Все способы исследования клетки

Методы изучения клетки: какие методы используются в цитологии

Содержание:

Методы изучения клетки. Таблица

Название	Краткое описание методов изучения клетки
Световая микроскопия	В световом микроскопе объект освещается видимым светом. Можно рассмотреть внешнее и внутреннее строение клетки, мембрану, клеточную стенку, ядро, органеллы и включения размером более 200 нм.
Электронная микроскопия	Метод получил развитие в начале 30-х г. XX в. после изобретения электронного микроскопа. Возможно изучение объектов размером 1 нм, освещенных пучком электронов.
Центрифугирование	Метод избирательного изучения органоидов клетки. Образец вращают при помощи специальной центрифуги для разделения содержимого клетки на слои. Ультрацентрифугирование — метод выделения биохимических структур и молекул, входящих в состав клетки.
Авторадиография	Заменяют атомы углерода или других элементов на радиоактивные изотопы. Метод меченых атомов помогает наблюдать за процессами перемещения органелл и веществ внутри клеток.
Клеточные культуры	Выращивание колоний клеток на питательных средах для последующего изучения.

Микроскопия

Информацию в таблице «Методы цитологии» рекомендуется дополнить рассказом о световом и электронном микроскопах. Начало изучения микромира связано с изобретением первого светового микроскопа в 1590 году (братьями Янсен). Первые исследования клеточного строения живых организмов с помощью микроскопа выполнили Р. Гук (1665 г.) и А. Левенгук (1696 г.).

Исторически первый метод исследования в цитологии не растерял своего значения до наших дней. Современные методы изучения клетки — фазово-контрастная и интерференционная микроскопия. Разновидности световых микроскопов позволяют различать тонкие детали в живой клетке без ее фиксации и окрашивания.

Особенности метода электронной микроскопии:

1. Внутри электронного микроскопа создают вакуум для того, чтобы пучок электронов не рассеивался.
2. Для исследования необходимы предварительная фиксация и обезвоживание препаратов.
3. После этого объекты заливают в плотную среду для выполнения тончайших срезов при помощи ультратонкого ножа — микротома.
4. Изображение объекта фиксируется с помощью детектора электронов.

Какие методы используются в цитологии, во многих случаях зависит от особенностей объектов. Флуоресцентная микроскопия предназначена для изучения образцов с собственной флуоресценцией, таких как хлорофилл, который в синем свете флуоресцирует красным. Можно исследовать и другие объекты, предварительно окрасив их определенными флуоресцентными красителями.

Флуоресцентный и конфокальный микроскопы позволяют получать изображения некоторых объектов с максимальным разрешением. Трансмиссионный микроскоп дает изображение среза «на просвет». Сканирующий электронный микроскоп дает объемные изображения объектов.

В настоящее время жизнь клетки исследуют на уровне органелл, молекул и атомов. В цитологии используют методы молекулярной биологии, гистологии, микробиологии, биохимии, физиологии. Смежные науки развиваются в тесном контакте друг с другом. Подразделы биологии используют сходные методы исследования, а открытия в одной области оказывают влияние на развитие других дисциплин.

Источник

Цитологические исследования. Общая информация

«Цитологическое исследование – исследование, основанное на изучении с помощью микроскопа особенностей строения клеток, клеточного состава органов, тканей, жидкостей организма человека и животных в норме и при патологических процессах. Диагностическое цитологическое исследование сходно с гистологическим исследованием биопсийного материала по цели (прижизненное распознавание патологического процесса), методической основе (морфологический анализ), объекту исследования (компоненты патологических участков органа и ткани), методам окраски ядра, цитоплазмы и других компонентов клетки” (Большая медицинская энциклопедия, 1986).

Цитологическая диагностика зарекомендовала себя как важный метод морфологической верификации диагноза. Она широко используется с целью раннего выявления и лечения предопухолевых процессов и рака, позволяет установить природу различных заболеваний, помочь клиницисту определить тактику лечения больных, осуществить динамическое наблюдение, выявить рецидивы. Цитологическое исследование имеет большое значение в практическом здравоохранении; нередко оно оказывается единственным морфологическим методом, на результате которого основывается лечение.

