طرق علم الخلايا. ملخص: طرق البحث في علم الخلايا لا تستخدم الطرق التالية في علم الخلايا

16.01.2024عنوان: التشطيب

الطرق الرئيسية للدراسات الخلوية هي المجهر الضوئي والإلكترونيأي استخدام المجاهر الضوئية والإلكترونية لرؤية التركيب الخارجي والداخلي للخلايا.

تتيح المجاهر الضوئية أيضًا مراقبة الخلايا الحية (عادةً ما يتم استخدام كائنات وحيدة الخلية، وخلايا الدم، لهذا الغرض). ومع ذلك، فإن دقة المجاهر الضوئية ليست عالية مثل المجاهر الإلكترونية. دقة جهاز التكبير هي الحد الأدنى للمسافة بين نقطتين مرئيتين بشكل منفصل. بالنسبة للمجاهر الضوئية، يتم قياس هذه المسافة بمئات النانومترات، وبالنسبة للمجاهر الإلكترونية يتم قياسها بعشرات ووحدات النانومتر. إذا كان الأول يستخدم تدفقًا ضوئيًا (الدقة تتناسب عكسيًا مع الطول الموجي)، فإن الأخير يستخدم تدفق الإلكترون.

هناك نوعان من المجاهر الإلكترونية - الإرسال والمسح. دقة الأول أعلى إلى حد ما، ولكن بمساعدة الأخير يمكنك الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد. بالنسبة للمجهر النافذ، يتم تحضير مقاطع رفيعة جدًا يمر من خلالها شعاع الإلكترونات. في المجاهر الماسحة، ينعكس شعاع الإلكترونات من الجسم.

تستخدم أيضا في الدراسات الخلوية طريقة المجهر الفلوريوالتي تتمثل في إضافة أصباغ معينة إلى الخلايا الحية، والتي عند دمجها مع مختلف مكونات الخلية، تبدأ في التوهج. وبالتالي، فمن الممكن مراقبة الهياكل الخلوية (البلاستيدات الخضراء، الأنابيب الدقيقة، وما إلى ذلك) باستخدام المجهر الضوئي.

بالإضافة إلى الفحص المجهري، يستخدم علم الخلايا الحديث أيضًا طرق بحث أخرى. الطريقة الكيميائية الخلويةيسمح لك بدراسة التركيب الكيميائي للخلايا. تعتمد هذه الطريقة على التفاعلات الكيميائية لبعض المواد. ومن خلال إضافة الكواشف إلى الخلايا، من الممكن اكتشاف وجود الحمض النووي وبروتينات معينة وما إلى ذلك فيها، وكذلك تحديد كميتها.

طريقة التصوير الشعاعي الذاتيينطوي على إدخال مادة تحتوي على ذرات مصنفة (مشعة). وبعد مرور بعض الوقت، يتم دمج الجزيئات الموسومة في البوليمرات الحيوية للخلية، ويمكن استخدامها لتتبع تقدم العمليات الأيضية في الخلية.

منذ العشرينات من القرن العشرين، ظهرت طريقة البحث الخلوي مثل الطرد المركزي (أو طريقة تجزئة هياكل الخلية). ويستند إلى حقيقة أن الهياكل الخلوية لها كتل مختلفة، وأثناء الطرد المركزي، تكون الرواسب بمعدلات مختلفة. وبالتالي، إذا تم تدمير الخلايا، فسيتم تقسيم الخليط بعد الطرد المركزي إلى كسور، مع وجود هياكل أثقل في الأسفل (عادةً نواة الخلية) وأخرى أخف في الأعلى.

جديد نسبيا طريقة زراعة الخلايا، والذي يسمح خارج الجسم، في ظل ظروف معدة خصيصًا، بنمو خلايا (مستعمرات) متطابقة من واحدة أو أكثر من الخلايا الأصلية. تتيح لك هذه الطريقة دراسة خصائص خلاياها بشكل منفصل عن الجسم وإجراء الدراسات الخلوية والوراثية وغيرها.

طريقة جديدة للبحث الخلوي هي طريقة الجراحة المجهرية. باستخدام معالج مجهري متصل بالمجهر، تتم إزالة المكونات المختلفة أو إضافتها من الخلايا، ويتم إدخال المواد.

المستوى الخلوي لتنظيم الحياة

§ 16. تاريخ دراسة الخلايا. طرق البحث الخلوي.

تاريخ دراسة الخلايا.

وظل عالم الخلايا مجهولا تماما حتى منتصف القرن السابع عشر، عندما تعلم الناس طحن العدسات واستخدامها لتعزيز الرؤية.

وكان من أوائل المبدعين للمجهر روبرت هوكفيزيائي، عالم أرصاد جوية، عالم أحياء، مهندس، مهندس معماري. في 1665أصدر ألبومًا من الرسومات بعنوان "ماكروغرافيا" يعرض ملاحظاته تحت المجهر.

كان أحد معاصري هوك الموهوبين هو الهولندي أنتوني فان ليفينهوك,الذي صنع 200 مجهر من تصميمه الخاص. حقق ليوينهوك زيادة في الأشياء بمقدار 270 ضعفًا وقام باكتشافات رائعة.

روبرت براون في عام 1833اكتشف النواة في الخلية. بعد 1825 جان بوركينجيطور طرقًا فعالة لتحضير وتلطيخ الاستعدادات للمعدات المجهرية.

نظرية الخلية المقترحة للنباتات 1837عالم النبات الألماني ماتياس شليدن،وامتد إلى عالم الحيوان من قبل صديقه عالم وظائف الأعضاء ثيودور شوان.وبعد ذلك بقليل تم استكماله رودولف فيرشو,والتي في 1885صياغة الاقتراح "كل خلية تأتي من خلية".

في منتصف القرن التاسع عشر. أصبحت نظرية الخلية مقبولة بشكل عام وأصبحت الأساس لعلم الخلية - علم الخلية.بحلول نهاية القرن التاسع عشر. تم اكتشاف العديد من مكونات الخلايا. لقد وصفهم العلماء وأطلقوا عليهم أسماء.

ولكن في 1945نظر علماء الخلايا إلى الخلايا لأول مرة باستخدام المجهر الإلكتروني ورأوا العديد من الهياكل غير المعروفة سابقًا. لذلك، فإن الدور الحاسم في تطوير علم الخلايا ينتمي إلى الاكتشافات الجديدة في العلوم الأخرى، ولا سيما في الفيزياء.

طرق البحث الخلوي.

الطريقة الرئيسية هي طريقة المجهر الضوئي.وهو ينطوي على استخدام المجهر الضوئي، ولكن فقط الاستعدادات الخلوية المعدة خصيصًا يمكن فحصها تحت المجهر الضوئي.

لإعداد الاستعدادات، يستخدم علماء الخلايا شرائح زجاجية وأشياء معدة خصيصًا يمكن فحصها.

في أغلب الأحيان، تكون هذه الهياكل عديمة اللون، لذا يجب طلاءها بأصباغ خاصة، مختلفة في كل مرة، اعتمادًا على الهياكل التي تريد رؤيتها.

