Metodi di ricerca in citologia clinica. Metodi di ricerca citologici

Livello cellulare dell'organizzazione della vita

§ 16. Storia dello studio della cellula. Metodi di ricerca citologica.

Storia dello studio della cellula.

Il mondo delle cellule è rimasto completamente sconosciuto fino alla metà del XVII secolo, quando le persone hanno imparato a molare le lenti e ad usarle per espandere le possibilità della visione.

Uno dei primi creatori del microscopio è stato Roberto Hooke fisico, meteorologo, biologo, ingegnere, architetto. IN 1665 pubblicò un album di disegni chiamato "macrografia", che presentava le sue osservazioni al microscopio.

Uno dei contemporanei di talento di Hooke era un olandese Antonio van Leeuwenhoek, che ha creato 200 microscopi di sua progettazione speciale. Leeuwenhoek ha ottenuto un aumento degli oggetti di 270 volte e ha fatto scoperte eccezionali.

Robert Brown nel 1833 scoprì il nucleo nella cellula. Dopo 1825 gennaio Purkinje ha sviluppato metodi efficaci per la preparazione e la colorazione di preparati per apparecchiature microscopiche.

La teoria cellulare è stata proposta per le piante in 1837 botanico tedesco Mattia Schleiden, ed esteso al mondo animale dal suo amico fisiologo Theodore Schwann. Un po 'più tardi è stato integrato Rudolf Virchow, in cui 1885 formulò la proposizione "Ogni cellula viene da una cellula".

A metà del XIX secolo. la teoria cellulare è diventata universalmente riconosciuta e la base per la scienza della cellula - citologia. Entro la fine del XIX secolo. sono stati scoperti molti componenti cellulari. Gli scienziati li hanno descritti e hanno dato loro dei nomi.

Ma in 1945 i citologi hanno esaminato le cellule per la prima volta con un microscopio elettronico e hanno visto molte strutture precedentemente sconosciute. Quindi, un ruolo decisivo nello sviluppo della citologia appartiene alle nuove scoperte in altre scienze, in particolare in fisica.

Metodi di ricerca citologica.

Il metodo principale è metodo di microscopia ottica. Implica l'uso di un microscopio ottico, ma solo i preparati citologici appositamente preparati possono essere esaminati al microscopio ottico.

Per preparare i preparati, i citologi utilizzano vetrini e oggetti appositamente preparati che possono essere visualizzati.

Molto spesso, queste strutture sono incolori, quindi devono essere colorate con coloranti speciali, ogni volta diversi, a seconda delle strutture che si desidera vedere.

Ci sono due metodi: il metodo di preparazione dei preparati a pressione: l'oggetto in esame viene semplicemente schiacciato in uno strato tra il vetrino e il vetro di copertura e il metodo di preparazione delle sezioni sottili, costituite da un singolo strato di cellule.

Utilizzato per studiare le cellule viventi Metodo di microscopia a contrasto di fase. Si basa sul fatto che le singole sezioni di una cella trasparente differiscono l'una dall'altra per densità e rifrazione della luce.

Quando studiano le cellule viventi, usano anche metodo di microscopia a fluorescenza. Il suo significato sta nel fatto che un certo numero di sostanze ha la capacità di brillare quando assorbono l'energia luminosa. Ad esempio, se esaminiamo le cellule vegetali in un microscopio a fluorescenza, i grani rossi saranno visibili su un corpo blu scuro, si illuminano intensamente: questi sono cloroplasti.

Esiste un metodo che utilizza isotopi etichettati: metodo autoradiografico- registrazione di sostanze etichettate con isotopi. Usando questo metodo, puoi vedere quali parti della cellula ottengono sostanze etichettate con isotopi radioattivi.

Metodo di microscopia elettronica il citologo ha scoperto quelle strutture cellulari che sono più piccole della lunghezza d'onda della luce. Grazie a questo metodo è stato possibile considerare virus e organelli su cui avviene la sintesi proteica (ribosomi).

I citologi possono anche ottenere e studiare vari componenti cellulari utilizzando frazionamento cellulare. La cellula viene prima distrutta, quindi le strutture cellulari vengono isolate utilizzando un dispositivo speciale: una centrifuga.

