Was untersucht die Zytologie? Die Geschichte der Entwicklung dieser Wissenschaft und der dabei verwendeten Methoden

Nicht jeder weiß, dass Zytologie eine Wissenschaft ist, die die Funktionen, Struktur und Entwicklung von Zellen aller lebenden Organismen, einschließlich Einzeller, untersucht. Für die Diagnose von Erkrankungen bei Mensch und Tier sind zytologische Untersuchungen von großer Bedeutung geworden.

Wenn man die Definition dessen kennt, was Zytologie ist, ist es überhaupt nicht schwer zu verstehen, dass sich diese Wissenschaft erst nach der Schaffung und schrittweisen Verbesserung des optischen Mikroskops und der Entwicklung histologischer Forschungsmethoden entwickeln konnte.

Geschichte der Zellentdeckung

Die Entwicklungsgeschichte der Zytologie beginnt mit der Entdeckung der Zelle. Der Begriff „Zelle” wurde erstmals 1665 von dem Engländer Robert Hooke verwendet, der einen Korkabschnitt unter einem von ihm verbesserten Mikroskop untersuchte. Er konnte die zelluläre Struktur des Materials sehen, genauer gesagt die Zellmembranen der Zellulose. Später wurden seine Entdeckungen von dem Italiener M. Malpighi und dem Engländer N. Gru bestätigt, und A. Leeuwenhoek veröffentlichte 1781 erstmals Zeichnungen, die Tierzellen mit Zellkernen darstellten. Damit begann die Zytologie, die Wissenschaft von der Zelle, ihre ersten Schritte zu machen.

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts begann sich die Vorstellung zu bilden, dass die Zelle die wichtigste Struktureinheit eines jeden Organismus ist, dh die Grundlagen der Zytologie wurden gelegt. R. Brown fand 1831 Kerne in Pflanzenzellen, gab ihnen einen solchen Namen auf Latein und bewies wenig später, dass dieses Element in den Zellen aller Tiere und Pflanzen vorhanden ist. Wissenschaftler haben auch den Prozess der Zellteilung entdeckt.

J. Purkinje, der als Erster den Zellkern einer tierischen Zelle beschrieb, entwickelte Methoden zur Klärung und Färbung von Zellpräparaten, denn dies ist das, was die Zytologie untersucht. Er führte das Konzept des Protoplasmas ein und war einer der ersten Forscher, der versuchte, Tier- und Pflanzenzellen zu vergleichen.

1839 formulierten die Deutschen T. Schwann und M. Schleiden die Zelltheorie, in der die Zelle als das Hauptelement in der Struktur, Entwicklung und dem Leben der lebenden Welt angesehen wurde, die den gesamten Komplex der dem Leben innewohnenden Eigenschaften enthält Grundzelle. Seitdem hat sich herausgestellt, dass die Zytologie die Wissenschaft aller Aspekte rund um die Zelle ist. Mit Hilfe der Zelltheorie wurde die Natur verschiedener Protozoen aufgedeckt. T. Siebold gab einzelligen Tieren eine Formulierung, die auf den Postulaten der Zelltheorie basiert.

Wichtig für die Entwicklung der Zytologie wurde die Herausbildung der Lehre von R. Virchow zur Zellpathologie, in der Zellen als Wurzelort von Krankheiten betrachtet wurden. Dadurch interessierten sich nicht nur Physiologen und Anatomen, sondern auch Pathologen für das Studium von Zellen. Virchow argumentierte auch, dass Zellen nur von ihren Vorläufern abstammen. Seine Lehre beeinflusste stark die Revision der Ansichten über die Natur der Zelle: Wurde zunächst die Zellmembran als Hauptstrukturelement angesehen, so wurde später die Zelle als ein Stück Protoplasma mit einem darin befindlichen Zellkern definiert. Somit wurde der Zellkern als integraler Bestandteil der Zellstruktur erkannt. Gleichzeitig wurde die komplexe Struktur des Protoplasmas selbst entdeckt, in dem verschiedene Organellen gefunden wurden: Mitochondrien, das Zellzentrum, der Golgi-Komplex. Nukleinsäuren wurden in Kernen gefunden.

Video darüber, was Zytologie studiert

Die Entwicklung der Zytologie wurde stark von den Vererbungsgesetzen der Merkmale von G. Mendel und ihrer anschließenden Interpretation beeinflusst. Dadurch entstand die chromosomale Vererbungstheorie und neue Richtungen in der Zytologie – Karyologie und Zytogenetik.

Ein großer Fortschritt für die Zytologie war die Erfindung der Gewebekulturmethode und ihrer Derivate, darunter:

• Single-Layer-Zellkulturverfahren;
• die Methode der Kultivierung von Fragmenten und ganzen Organen in tierischen Geweben, auf den Schalen von Hühnerembryos oder in einem Nährmedium;
• Methode der Organkulturen von Gewebefragmenten auf dem Schnitt der Gasphase und Nährmedium.

Mit ihrer Hilfe sind Langzeitbeobachtungen der Vitalaktivität von vom Körper isolierten Zellen, die Untersuchung ihrer Teilung, Bewegung, Differenzierung usw. möglich.

