა ინტენსივობის მრავალი ლაქის სახით. ლაქების ინტენსივობა დამოკიდებულია მასივის სხვადასხვა საგნების უნარზე, გააფანტონ რადიაცია. ლაქების მდებარეობა დიფრაქციულ ნიმუშში დამოკიდებულია ობიექტის პოზიციაზე სისტემაში და მათი ინტენსივობა მიუთითებს მის შიდა ატომურ სტრუქტურაზე.

ფიქსირებული უჯრედებისა და ქსოვილების შესწავლის მეთოდები

ფიქსირებული უჯრედებისა და ქსოვილების შესწავლა.კვლევის მთავარი ობიექტია ჰისტოლოგიური პრეპარატები,დამზადებულია ფიქსირებული სტრუქტურებისგან. პრეპარატი შეიძლება იყოს ნაცხი (მაგალითად, ნაცხი სისხლის, ძვლის ტვინის, ნერწყვის, ცერებროსპინალური სითხის და ა.შ.), ანაბეჭდი (მაგალითად, ელენთა, თიმუსის, ღვიძლის), ქსოვილის ფილმი (მაგ. შემაერთებელი ან პერიტონეალური, პლევრა, პია მატერი), წვრილი ჭრილი. ყველაზე ხშირად, ქსოვილის ან ორგანოს მონაკვეთი გამოიყენება შესასწავლად. ჰისტოლოგიური პრეპარატების შესწავლა შესაძლებელია სპეციალური დამუშავების გარეშე. მაგალითად, მომზადებული სისხლის ნაცხი, ანაბეჭდი, ფილმი ან ორგანოს მონაკვეთი შეიძლება დაუყოვნებლივ დაათვალიეროთ მიკროსკოპის ქვეშ. მაგრამ იმის გამო, რომ სტრუქტურებს აქვთ „სუსტი კონტრასტი“, ისინი ცუდად არის გამოვლენილი ჩვეულებრივ სინათლის მიკროსკოპში და საჭიროა სპეციალური მიკროსკოპების გამოყენება (ფაზური კონტრასტი და ა.შ.), ამიტომ უფრო ხშირად გამოიყენება სპეციალურად დამუშავებული პრეპარატები.

მსუბუქი და ელექტრონული მიკროსკოპისთვის ჰისტოლოგიური პრეპარატის დამზადების პროცესი მოიცავს შემდეგ ძირითად ეტაპებს: 1) მასალის აღება და დამაგრება, 2) მასალის დატკეპნა, 3) სექციების მომზადება, 4) შეღებვა ან კონტრასტული მონაკვეთები. მსუბუქი მიკროსკოპისთვის საჭიროა კიდევ ერთი ნაბიჯი - სექციების დასკვნა ბალზამში ან სხვა გამჭვირვალე მედიაში (5). ფიქსაციაუზრუნველყოფს დაშლის პროცესების პრევენციას, რაც ხელს უწყობს სტრუქტურების მთლიანობის შენარჩუნებას. ეს მიიღწევა იმით, რომ ორგანოდან აღებული მცირე ნიმუში ან ჩაეფლო ფიქსატორში (ალკოჰოლი, ფორმალინი, მძიმე მეტალების მარილების ხსნარები, ოსმის მჟავა, სპეციალური ფიქსაციული ნარევები) ან ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას. ფიქსატორის მოქმედებით ხდება რთული ფიზიკურ-ქიმიური ცვლილებები ქსოვილებსა და ორგანოებში. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანი არის ცილების შეუქცევადი კოაგულაციის პროცესი, რის შედეგადაც წყდება სასიცოცხლო აქტივობა და სტრუქტურები მკვდარი, ფიქსირდება. ფიქსაცია იწვევს ნაჭრების მოცულობის დატკეპნას და შემცირებას, ასევე უჯრედებისა და ქსოვილების შემდგომი შეღებვის გაუმჯობესებას.

დალუქვის ნაჭრები,სექციების მოსამზადებლად საჭირო, მზადდება ადრე გაუწყლოებული მასალის პარაფინით, ცელოიდინით, ორგანული ფისებით გაჟღენთვით. უფრო სწრაფი დატკეპნა მიიღწევა ნაჭრების გაყინვის მეთოდის გამოყენებით, მაგალითად, თხევად ნახშირბადის მჟავაში.

განყოფილების მომზადებადამზადებულია სპეციალურ მოწყობილობებზე - მიკროტომები(მსუბუქი მიკროსკოპისთვის) და ულტრამიკროტომები(ელექტრონული მიკროსკოპისთვის).

მონაკვეთის შეღებვა(მსუბუქი მიკროსკოპით) ან მათ ლითონის მარილებით შესხურება(ელექტრონულ მიკროსკოპში) გამოიყენება ცალკეული სტრუქტურების გამოსახულების კონტრასტის გასაზრდელად მიკროსკოპის ქვეშ დათვალიერებისას. ჰისტოლოგიური სტრუქტურების შეღებვის მეთოდები ძალიან მრავალფეროვანია და შეირჩევა კვლევის მიზნებიდან გამომდინარე. ჰისტოლოგიური ლაქები იყოფა მჟავე, ძირითადი და ნეიტრალური. მაგალითები მოიცავს ყველაზე ცნობილ ძირითად საღებავს, ციტოპლაზმას ვარდისფერ-ნარინჯისფერ ფერს, რომელიც აფერადებს ბირთვებს მეწამულს და მჟავე საღებავს ეოზინს. სტრუქტურების შერჩევითი მიდრეკილება გარკვეული საღებავების მიმართ განპირობებულია მათი ქიმიური შემადგენლობით და ფიზიკური თვისებებით. სტრუქტურებს, რომლებიც კარგად იღებება მჟავე საღებავებით ე.წ ოქსიფილური(აციდოფილური, ეოზინოფილური) და შეღებვის ძირითადი - ბაზოფილური.არის სტრუქტურები, რომლებიც იღებენ როგორც მჟავე, ასევე ძირითად საღებავებს ნეიტროფილური(ჰეტეროფილური). ფერადი პრეპარატები ჩვეულებრივ დეჰიდრატირებულია მზარდი სიძლიერის სპირტებში და გაწმენდილია ქსილენში, ბენზოლში, ტოლუოლში ან ზოგიერთ ზეთში. გრძელვადიანი შენარჩუნებისთვის, დეჰიდრატირებული ჰისტოლოგიური განყოფილება მოთავსებულია კანადურ ბალზამში ან სხვა ნივთიერებებში სლაიდსა და საფარს შორის. მზა ჰისტოლოგიური პრეპარატი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროსკოპული გამოკვლევისთვის მრავალი წლის განმავლობაში. ელექტრონული მიკროსკოპისთვის ულტრამიკროტომაზე მიღებული სექციები მოთავსებულია სპეციალურ ბადეებზე, კონტრასტს უწევენ მანგანუმის, კობალტის და ა.შ მარილებს, რის შემდეგაც მათ ათვალიერებენ მიკროსკოპის ქვეშ და იღებენ ფოტოს. მიღებული მიკროფოტოები ჰისტოლოგიურ პრეპარატებთან ერთად კვლევის ობიექტს ემსახურება.

ცოცხალი უჯრედებისა და ქსოვილების შესწავლის მეთოდები

ცოცხალი უჯრედებისა და ქსოვილების შესწავლა საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ყველაზე სრულყოფილი ინფორმაცია მათი ცხოვრების შესახებ - თვალყური ადევნოთ მოძრაობას, უჯრედების გაყოფის, განადგურების, ზრდის, დიფერენციაციისა და ურთიერთქმედების პროცესებს, მათი სასიცოცხლო ციკლის ხანგრძლივობას, საპასუხო რეაქტიულ ცვლილებებს. სხვადასხვა ფაქტორების მოქმედებაზე.