Metodo di coltura cellulareè un metodo di conservazione e coltivazione a lungo termine in speciali mezzi nutritivi di cellule, tessuti, piccoli organi o loro parti isolate dal corpo umano, animale o vegetale. Un vantaggio importante di questo metodo è la possibilità di osservare l'attività vitale delle cellule utilizzando un microscopio.

Il valore dei metodi citologici nella diagnosi e nel trattamento delle malattie umane.

1) Metodi citologici sono utilizzati in medicina per studiare lo stato fisiologico del corpo umano basato sullo studio della struttura delle cellule. Sono utilizzati per rilevare malattie del sangue, riconoscere tumori maligni e benigni, molte malattie del sistema respiratorio, digestivo, urinario, nervoso e il loro trattamento.

2) Cellula staminaleè una cellula immatura capace di auto-rinnovarsi e svilupparsi in cellule specializzate del corpo. In un organismo adulto le cellule staminali si trovano principalmente nel midollo osseo e in piccolissime quantità in tutti gli organi e tessuti. Possono essere usati per trattare molte malattie.

§ 17. La struttura delle cellule dei procarioti e degli eucarioti.

L'unità della struttura delle cellule.

Il contenuto di ogni cella è separato dall'ambiente esterno da una struttura speciale - membrana plasmatica (plasmalemma). Questo isolamento permette di creare un ambiente molto particolare all'interno della cella, a differenza di ciò che la circonda. Pertanto, nella cella possono verificarsi quei processi che non si verificano da nessun'altra parte, vengono chiamati processi vitali.

Viene chiamato l'ambiente interno di una cellula vivente, limitato dalla membrana plasmatica citoplasma. Include ialoplasma(sostanza trasparente di base) e organelli cellulari, così come varie strutture non permanenti - inclusioni. Anche gli organelli che si trovano in ogni cellula includono ribosoma, dove si svolge sintesi proteica.

La struttura delle cellule eucariotiche.

eucarioti sono organismi le cui cellule hanno un nucleo. Nucleo- questo è l'organello della cellula eucariotica, in cui sono immagazzinate le informazioni ereditarie registrate nei cromosomi e da cui vengono copiate le informazioni ereditarie. Cromosomaè una molecola di DNA integrata con proteine. Il nucleo contiene nucleolo- un luogo dove si formano altri importanti organelli coinvolti nella sintesi proteica - ribosomi. Ma i ribosomi si formano solo nel nucleo e lavorano (cioè sintetizzano proteine) nel citoplasma. Alcuni di loro sono liberi nel citoplasma, e alcuni sono attaccati alle membrane, formano una rete, che viene chiamata endoplasmatico.

Ribosomi- organelli non di membrana.

Reticolo endoplasmaticoè una rete di tubuli delimitati da membrane. Ne esistono di due tipi: liscio e granuloso. I ribosomi si trovano sulle membrane del reticolo endoplasmatico granulare, pertanto in esso avviene la sintesi e il trasporto delle proteine. E il reticolo endoplasmatico liscio è il luogo di sintesi e trasporto di carboidrati e lipidi. Non ha ribosomi.

Per la sintesi di proteine, carboidrati e grassi è necessaria energia, che viene prodotta nella cellula eucariotica dalle "stazioni energetiche" della cellula - mitocondri.

Mitocondri- organelli a due membrane in cui avviene il processo di respirazione cellulare. I composti organici vengono ossidati sulle membrane mitocondriali e l'energia chimica viene accumulata sotto forma di speciali molecole energetiche. (ATP).

C'è anche un posto nella cellula in cui i composti organici possono accumularsi e da dove possono essere trasportati: questo è apparato di golgi, sistema di tasche a membrana piatta. È coinvolto nel trasporto di proteine, lipidi, carboidrati. Gli organelli della digestione intracellulare si formano anche nell'apparato di Golgi - lisosomi.

Lisosomi- organelli a membrana singola, caratteristici delle cellule animali, contengono enzimi in grado di scomporre proteine, carboidrati, acidi nucleici, lipidi.

Una cellula può contenere organelli che non hanno una struttura a membrana, come i ribosomi e un citoscheletro.

citoscheletro- questo è il sistema muscolo-scheletrico della cellula, comprende microfilamenti, ciglia, flagelli, un centro cellulare che produce microtubuli e centrioli.