هناك طريقتان:طريقة تحضير مستحضرات الضغط - يتم ببساطة سحق الجسم قيد الدراسة إلى طبقة واحدة بين شريحة وغطاء زجاجي، وطريقة تحضير مقاطع رقيقة تتكون من طبقة واحدة من الخلايا.

يستخدم لدراسة الخلايا الحية طريقة الفحص المجهري على النقيض من الطور.يعتمد ذلك على حقيقة أن الأقسام الفردية للخلية الشفافة تختلف عن بعضها البعض في الكثافة وانكسار الضوء.

عند دراسة الخلايا الحية، فإنها تستخدم أيضا طريقة الفحص المجهري الفلوري.ويكمن معناها في حقيقة أن عددًا من المواد لديها القدرة على التوهج عندما تمتص الطاقة الضوئية. على سبيل المثال، إذا قمت بفحص الخلايا النباتية من خلال مجهر الفلورسنت، فسترى على الجسم الأزرق الداكن حبيبات حمراء تتوهج بشكل مشرق - هذه هي البلاستيدات الخضراء.

هناك طريقة تستخدم النظائر المسمى - طريقة التصوير الشعاعي الذاتي- تسجيل المواد الموسومة بالنظائر. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك معرفة أجزاء الخلية التي تستقبل المواد التي تحمل علامة النظائر المشعة.

طريقة المجهر الإلكترونياكتشف عالم الخلايا هياكل الخلايا التي لها أبعاد أصغر من الطول الموجي للضوء. بفضل هذه الطريقة، أصبح من الممكن فحص الفيروسات والعضيات التي يحدث فيها تخليق البروتين (الريبوسومات).

يمكن لعلماء الخلايا أيضًا الحصول على المكونات المختلفة للخلايا ودراستها باستخدام تجزئة الخلية.يتم تدمير الخلية أولا، ثم يتم عزل الهياكل الخلوية باستخدام جهاز خاص - جهاز طرد مركزي.

طريقة استخدام ثقافة الخليةهي طريقة للتخزين والزراعة على المدى الطويل في وسائط مغذية خاصة للخلايا أو الأنسجة أو الأعضاء الصغيرة أو أجزائها المعزولة عن جسم الإنسان أو الحيوان أو النبات. من المزايا المهمة لهذه الطريقة القدرة على مراقبة النشاط الحيوي للخلايا باستخدام المجهر.

أهمية الطرق الخلوية في تشخيص وعلاج أمراض الإنسان.

1) الطرق الخلويةتستخدم في الطب لدراسة الحالة الفسيولوجية لجسم الإنسان بناءً على دراسة بنية الخلايا. يتم استخدامها للتعرف على أمراض الدم والتعرف على الأورام الخبيثة والحميدة والعديد من أمراض الجهاز التنفسي والهضم والتبول والجهاز العصبي وعلاجها.

2) الخلايا الجذعيةهي خلية غير ناضجة قادرة على التجديد الذاتي والتطور إلى خلايا متخصصة في الجسم. في الجسم البالغ، توجد الخلايا الجذعية بشكل رئيسي في نخاع العظم وبكميات قليلة جدًا في جميع الأعضاء والأنسجة. ويمكن استخدامها لعلاج العديد من الأمراض.

§ 17. هيكل الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.

وحدة بنية الخلية.

يتم فصل محتويات أي خلية عن البيئة الخارجية بواسطة هيكل خاص - غشاء البلازما (البلازما).تتيح لك هذه العزلة خلق بيئة خاصة جدًا داخل الخلية، على عكس ما يحيط بها. ولذلك، فإن العمليات التي لا تحدث في أي مكان آخر يمكن أن تحدث في الخلية، وتسمى العمليات الحيوية.

تسمى البيئة الداخلية للخلية الحية التي يحدها الغشاء البلازمي السيتوبلازم.ويشمل الهيالوبلازم(مادة شفافة أساسية) و عضيات الخلية،فضلا عن مختلف الهياكل غير الدائمة - الادراج.تشمل أيضًا العضيات الموجودة في أي خلية الريبوسومات,حيث يحدث تخليق البروتين.

هيكل الخلايا حقيقية النواة.

حقيقيات النواة- هذه كائنات تحتوي خلاياها على نواة. جوهر- هذه هي عضية الخلية حقيقية النواة التي يتم فيها تخزين المعلومات الوراثية المسجلة في الكروموسومات والتي يتم من خلالها نسخ المعلومات الوراثية. كروموسومهو جزيء DNA متكامل مع البروتينات. يحتوي جوهر نوية- المكان الذي تتشكل فيه العضيات المهمة الأخرى المشاركة في تخليق البروتين - الريبوسومات.لكن الريبوسومات تتشكل فقط في النواة، وتعمل (أي تصنيع البروتين) في السيتوبلازم. بعضها حر في السيتوبلازم، وبعضها مرتبط بالأغشية، مكونًا شبكة، وهو ما يسمى الإندوبلازمية.

الريبوسومات- العضيات غير الغشائية.

الشبكة الأندوبلازميةعبارة عن شبكة من الأنابيب المحاطة بالغشاء. هناك نوعان: ناعم وحبيبي. توجد الريبوسومات على أغشية الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية، لذلك يتم تصنيع البروتينات ونقلها هناك. والشبكة الإندوبلازمية الملساء هي موقع تخليق ونقل الكربوهيدرات والدهون. لا توجد ريبوسومات عليه.

يتطلب تركيب البروتينات والكربوهيدرات والدهون طاقة، يتم إنتاجها في الخلية حقيقية النواة بواسطة "محطات الطاقة" في الخلية - الميتوكوندريا.

الميتوكوندريا- عضيات مزدوجة الغشاء تحدث فيها عملية التنفس الخلوي. تتأكسد المركبات العضوية على أغشية الميتوكوندريا وتتراكم الطاقة الكيميائية على شكل جزيئات طاقة خاصة (ATP).

يوجد أيضًا مكان في الخلية يمكن أن تتراكم فيه المركبات العضوية ومن حيث يمكن نقلها - وهذا هو المكان جهاز جولجي،نظام أكياس الغشاء المسطح. وتشارك في نقل البروتينات والدهون والكربوهيدرات. يقوم جهاز جولجي أيضًا بإنتاج عضيات للهضم داخل الخلايا - الجسيمات المحللة.

الجسيمات المحللة- تحتوي العضيات ذات الغشاء الواحد، المميزة للخلايا الحيوانية، على إنزيمات يمكنها تحطيم البروتينات والكربوهيدرات والأحماض النووية والدهون.

قد تحتوي الخلية على عضيات ليس لها بنية غشائية، مثل الريبوسومات والهيكل الخلوي.

الهيكل الخلوي- هذا هو الجهاز العضلي الهيكلي للخلية، ويشمل الخيوط الدقيقة والأهداب والسوط ومركز الخلية الذي ينتج الأنابيب الدقيقة والمريكزات.

هناك عضيات مميزة للخلايا النباتية فقط - البلاستيدات.هناك: البلاستيدات الخضراء، والبلاستيدات الملونة، والبلاستيدات البيضاء. تحدث عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء.