სხეულის უჯრედების in vivo კვლევები (inვივო). კვლევის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მეთოდია ცოცხალ ორგანიზმში სტრუქტურებზე დაკვირვება. მაგალითად, სპეციალური გამჭვირვალე მიკროსკოპ-ილუმინატორების დახმარებით, შესაძლებელია მიკროსისხლძარღვებში სისხლის მიმოქცევის დინამიკის შესწავლა. ცხოველში ანესთეზიის შემდეგ, კვლევის ობიექტი (მაგალითად, ნაწლავის მეზენტერია) ამოღებულია და მიკროსკოპის ქვეშ იკვლევს, ხოლო ქსოვილები მუდმივად უნდა იყოს დატენიანებული ნატრიუმის ქლორიდის იზოტონური ხსნარით. თუმცა, ასეთი დაკვირვების ხანგრძლივობა შეზღუდულია. საუკეთესო შედეგი მიიღწევა ცხოველის სხეულში გამჭვირვალე კამერების ჩანერგვით.

ყველაზე მოსახერხებელი ორგანო ასეთი კამერების იმპლანტაციისთვის და შემდგომი დაკვირვებისთვის არის ცხოველის (მაგალითად, კურდღლის) ყური. ყურის განყოფილება გამჭვირვალე კამერით მოთავსებულია მიკროსკოპის სტადიაზე და ამ პირობებში ხდება უჯრედებისა და ქსოვილების ცვლილებების დინამიკის შესწავლა ხანგრძლივი დროის განმავლობაში. ამრიგად, შეიძლება შეისწავლოს სისხლძარღვებიდან ლეიკოციტების გამოდევნის პროცესები, შემაერთებელი ქსოვილის, კაპილარების, ნერვების წარმოქმნის სხვადასხვა ეტაპები და სხვა პროცესები. ექსპერიმენტული ცხოველების თვალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბუნებრივი გამჭვირვალე კამერა. უჯრედები, ქსოვილები ან ორგანოების ნიმუშები მოთავსებულია თვალის წინა კამერის სითხეში რქოვანას და ირისის მიერ წარმოქმნილ კუთხით და მათი დაკვირვება შესაძლებელია გამჭვირვალე რქოვანას მეშვეობით. ამ გზით მოხდა განაყოფიერებული კვერცხუჯრედის გადანერგვა და ემბრიონის განვითარების ადრეული ეტაპების მიკვლევა. მაიმუნებს გადაუნერგეს საშვილოსნოს პატარა ნაჭრები და შეისწავლეს საშვილოსნოს ლორწოვანი გარსის ცვლილებები მენსტრუალური ციკლის სხვადასხვა ფაზაში.

სისხლისა და ძვლის ტვინის უჯრედების ტრანსპლანტაციის მეთოდმა ჯანმრთელი დონორი ცხოველებიდან მიმღებ ცხოველებზე, რომლებიც ექვემდებარებიან ლეტალურ გამოსხივებას, ფართო გამოყენება ჰპოვა. ტრანსპლანტაციის შემდეგ მიმღები ცხოველები ცოცხლები დარჩნენ დონორის უჯრედების ტრანსპლანტაციის გამო, რომლებიც ქმნიან ელენთაში ჰემატოპოეზური უჯრედების კოლონიებს. კოლონიების რაოდენობისა და მათი ფიჭური შემადგენლობის შესწავლა შესაძლებელს ხდის მშობლის ჰემატოპოეზური უჯრედების რაოდენობის და მათი დიფერენცირების სხვადასხვა ეტაპების იდენტიფიცირებას. კოლონიების ფორმირების მეთოდის გამოყენებით დადგინდა სისხლის ყველა უჯრედის განვითარების წყაროები.

სასიცოცხლო და სუპრავიტალური შეღებვა.უჯრედებისა და ქსოვილების სასიცოცხლო (სიცოცხლის მანძილზე) შეღებვისას საღებავი შეჰყავთ ცხოველის სხეულში, ხოლო ის შერჩევით ღებავს გარკვეულ უჯრედებს, მათ ორგანელებს ან უჯრედშორის ნივთიერებას. მაგალითად, ტრიპანის ლურჯი ან ლითიუმის კარმინის გამოყენებით, ფაგოციტები გამოვლენილია და ალიზარინის გამოყენებით, ახლად წარმოქმნილი ძვლის მატრიქსი.

სუპრავიტალური შეღებვა გულისხმობს ორგანიზმიდან იზოლირებული ცოცხალი უჯრედების შეღებვას. ამ გზით ვლინდება ერითროციტების ახალგაზრდა ფორმები - სისხლის რეტიკულოციტები (ბრწყინვალე კრესილი ლურჯი საღებავი), მიტოქონდრია უჯრედებში (იანუსის მწვანე საღებავი), ლიზოსომები (ნეიტრალური წითელი საღებავი).

ცოცხალი უჯრედების და ქსოვილების შესწავლა კულტურაში (inვიტრო). ეს მეთოდი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებულია. ადამიანის ან ცხოველის სხეულისგან იზოლირებული უჯრედები, ქსოვილების ან ორგანოების მცირე ნიმუშები მოთავსებულია მინის ან პლასტმასის ჭურჭელში, რომელიც შეიცავს სპეციალურ მკვებავ გარემოს - სისხლის პლაზმას, ემბრიონის ექსტრაქტს, ასევე ხელოვნურ საშუალებებს. არსებობს სუსპენზიური კულტურები (საშუალებებში შეჩერებული უჯრედები), ქსოვილების, ორგანოებისა და ერთფენიანი კულტურები (გადანერგილი უჯრედები ქმნიან უწყვეტ ფენას მინაზე). უზრუნველყოფილია საშუალების სტერილობა და სხეულის ტემპერატურის შესაბამისი ტემპერატურა. ამ პირობებში უჯრედები დიდი ხნის განმავლობაში ინარჩუნებენ სასიცოცხლო აქტივობის ძირითად მაჩვენებლებს - ზრდის, გამრავლების, დიფერენცირებისა და მოძრაობის უნარს. ასეთი კულტურები შეიძლება არსებობდეს მრავალი დღის, თვეების და წლების განმავლობაშიც კი, თუ კულტივირების საშუალება განახლდება და სიცოცხლისუნარიანი უჯრედები გადანერგილი იქნება სხვა ჭურჭელში. ზოგიერთი ტიპის უჯრედი, მათი გენომის ცვლილებების გამო, შეიძლება გაგრძელდეს და გამრავლდეს კულტურაში, წარმოქმნას უწყვეტი უჯრედული ხაზები. ა.ა.მაქსიმოვმა, ა.ვ.რუმიანცევმა, ნ.გ.ხლოპინმა, ა.დ.ტიმოფეევსკიმ და ფ.მ.ლაზარენკომ დიდი წვლილი შეიტანეს უჯრედებისა და ქსოვილების გაშენების მეთოდების შემუშავებაში. დღეისათვის მიღებულია ფიბრობლასტების, მიოციტების, ეპითელიოციტების, მაკროფაგების და სხვა უჯრედული ხაზები, რომლებიც მრავალი წელია არსებობს.

კულტივირების მეთოდის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა გამოევლინა დიფერენციაციის მრავალი ნიმუში, უჯრედების ავთვისებიანი ტრანსფორმაცია, უჯრედული ურთიერთქმედება, უჯრედების ურთიერთქმედება ვირუსებთან და მიკრობებთან. ნაჩვენებია ხრტილოვანი უჯრედების უნარი შექმნან უჯრედშორისი ნივთიერება კულტურაში და თირკმელზედა ჯირკვლის უჯრედების უნარი გამოიმუშაონ ჰორმონები. ემბრიონის ქსოვილებისა და ორგანოების გაშენებამ შესაძლებელი გახადა ძვლის, კანისა და სხვა ორგანოების განვითარება. შემუშავებულია ნერვული უჯრედების კულტივირების ტექნიკა.