Ci sono organelli che sono caratteristici solo per le cellule vegetali, - plastidi. Ci sono: cloroplasti, cromoplasti e leucoplasti. Il processo di fotosintesi avviene nei cloroplasti.

Anche nelle cellule vegetali vacuoli- prodotti di scarto della cellula, che sono serbatoi di acqua e composti in essa disciolti. Gli organismi eucarioti comprendono piante, animali e funghi.

La struttura delle cellule procariotiche.

procarioti sono organismi unicellulari privi di nucleo.

Le cellule procariotiche sono di piccole dimensioni, conservano materiale genetico sotto forma di una molecola di DNA circolare (nucleoide). Gli organismi procarioti includono batteri e cianobatteri, che un tempo erano chiamati alghe blu-verdi.

Se il processo di respirazione aerobica si verifica nei procarioti, per questo vengono utilizzate speciali sporgenze della membrana plasmatica - mesosomi. Se i batteri sono fotosintetici, il processo di fotosintesi avviene sulle membrane fotosintetiche - tilacoidi.

La sintesi proteica nei procarioti avviene in ribosomi. Ci sono pochi organelli nelle cellule procariotiche.

Ipotesi sull'origine degli organelli delle cellule eucariotiche.

Le cellule procariotiche sono apparse sulla Terra prima di quelle eucariotiche.

1) ipotesi simbiotica spiega il meccanismo dell'emergere di alcuni organelli di una cellula eucariotica - mitocondri e plastidi fotosintetici.

2) Ipotesi di invaginazione- sostiene che l'origine della cellula eucariotica derivi dal fatto che la forma ancestrale era un procariote aerobico. Gli organelli in esso sono sorti a seguito dell'invaginazione e dell'esfoliazione di parti della membrana, seguite dalla specializzazione funzionale nel nucleo, nei mitocondri, nei cloroplasti di altri organelli.

§ 18. Membrane cellulari. trasporto di sostanze attraverso le membrane. L'apparato di superficie della cellula, le sue funzioni.

Membrane cellulari.

membrane biologiche- si tratta di sottili strutture adiacenti di dimensioni molecolari situate sulla superficie delle cellule e delle parti subcellulari, nonché di tubuli e vescicole che penetrano nel protoplasma. La funzione delle membrane biologiche è quella di regolare il trasporto di ioni, zuccheri, amminoacidi e altri prodotti metabolici.

Al centro di ogni membrana c'è un doppio strato di fosfolipidi.

Tuttavia, lo strato bilipidico non è ancora una membrana già pronta, ma solo la sua base. Proteine ​​chiamate proteine ​​di membrana. Sono le proteine ​​di membrana che determinano molte delle proprietà delle membrane. Inclusi nelle membrane e nei carboidrati, formano complessi con proteine ​​o lipidi. La membrana è costituita da uno strato bilipidico in cui le molecole proteiche galleggiano (o sono fissate), formando una sorta di mosaico al suo interno.

La struttura della membrana corrisponde alle sue funzioni: trasporto, barriera e recettore.

1) Funzione barriera. La membrana è una barriera che impedisce a varie sostanze chimiche e altri agenti di entrare nelle cellule.

2) Funzioni recettoriali. La superficie della membrana ha un ampio insieme di recettori che consentono reazioni specifiche con vari agenti.

3) Funzione di trasporto. Il trasporto di ioni e sostanze avviene attraverso la membrana.

Coprendo la cellula e separandola dall'ambiente, le membrane biologiche assicurano l'integrità delle cellule e degli organelli. Mantiene una distribuzione irregolare di potassio, sodio, cloruro e altri ioni tra il protoplasma e l'ambiente.

La membrana più importante nella cellula è plasmalemma- membrana superficiale. Svolge funzioni di barriera, trasporto, recettore, segnalazione.

trasporto di sostanze attraverso le membrane.

Ci sono due processi attivi: esocitosi ed endocitosi.

Le sostanze vengono rimosse dalla cella da esocitosi- fusione delle vescicole intracellulari con la membrana plasmatica. Le sostanze possono entrare nella cella attraverso endocitosi. Nel processo di endocitosi, la membrana plasmatica forma concavità e cresce, che poi, esfoliandosi, si trasformano in vescicole o vacuoli.