وفي الخلايا النباتية أيضاً فجوات- فضلات الخلية وهي عبارة عن خزانات للمياه والمركبات الذائبة فيها. تشمل الكائنات حقيقية النواة النباتات والحيوانات والفطريات.

هيكل الخلايا بدائية النواة.

بدائيات النوى- كائنات وحيدة الخلية لا تحتوي خلاياها على نواة.

الخلايا بدائية النواة صغيرة الحجم وتقوم بتخزين المادة الوراثية على شكل جزيء DNA دائري (النوكليويد). تشمل الكائنات بدائية النواة البكتيريا والبكتيريا الزرقاء، والتي كانت تسمى سابقًا الطحالب الخضراء المزرقة.

إذا حدثت عملية التنفس الهوائي في بدائيات النوى، فسيتم استخدام نتوءات خاصة من غشاء البلازما لهذا - جسيمات متوسطة.إذا كانت البكتيريا تقوم بعملية التمثيل الضوئي، فإن عملية التمثيل الضوئي تحدث على الأغشية الضوئية - ثايلاكويدات.

يحدث تخليق البروتين في بدائيات النوى في الريبوسومات.تحتوي الخلايا بدائية النواة على عدد قليل من العضيات.

فرضيات أصل عضيات الخلايا حقيقية النواة.

ظهرت الخلايا بدائية النواة على الأرض في وقت أبكر من الخلايا حقيقية النواة.

1) فرضية تكافليةيشرح آلية ظهور بعض عضيات الخلية حقيقية النواة - الميتوكوندريا والبلاستيدات الضوئية.

2) فرضية الانغماس- تنص على أن أصل الخلية حقيقية النواة يأتي من حقيقة أن شكل الأسلاف كان بدائيات النوى الهوائية. نشأت العضيات الموجودة فيه نتيجة لغزو وانفصال أجزاء من القشرة، يليه التخصص الوظيفي في النواة والميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للعضيات الأخرى.

§ 18. أغشية الخلايا. نقل المواد عبر الأغشية. الجهاز السطحي للخلية ووظائفه.

أغشية الخلايا.

الأغشية البيولوجية- هذه هياكل رقيقة متجاورة ذات حجم جزيئي تقع على سطح الخلايا والأجزاء تحت الخلوية، وكذلك الأنابيب والحويصلات التي تخترق البروتوبلازم. وظيفة الأغشية البيولوجية هي تنظيم نقل الأيونات والسكريات والأحماض الأمينية وغيرها من المنتجات الأيضية.

أساس أي غشاء هو طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفاتية.

ومع ذلك، فإن طبقة بيليبيد ليست غشاء جاهز، ولكن أساسها فقط. البروتينات تسمى بروتينات الغشاء.إنها بروتينات الغشاء التي تحدد العديد من خصائص الأغشية. الكربوهيدرات هي أيضًا جزء من الأغشية وتشكل مجمعات تحتوي على البروتينات أو الدهون. يتكون الغشاء من طبقة ثنائية الليبيد تطفو فيها (أو تكون ثابتة) جزيئات البروتين وتشكل نوعًا من الفسيفساء فيه.

يتوافق هيكل الغشاء مع وظائفه:النقل والحاجز والمستقبل.

1) وظيفة الحاجز.الغشاء عبارة عن حاجز يمنع دخول المواد الكيميائية المختلفة والعوامل الأخرى إلى الخلايا.

2) وظائف المستقبلات.يحتوي سطح الغشاء على مجموعة كبيرة من المستقبلات التي تجعل التفاعلات المحددة مع عوامل مختلفة ممكنة.

3) وظيفة النقل.يتم نقل الأيونات والمواد من خلال الغشاء.

من خلال تغطية الخلية وفصلها عن البيئة، تضمن الأغشية البيولوجية سلامة الخلايا والعضيات. يحافظ على توزيع غير متساوٍ للبوتاسيوم والصوديوم والكلور والأيونات الأخرى بين البروتوبلازم والبيئة.

هناك غشاء مهم بشكل خاص في الخلية بلازماليما- الغشاء السطحي. ينفذ وظائف الحاجز والنقل والمستقبلات والإشارات.

نقل المواد عبر الأغشية.

هناك عمليتان نشطتان: الرقابة والالتقام.

تتم إزالة المواد من الخلية عن طريق طرد خلوي- اندماج الحويصلات داخل الخلايا مع الغشاء البلازمي. يمكن للمواد أن تدخل الخلية من خلالها الالتقام.أثناء عملية الالتقام الخلوي، يشكل غشاء البلازما تجاويف وينمو، ثم يتقشر ويتحول إلى حويصلات أو فجوات.

هناك نوعان من الالتقام:

- كثرة الخلايا- امتصاص المواد السائلة والمذابة باستخدام فقاعات صغيرة؛

- البلعمة- امتصاص الجزيئات الكبيرة مثل الكائنات الحية الدقيقة أو بقايا الخلايا.

في حالة البلعمة، تتشكل فقاعات كبيرة تسمى فجوات.

تمر الجزيئات عبر الأغشية عبر عمليات: الانتشار البسيط، الانتشار الميسر، النقل النشط.

انتشار بسيط- وهذا مثال على النقل السلبي، حيث ينتقل من منطقة ذات تركيز أعلى من الجزيئات إلى منطقة ذات تركيز أقل. عن طريق الانتشار البسيط، تخترق المواد غير القطبية (الكارهة للماء) القابلة للذوبان في الدهون والجزيئات الصغيرة غير المشحونة (مثل الماء) داخل الخلية. ومع ذلك، يتم نقل معظم المواد عبر الغشاء باستخدام بروتينات النقل المدمجة فيه. هناك نوعان من العنوان: تسهيل الانتشار والنقل النشط.

نشر الميسريتم تحديده بواسطة تدرج التركيز، وتتحرك الجزيئات وفقًا لهذا التدرج. ومع ذلك، فإن الجزيء مشحون، ويتأثر نقله بكل من تدرج التركيز وإمكانات الغشاء.

النقل النشطهو نقل المواد المذابة مقابل تدرج التركيز باستخدام طاقة ATP. الطاقة ضرورية لأن المادة يجب أن تتحرك، على عكس ميلها الطبيعي للتحرك بالانتشار، في الاتجاه المعاكس. ومن الأمثلة على ذلك مضخة الصوديوم والبوتاسيوم. وفقًا لقوانين الانتشار، تتحرك أيونات الصوديوم باستمرار داخل الخلية، وتتحرك أيونات K + خارج الخلية. انتهاك التركيز المطلوب لهذه الأيونات يؤدي إلى موت الخلايا.

الجهاز السطحي للخلية.

تتكون مجموعة متنوعة من الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة من أجزاء: الجهاز السطحي، السيتوبلازم، الجهاز النووي.

جهاز السطحتؤدي الخلايا ثلاث وظائف عالمية لجميع أنواع الخلايا: الحاجز، والنقل، والمستقبلات. ويمكنه أيضًا أداء عدد من الوظائف المحددة (على سبيل المثال، وظيفة التورم الميكانيكية لجدار الخلية في الخلايا النباتية). يتكون الجهاز السطحي للخلايا من أنظمة: الغشاء البلازمي، ومجمع الغشاء العلوي، والجهاز العضلي الهيكلي بالغشاء الفرعي (أي الغشاء الفرعي).

