Морфология птиц. Курс лекций для студентов 2го курса по специальности ветеринарная медицина и ветеринарная санитария

• Название: Курс лекций для студентов 2го курса по специальности ветеринарная медицина и ветеринарная санитария
• Анкор: Морфология птиц.doc
• Дата: 27.05.2017
• Размер: 1 Mb.
• Имя файла: Морфология птиц.doc
• Тип: Курс лекций; #8177
• Категория: Медицина
• страница: 3 из 15

Цитохимические и гистохимические методы исследования. Качественные гистохимические методы основаны на использовании реакций, с помощью которых выявляют химические вещества в клетках тканей и органов. Зная, как распределяются в тканях белки, жиры, углеводы, ферменты и другие вещества в норме и при различных воздействиях на организм, можно судить с большей или меньшей вероятностью о направленности метаболических процессов в исследуемых структурах. Современными гистохимическими методами обнаруживают в клетках аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, витамины, минеральные и другие вещества, определяют активность различных ферментов, например в цикле Кребса. Выявление этих веществ основано на специфичности реакций между химическим реактивом и субстратом, входящим в состав клеточных и тканевых структур, и на выделении продуктов химических реакций в виде окрашенных осадков. Чтобы повысить специфичность реакций, часто применяют метод ферментативного контроля. Например, для выявления ДНК и РНК используют галлоцианин – хромовые квасцы, окрашивающие нуклеиновые кислоты в стойкий сине-фиолетовый цвет. РНК и ДНК обнаруживают с помощью реакции Фельгена и Эйнарсона. В основе гистохимии веществ, содержащих полисахаридный компонент, лежит реакция шифф-йодная кислота (ШИК – реакция). С помощью этой реакции можно выявить гликогены, мукопротеиды, гликопротеиды и гликолипиды.

С помощью количественных гистохимических методов изучают химический состав конкретных структур клетки.

Цитоспектрофотометрия – это метод количественного и качественного изучения веществ по спектру их поглощения в структурах отдельных клеток. С его помощью можно установить суммарное содержание белков или других элементов. В основе метода лежит принцип абсорбции спектрофотометрии. Например, с помощью интерферометрии можно оценить сухую массу и концентрацию плотных веществ в живой и фиксированной клетке.

Метод дифференциального центрифугирования основан на применении центрифуг, развивающих скорость от 20000 до 150000 мин^-1 и более. При центрифугировании в определенных условиях, например, в сахарозе в зависимости от градиента плотности, удается отделить и осадить различные органеллы клеток: ядро, митохондрии, фракции пиноцитозных и синаптических пузырьков, рибосом и других компонентов, пригодных для гистохимического исследования.

Метод радиоавтографии широко применяется для изучения кинетики клеточных популяций, метаболических процессов в клетках, и определения участков синтеза биополимеров с помощью регистрации веществ, меченых изотопами. Для этого в ткань животного или среду с культивируемыми клетками вводят предшественников какого-либо макромолекулярного соединения (например, аминокислоты, нуклеотиды), один их атомов которого замещен радиоактивным изотопом (например, радиоактивного водорода Н³, углерода – С¹⁴, серы, фосфора и других). В процессе синтеза белков, гормонов, ферментов и иных веществ в них включается молекула меченого предшественника. Для регистрации места ее включения в темноте на окрашенные обычными методами срезы наносят специальную мелкозернистую фотоэмульсию, после чего срезы проявляют. На участках соприкосновения фотоэмульсии с радиоактивным веществом происходит фотореакция, в результате которой образуются засвеченные участки – метки, или треки. Этим методом можно, например, определить время перемещения клеток, меченных Н³–тимидином в пластах многослойного эпителия, синтез йодсодержащих гормонов в щитовидной железе. С помощью меченого лейцина, радиоактивных предшественников адреналина, норадреналина и серотонина можно определить не только скорость аксонального транспорта от нейронов к клеткам-мишеням, но и установить топографию нервных связей.