Esistono due tipi di endocitosi:

- pinocitosi- assorbimento di liquidi e soluti con l'ausilio di piccole bolle;

- Fagocitosi- assorbimento di particelle di grandi dimensioni come microrganismi o detriti cellulari.

Nel caso della fagocitosi si formano grandi bolle, che vengono chiamate vacuoli.

Le molecole passano attraverso le membrane a causa dei seguenti processi: diffusione semplice, diffusione facilitata, trasporto attivo.

diffusione semplice- questo è un esempio di trasporto passivo, si passa da una zona a maggiore concentrazione di molecole ad una zona a minore concentrazione. Per semplice diffusione, sostanze liposolubili non polari (idrofobiche) e piccole molecole prive di carica (ad esempio acqua) penetrano nella cellula. Tuttavia, la maggior parte delle sostanze viene trasportata attraverso la membrana con l'ausilio di proteine ​​di trasporto immerse in essa. Esistono due forme di ricorso: diffusione facilitata e trasporto attivo.

Diffusione facilitata a causa di un gradiente di concentrazione e le molecole si muovono lungo questo gradiente. Tuttavia, la molecola è carica, quindi il suo trasporto è influenzato sia dal gradiente di concentrazione che dal potenziale di membrana.

trasporto attivoè il trasporto di soluti contro un gradiente di concentrazione utilizzando l'energia dell'ATP. L'energia è necessaria perché la sostanza deve muoversi, contrariamente alla sua naturale tendenza a muoversi per diffusione, nella direzione opposta. Un esempio è la pompa sodio-potassio. Secondo le leggi della diffusione, gli ioni Na si muovono costantemente all'interno della cellula e gli ioni K + si spostano costantemente fuori dalla cellula. La violazione della concentrazione richiesta di questi ioni porta alla morte cellulare.

L'apparato di superficie della cellula.

Una varietà di cellule procariotiche ed eucariotiche è costituita da parti: apparato di superficie, citoplasma, apparato nucleare.

Apparecchio di superficie La cellula svolge tre funzioni universali per tutti i tipi di cellule: barriera, trasporto, recettore. Può anche svolgere una serie di funzioni specifiche (ad esempio, la funzione di turgore meccanico della parete cellulare nelle cellule vegetali). L'apparato di superficie delle cellule è costituito da sistemi: la membrana plasmatica, il complesso epimembrana e l'apparato muscolo-scheletrico sottomembrana (cioè pidmembrana).

membrana plasmatica, o plasmalemma, è il principale sistema universale dell'apparato di superficie per tutte le cellule. Sotto c'è un sistema sottomembrana che è coinvolto nel trasporto e nella ricezione transmembrana e fa parte del citoplasma.

Struttura sopramembrana gli apparati di superficie svolgono l'interazione delle cellule con l'ambiente esterno o con altre cellule. Le cellule animali hanno un complesso epimembrana, o glicocalice, svolge un ruolo importante nella funzione del recettore delle cellule. Il glicocalice è costituito da carboidrati, è relativamente sottile ed elastico.

Le strutture sopramembrana derivate includono parete cellulare. Devono essere le cellule di piante, funghi e batteri. La parete cellulare delle piante contiene cellulosa, funghi - chitina, batteri - mureina. È abbastanza rigido, non si restringe. Acqua, sali, molecole di molte sostanze organiche passano attraverso la parete cellulare. Il fenomeno della plasmolisi e deplasmolisi nelle cellule vegetali.

Plasmolisi- questa è la separazione del citoplasma dalla membrana quando la cellula è immersa in ipertonico, cioè esternamente concentrata, soluzione. Se le cellule animali sono immerse in una soluzione ipertonica, si restringono. A volte le cellule plasmolizzate rimangono vive. Se tali cellule sono immerse in acqua, in cui la concentrazione di sali è inferiore a quella della cellula, si verifica la deplasmolisi.

Deplasmolisi- questo è il ritorno del citoplasma delle cellule vegetali dallo stato di plasmolisi al suo stato originale.