غشاء بلازمي،أو البلازما، هو النظام الرئيسي للجهاز السطحي، وهو عالمي لجميع الخلايا. يوجد أسفله نظام الغشاء الفرعي، الذي يشارك في نقل واستقبال الغشاء وهو جزء من السيتوبلازم.

هيكل الغشاء العلوييتفاعل الجهاز السطحي بين الخلايا والبيئة الخارجية أو مع خلايا أخرى. في الخلايا الحيوانية، مجمع الغشاء فوق، أو مركب السكر،يلعب دورا هاما في وظيفة مستقبلات الخلايا. يتكون الجليكوكليكس من الكربوهيدرات وهو رقيق ومرن نسبيًا.

إنه ينتمي إلى الهياكل الغشائية المشتقة جدار الخلية.ويجب أن يتم إنتاجه بواسطة خلايا النباتات والفطريات والبكتيريا. يحتوي الجدار الخلوي للنباتات على السليلوز والفطريات - الكيتين والبكتيريا - المورين. إنها صلبة تمامًا ولا تتقلص. يمر الماء والأملاح وجزيئات العديد من المواد العضوية عبر جدار الخلية. ظاهرة تحلل البلازما وتحلل البلازما في الخلايا النباتية.

تحلل البلازما- هذا هو فصل السيتوبلازم عن الغشاء عندما تكون الخلية مغمورة في مفرط التوتر، أي. محلول مركز من الخارج. إذا تم غمر الخلايا الحيوانية في محلول مفرط التوتر، فإنها تتقلص. في بعض الأحيان تبقى الخلايا المحللة بالبلازما على قيد الحياة. إذا تم غمر هذه الخلايا في الماء الذي يكون فيه تركيز الأملاح أقل مما هو عليه في الخلية، يحدث تحلل البلازما.

تحلل البلازما- عودة سيتوبلازم الخلايا النباتية من حالة تحلل البلازما إلى حالتها الأصلية.

جامعة مورمانسك التقنية الحكومية

قسم الأحياء

تقرير عن الموضوع:

"طرق البحث في علم الخلايا"

مكتمل:

طالب في السنة الأولى

كلية التكنولوجيا

الأقسام علم الأحياء

سيريبرياكوفا لادا فياتشيسلافوفنا

التحقق:

مورمانسك 2001

يخطط:

1. ماذا يدرس علم الخلايا؟

2. فكرة أن الكائنات الحية تتكون من خلايا.

3. طرق البحث المستخدمة في علم الخلايا.

4. تجزئة الخلية.

5. التصوير الشعاعي الذاتي.

6. تحديد مدة بعض مراحل دورة الخلية باستخدام التصوير الشعاعي الذاتي.

علم الخلايا هو علم الخلايا. لقد ظهر من العلوم البيولوجية الأخرى منذ ما يقرب من 100 عام. لأول مرة، تم جمع معلومات عامة حول بنية الخلايا في كتاب من تأليف J.-B. بيولوجيا الخلية لكارنوي، نُشر عام 1884. يدرس علم الخلايا الحديث بنية الخلايا، وعملها كأنظمة حية أولية: تتم دراسة وظائف المكونات الخلوية الفردية، وعمليات تكاثر الخلايا، وإصلاحها، والتكيف مع الظروف البيئية والعديد من العمليات الأخرى، مما يسمح للمرء بالحكم على الخصائص والوظائف مشترك بين جميع الخلايا يدرس علم الخلايا أيضًا السمات الهيكلية للخلايا المتخصصة. وبعبارة أخرى، علم الخلايا الحديث هو فسيولوجيا الخلية. يرتبط علم الخلايا ارتباطًا وثيقًا بالإنجازات العلمية والمنهجية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة. كان هذا بمثابة الأساس لدراسة متعمقة للخلية من وجهة نظر هذه العلوم وظهور علم اصطناعي معين للخلية - بيولوجيا الخلية، أو بيولوجيا الخلية. في الوقت الحالي، يتطابق مصطلحا علم الخلايا وبيولوجيا الخلية، حيث أن موضوع دراستهما هو الخلية التي لها أنماطها الخاصة في التنظيم والأداء. يشير تخصص "بيولوجيا الخلية" إلى الأقسام الأساسية لعلم الأحياء، لأنه يدرس ويصف الوحدة الوحيدة لجميع أشكال الحياة على الأرض - الخلية.

أدت دراسة طويلة ومتأنية للخلية في حد ذاتها إلى صياغة تعميم نظري مهم ذو أهمية بيولوجية عامة، ألا وهو ظهور نظرية الخلية. في القرن السابع عشر ابتكر روبرت هوك، عالم الفيزياء والأحياء الذي يتمتع ببراعة كبيرة، مجهرًا. وبفحص قطعة رقيقة من الفلين تحت مجهره، اكتشف هوك أنها مصنوعة من خلايا فارغة صغيرة تفصلها جدران رقيقة، والتي، كما نعلم الآن، تتكون من السليلوز. . وقد أطلق على هذه الخلايا الصغيرة اسم الخلايا. لاحقًا، عندما بدأ علماء أحياء آخرون بفحص أنسجة النبات تحت المجهر، تبين أن الخلايا الصغيرة التي اكتشفها هوك في سدادة ميتة ذابلة كانت موجودة أيضًا في أنسجة النبات الحية، لكنها لم تكن فارغة فيها، بل تحتوي كل منها على مادة جسم هلامي صغير. وبعد إخضاع أنسجة الحيوانات للفحص المجهري، تبين أنها تتكون أيضًا من أجسام هلامية صغيرة، ولكن نادرًا ما يتم فصل هذه الأجسام عن بعضها البعض بواسطة الجدران، ونتيجة لكل هذه الدراسات، في عام 1939، تمكن شلايدن وشوان بشكل مستقل نظرية الخلية التي تنص على أن الخلايا هي الوحدات الأولية التي تُبنى منها في النهاية جميع النباتات وجميع الحيوانات. لبعض الوقت، لا يزال المعنى المزدوج لكلمة خلية يسبب بعض سوء الفهم، ولكن بعد ذلك تم ترسيخه بقوة في هذه الأجسام الصغيرة التي تشبه الهلام.

يرتبط الفهم الحديث للخلايا ارتباطًا وثيقًا بالتقدم التقني والتحسينات في أساليب البحث. بالإضافة إلى المجهر الضوئي التقليدي، الذي لم يفقد دوره، اكتسب المجهر الاستقطابي والأشعة فوق البنفسجية والفلورية ومجهر التباين الطوري أهمية كبيرة في العقود القليلة الماضية. من بينها، يحتل المجهر الإلكتروني مكانا خاصا، مما جعل من الممكن اختراق ودراسة التركيب المجهري والجزيئي للخلية. مكنت طرق البحث الحديثة من الكشف عن صورة مفصلة للتنظيم الخلوي.