Современная гистология располагает многочисленными и разнообразными методами, с помощью которых можно всесторонне изучать строение и функцию живых клеток и тканей органов.

Фазовоконтрастная микроскопия. Естественные биологические объекты в силу наличия в них жидкостей, прозрачны, бесцветны и неконтрастны. Их структуры по отношению к проходящему свету характеризуются одинаковой поглощающей способностью. В отличие от обычной световой микроскопии, где клеточные структуры контрастируют с помощью окрашивания препарата, в фазовоконтрастном микроскопе системы Наварского, контрастирование достигается благодаря использованию специальных объектива и конденсора. Последний преобразует фазовые изменения проходящего через объект света в изменение освещенности полученного изображения. Световые волны могут интерферировать, увеличивая или уменьшая амплитуду результирующих волн. Таким образом, разные компоненты клеток становятся различимыми под микроскопом. В фазовоконтрастном микроскопе различия в амплитуде достигаются благодаря использованию двух пучков световых волн: один падает на объект, другой дифрагирует от него. Данный метод используют, в частности, для прижизненного изучения пленочных препаратов, а также культур клеток и тканей.
Методы изучения анатомии.

1. Обычное и тонкое препарирование мышц, сосудов, нервов птиц с использованием различных режущих и фиксирующих инструментов (скальпеля и пинцета).

2. Фиксация. Для того, чтобы сохранить тушки птиц от процессов гниения используют фиксирующие вещества как формалин, спирт и другие фиксаторы.

3. Вскрытие трупа для изучения топографии органов.

4. Метод изготовления коррозийных препаратов основан на введении быстро застывающих веществ в сосуды или проводящих путей органов (например, мочевые пути лоханки почки, бронхи легкого и др.), дальнейшей мацерации мягких тканей налитых органов.

5. Мацерация мягких тканей органов заключается в получении скелета птицы

6. Наливка кровеносных сосудов красящими веществами, например, гуашью.

7. Метод авторадиографии – исследование отдельных органов путем введения в них радиоактивных веществ.

8. Рентгенологический метод – исследование отдельных органов живого организма путем использования рентгеновских лучей.
Цитология – наука о строении, жизнедеятельности и общих закономерностях развития клеток. В целом цитология – наука, довольно молодая. Из среды других биологических наук она выделилась почти сто лет назад. В первой половине XYII века делались попытки изучения структур, невидимых простым глазом, с помощью увеличительных стекол (лупы). В 1625 г. Стеллутти впервые использовал линзы для исследования анатомических объектов. В середине XYII века английский физик Роберт Гук (1635-1703гг), благодаря усовершенствованному микроскопу (увеличительных линз), увидел пустоты в пробке и впервые применил к ним термин «клетка» – cellula (лат.), kytos (греч.). («Микрография или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол», 1965). Большой вклад в развитие микроскопа внес голландский оптик Антони ван Левенгук, который в 1667 году разработал микроскоп, способный увеличивать изображение в 300 раз. Им были описаны красные кровяные тельца и их движение в капиллярах, спермии, поперечнополосатые мышцы, нервы, сухожилия, также первые простейшие организма, обнаруженные в капле воды. Несколько позже открытия Р. Гука итальянский анатом М.Мальпиги (1671-1675гг) изучил строение кожи, селезенки, почки и др. Английский натуралист Неэмия Грю (1641-1712гг) при описании растений («Анатомия растений», 1682) установил понятие «ткань» как структуру. Активное становление гистологии начинается с 30-х годов XYIII столетия. Прогресс в изучении микроанатомии и клетки связан с развитием микроскопирования в XIX в. Среди ученых успешно продолжающих микроскопические исследования клеток, или «комочков», различных тканей животных был и Ян Евангелиста. Изучая яйцо курицы, он впервые описал (1825-1827гг), главный органоид клетки – ядро, а также нейроны головного мозга, которые затем были названы его именем – клетки Пуркинье. Изменились представления о строении клеток: главным в организации клетки стала считаться не клеточная стенка, а собственно ее содержимое, протоплазма (Пуркинье, 1830). В протоплазме был открыт постоянный компонент клетки – ядро (Браун, 1838). Все эти многочисленные наблюдения позволили подойти к обобщениям, которые впервые были сделаны Т.Шванном в 1838г. Он показал, что клетки растений и животных принципиально сходны между собой (гомологичны). «Заслуга Т. Шванна заключалась не в том, что он открыл клетки как таковые, а в том, что он научил исследователей понимать их значение» (Вальдейер, 1909). Дальнейшее развитие и обобщение эти представления получили в работах Р.Вирхова (1958). Впервые обобщенные сведения о строении клеток были собраны в книгу Ж.Б. Карнуа «Биология клетки», вышедшей в 1884г.