L'esame citologico è uno dei più richiesti in oncologia. Con il suo aiuto, il medico valuta la condizione degli elementi cellulari e fa una conclusione sulla natura maligna o benigna della neoplasia. Vengono studiate le caratteristiche della struttura delle cellule, la composizione cellulare di organi, tessuti, fluidi del corpo umano. L'esame citologico viene utilizzato nella diagnosi di malattie precancerose e neoplasie maligne di vari organi: cervice e corpo dell'utero, seno, ghiandola tiroidea, polmoni, pelle, tessuti molli e ossa, tratto gastrointestinale, linfonodi, ecc. Per esame citologico , si prelevano tamponi della volta vaginale e si prelevano cervice, espettorato, urina, essudati da carie, ecc.

Quando è previsto un esame citologico?

Nella maggior parte dei casi, i medici - terapisti, ginecologi, oncologi e altri specialisti - ricorrono alla diagnostica citologica se si sospetta una malattia tumorale.

Il metodo citologico viene utilizzato per studiare le neoplasie in vari organi: pelle, ghiandola mammaria, polmoni, mediastino, fegato, reni, formazioni retroperitoneali, ghiandola tiroidea, ghiandola prostatica, testicolo, ovaie, linfonodi, tonsille, ghiandole salivari, tessuti molli, ossa , ecc.

La più grande distribuzione di studi citologici ricevuti nel campo della ginecologia. È un metodo di screening economico e veloce che si è dimostrato efficace nella diagnosi delle lesioni precancerose e del cancro cervicale precoce.

Ci sono casi frequenti in cui un esame citologico ha aiutato a rilevare il cancro dello stomaco, del polmone, della vescica, ecc. Nelle prime fasi, quando i raggi X e gli studi endoscopici non hanno rivelato alcun cambiamento.

Durante il trattamento di una malattia tumorale, è necessario monitorare costantemente l'efficacia della terapia. Ciò richiede metodi diagnostici rapidi ed efficienti. L'esame citologico in questi casi consente di ottenere rapidamente risposte alla maggior parte delle domande che i medici hanno sul decorso della malattia. L'esame citologico è anche ampiamente utilizzato dopo la fine del trattamento specialistico (chirurgico, chemioterapico o radioterapico) per controllare il decorso della malattia e la diagnosi precoce di possibili recidive o progressioni del tumore (esame dei linfonodi, essudato pleurico, ecc.).

Le principali aree di applicazione degli studi citologici in oncologia:

• Screening, esami preventivi
• Diagnosi: stabilire e chiarire la diagnosi
• Monitoraggio dei risultati durante e dopo la terapia

Qual è la differenza tra citologia ed esame istologico?

La differenza tra uno studio citologico e uno studio istologico, innanzitutto, è che ad essere studiate sono le cellule e non le sezioni di tessuto. Per l'esame istologico è necessario il materiale chirurgico o il campionamento del materiale mediante biopsia trephine. Per uno studio citologico è sufficiente uno striscio dalla mucosa, raschiando dalla superficie del tumore o materiale ottenuto con un ago sottile.

La preparazione di un preparato istologico richiede più impegno e tempo rispetto alla preparazione per l'analisi citologica.

Come viene eseguita la citologia?

Vari biomateriali vengono utilizzati per l'analisi.

Materiale esfoliante, cioè ottenuto con il metodo del "peeling":

• raschiature dalla superficie di erosioni, ferite, ulcere;
• raschiati dalla cervice e dal canale cervicale, aspirati dalla cavità uterina;
• secrezioni di ghiandole, escrementi, espettorato, trasudati, essudati, lavaggi, ecc.
• Analisi delle urine per cellule atipiche

Materiale di puntura:

• punti ottenuti con un ago sottile (biopsia con ago sottile)
• impronte di materiale bioptico trephine da tumori e varie neoplasie

Materiale operativo:

• macchie-impronte e raschiature dal tessuto rimosso, liquido, lavaggi e altro materiale ottenuto durante interventi chirurgici.

Materiale endoscopico:

• materiale ottenuto durante l'esame endoscopico

L'esame citologico è il metodo diagnostico più delicato. Di solito, il campionamento del materiale per l'analisi procede senza dolore, su base ambulatoriale, senza effetti traumatici su organi e tessuti.

Il materiale cellulare prelevato per l'analisi nel laboratorio citologico viene trasferito su vetrini, colorato ed esaminato al microscopio.