ქსოვილის კულტურის მეთოდს განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ადამიანის უჯრედებსა და ქსოვილებზე ექსპერიმენტული დაკვირვების ჩასატარებლად. პუნქციის ან ბიოფსიის დროს ადამიანის ორგანიზმიდან აღებული უჯრედები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქსოვილის კულტურაში სქესის, მემკვიდრეობითი დაავადებების, ავთვისებიანი დეგენერაციის დასადგენად და რიგი ტოქსიკური ნივთიერებების ზემოქმედების დასადგენად.

ბოლო წლებში უჯრედული კულტურები ფართოდ გამოიყენება უჯრედების ჰიბრიდიზაციისთვის.

შემუშავებულია ქსოვილების უჯრედებად გამოყოფის, ცალკეული უჯრედების ტიპების იზოლირებისა და მათი კულტივირების მეთოდები.

პირველი, ქსოვილი გარდაიქმნება უჯრედის სუსპენზიაში უჯრედშორისი კონტაქტების და უჯრედშორისი მატრიქსის განადგურებით პროტეოლიზური ფერმენტების (ტრიფსინი, კოლაგენაზა) და ნაერთების დახმარებით, რომლებიც აკავშირებენ Ca 2+-ს (EDTA - ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას გამოყენებით). გარდა ამისა, მიღებული სუსპენზია იყოფა სხვადასხვა ტიპის უჯრედების ფრაქციებად ცენტრიფუგირებით, რაც საშუალებას იძლევა გამოყოს მძიმე უჯრედები მსუბუქიდან, დიდიდან პატარადან, ან უჯრედების მინის ან პლასტმასის მიმაგრებით, რომელთა უნარი განსხვავებულია სხვადასხვა ტიპისთვის. უჯრედები. შუშის ზედაპირზე უჯრედების სპეციფიკური გადაბმის უზრუნველსაყოფად გამოიყენება ანტისხეულები, რომლებიც სპეციალურად აკავშირებენ იმავე ტიპის უჯრედებს. შემდეგ ადჰერირებული უჯრედები გამოიყოფა მატრიქსის ფერმენტებით დაშლით, რითაც მიიღება ერთგვაროვანი უჯრედების სუსპენზია. უჯრედების გამოყოფის უფრო დახვეწილი მეთოდია ფლუორესცენტურ საღებავებთან დაკავშირებული ანტისხეულების მარკირება. ეტიკეტირებული უჯრედები გამოყოფილია არალეგირებული უჯრედებისაგან დამხარისხებლის (ელექტრონული ფლუორესცენციით გააქტიურებული უჯრედის ანალიზატორი) გამოყენებით. უჯრედის ანალიზატორი დალაგებულია 1-ში, დაახლოებით 5000 უჯრედით. იზოლირებული უჯრედების შესწავლა შესაძლებელია კულტურის პირობებში.

უჯრედების გაშენების მეთოდი შესაძლებელს ხდის შევისწავლოთ მათი სასიცოცხლო აქტივობა, გამრავლება, დიფერენციაცია, სხვა უჯრედებთან ურთიერთქმედება, ჰორმონების გავლენა, ზრდის ფაქტორები და ა.შ.

კულტურები ჩვეულებრივ მზადდება უჯრედული სუსპენზიისგან, რომელიც მომზადებულია ზემოთ აღწერილი ქსოვილის დისოციაციის მეთოდით. უჯრედების უმეტესობას არ შეუძლია შეჩერებული ზრდა, მათ სჭირდებათ მყარი ზედაპირი, რომელიც არის პლასტიკური კულტურის ჭურჭლის ზედაპირი, ზოგჯერ უჯრედგარე მატრიქსის კომპონენტებით, როგორიცაა კოლაგენი. პირველადი კულტურებიეწოდება კულტურები, რომლებიც მომზადებულია უჯრედის ფრაქციების პირველი ეტაპის შემდეგ, მეორადი- პირველადი კულტურებიდან ახალ გარემოში გადანერგილი უჯრედული კულტურები. უჯრედების გადანერგვა შესაძლებელია კვირების და თვეების განმავლობაში თანმიმდევრულად, ხოლო უჯრედები ინარჩუნებენ დიფერენციაციის დამახასიათებელ ნიშნებს (მაგალითად, ეპითელური უჯრედები ქმნიან ფენებს). უჯრედული კულტურების საწყისი მასალა ჩვეულებრივ ნაყოფისა და ახალშობილთა ქსოვილებია.

მარილების, ამინომჟავების, ვიტამინების ნარევები, ცხენის შრატი, ქათმის ემბრიონის ექსტრაქტი, ემბრიონის შრატი და ა.შ გამოიყენება როგორც საკვები ნივთიერებები, შემუშავებულია სპეციალური საშუალებები სხვადასხვა ტიპის უჯრედების გასაშენებლად. ისინი შეიცავს ერთ ან მეტ ცილის ზრდის ფაქტორს, რომელიც აუცილებელია უჯრედების სიცოცხლისა და რეპროდუცირებისთვის. მაგალითად, ნერვული ზრდის ფაქტორი (NGF) საჭიროა ნერვული უჯრედების ზრდისთვის.

კულტურაში უჯრედების უმეტესობას აქვს გაყოფის გარკვეული რაოდენობა (50-100) და შემდეგ ისინი კვდებიან. ზოგჯერ კულტურაში ჩნდება მუტანტური უჯრედები, რომლებიც უსასრულოდ მრავლდებიან და ქმნიან უჯრედულ ხაზს (ფიბრობლასტები, ეპითელიოციტები, მიობლასტები და სხვ.). მუტანტური უჯრედები განსხვავდება კიბოს უჯრედებისგან, რომლებსაც ასევე შეუძლიათ უწყვეტი გაყოფა, მაგრამ შეუძლიათ გაიზარდონ მყარ ზედაპირზე მიმაგრების გარეშე. კიბოს უჯრედები კულტურის კერძებში ქმნიან უფრო მჭიდრო პოპულაციას, ვიდრე ნორმალური უჯრედების პოპულაციები. მსგავსი თვისება შეიძლება გამოიწვიონ ექსპერიმენტულად ნორმალურ უჯრედებში სიმსივნის მსგავსი ვირუსებით ან ქიმიური ნაერთებით ტრანსფორმირებით, რაც იწვევს ნეოპლასტიურად გარდაქმნილი უჯრედების ხაზების წარმოქმნას. არატრანსფორმირებული და გარდაქმნილი უჯრედების უჯრედული ხაზები შეიძლება დიდხანს ინახებოდეს დაბალ ტემპერატურაზე (-70 °C). უჯრედების გენეტიკურ ჰომოგენურობას აძლიერებს კლონირება, როდესაც მისი თანმიმდევრული გაყოფისას ერთი უჯრედიდან მიიღება ერთგვაროვანი უჯრედების დიდი კოლონია. კლონი არის უჯრედების პოპულაცია, რომელიც მიღებულია ერთი წინამორბედი უჯრედიდან.

უჯრედის ჰიბრიდები.სხვადასხვა ტიპის ორი უჯრედის შერწყმისას წარმოიქმნება ჰეტეროკარიონი – უჯრედი ორი ბირთვით. ჰეტეროკარიონის მისაღებად უჯრედის სუსპენზიას ამუშავებენ პოლიეთილენ გლიკოლით ან ინაქტივირებული ვირუსებით, რათა დაზიანდეს უჯრედის პლაზმოლემები, რის შემდეგაც უჯრედებს შეუძლიათ შერწყმა. მაგალითად, ქათმის ერითროციტის არააქტიური ბირთვი აქტიურდება (რნმ-ის სინთეზი, დნმ-ის რეპლიკაცია), როდესაც უჯრედები შერწყმულია და ქსოვილის კულტურაში მზარდი სხვა უჯრედის ციტოპლაზმაში გადადის. ჰეტეროკარიონს შეუძლია მიტოზი, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ჰიბრიდული უჯრედი.ჰეტეროკარიონის ბირთვების გარსები განადგურებულია და მათი ქრომოსომა გაერთიანებულია ერთ დიდ ბირთვში.