تتكون كل خلية من نواة وسيتوبلازم، مفصولة عن بعضها البعض وعن البيئة الخارجية بواسطة الأغشية. مكونات السيتوبلازم هي: الغشاء، الهيالوبلازم، الشبكة الإندوبلازمية والريبوسومات، جهاز جولجي، الجسيمات الحالة، الميتوكوندريا، الادراج، مركز الخلية، العضيات المتخصصة.

يسمى الجزء من الكائن الحي الذي يؤدي وظيفة خاصة عضوًا. أي عضو - الرئة والكبد والكلى، على سبيل المثال - لكل منها هيكلها الخاص، والذي بفضله يلعب دورًا معينًا في الجسم. بنفس الطريقة، هناك هياكل خاصة في السيتوبلازم، هيكلها المميز يسمح لها بتنفيذ وظائف معينة ضرورية لعملية التمثيل الغذائي في الخلية؛ تسمى هذه الهياكل العضيات ("الأعضاء الصغيرة").

أصبح توضيح طبيعة ووظيفة وتوزيع العضيات السيتوبلازمية ممكنًا فقط بعد تطوير أساليب بيولوجيا الخلية الحديثة. وكان الأكثر فائدة في هذا الصدد: 1) المجهر الإلكتروني. 2) تجزئة الخلايا، والتي يمكن لعلماء الكيمياء الحيوية من خلالها عزل الأجزاء النقية نسبيًا من الخلايا التي تحتوي على عضيات معينة، وبالتالي دراسة التفاعلات الأيضية الفردية التي تهمهم؛ 3) التصوير الشعاعي الذاتي، والذي جعل من الممكن الدراسة المباشرة للتفاعلات الأيضية الفردية التي تحدث في العضيات.

تسمى الطريقة التي يتم بها عزل العضيات من الخلايا بالتجزئة. وتبين أن هذه الطريقة كانت مثمرة للغاية، حيث أعطت لعلماء الكيمياء الحيوية الفرصة لعزل عضيات الخلية المختلفة في شكل نقي نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يسمح بتحديد التركيب الكيميائي للعضيات والإنزيمات التي تحتوي عليها، واستنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها، لاستخلاص استنتاجات حول وظائفها في الخلية. كخطوة أولى، يتم تدمير الخلايا عن طريق التجانس في وسط مناسب، مما يضمن سلامة العضيات ويمنع تجمعها، وفي كثير من الأحيان يتم استخدام محلول السكروز لهذا الغرض. على الرغم من أن الميتوكوندريا والعديد من العضيات الخلوية الأخرى تظل سليمة، إلا أن الهياكل الغشائية مثل الشبكة الإندوبلازمية والغشاء البلازمي تتفكك إلى أجزاء. ومع ذلك، غالبًا ما تنغلق شظايا الغشاء الناتجة على نفسها، مما يؤدي إلى ظهور حويصلات مستديرة بأحجام مختلفة.

في المرحلة التالية، يتم إخضاع الخلية المتجانسة لسلسلة من عمليات الطرد المركزي، والتي تزداد سرعتها ومدتها في كل مرة؛ وتسمى هذه العملية بالطرد المركزي التفاضلي. يتم ترسيب عضيات الخلايا المختلفة في الجزء السفلي من أنابيب الطرد المركزي بسرعات طرد مركزي مختلفة، والتي تعتمد على حجم العضيات وكثافتها وشكلها. ويمكن جمع الراسب الناتج وفحصه. الهياكل الأكبر حجمًا والأكثر كثافة مثل النوى هي الأسرع في الاستقرار، في حين أن الهياكل الأصغر والأقل كثافة مثل حويصلات الشبكة الإندوبلازمية تتطلب معدلات أعلى لفترة أطول للاستقرار. لذلك، عند سرعات الطرد المركزي المنخفضة، تترسب النوى، بينما تظل العضيات الخلوية الأخرى معلقة. عند السرعات العالية، تترسب الميتوكوندريا والليزوزومات، ومع الطرد المركزي لفترة طويلة وبسرعات عالية جدًا، تترسب حتى الجزيئات الصغيرة مثل الريبوسومات. ويمكن فحص الرواسب باستخدام المجهر الإلكتروني لتحديد مدى نقاء الكسور الناتجة. جميع الأجزاء ملوثة إلى حد ما بالعضيات الأخرى. ومع ذلك، إذا كان من الممكن تحقيق درجة نقاء كافية للأجزاء، فإنها تخضع بعد ذلك للتحليل الكيميائي الحيوي لتحديد التركيب الكيميائي والنشاط الأنزيمي للعضيات المعزولة.

في الآونة الأخيرة نسبيًا، تم إنشاء طريقة أخرى لتجزئة الخلايا - الطرد المركزي المتدرج الكثافة؛ في هذه الحالة، يتم تنفيذ الطرد المركزي في أنبوب اختبار حيث يتم وضع محاليل السكروز ذات التركيز المتزايد باستمرار، وبالتالي زيادة الكثافة، أولاً فوق بعضها البعض. أثناء الطرد المركزي، توجد العضيات الموجودة في المتجانس في أنبوب الطرد المركزي عند المستويات التي توجد بها محاليل السكروز، المقابلة لها في الكثافة. تمنح هذه الطريقة لعلماء الكيمياء الحيوية الفرصة لفصل العضيات ذات الحجم نفسه، ولكن بكثافات مختلفة (الشكل 1).

يعد التصوير الشعاعي الذاتي طريقة جديدة نسبيًا أدت إلى توسيع قدرات كل من المجهر الضوئي والإلكتروني بشكل كبير. وهذه طريقة حديثة للغاية، وذلك بسبب تطور الفيزياء النووية، التي جعلت من الممكن الحصول على النظائر المشعة للعناصر المختلفة. يتطلب التصوير الشعاعي الذاتي، على وجه الخصوص، نظائر تلك العناصر التي تستخدمها الخلية أو يمكن أن ترتبط بالمواد التي تستخدمها الخلية، والتي يمكن إعطاؤها للحيوانات أو إضافتها إلى الثقافات بكميات لا تعطل التمثيل الغذائي الخلوي الطبيعي. ولأن النظائر المشعة (أو المادة الموسومة بها) تشارك في التفاعلات الكيميائية الحيوية بنفس الطريقة التي تشارك بها نظيرتها غير المشعة، وفي الوقت نفسه تنبعث منها إشعاعات، فيمكن تتبع مسار النظائر في الجسم باستخدام طرق كشف مختلفة النشاط الإشعاعي. تعتمد إحدى طرق الكشف عن النشاط الإشعاعي على قدرته على التأثير على الفيلم الفوتوغرافي مثل الضوء؛ لكن الإشعاع المشع يخترق الورق الأسود المستخدم لحماية الفيلم من الضوء ويكون له نفس التأثير على الفيلم كالضوء.