Il citomorfologo utilizza nel suo lavoro una serie di segni di atipia cellulare, valutandone criticamente la presenza e la gravità. Il risultato dell'analisi dipende direttamente dalla professionalità dello specialista che conduce lo studio: sia in termini di preparazione del materiale sia in termini di esame al microscopio.

Sulla superficie delle cellule tumorali ci sono proteine ​​\u200b\u200bspeciali - antigeni. Inoltre, ogni tumore esprime il proprio insieme di antigeni. Se necessario, utilizzando reagenti speciali per studi immunocitochimici, un citologo può non solo stabilire la presenza di cellule trasformate in modo maligno nel campione del test, ma anche determinare l'istotipo del tumore, la sua affiliazione all'organo, i fattori prognostici e la sensibilità al trattamento.

Vantaggi del metodo citologico:

• assoluta innocuità per il paziente
• indolore
• la possibilità di utilizzare più studi citologici
• rapidità
• diagnostica di tumori maligni di qualsiasi localizzazione e in qualsiasi fase del processo.

In genere, lo studio richiede diverse ore. La citologia intraoperatoria può essere eseguita entro 10 minuti.

A causa della sua innocuità, il metodo citologico è indispensabile per valutare la dinamica dei cambiamenti morfologici nelle cellule tumorali durante il trattamento, per determinare l'effetto terapeutico del trattamento. Per tali pazienti, presenta indubbi vantaggi rispetto ad altri metodi di ricerca più invasivi.

I metodi degli studi citologici vengono costantemente migliorati. Lo sviluppo di tecniche endoscopiche consente di ottenere intenzionalmente materiale per la ricerca da organi interni precedentemente inaccessibili per l'analisi morfologica senza intervento chirurgico.

Pertanto, l'esame citologico, per la combinazione di alto contenuto informativo, innocuità per il paziente e velocità di conduzione, in assenza di traumatizzazione dei tessuti, è di grande importanza in oncologia.

Vengono chiamati metodi di ricerca per l'uso di un microscopio ottico (ottico). leggero microscopia . Si basano sul fatto che i raggi di luce passano attraverso un oggetto di ricerca trasparente o traslucido. Permette di studiare il piano generale della struttura della cellula e dei suoi singoli organelli, le cui dimensioni non sono inferiori a 200 nm. I moderni microscopi ottici hanno un fattore di ingrandimento dell'oggetto di 2-3 mila volte. Esistono diversi tipi di microscopia ottica: polarizzante, fluorescente, ultravioletta, a contrasto di fase, ecc. Al microscopio ottico è possibile osservare la struttura generale delle cellule o alcuni processi della loro attività vitale: movimento cellulare, divisione, movimento del citoplasma , ecc. È possibile studiare la cellula in vivo .

Metodo di microscopia elettronica

Viene chiamato l'esame di una cellula con un microscopio elettronico microscopio elettronico . È in grado di ingrandire l'immagine degli oggetti fino a 500.000 volte o più. Ti permette di studiare piccoli oggetti, piccoli organelli (ribosomi, ecc.), La struttura delle membrane plasmatiche. Per la microscopia elettronica, i preparati vengono trattati in un certo modo (principalmente con metalli pesanti). Successivamente, gli organelli e altre strutture cellulari acquisiscono diversi gradi di assorbimento di elettroni e quindi risaltano su uno schermo o su un film.

Un microscopio elettronico è simile nel design a un microscopio ottico. In un campo magnetico, invece di un flusso di luce, un flusso di elettroni si sposta dal catodo all'anodo, che viene accelerato da un'elevata differenza di potenziale tra i poli. Gli elettromagneti fungono da lenti. Possono cambiare la direzione del movimento degli elettroni, raccoglierli (metterli a fuoco) in un raggio e dirigerlo verso l'oggetto di studio. Alcuni degli elettroni possono essere dispersi, riflessi, assorbiti, interagire con l'oggetto o attraversarlo invariati. Gli elettroni cadono su uno schermo luminescente (eccitandone il bagliore) o su una pellicola speciale (puoi fotografare l'immagine di un oggetto).