Создание клеточной теории стало важнейшим событием в биологии, одним из решающих доказательств единства всей живой природы и имеет огромное общебиологическое значение, так как оказала значительное влияние на развитие биологии, послужила главным фундаментом для развития таких дисциплин, как эмбриология, гистология и физиология. Она дала основы материалистического понимания жизни, для объяснения эволюционной взаимосвязи организмов, для понимания индивидуального развития.

В 1838г Шванн (Schwann) и Шлейден (Schleiden, 1839) независимо один от другого сформулировали клеточную теорию. Основные положения клеточной теории сохранили свое значение на сегодняшний день, хотя более чем за сто лет были получены новые данные о структуре, жизнедеятельности и развитии клеток. В настоящее время клеточная теория постулирует: 1 – клетка – элементарная единица живого (данное представление было сформулировано Т.Шванном и развито в трудах Р.Вирхова); 2 – клетки разных организмов гомологичны по своему строению (клетки всех организмов, несмотря на их разнообразие, имеют общий принцип строения: они имеют ядро, цитоплазму, основные органеллы) – так же сформулировано Т.Шванном; 3 – размножение клеток происходит путем деления исходной клетки; 4 – многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток, объединенные в целостные, интегрированные системы тканей и органов, подчиненных и связанных между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

В организме животного организма кроме клеток имеются неклеточные структуры – симпласты и синцитий, возникшие либо в результате слияния клеток, либо в результате деления ядер без последующей цитотомии. Симпласты (греч. sym – вместе; plastos - строение)– это многоядерные структуры, состоящие из большого объема цитоплазмы, включающей много ядер. Примером симпласта является поперечно-полосатое мышечное волокно. Синцитий (syn – вместе; kytos – клетка), (соклетия) – клетки, связанные ципоплазматическими перемычками. Примером синцития служат сперматогонии.

Клетка – cellula (лат.), kytos (греч.) – элементарная частица всего живого. В организме всех животных, в частности, у птиц имеются два вида клеток – соматические (soma - тело) и половые. Из соматических (телесных) клеток построены тело животного, его внутренние органы, половые клетки – участвуют в размножении животного организма.

Клетки являются основным структурным и функциональным элементом организма. Их форма, размеры и специфичность дифференцировки разнообразны, характерны для различных тканей и в значительной степени отражают своеобразие их организации в связи со специфичностью их функций. Так, клетки крови, взвешенные в ее плазме, округлые. Клетки, выстилающие поверхности, плотно прилежат друг к другу и имеют плоскую, кубическую или призматическую форму. Клетки гладкой мышечной ткани вытянутые, веретенообразные. У нервных клеток длинные отростки, что позволяет им проводить импульсы на большие расстояния.

