Що вивчає цитологія? Історія розвитку цієї науки та використовувані в ній методи

Останнє оновлення Гру 1, 2022

Зміст

Не кожен знає, що цитологія – це наука, вивчає функції, будову та розвитку клітин будь-яких живих організмів, зокрема і одноклітинних. Для діагностики захворювань людей та тварин цитологічні дослідження набули великого значення.

Знаючи визначення, що таке цитологія, зовсім неважко зрозуміти, що ця наука змогла розвиватися лише після створення та поступового вдосконалення оптичного мікроскопа та розробки гістологічних методів дослідження.

Історія виявлення клітини

Історія розвитку цитології починається із відкриття клітини. Термін «клітина» був уперше використаний англійцем Робертом Гуком у 1665 році, який розглядав під удосконаленим ним мікроскопом зріз пробки. Він зміг розглянути пористу будову матеріалу, точніше клітинні оболонки з целюлози. Пізніше його відкриття підтвердили італієць М. Мальпіги та англієць Н. Грю, а А. Левенгук у 1781 році вперше опублікував малюнки, що зображують клітини тварини з ядрами. Так почала робити свої перші кроки цитологія – наука про клітину.

На початку 19 століття стало формуватися уявлення про те, що клітина є найважливішою структурною одиницею будь-якого організму, тобто закладалися основи цитології. Р. Броун в 1831 році знайшов у рослинних клітинах ядра, давши їм таку назву латиною, а трохи пізніше довів, що цей елемент присутній у клітинах всіх тварин і рослин. Вчені також виявили процес розподілу клітин.

Я. Пуркіньє, який вперше описав ядро тваринної клітини, придумав способи просвітлення та забарвлення клітинних препаратів, адже це те, що вивчає цитологія. Він ввів поняття протоплазми і був серед перших дослідників, які намагалися порівняти тварини та рослинні клітини.

У 1839 році німцями Т. Шванном і М. Шлейденом була сформульована клітинна теорія, де клітина вважалася основним елементом будови, розвитку та життєдіяльності живого світу, що містить у собі весь комплекс властивостей, властивих життю, будучи її базовим осередком. З того часу так і було встановлено, що цитологія – це наука про всі аспекти клітини. За допомогою клітинної теорії було розкрито природу різноманітних найпростіших. Т. Зібольд дав формулювання одноклітинним тваринам, ґрунтуючись на постулатах клітинної теорії.

Для розвитку цитології важливою стала поява вчення Р. Вірхова про целюлярну патологію, в якій клітини розглядалися, як місце, де корені хвороби. Завдяки цьому вивченням клітин стали цікавитися не лише фізіологи та анатоми, а й патологи. Вірхов також стверджував, що клітини з’являються лише зі своїх попередників. Його вчення сильно вплинуло перегляд поглядів щодо природи клітин: якщо спочатку головним структурним елементом вважалася оболонка клітини, пізніше клітину стали визначати, як шматочок протоплазми з ядром всередині. Таким чином, ядро було визнано невід’ємним елементом клітинної структури. Одночасно було відкрито складну будову самої протоплазми, у якій знайшли різні органоїди: мітохондрії, клітинний центр, комплекс Гольджи. У ядрах було знайдено нуклеїнові кислоти.

Відео про те, що вивчає цитологія

На розвиток цитології сильно вплинули закони успадкування ознак Г. Менделя та подальше їхнє трактування. Завдяки цьому виникла хромосомна теорія спадковості, а цитології з’явилися нові напрями – каріологія і цитогенетика.

Великим кроком вперед для цитології став винахід методу культури тканин та його похідних, що включають:

метод одношарових культур клітин;
метод культури фрагментів та цілих органів у тканинах тварин, на оболонках курячих ембріонів або у живильному середовищі;
метод органних культур тканинних фрагментів на розділі газової фази та живильного середовища.

З їх допомогою можливі тривалі спостереження за життєдіяльністю клітин, відокремлених від організму, вивчення їхнього поділу, руху, диференціювання тощо.