ჰიბრიდული უჯრედების კლონირება იწვევს ჰიბრიდული უჯრედების ხაზების წარმოქმნას, რომლებიც გამოიყენება გენომის შესასწავლად. მაგალითად, თაგვისა და ადამიანის ჰიბრიდულ უჯრედულ ხაზში დადგენილია ადამიანის მე-11 ქრომოსომის როლი ინსულინის სინთეზში.

ჰიბრიდომები.ჰიბრიდომის უჯრედული ხაზები გამოიყენება მონოკლონური ანტისხეულების მისაღებად. ანტისხეულები წარმოიქმნება პლაზმური უჯრედების მიერ, რომლებიც წარმოიქმნება B-ლიმფოციტებიდან იმუნიზაციის დროს. სპეციფიური ტიპის ანტისხეულები მიიღება თაგვების იმუნიზაციით სპეციფიური ანტიგენებით. თუ ასეთი იმუნიზირებული ლიმფოციტები კლონირებულია, შესაძლებელია დიდი რაოდენობით ჰომოგენური ანტისხეულების მიღება. თუმცა, კულტურაში B-ლიმფოციტების სიცოცხლე შეზღუდულია. ამიტომ ისინი ერწყმის „უკვდავ“ სიმსივნურ უჯრედებს (B-ლიმფომები). შედეგად, იქმნება ჰიბრიდები. (ჰიბრიდული უჯრედი,ორი განსხვავებული უჯრედის გენომით; ომ -სიმსივნის სახელებით დამთავრებული). ასეთ ჰიბრიდომებს შეუძლიათ კულტურაში დიდი ხნის განმავლობაში გამრავლება და გარკვეული ტიპის ანტისხეულების სინთეზირება. თითოეული ჰიბრიდომის კლონი არის მონოკლონური ანტისხეულების წყარო. მოცემული სახეობის ყველა ანტისხეულის მოლეკულას აქვს იგივე ანტიგენის დამაკავშირებელი სპეციფიკა. შესაძლებელია უჯრედში შემავალი ნებისმიერი ცილის წინააღმდეგ მონოკლონური ანტისხეულების გამომუშავება და მათი გამოყენება უჯრედში ცილების ლოკალიზაციისთვის, ასევე ნარევიდან ცილის იზოლირებისთვის (ცილის გამწმენდი), რაც საშუალებას იძლევა შეისწავლოს ცილების სტრუქტურა და ფუნქცია. . მონოკლონური ანტისხეულები ასევე გამოიყენება გენის კლონირების ტექნოლოგიაში.

ანტისხეულები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა მოლეკულების ფუნქციის შესასწავლად, მათი პლაზმალემის მეშვეობით უშუალოდ უჯრედების ციტოპლაზმაში თხელი მინის პიპეტით შეყვანით. მაგალითად, მიოზინის ანტისხეულების შეყვანა განაყოფიერებული ზღვის ზღარბის კვერცხუჯრედის ციტოპლაზმაში აჩერებს ციტოპლაზმის გაყოფას.

რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგია.კლასიკური გენეტიკური მეთოდები შესაძლებელს ხდის გენების ფუნქციის შესწავლას მუტანტური ორგანიზმების და მათი შთამომავლების ფენოტიპების ანალიზით. რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგია ავსებს ამ მეთოდებს, რაც გენეტიკური მასალის დეტალურ ქიმიურ ანალიზს და უჯრედული ცილების დიდი რაოდენობით მიღების საშუალებას იძლევა.

ჰიბრიდიზაციის მეთოდები ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ბიოლოგიაში გენების სტრუქტურისა და მათი გამოხატვის შესასწავლად.

უჯრედებისა და ქსოვილების ქიმიური შემადგენლობისა და მეტაბოლიზმის შესწავლის მეთოდები

ბიოლოგიური სტრუქტურების ქიმიური შემადგენლობის შესასწავლად - ნივთიერებათა ლოკალიზაცია, მათი კონცენტრაცია და დინამიკა მეტაბოლურ პროცესებში, გამოიყენება კვლევის სპეციალური მეთოდები.

ციტო-და ჰისტოქიმიური მეთოდები.ეს მეთოდები შესაძლებელს ხდის უჯრედების, ქსოვილებისა და ორგანოების სტრუქტურებში სხვადასხვა ქიმიკატების ლოკალიზაციის აღმოჩენას - დნმ, რნმ, ცილები, ნახშირწყლები, ლიპიდები, ამინომჟავები, მინერალები, ვიტამინები, ფერმენტების აქტივობა. ეს მეთოდები ეფუძნება რეაქციის სპეციფიკას ქიმიურ რეაგენტსა და სუბსტრატს შორის, რომელიც არის უჯრედული და ქსოვილის სტრუქტურების ნაწილი, და ქიმიური რეაქციის პროდუქტების შეღებვაზე. რეაქციის სპეციფიკის გასაზრდელად ხშირად გამოიყენება ფერმენტული კონტროლი. მაგალითად, უჯრედებში რიბონუკლეინის მჟავის (რნმ) გამოსავლენად ხშირად გამოიყენება გალოციანინი - საღებავი ძირითადი თვისებებით და არსებობით. რნმდადასტურებულია საკონტროლო მკურნალობით რიბონუკლეაზათი, რომელიც არღვევს რნმ-ს. გალოციანინის ლაქები რნმლურჯ-იისფერში. თუ მონაკვეთი წინასწარ დამუშავებულია რიბონუკლეაზათ და შემდეგ შეღებილია გალოციანინით, მაშინ შეღებვის არარსებობა ადასტურებს სტრუქტურაში რიბონუკლეინის მჟავას არსებობას. მრავალი ციტო- და ჰისტოქიმიური მეთოდი აღწერილია სპეციალურ სახელმძღვანელოებში.

ბოლო წლებში ჰისტოქიმიური მეთოდების კომბინაციამ ელექტრონული მიკროსკოპის მეთოდთან განაპირობა ახალი პერსპექტიული სფეროს - ელექტრონული ჰისტოქიმიის განვითარება. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ქიმიკატების ლოკალიზაციის შესწავლას არა მხოლოდ ფიჭურ, არამედ უჯრედქვეშა და მოლეკულურ დონეზე.

უჯრედის მაკრომოლეკულების შესასწავლად გამოიყენება ძალიან მგრძნობიარე მეთოდები რადიოაქტიური იზოტოპებისა და ანტისხეულების გამოყენებით, რაც შესაძლებელს ხდის მოლეკულების მცირე შემცველობის (1000-ზე ნაკლები) გამოვლენას.

რადიოაქტიური იზოტოპებიბირთვის დაშლის დროს ისინი ასხივებენ დამუხტულ ნაწილაკებს (ელექტრონებს) ან გამოსხივებას (მაგალითად, გამა სხივებს), რომლებიც შეიძლება დარეგისტრირდეს სპეციალურ მოწყობილობებში. რადიოაქტიური იზოტოპები გამოიყენება რადიოავტოგრაფიაში. მაგალითად, 3 H-თიმიდინის რადიოიზოტოპების დახმარებით ხდება ბირთვული დნმ-ის გამოკვლევა, 3 H-ურიდინის - რნმ-ის დახმარებით.

რადიოავტოგრაფიული მეთოდი.ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის მეტაბოლიზმის ყველაზე სრულად შესწავლას სხვადასხვა სტრუქტურაში. მეთოდი ეფუძნება რადიოაქტიური ელემენტების (მაგალითად, ფოსფორის - 32 P, ნახშირბადის - 14 C, გოგირდის - 35 S, წყალბადის - 3 H) ან მათ მიერ ეტიკეტირებული ნაერთების გამოყენებას. ჰისტოლოგიურ მონაკვეთებში რადიოაქტიური ნივთიერებების აღმოჩენა ხდება ფოტოგრაფიული ემულსიის გამოყენებით, რომელიც გამოიყენება პრეპარატზე და შემდეგ ვითარდება. პრეპარატის იმ ადგილებში, სადაც ფოტოგრაფიული ემულსია კონტაქტში მოდის რადიოაქტიურ ნივთიერებასთან, ხდება ფოტორეაქცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება განათებული ადგილები (ტრასები). ეს მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას, მაგალითად, მონიშნული ამინომჟავების ცილებში შეყვანის სიჩქარის, ნუკლეინის მჟავების წარმოქმნის, ფარისებრი ჯირკვლის უჯრედებში იოდის მეტაბოლიზმის და ა.შ.