Вещества клетки – протоплазма – в процессе жизнедеятельности непрерывно взаимодействует с окружающей средой. Химический состав ее определяется специфичностью обмена веществ организма. Известно, что 96% массы животного составляют 4 элемента: углерод, кислород, водород и азот. В значительных количествах (в сумме до 3%) в тканях содержатся калий, кальций, натрий, фосфор, сера, магний, железо, хлор. Все остальные химические элементы, входящие в состав тканей организма, - микроэлементы (медь, марганец, кобальт, цинк и др.) – содержатся в сотых и тысячных долях процента, участвуют в важнейших физиологических процессах, имеют существенное значение в жизнедеятельности организма.

В результате изучения клеток под микроскопом было установлено, что они состоят из трех частей: ядра – наследственного аппарата, цитоплазмы – метаболического аппарата и активной плазматической мембраны – основы поверхностного аппарата клетки.

В живых клетках более или менее в центре расположено тельце, которое по своему показателю преломления отличается от остальной клетки. Это тельце получило название ядра, потому что первым исследователям оно напоминало ядро ореха, заключенное в скорлупу. По этой же причине слова, относящиеся к ядру, часто начинаются, с префикса кари (от греч. karion – орех). Так, например, разрушение ядра, сопровождающее гибель клетки, называют кариолизис (от греч. lizis – растворение).

Ядро клетки обеспечивает хранение и передачу наследственной информации в ряду клеточных поколений, служит центром управления метаболизма в клетке, включая синтез белков. Если удалить ядро, клетка погибает.

Ядра клеток могут иметь разную форму: округлую, овальную, палочковидную, подковообразную, кольцевидную. Они могут быть сегментированными или лопастными. Кариоплазма представляет собой комплекс гидрофильных коллоидов более вязкой консистенции, чем цитоплазма. В зависимости от физиологического состояния клетки, фазы жизненного цикла структура ядра может видоизменяться и соответственно чему делится на делящееся ядро (состояние митоза), выполняющее функцию передачи наследственной информации от клетки к клетке; ядро, синтезирующее наследственный материал (редупликация, или удвоение, ДНК в период S-период); интерфазное ядро (в промежутках между делениями), управляющее жизнедеятельностью клетки в выборе гормонов, секреторных гранул, нейромедиаторов, белков.

На окрашенных препаратах можно видеть, что ядро одето ядерной мембраной, или оболочкой (кариолемма). В ядре имеются одно или несколько округленных темноокрашенных телец, называемых ядрышками, хроматин и кариоплазма.

Ядерная оболочка (кариолемма). Она состоит из наружной и внутренней липопротеидных мембран, разделенных перинуклеарным пространством, и пронизана порами. Количество пор в ядерной оболочке тесно связано с функциональным состоянием наследственного аппарата клетки и периодом жизнедеятельности последней. Чем интенсивнее процессы синтеза в ядре, тем больше пор в ядерной оболочке. Ядерная оболочка не допускает проникновения в ядро одних веществ и выхода из него других. Считают, что в цитоплазму из ядра поступают высокомолекулярные соединения и информационная РНК (иРНК), а из цитоплазмы в ядро – структурные белки, ферменты, биологически активные вещества и другие соединения. Ядерная оболочка может образовывать временные динамичные связи с пластинчатым комплексом (аппаратом Гольджи).

Хроматин. Это компонент интерфазного ядра эукариотических клеток, обнаруживаемый в виде глыбок и зерен, окрашивающихся основными красителями, из-за чего и получил свое название chroma – краска. Термин «хроматин» предложил немецкий биолог Вальтер Флемминг (Walter Flemming, 1880). Хроматин представляет собой сложный комплекс дезоксинуклеопротеидов (ДНП), состоящий из ДНК (40% общей массы), белков-гистонов (60%, 85% гистонов и 15% кислых белков) и частично РНК (до 1%). Основываясь на сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), электронной авторадиографии и электронной цитохимии, можно утверждать, что хроматин – это в большей части деспирализованные хромасомы. Хроматин, который виден под световым микроскопом, называют конденсированным, тогда как те части хромосомной нити, которые видны под электронным микроскопом, называются деконденсированным. В передаче информации, направляющей синтез белка в неделящейся клетке, участвует только ДНК деспирализованного или деконденсированного хроматина. Иначе говоря, весь хроматин, который можно увидеть под световым микроскопом в ядрах функционирующих клеток тела, по всей вероятности, не выполняет никаких функций. Соответственно деконденсированный хроматин получил название эухроматина, т.е. «хорошего» хроматина, поскольку он «работает», а конденсированный хроматин назвали гетерохроматином (от греч. гетеро – другой), т.е. хроматином другого рода. На петлях деспирализованной ДНК синтезируется РНК.