Metodo di microscopia elettronica a trasmissione

Metodo elettronica di trasmissione microscopia: quando un oggetto diffonde un fascio di elettroni, viene creata un'immagine sullo schermo fluorescente di un microscopio. Maggiore è la capacità di disperdere il flusso di elettroni in un'area o nell'altra, più scuri appaiono sullo schermo.

Metodo di microscopia elettronica a scansione (scansione).

Metodo elettronica raster (scansione). La microscopia permette di studiare un'immagine tridimensionale della superficie cellulare dovuta al passaggio di un fascio di elettroni sulla superficie di un oggetto.

Metodo dell'atomo taggato

Metodo etichettato atomi: per studiare il luogo del corso di determinati processi biochimici, viene introdotta una sostanza nella cellula in cui uno degli atomi di un determinato elemento viene sostituito dal suo isotopo radioattivo (ossigeno, carbonio, azoto, fosforo). Con l'aiuto di strumenti speciali in grado di rilevare questi isotopi, vengono determinate la localizzazione e la natura dei processi biochimici e può essere seguita la migrazione degli isotopi nella cellula.

Metodo di fissaggio di oggetti viventi

Metodo fissaggio gli oggetti viventi vengono utilizzati mediante l'applicazione di determinate sostanze (formalina, alcoli, ecc.), oppure mediante congelamento rapido o essiccazione.

Le singole strutture delle cellule fisse sono colorate con coloranti speciali. Questi coloranti colorano solo determinate strutture cellulari, il che consente di ottenere il loro colore contrastante.

Metodo di centrifugazione

Metodo centrifugazione utilizzato per studiare le singole strutture cellulari. Gli oggetti frantumati vengono posti in una centrifuga. Con rotazioni molto veloci, questi oggetti si depositeranno in strati, poiché diverse strutture cellulari hanno densità disuguali.

Gli organelli più densi si depositeranno sul fondo. Gli strati sono separati e studiati separatamente.

I principali metodi di studi citologici sono la microscopia ottica ed elettronica, ovvero l'uso di microscopi ottici ed elettronici che consentono di vedere la struttura esterna ed interna delle cellule.

I microscopi ottici consentono, tra le altre cose, di osservare le cellule viventi (di solito organismi unicellulari, per questo vengono utilizzate le cellule del sangue). Tuttavia, la risoluzione dei microscopi ottici non è così elevata come quella dei microscopi elettronici. La risoluzione di un dispositivo di ingrandimento è la distanza minima tra due punti che possono essere visti separatamente. Per i microscopi ottici, questa distanza è misurata in centinaia di nanometri, e per i microscopi elettronici, in decine e unità di nanometri. Se il primo utilizza un flusso luminoso (la risoluzione è inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda), il secondo utilizza un flusso di elettroni.

Esistono due tipi di microscopi elettronici: a trasmissione e a scansione. La risoluzione del primo è leggermente superiore, ma con l'aiuto del secondo è possibile ottenere un'immagine tridimensionale. Per i microscopi a trasmissione vengono preparate sezioni molto sottili attraverso le quali passa il fascio di elettroni. Nei microscopi a scansione, un fascio di elettroni viene riflesso da un oggetto.

Utilizzato anche in citologia metodo di microscopia a fluorescenza, che sta nel fatto che alcune sostanze coloranti vengono aggiunte alle cellule viventi che, se combinate con vari componenti della cellula, iniziano a brillare. Pertanto, le strutture cellulari (cloroplasti, microtubuli, ecc.) Possono essere osservate al microscopio ottico.

Oltre alla microscopia, nella citologia moderna vengono utilizzati altri metodi di ricerca. Metodo citochimico ti permette di studiare la composizione chimica delle cellule. Questo metodo si basa sulle reazioni chimiche di determinate sostanze. Aggiungendo reagenti alle cellule, è possibile rilevare la presenza di DNA, determinate proteine, ecc. in esse, nonché determinarne la quantità.

Metodo dell'autografia radiofonica comporta l'introduzione di una sostanza contenente atomi marcati (radioattivi). Dopo qualche tempo, le molecole marcate vengono incluse nei biopolimeri della cellula e possono essere utilizzate per tracciare il corso dei processi metabolici nella cellula.