Организм человека – целостная система, которая состоит более чем из 200 разновидностей клеток, межклеточных пространств, организованных в ткани, органы. В некоторых органах и тканях присутствуют микроорганизмы, а также вирусы, которые способны значительно влиять на работу этих органов и тканей. Это, образно названное Рудольфом Вирховым, клеточное государство содержит около 220 млрд. клеток, каждая из которых предназначена к выполнению определенных функций. Слаженная работа всех морфологических структур регулируется сложными процессами; каждый человек представляет собой индивидуальность, и имеет предрасположенность к определенным заболеваниям, которые могут проявиться или не проявиться в течение жизни. Также индивидуальна реакция разных организмов на различные этиологические агенты, способные вызвать заболевание. Цитологическое исследование позволяет изучить под микроскопом клеточный состав различных органов и тканей, сопоставить найденные изменения с клиническими сведениями и результатами дополнительных исследований (инструментальных, лабораторных, микробиологических, генетических и др.), при необходимости коллегиально оценить полученные данные с целью выработки индивидуального плана лечения больного.

Решающую роль в установлении цитологического диагноза играет получение качественного материала, стандартизация приготовления препаратов, практический опыт врача-цитолога, его интуиция, возможность собрать в одно целое различные признаки (с учетом фона препарата, особенностей клеток и их расположения).

В практической работе цитологическую диагностику отличает простота, быстрота, возможность легко повторить исследование. Области применения цитологической диагностики включают:

• cкрининг (профилактический осмотр);
• установление (уточнение) диагноза заболевания, в т. ч. неопухолевых поражений, опухолей;
• установление (уточнение) морфологического диагноза при отрицательных результатах гистологического исследования (отсутствие данных о патологическом процессе или неинформативный материал) или невозможности получить материал для гистологической диагностики;
• контроль в ходе лечения и после него, в т. ч. после воспалительного процесса, операции, лучевой и химиотерапии;
• динамическое наблюдение (в т. ч. определение рецидива опухоли);
• научные исследования;
• обнаружение или ориентировочное определение наличия в препарате некоторых разновидностей бактерий, грибов, простейших;
• установление цитопатического действия вирусов;
• другие возможности.

Вместе с тем цитологическая диагностика, как все диагностические методы, имеет определенные ограничения, связанные со способом получения материала, качеством приготовления мазка и его окрашивания, локализацией патологического очага, особенностями его гистологического строения. При неудачах цитологического исследования может быть упущена возможность своевременного лечения; ошибочный диагноз может повлечь за собой выполнение неадекватной врачебной тактики, лучевого лечения, химиотерапии, операций большого объема, иногда калечащих пациента. Можно выделить несколько основных аспектов, ограничивающих возможности цитологической диагностики:

• неудачи при получении материала, приготовлении и окрашивании препаратов;
• субъективизм и в связи с этим значение практического опыта врача-цитолога;
• недостаточное использование объективных современных методов в установлении морфологического диагноза.

Источник

Основные методы исследования строения и функций клетки: световая и электронная микроскопия, методы центрифугирования и меченых атомов и другие

Основные методы исследования строения и функций клетки

Усовершенствование приборов, развитие физических и химических методов исследования напрямую повлияли на достижения в области науки о клетке.

Какие методы используют для изучения строения и функций клеток?

Сегодня в цитологии используются методы исследования клетки, основывающиеся на наработках в области химии, биохимии, молекулярной биологии. Все они нацелены на изучение структуры, функций и химизма клеток.

Среди всех методов изучения клетки особенно стоит выделить микроскопические и, в первую очередь, электромикроскопические. Благодаря им есть возможность уточнить детали строения клеток на различных уровнях — начиная клеточным и заканчивая молекулярным.

Световая микроскопия

Микроскопирование как метод изучения мелких биологических объектов вроде клеток и тканей применяется более чем 300 лет. Начиная с первого использованного в исследовательских целях микроскопа происходило постоянное его совершенствование.

Световая микроскопия основана на том, что лучи света проходят через прозрачный объект и попадают затем на систему линз объектива и окуляра микроскопа. Важная часть микроскопа — его разделительная способность: он может предоставлять отдельные изображения двух объектов, расположенных в непосредственной близость друг от друга.

Но у разделительной способности есть ограничение: это длина волны света. Чем меньше этот показатель, тем выше его разделительная способность.

Световой микроскоп имеет разделительную способность, которую ограничивает длина волну фиолетовой части видимого света — это 200 нм. Увеличение в световом микроскопе достигает 2500 раз.

Электронная микроскопия

Шаг вперед в области микроскопирования — электронный микроскоп, который был сконструирован в 1931 году Эметом Руска.