من أجل الكشف عن الإشعاعات المنبعثة من النظائر المشعة على المستحضرات المعدة للدراسة باستخدام المجاهر الضوئية أو الإلكترونية، يتم تغليف المستحضرات في غرفة مظلمة بمستحلب فوتوغرافي خاص، ثم تترك في الظلام لبعض الوقت. ثم يتم تطوير الاستعدادات (أيضًا في الظلام) وتثبيتها. تؤثر مناطق الدواء التي تحتوي على نظائر مشعة على المستحلب الأساسي، حيث تظهر “الحبيبات” الداكنة تحت تأثير الإشعاع المنبعث. وهكذا يتم الحصول على الصور الشعاعية (باليونانية. مذياع- تشع، سيارات- نفسه و جرافو- يكتب).

في البداية، لم يكن لدى علماء الأنسجة سوى عدد قليل من النظائر المشعة؛ على سبيل المثال، استخدمت العديد من دراسات التصوير الشعاعي الذاتي المبكرة الفوسفور المشع، وفي وقت لاحق، تم استخدام العديد من هذه النظائر؛ وقد وجد النظير المشع للهيدروجين، التريتيوم، استخدامًا واسع النطاق بشكل خاص.

كان التصوير الشعاعي الذاتي ولا يزال يُستخدم على نطاق واسع لدراسة مكان وكيفية حدوث تفاعلات كيميائية حيوية معينة في الجسم.

تسمى المركبات الكيميائية الموسومة بالنظائر المشعة والتي تستخدم لدراسة العمليات البيولوجية بالسلائف، وعادة ما تكون السلائف مواد مشابهة لتلك التي يحصل عليها الجسم من الغذاء؛ فهي بمثابة لبنات بناء لبناء الأنسجة ويتم دمجها في المكونات المعقدة للخلايا والأنسجة بنفس الطريقة التي يتم بها دمج وحدات البناء غير المسماة فيها. يُطلق على مكون النسيج الذي يتم دمج المادة الأولية الموسومة فيه والذي ينبعث منه إشعاع اسم المنتج.

الخلايا المزروعة في المزرعة، على الرغم من أنها تنتمي إلى نفس النوع، ستكون في مراحل مختلفة من دورة الخلية في أي وقت ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة لمزامنة دوراتها. ومع ذلك، من خلال إدخال التريتيوم-ثيميدين في الخلايا ثم عمل صور إشعاعية ذاتية، من الممكن تحديد مدة المراحل المختلفة للدورة. يمكن تحديد وقت بداية إحدى المراحل - الانقسام الفتيلي - بدون تسمية الثيميدين. للقيام بذلك، يتم الاحتفاظ بعينة من الخلايا من الثقافة تحت المراقبة في مجهر تباين الطور، مما يجعل من الممكن مراقبة تقدم الانقسام الفتيلي مباشرة وتحديد توقيته. عادة ما تكون مدة الانقسام المتساوي ساعة واحدة، على الرغم من أنه في بعض أنواع الخلايا يستغرق ما يصل إلى 1.5 ساعة.

تعريف المدةز2-الفترة.

لتحديد مدة فترة G2، يتم استخدام طريقة تعرف باسم علامات النبض:تتم إضافة الثيميدين المسمى إلى مزرعة الخلية، وبعد وقت قصير يتم استبدال وسط الثقافة بوسط جديد من أجل منع المزيد من امتصاص الثيميدين المسمى بواسطة الخلايا. في هذه الحالة، يتم تضمين الملصق فقط في تلك الخلايا التي كانت، خلال إقامة قصيرة في وسط يحتوي على التريتيوم ثيميدين، في الفترة S من دورة الخلية. نسبة هذه الخلايا صغيرة ولن يحصل على الملصق سوى جزء صغير من الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، فإن جميع الخلايا التي تتضمن الملصق ستكون في الطور البيني - بدءًا من الخلايا التي بالكاد دخلت الفترة S إلى تلك التي أكملتها تقريبًا أثناء التعرض للتريتيوم ثيميدين. في العينة المأخوذة مباشرة بعد إزالة الثيميدين المسمى، يتم احتواء الملصق فقط في نوى الطور البيني التي تنتمي إلى الخلايا التي كانت في الفترة S خلال فترة التعرض للملصق؛ تلك الخلايا التي كانت في حالة الانقسام الفتيلي خلال هذه الفترة تظل بدون تسمية.

إذا واصلت بعد ذلك أخذ عينات من المزرعة على فترات زمنية معينة وقمت بإعداد صورة شعاعية ذاتية لكل عينة متتالية، فستأتي لحظة تبدأ فيها العلامة في الظهور الانقسام الفتيليد-الكروموسومات. سيتم تضمين التسميات في جميع تلك الخلايا التي كانت في الفترة S أثناء وجود التريتيوم ثيميدين في الوسط، ومن بين هذه الخلايا ستكون هناك تلك التي دخلت للتو الفترة S وتلك التي أكملتها تقريبًا. ومن الواضح تمامًا أن هذه الأخيرة ستكون الأولى من بين الخلايا الموسومة التي ستخضع للانقسام الفتيلي، وبالتالي، سيتم اكتشاف العلامة في كروموسوماتها الانقسامية. وبالتالي، فإن الفاصل الزمني بين 1) الوقت الذي تمت فيه إزالة الثيميدين المسمى من المزرعة، و2) وقت ظهور الكروموسومات الانقسامية المسمى سوف يتوافق مع مدة فترة G 2 من دورة الخلية.

تعريف المدةس-فترة.

نظرًا لأن الخلايا الموجودة في نهاية فترة S في وقت إدخال الملصق في الوسط ستكون أول من يدخل الانقسام، لذلك في تلك الخلايا التي تبدأ فيها فترة S مباشرة قبل تتم إزالة الملصق، وستظهر الكروموسومات الانقسامية المسمى أخيرًا. لذلك، إذا تمكنا من تحديد الفاصل الزمني بين وقت الدخول في الانقسام الفتيلي للخلايا المميزة أولاً والخلايا المميزة أخيرًا، فسنحدد مدة الفترة S. ومع ذلك، على الرغم من أنه من السهل تحديد الوقت الذي تظهر فيه الكروموسومات الانقسامية الموسومة لأول مرة، إلا أنه لا يمكن تحديد الوقت الذي تدخل فيه الخلايا الموسومة الأخيرة في الانقسام الفتيلي (يعوق هذا العدد الكبير جدًا من الخلايا المنقسمة الموسومة في العينات الأخيرة). لذلك، يجب تحديد مدة الفترة S بطريقة مختلفة.

عند فحص الصور الشعاعية الذاتية لعينات متتالية من الخلايا المأخوذة على فترات زمنية متساوية، تم اكتشاف أن نسبة الخلايا التي تحمل التسمية في كروموسوماتها الانقسامية تزداد تدريجيًا حتى يتم تسمية جميع الخلايا المنقسمة حرفيًا. ومع ذلك، عندما تكمل الخلايا الانقسام الفتيلي واحدًا تلو الآخر، فإنها تصبح خلايا الطور البيني المسماة. أول من أكمل الانقسام الفتيلي هي تلك الخلايا المسماة التي دخلت إليه أولاً؛ وبناء على ذلك، من بين الخلايا ذات الكروموسومات الانقسامية، فإن آخر الخلايا التي تكتمل الانقسام هي تلك التي دخلت إليها في وقت لاحق من الجميع. نظرًا لأن مدة الانقسام هي نفسها دائمًا، إذن، إذا تمكنا من تحديد الفاصل الزمني بين: 1) وقت نهاية الانقسام في الخلايا التي قامت بتشغيل العلامة أولاً، و2) وقت نهاية الانقسام الانقسام الفتيلي في الخلايا التي تم تشغيلها أخيرًا، سنحدد مدة الفترة S. يمكن تحديد مدة الفترة S بسهولة عن طريق تحديد الفاصل الزمني بين: 1) النقطة الزمنية التي يكون فيها 50٪ من الخلايا الانقسامية في الثقافة غير مسماة، و2) النقطة الزمنية التي لم تعد بعدها الثقافة تحتوي على 50% من الخلايا المسماة.