Das Aufkommen quantitativer Methoden in zytologischen Studien ermöglichte es, das Gesetz der Artkonstanz in Bezug auf die Zellgröße aufzudecken, das später als Gesetz der Konstanz der minimalen Zellgrößen bekannt wurde. 1925 wurde das Phänomen der sequentiellen Verdoppelung des Volumens von Zellkernen entdeckt, das normalerweise die Verdoppelung von Chromosomen in Zellen widerspiegelt.

Mitte des 20. Jahrhunderts sorgte die wissenschaftliche und technologische Revolution für eine rasante Entwicklung der Zytologie und die Überarbeitung einiger ihrer Ideen. Die Schaffung eines Elektronenmikroskops ermöglichte es, die Struktur zu untersuchen und die bisher unverständlichen Funktionen von Zellorganellen zu verstehen sowie eine große Anzahl submikroskopischer Strukturen zu entdecken, um zu verstehen, woher Stammzellen stammen.

Arten und Richtungen der Zytologie

Wenn sie sagen, was Zytologie in der Biologie ist, unterscheiden sie zwischen allgemeiner und besonderer Zytologie. Die erste wird auch als Zellbiologie bezeichnet und reduziert sich auf die Untersuchung von Strukturen, die den meisten Zelltypen gemeinsam sind, sowie deren Funktionen, Reaktionen auf Schäden, Stoffwechsel, Krankheitsveränderungen, Genesungsprozesse und Anpassung an Umweltbedingungen. Die private Zytologie zielt darauf ab, die Eigenschaften spezialisierter Zellen vielzelliger Organismen und ihre Anpassung an die Umwelt im Fall von Protozoen zu untersuchen.

Jetzt gibt es 6 Hauptbereiche der Zytologie:

• Die Zytomorphologie untersucht die Merkmale der Zellstruktur. Seine Hauptwerkzeuge sind verschiedene Arten der Mikroskopie von fixierten Zellen (optisch, polarisierend, elektronisch) und lebenden Zellen (Lumineszenz- und Phasenkontrastmikroskopie, Dunkelfeld-Kondensor).
• Die Zytophysiologie untersucht die Arbeit der Zelle als lebendes Einzelsystem, das Zusammenspiel und die Funktionsweise intrazellulärer Strukturen. Diese komplexen Probleme werden durch spezielle experimentelle Methoden gelöst, kombiniert mit den Methoden der Mikrochirurgie, der Mikroverfilmung sowie der Zell- und Gewebekultur.
• Die Zytochemie interessiert sich für den molekularen Aufbau der Zelle und ihrer Bestandteile sowie Stoffwechselvorgänge. Für zytochemische Untersuchungen werden Licht- und Elektronenmikroskope, Interferenz- und UV-Mikroskopie, Autoradiographie, Zytophotometrie, fraktionierte Zentrifugation mit weiterer chemischer Analyse jeder Fraktion verwendet.
• Die Zytogenetik beschäftigt sich mit den Gesetzmäßigkeiten der funktionellen und strukturellen Organisation eukaryotischer Chromosomen.

• Die Zytoökologie untersucht die Reaktion von Zellen auf verschiedene Umweltfaktoren und die manifestierten Anpassungsmechanismen.
• Die Zytopathologie befasst sich mit der Erforschung erkrankter Zellen, unterteilt in virale (wenn Viren eine Zelle befallen), onkologische (Veränderung von Tumorzellen), Zytopharmakologie (Wirkung von Medikamenten), Weltraum (Zelluntersuchungen unter Raumflugbedingungen) etc.

Zytologische Studien

Sehr häufig wird in der Zytologie eine Untersuchungsmethode angewandt, die mit einer histologischen Untersuchung zusammenfällt, bei der eine Gewebeprobe aus einem erkrankten Organ entnommen wird. Es gibt jedoch einen Unterschied: Eine zytologische Untersuchung erfordert eine geringere Menge an Biomaterial, und ihre Untersuchung erfordert keine Vorbehandlung und keine spezielle Ausrüstung, außer einem Mikroskop. Anlass für eine zytologische Untersuchung kann die Unerwünschtheit oder Unmöglichkeit einer Biopsie sein, wenn der Patient beispielsweise in einer konventionellen Klinik untersucht wird. Mit Hilfe einer zytologischen Untersuchung ist es möglich, den Zustand menschlicher Hautgewebe (Schleimhäute und Haut) zu beurteilen, da sich in diesen Geweben sehr häufig onkologische Erkrankungen bilden. Sie können auch die weibliche Hormonaktivität, den Prozess der Wundheilung und andere Prozesse untersuchen.

Video über Zytologie – die Wissenschaft der Zelle

Die Methode zur Gewinnung des für die Forschung erforderlichen Materials hängt davon ab, welches Gewebe oder Organ beschädigt wurde:

• Bei Hauterkrankungen werden Gewebeabdrücke oder -geschabsel entnommen.
• Bei Erkrankungen der blutbildenden Organe, der Brustdrüse oder der Schilddrüse werden Punktate aus den betroffenen Arealen entnommen.
• Bei Erkrankungen des zentralen Nervensystems ist es notwendig, Liquor cerebrospinalis zu nehmen.
• Bei Erkrankungen der Lunge kann Sputum gesammelt werden usw.

Dank der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technik wachsen die Möglichkeiten der Zytologie ständig.