Роль светового луча в электронном микроскопе отводится пучку электронов: он фокусируется магнитами, а не линзами.

Если говорить о трансмиссионном электронном микроскопе, то здесь электроны проходят через объект исследования так же, как лучи света в световом микроскопе. Но важно, чтобы поддерживался высокий уровень вакуума. Как итог — пучок электронов создает на фотопленке изображение объекта.

В случае сканирующего электронного микроскопа, электроны отбиваются от поверхности объекта и в движении создают изображение. Благодаря такому микроскопу стало возможным исследовать некоторые объекты при их жизни.

Любые микроскопы позволяют получить изображение за счет того, что одни части исследуемого объекта поглощают или отбивают больше света или электронов, чем другие. Световые микроскопы работают с красителями. В трансмиссионных микроскопах вместо красителей применяется напыление платиной или золотом — у них есть способность отбивать электроны.

Для получения покрытой льдом поверхности при работе со сканирующим микроскопом практикуют замораживание материала.

Методы центрифугирования и меченых атомов

При помощи метода центрифугирования ученые изучают отдельные клеточные структуры. Для этого клетки проходят предварительное измельчение, после чего центрифугируются. Отдельные образовавшиеся фракции — и есть предмет изучения ученых.

Если нужно изучить место, в котором произошли определенные биохимические процессы в клетке, то используется метод меченых атомов. Если один из атомов определенного клеточного элемента заменить радиоактпвным изотопом, то с помощью прибора можно будет увидеть миграцию, локализацию и превращение этих веществ в клетке.

Метод культуры клеток и тканей

Какие методы используют для изучения строения и функций клетки помимо цитологических исследований?

Методы цитологических исследований, описанные выше, в качестве материала для исследований используют клетку (перед этим она умерщвляется). Однако не менее интересными являются исследования, материалом которых выступает живая клетка. Метод культуры клеток и тканей — один из тех методов, с помощью которого есть возможность изучить определенные моменты жизнедеятельности клеток, инкубированные в специальные питательные среды. Это наиболее простой метод изучения жизнедеятельности клетки.

С помощью метода культуры клеток и тканей — современного метода исследования клетки — выращиваются многоклеточные организмы и ткани — из одной клетки, помещенной в питательную среду.

Этот метод изучения клеток считается достаточно ценным как минимум по двум причинам. Во-первых, в центре его внимания — клетка как природная модель, единица биоактивности, которая делает условия эксперимента близкими к нативным. Во-вторых, клетка или ткань освобождаются из-под влияния коррелятивных связей и зависимостей материнского организма. Речь идет о создании условий in vitro — они поддаются управлению и регуляции.

В этом случае нельзя говорить об обеспечении полных условий жизни ткани, так как регуляторные влияния организма отсутствуют. Но с помощью этого метода у ученых есть возможность исследовать рост, деление и движение клеток, изучать, как на клетки влияют различные физические и химические факторы.

Комплексные методы исследования клеток

Перечисленные основные методы исследования клеток позволяют утверждать, что методом изучения в цитологии более чем достаточно. С их помощью можно провести точный анализ: от структуры клетки до молекулярной композиции отдельных ее частей. При этом, у всех методов есть определенные минусы. К примеру, если выращивать клетки в искусственной среде, то они лишаются регуляторного влияния организма.

В случае методов, в ходе которых происходит фиксация и окрашивание клеток, можно говорить об изменении определенным образом их структуры и появлении некоторых отклонений.

Комплексное исследование определенных явлений в жизнедеятельности клеток помогает со всех сторон изучить биологию клетки, ее строение, развитие, химизм, функции, дифференциацию и старение. Так минимизируются минусы отдельных методов исследования.

Оптические приборы в тандеме с компьютером помогают исследовать клетку со всех сторон, смоделировать физиологические и биохимические процессы (с помощью комплексных методов изучают процессы деления клеток, в том числе), изучить ее химический состав, цитофизиологию.

В некоторых случаях исследования проводят в разных лабораториях с помощью разных методов: это позволяет получить дополняющие друг друга данные и целостное представление о процессах, происходящих в живых клетках.

Генная инженерия — новый подход в изучении клеток. Под ней понимают изучение генотипа растительного, животного и человеческого организмов, а также возможностей в них вмешаться — чтобы исправить генетическую патологию.

Основные методы изучения клеток в таблице:

Это вся информация, необходимая для подготовки сообщения на тему методов изучения жизнедеятельности клеток.

Источник