Dagli anni '20 del XX secolo, un tale metodo di ricerca citologica come centrifugazione (o metodo di frazionamento delle strutture cellulari). Si basa sul fatto che le strutture cellulari hanno masse diverse e si depositano a velocità diverse durante la centrifugazione. Pertanto, se le cellule vengono distrutte, dopo la centrifuga la miscela verrà divisa in frazioni, dove nella parte inferiore ci saranno strutture più pesanti (solitamente nuclei cellulari) e nella parte superiore - più leggere.

Relativamente nuovo è metodo di coltura cellulare, che consente la crescita di cellule identiche (colonie) da una o più cellule iniziali al di fuori del corpo in condizioni appositamente create. Questo metodo consente di studiare le proprietà delle sue cellule separatamente dal corpo, di condurre studi citologici, genetici e di altro tipo.

Un nuovo metodo di ricerca citologica è metodo di microchirurgia. Con l'aiuto di un micromanipolatore collegato a un microscopio, vengono estratti o introdotti vari componenti dalle cellule, vengono introdotte sostanze.

(Kytos greco - cellula, cellula) - la scienza della cellula. L'oggetto della citologia è la cellula come unità strutturale e funzionale della vita. IN compiti la citologia comprende lo studio della struttura e del funzionamento delle cellule, la loro composizione chimica, le funzioni dei singoli componenti cellulari, la conoscenza dei processi di riproduzione cellulare, l'adattamento alle condizioni ambientali, lo studio delle caratteristiche strutturali delle cellule specializzate, le fasi di la formazione delle loro funzioni speciali, lo sviluppo di specifiche strutture cellulari, ecc. Per risolvere questi compiti in citologia, vengono utilizzati vari metodi.

Il metodo principale per studiare le cellule è la microscopia ottica. I microscopi sono usati per studiare piccole strutture. La risoluzione dei microscopi è di 0,13-0,20 micron, cioè circa mille volte superiore al potere risolutivo dell'occhio umano. Con l'aiuto di microscopi ottici, che utilizzano la luce solare o artificiale, è possibile rivelare molti dettagli della struttura interna della cellula: singoli organelli, la membrana cellulare, ecc.

La struttura ultrafine delle strutture cellulari viene studiata utilizzando il metodo della microscopia elettronica. A differenza dei microscopi ottici, i microscopi elettronici utilizzano un fascio di elettroni invece dei raggi luminosi. La risoluzione dei moderni microscopi elettronici è di 0,1 nm, quindi con il loro aiuto vengono rivelati dettagli molto fini. Un microscopio elettronico mostra membrane biologiche (6-10 nm di spessore), ribosomi (circa 20 nm di diametro), microtubuli (circa 25 nm di spessore) e altre strutture.

I metodi sono ampiamente utilizzati per studiare la composizione chimica e determinare la localizzazione delle singole sostanze chimiche nella cellula. cito- E istochimica basato sull'azione selettiva di reagenti e coloranti su alcune sostanze chimiche nel citoplasma. Metodo di centrifugazione differenziale consente di studiare in dettaglio la composizione chimica degli organelli cellulari dopo la loro separazione mediante una centrifuga. Metodo di analisi di diffrazione di raggi X consente di determinare la disposizione spaziale e le proprietà fisiche delle molecole (ad esempio DNA, proteine) che costituiscono le strutture cellulari.

È ampiamente utilizzato per identificare la localizzazione dei siti di sintesi dei biopolimeri, determinare i percorsi per il trasferimento di sostanze nella cellula e monitorare la migrazione o le proprietà delle singole cellule. metodo autoradiografico- registrazione di sostanze marcate con isotopi radioattivi. Molti processi vitali delle cellule, in particolare la divisione cellulare, vengono fissati utilizzando film- E fotografia.

Studiare le cellule di organi e tessuti di piante e animali, i processi di divisione cellulare, la loro differenziazione e specializzazione, metodo di coltura cellulare- cellule in crescita (e organismi interi da singole cellule) su terreni nutritivi in ​​condizioni sterili.

Quando studiano le cellule viventi, chiariscono le funzioni dei singoli organelli, usano metodo di microchirurgia- impatto operativo sulla cellula associato alla rimozione o all'impianto di singoli organelli, al loro trapianto da cellula a cellula, all'introduzione di grandi macromolecole nella cellula.