იმუნოფლუორესცენტური ანალიზის მეთოდები. ანტისხეულების გამოყენება.ანტისხეულები არის დამცავი ცილები, რომლებიც წარმოიქმნება პლაზმური უჯრედების მიერ (B-ლიმფოციტების წარმოებულები) უცხო ნივთიერებების (ანტიგენების) მოქმედების საპასუხოდ. სხვადასხვა ფორმის ანტისხეულების რაოდენობა მილიონს აღწევს. თითოეულ ანტისხეულს აქვს ადგილები იმ მოლეკულების „ამოცნობისთვის“, რამაც გამოიწვია ამ ანტისხეულის სინთეზი. ანტიგენებისთვის ანტისხეულების მაღალი სპეციფიკის გამო, მათი გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერი უჯრედის ცილის გამოსავლენად. ცილების ლოკალიზაციის დასადგენად, ანტისხეულებს ღებავენ ფლუორესცენტური საღებავებით, შემდეგ კი უჯრედებს ათვალიერებენ ფლუორესცენტული მიკროსკოპის გამოყენებით. ანტისხეულები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ანტიგენების შესასწავლად ულტრასტრუქტურულ დონეზე ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით. ამისთვის ანტისხეულებს ელექტრონულ მკვრივი ნაწილაკებით (კოლოიდური ოქროს მიკროსფეროები) ენიშნებათ. რეაქციის სპეციფიკის გასაძლიერებლად გამოიყენება მონოკლონური ანტისხეულები, რომლებიც წარმოიქმნება უჯრედული ხაზით - კლონები, რომლებიც მიღებულია ჰიბრიდომის მეთოდით ერთი უჯრედიდან. ჰიბრიდომის მეთოდი შესაძლებელს ხდის მონოკლონური ანტისხეულების მიღებას იგივე სპეციფიკით და შეუზღუდავი რაოდენობით.

თანამედროვე ჰისტოლოგიაში ფართოდ და ეფექტურად გამოიყენება იმუნოფლუორესცენტული ანალიზის მეთოდები. ეს მეთოდები გამოიყენება უჯრედების დიფერენციაციის პროცესების შესასწავლად, მათში სპეციფიკური ქიმიური ნაერთებისა და სტრუქტურების გამოსავლენად. ისინი ეფუძნება ანტიგენ-ანტისხეულის რეაქციებს. სხეულის თითოეულ უჯრედს აქვს სპეციფიკური ანტიგენური შემადგენლობა, რომელიც ძირითადად განისაზღვრება ცილებით. რეაქციის პროდუქტები შეიძლება იყოს შეღებილი და გამოვლენილი ფლუორესცენტური მიკროსკოპით, მაგალითად, უჯრედში აქტინისა და ტუბულინის აღმოჩენა იმუნოფლუორესცენტული ანალიზის მეთოდის გამოყენებით (იხ. თავი IV).

კვლევის თანამედროვე მეთოდები შესაძლებელს ხდის უჯრედების სხვადასხვა სტრუქტურული კომპონენტების ქიმიური შემადგენლობის ანალიზს, როგორც ფიქსირებულ, ისე ცოცხალი. ცალკეული უჯრედშიდა სტრუქტურების შესწავლა შესაძლებელი გახდა უჯრედის შიგთავსის ფრაქციების ტექნოლოგიების განვითარების შემდეგ.

ფიჭური შიგთავსის ფრაქცია

უჯრედის სტრუქტურები და მაკრომოლეკულები შეიძლება დანაწილდეს სხვადასხვა მეთოდით - ულტრაცენტრფუგაცია, ქრომატოგრაფია, ელექტროფორეზი. ეს მეთოდები უფრო დეტალურად არის აღწერილი ბიოქიმიის სახელმძღვანელოებში.

ულტრაცენტრფუგაცია. ამ მეთოდის გამოყენებით უჯრედები შეიძლება დაიყოს ორგანელებად და მაკრომოლეკულებად. პირველ რიგში, უჯრედები ნადგურდება ოსმოსური შოკით, ულტრაბგერითი ან მექანიკური მოქმედებით. ამ შემთხვევაში მემბრანები (პლაზმოლემა, ენდოპლაზმური ბადე) იშლება ფრაგმენტებად, საიდანაც წარმოიქმნება უმცირესი ბუშტები, ხოლო ბირთვები და ორგანელები (მიტოქონდრია, გოლჯის აპარატი, ლიზოსომები და პეროქსიზომები) ხელუხლებელი რჩება და ფორმირების სუსპენზიაშია.

ზემოაღნიშნული უჯრედის კომპონენტების გამოსაყოფად გამოიყენება მაღალსიჩქარიანი ცენტრიფუგა (80,000-150,000 rpm). პირველი, უფრო დიდი ნაწილები (ბირთვები, ციტოჩონჩხი) წყდება (ნალექი) მილის ბოლოში. სუპერნატანტის ფრაქციების ცენტრიფუგაციის სიჩქარის შემდგომი გაზრდით, მცირე ნაწილაკები თანმიმდევრულად წყდება - ჯერ მიტოქონდრია, ლიზოსომები და პეროქსიზომები, შემდეგ მიკროზომები და ყველაზე პატარა ვეზიკულები და ბოლოს რიბოსომები და დიდი მაკრომოლეკულები. ცენტრიფუგაციის დროს, სხვადასხვა ფრაქციები წყდება სხვადასხვა სიჩქარით, ქმნიან ცალკეულ ზოლებს სინჯარაში, რომელთა იზოლირება და გამოკვლევა შესაძლებელია. ფრაქციული უჯრედების ექსტრაქტები (უჯრედთაგან თავისუფალი სისტემები) ფართოდ გამოიყენება უჯრედშიდა პროცესების შესასწავლად, მაგალითად, ცილების ბიოსინთეზის შესასწავლად, გენეტიკური კოდის გასაშიფრად და ა.შ.

ქრომატოგრაფია ფართოდ გამოიყენება ცილების ფრაქციებისთვის.

ელექტროფორეზი შესაძლებელს ხდის ცილის მოლეკულების განცალკევებას სხვადასხვა მუხტით მათი წყალხსნარების (ან მყარ ფოროვან მატრიცაში) ელექტრულ ველში მოთავსებით.

ქრომატოგრაფია და ელექტროფორეზის მეთოდები გამოიყენება ცილის მოლეკულის გაყოფით მიღებული პეპტიდების გასაანალიზებლად და ცილების ე.წ. პეპტიდური რუქების მისაღებად. ეს მეთოდები დეტალურად არის აღწერილი ბიოქიმიის სახელმძღვანელოებში.

ცოცხალი უჯრედების ქიმიური შემადგენლობის შესწავლა.ცოცხალ უჯრედებში ნივთიერებების განაწილებისა და მათი მეტაბოლიზმის შესასწავლად გამოიყენება ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის და მიკროელექტროდის ტექნიკა.

ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი (NMR) შესაძლებელს ხდის დაბალმოლეკულური წონის ნივთიერებების მცირე მოლეკულების შესწავლას. ქსოვილის ნიმუში შეიცავს ატომებს სხვადასხვა მოლეკულებში და სხვადასხვა გარემოში, ამიტომ ის შთანთქავს ენერგიას სხვადასხვა რეზონანსულ სიხშირეზე. შთანთქმის დიაგრამა რეზონანსულ სიხშირეებზე მოცემული ნიმუშისთვის იქნება მისი სპექტრი NMR.ბიოლოგიაში, NMR სიგნალი პროტონებიდან (წყალბადის ბირთვები) ფართოდ გამოიყენება ცილების, ნუკლეინის მჟავების და ა.შ. NMR სიგნალს აძლევს და აკონტროლებს მის ცვლილებას უჯრედის სიცოცხლის განმავლობაში. ასე რომ, 3 | P გამოიყენება კუნთების შეკუმშვის შესასწავლად - ატფ-ის და არაორგანული ფოსფატის შემცველობის ცვლილებები ქსოვილებში. 13 C იზოტოპი შესაძლებელს ხდის მრავალი პროცესის შესწავლას, რომელშიც გლუკოზა მონაწილეობს NMR-ის გამოყენებით. NMR-ის გამოყენება შეზღუდულია მისი დაბალი მგრძნობელობით: 1 გ ცოცხალი ქსოვილი უნდა შეიცავდეს მინიმუმ 0,2 მმ საცდელ ნივთიერებას. მეთოდის უპირატესობა არის მისი უვნებლობა ცოცხალი უჯრედებისთვის.

მიკროელექტროდის ტექნოლოგია. მიკროელექტროდები არის მინის მილები სავსე ელექტროგამტარი ხსნარით (ჩვეულებრივ KC1 ხსნარი წყალში), რომლის ბოლო დიამეტრი იზომება მიკრონის ფრაქციებში. ასეთი მილის წვერი შეიძლება შევიდეს უჯრედის ციტოპლაზმაში პლაზმალემის მეშვეობით და დადგინდეს H +, Na +, K +, C1", Ca 2+, Mg 2+ იონების კონცენტრაცია, პოტენციური განსხვავება პლაზმაში. მემბრანა და ასევე უჯრედში მოლეკულების შეყვანა.კონკრეტული იონის კონცენტრაციის დასადგენად გამოიყენება იონშერჩევითი ელექტროდები, რომლებიც ივსება მხოლოდ ამ იონისთვის გამტარი იონგამცვლელი ფისით.ბოლო წლებში მიკროელექტროდის ტექნოლოგია გამოიყენება პლაზმურ მემბრანაში სპეციალური იონური არხებით (პროტეინის სპეციალიზებული არხებით) ტრანსპორტირების შესასწავლად. ამ შემთხვევაში, მიკროელექტროდი უფრო სქელი წვერით, რომელიც მჭიდროდ არის დაჭერილი პლაზმალემის შესაბამის ნაწილზე. ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა. თქვენ უნდა შეისწავლოთ ერთი ცილის მოლეკულის ფუნქცია. უჯრედის შიგნით იონების კონცენტრაციის ცვლილება შეიძლება განისაზღვროს ლუმინესცენტური ინდიკატორების გამოყენებით. მაგალითად, უჯრედშიდა Ca 2+ კონცენტრაციის შესასწავლად გამოიყენება ლუმინესცენტური ცილა აკვარინი (მედუზებისგან იზოლირებული). , რომელიც ასხივებს სინათლეს t Ca 2+ იონების არსებობისას და რეაგირებს ამ უკანასკნელის კონცენტრაციის ცვლილებებზე 0,5-10 μM დიაპაზონში. ასევე სინთეზირებულია ფლუორესცენტური ინდიკატორები, რომლებიც ძლიერად უკავშირდებიან Ca 2+-ს. სხვადასხვა ახალი ტიპის უჯრედშიდა ინდიკატორებისა და გამოსახულების ანალიზის თანამედროვე მეთოდების შექმნა შესაძლებელს ხდის ზუსტად და სწრაფად განისაზღვროს მრავალი დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერების უჯრედშიდა კონცენტრაცია.

რაოდენობრივი მეთოდები

დღეისათვის, ხარისხობრივ მეთოდებთან ერთად, შემუშავებულია და გამოიყენება რაოდენობრივი ჰისტოქიმიური მეთოდები უჯრედებსა და ქსოვილებში სხვადასხვა ნივთიერების შემცველობის დასადგენად. რაოდენობრივ-ჰისტოქიმიური (ბიოქიმიურისგან განსხვავებით) კვლევის მეთოდების თავისებურებაა სპეციფიკურ უჯრედულ და ქსოვილოვან სტრუქტურებში ქიმიური კომპონენტების კონცენტრაციისა და შემცველობის შესწავლის შესაძლებლობა.

ციტოსპექტროფოტომეტრია- უჯრედშიდა ნივთიერებების რაოდენობრივი შესწავლის მეთოდი მათი შთანთქმის სპექტრებით.

ციტოსპექტროფტორომეტრია- უჯრედშიდა ნივთიერებების რაოდენობრივი შესწავლის მეთოდი მათი ფლუორესცენციის სპექტრით ან ფლუორესცენციის ინტენსივობით წინასწარ შერჩეულ ტალღის სიგრძეზე (ციტოფლორომეტრია).

თანამედროვე მიკროსკოპები - ციტოფლორომეტრებიშესაძლებელს ხდის ნივთიერების მცირე რაოდენობით აღმოჩენას სხვადასხვა სტრუქტურაში (10-14 -10-16 გ-მდე) და შესწავლილი ნივთიერებების ლოკალიზაციის შეფასებას მიკროსტრუქტურებში.

ფიჭური და ქსოვილის სტრუქტურების გამოსახულების ანალიზის მეთოდები

მიკროობიექტების მიღებული გამოსახულებები მიკროსკოპში, ტელევიზიის ეკრანზე, ელექტრონულ მიკროფოტოებზე შეიძლება დაექვემდებაროს სპეციალურ ანალიზს - მორფომეტრული, დენსიტომეტრიული პარამეტრების იდენტიფიცირებას და მათ სტატისტიკურ დამუშავებას.

მორფომეტრიული მეთოდებიშესაძლებელს ხდის სპეციალური ბადეების (ე. ვეიბელი, ა. ა. გლაგოლევი, ს. ბ. სტეფანოვა) დადგენა ნებისმიერი სტრუქტურის რაოდენობის, მათი ფართობების, დიამეტრის და ა.შ. ციტოპლაზმური კოეფიციენტები და ა.შ. არსებობს მანუალური მორფომეტრია და ავტომატური მორფომეტრია, რომელშიც ყველა პარამეტრი იზომება და ავტომატურად იწერება მოწყობილობაში.

ბოლო წლებში სულ უფრო და უფრო ფართოდაა გავრცელებული ავტომატიზაციაინტეგრირებული გამოსახულების დამუშავების სისტემები (ASOIS),უჯრედებისა და ქსოვილების შესწავლის ზემოაღნიშნული რაოდენობრივი მეთოდების ყველაზე ეფექტური განხორციელების საშუალებას. ამავდროულად, რაოდენობრივი მიკროსკოპის ანალიტიკურ შესაძლებლობებს ავსებს უჯრედებისა და ქსოვილების სურათებიდან ამოღებული ინფორმაციის ელექტრონული კომპიუტერების (კომპიუტერების) დამუშავების საფუძველზე ნიმუშების ანალიზისა და ამოცნობის მეთოდები. არსებითად, ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მოწყობილობებზე, რომლებიც არა მხოლოდ აძლიერებენ ადამიანის ვიზუალური ანალიზატორის ოპტიკურ შესაძლებლობებს, არამედ მნიშვნელოვნად აფართოებენ მის ანალიტიკურ შესაძლებლობებს. გამოთქმულია მოსაზრება, რომ ASOIz აკეთებს იგივე რევოლუციას მორფოლოგიაში, რაც მოხდა დაახლოებით 300 წლის წინ სინათლის მიკროსკოპის გამოგონების გამო, ხოლო დაახლოებით 50 წლის წინ - ელექტრონული მიკროსკოპის გამოგონება, რადგან ისინი არა მხოლოდ განუზომლად ზრდიან მკვლევარის პროდუქტიულობას და არა მხოლოდ დაკვირვების ობიექტივიზაცია, არამედ საშუალებას აძლევს ადამიანს მიიღოს ახალი ინფორმაცია ადრე გამოუცნობი პროცესების შესახებ, რიცხობრივად მოდელირდეს და გამოიცნოს მათი განვითარება უჯრედებსა და ქსოვილებში.