Из хроматина построены хромосомы. Однако хромосомы как палочковидные или нитевидные структуры видны только в определенные фазы деления клеток.

Ядрышко – производное хромосом, характеризующееся высокой концентрацией РНК и ее активным синтезом в интерфазе. Ядрышко формируется на специализированных участках хромосом – в ядрышковых организаторах. В ядре может быть несколько ядрышек, хорошо окрашивающихся основными красителями. В ядрышках выявлены два компонента: фибриллярный, представляющий собой рибонуклеопротеидные тяжи предшественников рибосом и гранулярный – формирующиеся субъединицы рибосом. Ограничивающей мембраны у ядрышка нет. Функция ядрышка – образование рибосомальной РНК (рРНК).

Кариоплазма состоит из свободных нуклеопротеидов, нуклеотидов, ферментов (в частности ДНК- и РНК-полимераз), специфических белков – гистонов, характерных только для ядра и участвующих в образовании оболочки хромосом.

Интерхроматиновый ядерный матрикс представлен фибриллами и гранулами рибонуклеопротеидов (РНП), тесно характеризующими на периферии с субмембранной пластинкой ядра. Матрикс обеспечивает прикрепление ДНК и РНК к филаментам и регулирует их редупликацию и транскрипцию.

Хромосома делящейся клетки состоит из двух хроматид, соединенных между собой перетяжкой. Последняя представляет собой неспирализованный участок ДНК – центромеру, или кинетохор. Снаружи хромосомы покрыты белковой оболочкой из гистонов. Хромосомы бывают различной формы: равноплечие, неравноплечие, в виде барабанной палочки; состоят из ДНК (90%), РНК (10%) и некоторого количества Cu, Mg. Ряд авторов считают, что ионы Cu и Mg участвует в склеивании молекул ДНК в хромосоме. В клетках курицы 78 хромосом. У всех соматических клеток набор хромосом диплоидный, или двойной, образующийся в результате слияния двух половых гаплоидных клеток – самцов (ZZ) и самок (WZ). Функция хромосом заключается в синтезе специфических для данного организма нуклеиновых кислот, из которых ДНК отвечает за хранение и передачу наследственной информации в клеточных поколениях, а РНК управляет синтезом белков в клетке.

Модель структуры ДНК был предложен американскими учеными Дж. Уотсон и Ф. Крик (1956). Молекула ДНК представляет собой две спаренные антипараллельные цепи, закрученные одна вокруг другой в правую спираль. Каждая цепочка ДНК в свою очередь является полимером, образованным из нуклеотидов. В состав нуклеотида входят три элемента: два постоянных (фосфорная кислота и сахар дезоксирибоза) и один переменный, который может быть представлен одним из четырех азотистых оснований: аденином (А), тимином (Т), гуанином (Г) и цитозином (Ц). Благодаря различному чередованию последовательностей нуклеотидов в цепочке достигается большое разнообразие синтезируемых белков. Две цепи ДНК соединены в одну молекулу азотистыми основаниями через водородные связи. При этом А соединяется только с Т (двумя водородными связями), а Г – только с Ц (тремя связями). Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в двойной спирали ДНК получило название комплементарности. По этому принципу образуются новые молекулы ДНК на базе исходной (матричной) молекулы.