تحديد زمن التوليد (المدة الإجمالية لدورة الخلية بأكملها).

من خلال الاستمرار في أخذ عينات من الخلايا من المزرعة، يمكنك أن تجد أن الأشكال الانقسامية المميزة في مرحلة ما تختفي تمامًا ثم تظهر مرة أخرى. مثل هذه الخلايا المنقسمة هي خلايا ابنة مشتقة من تلك الخلايا الأم التي تم تشغيلها على الملصق أثناء وجودها في الفترة S في وقت التعرض للتريتيوم ثيميدين. دخلت هذه الخلايا الأم إلى الفترة S، وانقسمت، ثم مرت بطور بيني ثانٍ وانقسام ثانٍ، أي أنها مرت بدورة كاملة وجزء من الدورة التالية. الوقت اللازم لإكمال دورة الخلية الكاملة يسمى الوقت جيل.وهو يتوافق مع الفاصل الزمني بين ذروتين متتاليتين لإدراج التسمية وعادةً ما يتوافق مع الفاصل الزمني بين نقاط المنحنيات الصاعدة المتعاقبة التي يحتوي فيها 50٪ من الأشكال الانقسامية على الملصق.

الأدب.

A. Ham، D. Cormack "Histology"، المجلد الأول موسكو "MIR" 1982؛

إم جي أبراموف "علم الخلايا السريرية" موسكو "الطب" 1974؛

Y.S.Chentsov "علم الخلايا العام"

جامعة مورمانسك التقنية الحكومية

قسم الأحياء

تقرير عن الموضوع:

"طرق البحث في علم الخلايا"

مكتمل:

طالب في السنة الأولى

كلية التكنولوجيا

الأقسام علم الأحياء

سيريبرياكوفا لادا فياتشيسلافوفنا

التحقق:

مورمانسك 2001

يخطط:

1. ماذا يدرس علم الخلايا؟

2. فكرة أن الكائنات الحية مكونة من خلايا.

3. طرق البحث المستخدمة في علم الخلايا.

4. تجزئة الخلية.

5. التصوير الشعاعي الذاتي.

6. تحديد مدة بعض مراحل دورة الخلية باستخدام التصوير الشعاعي الذاتي.

علم الخلايا هو علم الخلايا. لقد ظهر من العلوم البيولوجية الأخرى منذ ما يقرب من 100 عام. لأول مرة، تم جمع معلومات عامة حول بنية الخلايا في كتاب من تأليف J.-B. بيولوجيا الخلية لكارنوي، نُشر عام 1884. يدرس علم الخلايا الحديث بنية الخلايا، وعملها كأنظمة حية أولية: تتم دراسة وظائف المكونات الخلوية الفردية، وعمليات تكاثر الخلايا، وإصلاحها، والتكيف مع الظروف البيئية والعديد من العمليات الأخرى، مما يسمح للمرء بالحكم على الخصائص والوظائف مشترك بين جميع الخلايا يدرس علم الخلايا أيضًا السمات الهيكلية للخلايا المتخصصة. وبعبارة أخرى، علم الخلايا الحديث هو فسيولوجيا الخلية. يرتبط علم الخلايا ارتباطًا وثيقًا بالإنجازات العلمية والمنهجية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة. وكان هذا بمثابة الأساس لدراسة متعمقة للخلية من وجهة نظر هذه العلوم وظهور علم تركيبي معين حول الخلية - بيولوجيا الخلية، أو بيولوجيا الخلية. في الوقت الحالي، يتطابق مصطلحا علم الخلايا وبيولوجيا الخلية، حيث أن موضوع دراستهما هو الخلية التي لها أنماطها الخاصة في التنظيم والأداء. يشير تخصص "بيولوجيا الخلية" إلى الأقسام الأساسية لعلم الأحياء، لأنه يدرس ويصف الوحدة الوحيدة لجميع أشكال الحياة على الأرض - الخلية.

إن دراسة طويلة ومتأنية للخلية في حد ذاتها أدت إلى صياغة تعميم نظري مهم له أهمية بيولوجية عامة، ألا وهو ظهور نظرية الخلية. فيالسابع عشرالخامس. قام روبرت هوك، عالم الفيزياء والأحياء، الذي يتميز ببراعة كبيرة، بإنشاء مجهر. وبفحص قطعة رقيقة من الفلين تحت مجهره، اكتشف هوك أنها مبنية من خلايا فارغة صغيرة مفصولة بجدران رقيقة، والتي، كما نعلم الآن، تتكون من السليلوز. وقد أطلق على هذه الخلايا الصغيرة اسم الخلايا. لاحقًا، عندما بدأ علماء أحياء آخرون بفحص أنسجة النبات تحت المجهر، تبين أن الخلايا الصغيرة التي اكتشفها هوك في سدادة ميتة ذابلة كانت موجودة أيضًا في أنسجة النبات الحية، لكنها لم تكن فارغة، بل كانت كل منها تحتوي على مادة هلامية صغيرة جسم. وبعد إخضاع أنسجة الحيوانات للفحص المجهري، تبين أنها تتكون أيضًا من أجسام هلامية صغيرة، لكن نادرًا ما يتم فصل هذه الأجسام عن بعضها البعض بواسطة الجدران. ونتيجة لكل هذه الدراسات، في عام 1939، صاغ شلايدن وشوان بشكل مستقل نظرية الخلية، التي تنص على أن الخلايا هي الوحدات الأولية التي تُبنى منها في النهاية جميع النباتات وجميع الحيوانات. لبعض الوقت، لا يزال المعنى المزدوج لكلمة خلية يسبب بعض سوء الفهم، ولكن بعد ذلك أصبح راسخًا في هذه الأجسام الصغيرة التي تشبه الهلام.

يرتبط الفهم الحديث للخلية ارتباطًا وثيقًا بالتقدم التقني والتحسينات في أساليب البحث. بالإضافة إلى المجهر الضوئي التقليدي، الذي لم يفقد دوره، اكتسب المجهر الاستقطابي والأشعة فوق البنفسجية والفلورية ومجهر التباين الطوري أهمية كبيرة في العقود القليلة الماضية. من بينها، يحتل المجهر الإلكتروني مكانا خاصا، مما جعل من الممكن اختراق ودراسة التركيب المجهري والجزيئي للخلية. مكنت طرق البحث الحديثة من الكشف عن صورة مفصلة للتنظيم الخلوي.