ამავდროულად, კომპიუტერულ ექსპერიმენტში მონაწილეობა მკვლევარისგან ახალ მიდგომას მოითხოვს მისი განხორციელებისადმი, კვლევის პროცესის ალგორითმების შედგენის უნარ-ჩვევებს, მსჯელობის სიზუსტეს და, საბოლოო ჯამში, კვლევის მეცნიერულ და მეთოდოლოგიურ დონეს.

ერთ-ერთი მეთოდი, რომელმაც საგრძნობლად გააფართოვა გადასაჭრელი მორფოლოგიური პრობლემების რაოდენობა, არის ოპტიკურ-სტრუქტურული მანქანების ანალიზი (OSMA),შემოთავაზებული 1965 წელს კ.მ.ბოგდანოვის მიერ. 1978 წელს მეთოდის ავტორს მიენიჭა სსრკ სახელმწიფო პრემია. OSMA-ს მოსვლასთან ერთად გადაიდგა თვისობრივად ახალი ნაბიჯი სტატისტიკურ მახასიათებლებზე დაფუძნებული მიკროსტრუქტურების რაოდენობრივი ანალიზის ერთიანი მეთოდოლოგიის შემუშავებაში. ახლახან OSMA-მ იპოვა ეფექტური გამოყენება კვლევის პრაქტიკაში და ეროვნულ ეკონომიკაში.

ნახ. 2 გვიჩვენებს LOMO-ს მიერ ჩვენს ქვეყანაში შექმნილი Protva-MP ავტომატური გამოსახულების დამუშავების სისტემას. სისტემა შექმნილია უჯრედებისა და ქსოვილების კომპლექსური კვლევებისთვის შთანთქმის, ფლუორესცენტური მიკროსკოპისა და ავტორადიოგრაფიის გამოყენებით.

სპეციალური სკანირების ოპტიკური ან ელექტრონული მიკროსკოპი, რომელიც სისტემის ნაწილია, თანმიმდევრულად ასკანირებს პრეპარატის გამოსახულებას ორ კოორდინატად, გარდაქმნის მას ციფრულ ფორმაში და შეაქვს მას კომპიუტერში, რომელიც, თავის მხრივ, ციფრულად ამუშავებს გამოსახულებას და გვაწვდის ინფორმაციას გაანალიზებული ობიექტის გეომეტრიული და სხვა მახასიათებლების შესახებ.

ფერადი დისპლეის გამოყენებით მკვლევარს შეუძლია გამოსახულების „განკვეთა“ და ხაზს უსვამს მხოლოდ იმ სტრუქტურულ კომპონენტებს, რომლებიც მას აინტერესებს. ტევადი ინფორმაციის შესანახი მოწყობილობები, რომლებიც შედის კომპიუტერში მაგნიტურ დისკებზე ან ფირებზე, შესაძლებელს ხდის შეინახოს როგორც თავად სურათები, ასევე მათი დამუშავების შედეგები შემდგომი შენახვისა და დოკუმენტაციისთვის.

ჩვენ განვიხილავთ მიკრო ობიექტების ავტომატური ანალიზის მეთოდების გამოყენებას სისხლის ლეიკოციტების გამოსახულების დამუშავების მაგალითის გამოყენებით (ნახ. 3) სკანირების მიკროსკოპი-ფოტომეტრი საშუალებას გაძლევთ „დაათვალიეროთ“ ოპტიკური სიმკვრივის მნიშვნელობები ხაზ-სტრიქონით. მკვლევარის მიერ განსაზღვრული ნაბიჯით შედეგად, ობიექტის ოპტიკური სიმკვრივის შესაბამისი ოპტიკური სიგნალი გარდაიქმნება ციფრულ ფორმაში. მიღებული ციფრული მატრიცა ექვემდებარება მომზადებას სპეციალური მათემატიკური აპარატის გამოყენებით.

ჯერ იხსნება ფონი და იზოლირებულია „სუფთა“ ობიექტი - უჯრედის გამოსახულება (1a), შემდეგ უჯრედის გამოსახულებიდან შეირჩევა მკვლევარისთვის საინტერესო ნებისმიერი დეტალი, მაგალითად, ციტოპლაზმა (16) და ბირთვი (მიკვეთავს ოპტიკური სიმკვრივის საშუალო და ინტეგრალურ მნიშვნელობას, დისპერსიას, ასიმეტრიას, ქურტოზს და ა.შ. ობიექტის გამოსახულების მიხედვით მიიღება მორფომეტრიული პარამეტრები: ფართობი, პერიმეტრი, დიამეტრი, ბირთვულ-ციტოპლაზმური თანაფარდობა, ფორმის ფაქტორი და ა.შ.

სურათის დამუშავების შემდეგი ეტაპი არის ოპტიკური სიმკვრივის ურთიერთდამოკიდებულების ორგანზომილებიანი დიაგრამების აგება მთელი უჯრედისთვის (იხ. სურ. 3), მისი ციტოპლაზმის (Wb) და ბირთვის (Nm) და ბირთვებისთვის. ეს დიაგრამები საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ მეორე რიგის ჰისტოგრამის პარამეტრები - ერთგვაროვნება, ლოკალური კონტრასტი, ენტროპია და ა.შ.

ბრინჯი. 3. უჯრედის გამოსახულების ავტომატური დამუშავება (დიაგრამა).

ლეიკოციტის (a), მისი ციტოპლაზმის (ბ) და ბირთვის (c) გამოსახულება. I - ციფრული გამოსახულება; II - ოპტიკური სიმკვრივის ჰისტოგრამები; III - ოპტიკური სიმკვრივის მნიშვნელობების დამოკიდებულების ორგანზომილებიანი ჰისტოგრამები.

ამ გზით მიღებული პარამეტრები წარმოადგენს უჯრედის მრავალგანზომილებიან „პორტრეტს“ და აქვს სპეციფიკური რიცხვითი გამოხატულება. მათ შეუძლიათ დაექვემდებარონ სტატისტიკური დამუშავების სხვადასხვა მეთოდებს, დაუშვან მიკრო ობიექტების უკიდურესად ზუსტი კლასიფიკაცია, გამოავლინონ მათი სტრუქტურის ისეთი თვისებები, რომლებიც ვიზუალურად არ არის შესამჩნევი.

ამრიგად, ჰისტოლოგიაში, ციტოლოგიასა და ემბრიოლოგიაში ახალი კვლევის მეთოდების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ქსოვილებისა და უჯრედების ორგანიზაციის ზოგადი ნიმუშების გარკვევას, ბიოქიმიური პროცესების სტრუქტურულ საფუძვლებს, რომლებიც განსაზღვრავენ უჯრედის სპეციფიკური სტრუქტურული კომპონენტების ფუნქციას.

უჯრედული ორგანელების სტრუქტურა, ულტრასტრუქტურა და ფუნქციონირება ამჟამად შესწავლილია შემდეგი ძირითადი მეთოდების გამოყენებით: მსუბუქი და ელექტრონი, ბნელი ველი, ფაზა-კონტრასტი, პოლარიზაცია, ლუმინესცენტური მიკროსკოპია, გამოიყენება სტრუქტურის შესასწავლად, ფიქსირებული უჯრედების ულტრასტრუქტურა და დიფერენციალური ცენტრიფუგაცია. , რაც შესაძლებელს ხდის ცალკეული ორგანილების იზოლირებას და მათ ანალიზს ციტოქიმიური, ბიოქიმიური, ბიოფიზიკური და სხვა მეთოდებით.

სინათლის მიკროსკოპია.

მეთოდის პრინციპია, რომ სინათლის სხივი, რომელიც გადის ობიექტზე, შედის ობიექტის ლინზების სისტემაში და ქმნის პირველადი გამოსახულებას, რომელიც გადიდებულია თვალის ლინზების დახმარებით. მიკროსკოპის მთავარი ოპტიკური ნაწილი, რომელიც განსაზღვრავს მის ძირითად შესაძლებლობებს, არის ლინზა.