Поява в цитологічних дослідженнях кількісних методів дозволило виявити закон видової сталості щодо розміру клітин, який потім став відомим як закон сталості мінімальних клітинних розмірів. У 1925 року було виявлено явище послідовного подвоєння обсягу клітинних ядер, зазвичай відбиває подвоєння у клітинах хромосом.

У середині 20 століття науково-технічна революція забезпечила цитології бурхливий розвиток та перегляд деяких її уявлень. Створення електронного мікроскопа дозволило вивчати будову і зрозуміти незрозумілі функції клітинних органоїдів, а також відкрити величезну кількість субмікроскопічних структур, зрозуміти, звідки беруться стовбурові клітини.

Види та напрямки цитології

Коли кажуть, що таке цитологія у біології, то виділяють загальну та приватну цитологію. Перша називається ще біологією клітини і зводиться до вивчення структур, загальних більшість типів клітин, і навіть їх функцій, реакцію пошкодження, обміну речовин, хворобливі зміни, процеси відновлення та адаптацію умов середовища. Приватна цитологія спрямовано вивчення особливостей спеціалізованих клітин багатоклітинних організмів та його адаптацією до довкілля у разі найпростіших.

Сьогодні виділяють 6 основних напрямів цитології:

Цитоморфологія досліджує особливості структури клітини. Її основними інструментами є різні види мікроскопії фіксованих клітин (оптична, поляризаційна, електронна) та живих клітин (люмінесцентна та фазово-контрастна мікроскопія, темнопольний конденсор).
Цитофізіологія досліджує роботу клітини як живої єдиної системи, взаємодію та функціонування внутрішньоклітинних структур. Ці складні завдання вирішуються особливими експериментальними прийомами, що поєднуються з методами мікрохірургії, мікрокінозйомки та культури клітин та тканин.
Цитохімія цікавиться молекулярним пристроєм клітини та її компонентів, а також процесами метаболізму. Для цитохімічних досліджень застосовуються оптичні та електронні мікроскопи, інтерференційна та ультрафіолетова мікроскопія, авторадіографія, цитофотометрія, фракційне центрифугування з подальшим хіманалізом кожної фракції.
Цитогенетика займається питаннями закономірності функціональної та структурної організації хромосом еукаріотів.

Цитоекологія вивчає реакцію клітин на різні фактори навколишнього середовища і механізми адаптації, що виявляються.
Цитопатологія займається вивченням хворих клітин, поділяючись на вірусну (у разі впливу вірусів на клітину), онкологічну (зміни в пухлинних клітинах), цитофармакологію (вплив лікарських препаратів), космічну (дослідження клітин в умовах космічного польоту) тощо.

Цитологічні дослідження

Найчастіше в цитології використовують метод дослідження, що збігається з гістологічним дослідженням, у якому відбирається зразок тканини з хворого органу. Але є й різниця: для цитологічного дослідження потрібна менша кількість біоматеріалу, а його дослідження не потребує попередньої обробки та спеціального обладнання, крім мікроскопа. Приводом для цитологічного дослідження може стати небажаність чи неможливість біопсії, якщо, наприклад, хворий обстежується в умовах звичайної поліклініки. За допомогою цитологічного дослідження можна оцінити стан покривних тканин людини (слизових оболонок і шкіри), оскільки в цих тканинах дуже часто починають формуватися онкологічні захворювання. Можна також вивчити жіночу гормональну активність, процес загоєння ран та інші процеси.

Відео про цитологію – науку про клітину

Спосіб отримання матеріалу, необхідного для досліджень залежить від того, яка тканина або орган були пошкоджені:

При шкірних захворюваннях з тканин беруться відбитки чи зіскрібки.
При хворобах органів кровотворення, молочних чи щитовидної залози з уражених ділянок беруться пунктати.
При недугах ЦНС необхідно брати спинномозкову рідину.
При хворобах легень може забиратися мокротиння і т.д.

Завдяки стрімкому розвитку науки та технології можливості цитології постійно зростають.