თანამედროვე მიკროსკოპებში ლინზები ურთიერთშემცვლელია, რაც საშუალებას გაძლევთ შეისწავლოთ უჯრედები სხვადასხვა გადიდებით. მიკროსკოპის, როგორც ოპტიკური სისტემის მთავარი მახასიათებელია მისი გარჩევადობა, ე.ი. ერთმანეთთან ახლოს ორი ობიექტის ცალკეული გამოსახულების მიცემის უნარი.

ლინზის მიერ მოცემული სურათები შეიძლება ბევრჯერ გაიზარდოს ძლიერი ოკულარულის გამოყენებით ან, მაგალითად, ეკრანზე პროექციებით (10 5-ჯერ). სინათლის მიკროსკოპის გარჩევადობა შეზღუდულია სინათლის ტალღის სიგრძით: რაც უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე, მით უფრო მაღალია გარჩევადობა. როგორც წესი, სინათლის მიკროსკოპები იყენებენ სინათლის წყაროებს სპექტრის ხილულ რეგიონში (400-700 ნმ), ამიტომ მიკროსკოპის მაქსიმალური გარჩევადობა ამ შემთხვევაში არ შეიძლება იყოს 200-350 ნმ-ზე მეტი (0,2-0,35 მიკრონი). თუ იყენებთ იისფერ შუქს (260-280 ნმ), მაშინ შეგიძლიათ გაზარდოთ გარჩევადობა 130 - 140 ნმ (0,13-0,14 მიკრონი). ეს იქნება სინათლის მიკროსკოპის თეორიული გარჩევადობის ზღვარი, რომელიც განისაზღვრება სინათლის ტალღური ბუნებით.

ამრიგად, სინათლის მიკროსკოპს შეუძლია მისცეს ჩვენს თვალს დამხმარე მოწყობილობად, არის მისი გარჩევადობის გაზრდა დაახლოებით 1000-ჯერ (ადამიანის შეუიარაღებელი თვალი აქვს გარჩევადობა დაახლოებით 0,1 მმ, რაც უდრის 100 მიკრონს). ეს არის მიკროსკოპის „სასარგებლო“ გადიდება, რომლის ზემოთ მხოლოდ სურათის კონტურებს გავზრდით მასში ახალი დეტალების გამოვლენის გარეშე. ამიტომ, სინათლის ხილული რეგიონის გამოყენებისას, 0.2-0.3 μm არის სინათლის მიკროსკოპის გარჩევადობის საბოლოო ზღვარი.

ელექტრონული მიკროსკოპია.

სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპისთვის მასალა ხშირად იყინება ყინულით დაფარული ზედაპირის შესაქმნელად. ამ შემთხვევაში წყალში ხსნადი ნივთიერებების წყლის დაკარგვა გამორიცხულია და სტრუქტურებში ქიმიური ცვლილებებიც უფრო მცირეა. ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენებით მიღებული მონაცემების გაანალიზებისას უნდა გვახსოვდეს, რომ ეს მეთოდი იკვლევს უჯრედის სტატიკურ მდგომარეობებს ციტოპლაზმის მოძრაობის სწრაფი გაჩერების მომენტში, რომელიც გამოწვეულია ფიქსაციის ქიმიკატების მოქმედებით.

ბნელი ველის მიკროსკოპია.

მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ მტვრის ნაწილაკების მსგავსად სინათლის სხივში (ტინდალის ეფექტი), პაწაწინა ნაწილაკები (0,2 მიკრონიზე ნაკლები) ანათებენ უჯრედში გვერდითი განათების ქვეშ, რომლის არეკლილი შუქი შედის მიკროსკოპის ლინზაში. ეს მეთოდი წარმატებით იქნა გამოყენებული ცოცხალი უჯრედების შესწავლაში.

ბიოპოლიმერების სინთეზისთვის ადგილების ლოკალიზაციის დასადგენად, უჯრედში ნივთიერებების გადაცემის დასადგენად, ცალკეული უჯრედების მიგრაციის ან თვისებების მონიტორინგისთვის, ისინი ფართოდ გამოიყენება. ავტორადიოგრაფიის მეთოდი- იზოტოპებით მონიშნული ნივთიერებების რეგისტრაცია. მაგალითად, ამ მეთოდის გამოყენებით, მარკირებული რნმ-ის წინამორბედების გამოყენებით, ნაჩვენები იყო, რომ მთელი რნმ სინთეზირდება მხოლოდ ინტერფაზის ბირთვში, ხოლო ციტოპლაზმური რნმ-ის არსებობა არის ბირთვიდან სინთეზირებული მოლეკულების მიგრაციის შედეგი.

ციტოლოგიაში სხვადასხვა ანალიტიკური და მოსამზადებელი მეთოდებიბიოქიმია. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, სხვადასხვა ფიჭური კომპონენტის მიღება შესაძლებელია ცალკეული ფრაქციების სახით და მათი ქიმიის, ულტრასტრუქტურისა და თვისებების შესწავლა. ამჟამად, თითქმის ნებისმიერი უჯრედის ორგანელი და სტრუქტურა მიიღება სუფთა ფრაქციების სახით.

ფიჭური სტრუქტურების იზოლირების ერთ-ერთი მთავარი გზაა დიფერენციალური (გამყოფი) ცენტრიფუგაცია.მისი გამოყენების პრინციპი არის ის, რომ ნაწილაკების ჰომოგენატში დაბინძურების დრო დამოკიდებულია მათ ზომაზე და სიმკვრივეზე: რაც უფრო დიდია ნაწილაკი ან რაც უფრო მძიმეა ის, მით უფრო სწრაფად დასახლდება ტესტი მილის ძირში. ამ დასახლების პროცესის დასაჩქარებლად გამოიყენება ცენტრიფუგის მიერ შექმნილი აჩქარებები.

შერეული ქვეფრაქციების განმეორებითი ფრაქციული ცენტრიფუგირებით შესაძლებელია სუფთა ფრაქციების მიღება. ფრაქციების უფრო დახვეწილი გამოყოფის შემთხვევაში გამოიყენება საქაროზას სიმკვრივის გრადიენტური ცენტრიფუგაცია, რაც საშუალებას იძლევა კარგად განცალკევდეს კომპონენტები, თუნდაც ოდნავ განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან სპეციფიკური სიმძიმით. მიღებული ფრაქციები ბიოქიმიური მეთოდებით გაანალიზებამდე უნდა შემოწმდეს სისუფთავეზე ელექტრონული მიკროსკოპით.

ტესტის კითხვები:

1. ცოცხალი ნივთიერების ორგანიზების დონეები

2. ორგანიზმების ორგანიზების ფიჭური თეორია

3. კვლევის მეთოდები ციტოლოგიაში

4. ციტოლოგიის ამოცანები და საგანი

5. მსუბუქი მიკროსკოპის მოწყობილობა

6. ელექტრონული მიკროსკოპის მოწყობილობა

7. უსაფრთხოების ზომები ციტოლოგიური მუშაობისთვის

8. ციტოლოგიური გამოკვლევისთვის ბიოლოგიური მასალის მომზადების მოთხოვნები

9. ფიქსაციის საშუალებები, მოქმედების მექანიზმი

10. ციტოქიმია, მატერიალური მოთხოვნები და შესაძლებლობები

11. რაოდენობრივი ანალიზი (მორფომეტრია), მოთხოვნები და შესაძლებლობები

12. არტეფაქტები ციტოლოგიაში, შედეგების ობიექტივიზაციის გზები

1. ზავარზინი ა.ა., ხარაზოვა ა.დ. ზოგადი ციტოლოგიის საფუძვლები. - ლ., 1982 წ.

2. ჩენცოვი იუ.ს. ციტოლოგიის საფუძვლები. - მ., 1984 წ.

3. შუბნიკოვა ე.ა. ქსოვილების ფუნქციური მორფოლოგია. - მ., მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის გამომცემლობა, 1981 წ.