يسمى الجزء من الكائن الحي الذي يؤدي وظيفة خاصة عضوًا. أي عضو - الرئة والكبد والكلى، على سبيل المثال - لكل منها هيكلها الخاص، والذي بفضله يلعب دورًا معينًا في الجسم. بنفس الطريقة، هناك هياكل خاصة في السيتوبلازم، هيكلها المميز يمنحها الفرصة للقيام بوظائف معينة ضرورية لعملية التمثيل الغذائي في الخلية؛ تسمى هذه الهياكل العضيات ("الأعضاء الصغيرة").

تسمى الطريقة التي يتم بها عزل العضيات من الخلايا بالتجزئة. وتبين أن هذه الطريقة كانت مثمرة للغاية، حيث أعطت لعلماء الكيمياء الحيوية الفرصة لعزل عضيات الخلية المختلفة في شكل نقي نسبيًا. كما يسمح بتحديد التركيب الكيميائي للعضيات والإنزيمات التي تحتوي عليها، واستنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها، لاستخلاص استنتاجات حول وظائفها في الخلية. كخطوة أولى، يتم تدمير الخلايا عن طريق التجانس في وسط مناسب يحافظ على العضيات ويمنع تجمعها. في كثير من الأحيان يتم استخدام محلول السكروز لهذا الغرض. على الرغم من أن الميتوكوندريا والعديد من العضيات الخلوية الأخرى تظل سليمة، إلا أن الهياكل الغشائية مثل الشبكة الإندوبلازمية والغشاء البلازمي تتفكك إلى أجزاء. ومع ذلك، غالبًا ما تنغلق شظايا الغشاء الناتجة على نفسها، مما يؤدي إلى ظهور حويصلات مستديرة بأحجام مختلفة.

في المرحلة التالية، يتم إخضاع الخلية المتجانسة لسلسلة من عمليات الطرد المركزي، والتي تزداد سرعتها ومدتها في كل مرة؛ وتسمى هذه العملية بالطرد المركزي التفاضلي. يتم ترسيب عضيات الخلايا المختلفة في الجزء السفلي من أنابيب الطرد المركزي بسرعات طرد مركزي مختلفة، والتي تعتمد على حجم العضيات وكثافتها وشكلها. ويمكن جمع الراسب الناتج وفحصه. الهياكل الأكبر حجمًا والأكثر كثافة مثل النوى هي الأسرع في الاستقرار، في حين أن الهياكل الأصغر والأقل كثافة مثل حويصلات الشبكة الإندوبلازمية تتطلب معدلات أعلى وأوقات أطول للاستقرار. لذلك، عند سرعات الطرد المركزي المنخفضة، تترسب النوى، بينما تظل العضيات الخلوية الأخرى معلقة. عند السرعات العالية، تترسب الميتوكوندريا والليزوزومات، ومع الطرد المركزي لفترة طويلة وبسرعات عالية جدًا، تترسب حتى الجزيئات الصغيرة مثل الريبوسومات. ويمكن فحص الرواسب باستخدام المجهر الإلكتروني لتحديد مدى نقاء الكسور الناتجة. جميع الأجزاء ملوثة إلى حد ما بالعضيات الأخرى. ومع ذلك، إذا كان من الممكن تحقيق درجة نقاء كافية للأجزاء، فإنها تخضع بعد ذلك للتحليل الكيميائي الحيوي لتحديد التركيب الكيميائي والنشاط الأنزيمي للعضيات المعزولة.

في الآونة الأخيرة، تم إنشاء طريقة أخرى لتجزئة الخلايا - الطرد المركزي المتدرج الكثافة؛ في هذه الحالة، يتم تنفيذ الطرد المركزي في أنبوب اختبار حيث يتم وضع محاليل السكروز ذات التركيزات المتزايدة، وبالتالي الكثافة المتزايدة، فوق بعضها البعض. أثناء الطرد المركزي، يتم وضع العضيات الموجودة في المتجانس في أنبوب الطرد المركزي بنفس مستويات محاليل السكروز المقابلة لها في الكثافة. تمنح هذه الطريقة لعلماء الكيمياء الحيوية القدرة على فصل العضيات ذات الحجم نفسه ولكن بكثافات مختلفة (الشكل 1).

يعد التصوير الشعاعي الذاتي طريقة جديدة نسبيًا أدت إلى توسيع قدرات كل من المجهر الضوئي والإلكتروني بشكل كبير. وهذه طريقة حديثة للغاية، ترجع أصولها إلى تطور الفيزياء النووية، مما جعل من الممكن الحصول على النظائر المشعة للعناصر المختلفة. يتطلب التصوير الشعاعي الذاتي، على وجه الخصوص، نظائر تلك العناصر التي تستخدمها الخلية أو يمكن أن ترتبط بالمواد التي تستخدمها الخلية، والتي يمكن إعطاؤها للحيوانات أو إضافتها إلى الثقافات بكميات لا تعطل التمثيل الغذائي الخلوي الطبيعي. ولأن النظائر المشعة (أو المادة الموسومة بها) تشارك في التفاعلات الكيميائية الحيوية بنفس الطريقة التي تشارك بها نظيرتها غير المشعة وفي نفس الوقت تصدر إشعاعات، فيمكن تتبع مسار النظائر في الجسم باستخدام طرق مختلفة للكشف عن النشاط الإشعاعي . تعتمد إحدى طرق الكشف عن النشاط الإشعاعي على قدرته على التصرف مثل الضوء على فيلم فوتوغرافي؛ لكن الإشعاع المشع يخترق الورق الأسود المستخدم لحماية الفيلم من الضوء ويكون له نفس التأثير على الفيلم كالضوء.

بحيث يمكن الكشف عن الإشعاع المنبعث من النظائر المشعة على المستحضرات المخصصة للدراسة باستخدام المجاهر الضوئية أو الإلكترونية، وتغطى المستحضرات في غرفة مظلمة بمستحلب فوتوغرافي خاص، ثم تترك لبعض الوقت في الظلام. ثم يتم تطوير الاستعدادات (أيضًا في الظلام) وتثبيتها. تؤثر مناطق الدواء التي تحتوي على نظائر مشعة على المستحلب الأساسي، حيث تظهر “الحبيبات” الداكنة تحت تأثير الإشعاع المنبعث. وهكذا يتم الحصول على الصور الشعاعية (من اليونانية.مذياع - تشع،سيارات - نفسه وجرافو - يكتب).

في البداية، لم يكن لدى علماء الأنسجة سوى عدد قليل من النظائر المشعة؛ على سبيل المثال، استخدمت العديد من دراسات التصوير الشعاعي الذاتي المبكرة الفوسفور المشع. وفي وقت لاحق، بدأ استخدام المزيد من هذه النظائر؛ وقد وجد النظير المشع للهيدروجين، التريتيوم، استخدامًا واسع النطاق بشكل خاص.

تسمى المركبات الكيميائية الموسومة بالنظائر المشعة المستخدمة لدراسة العمليات البيولوجية بالسلائف. السلائف عادة ما تكون مواد مشابهة لتلك التي يحصل عليها الجسم من الطعام؛ فهي بمثابة لبنات بناء لبناء الأنسجة ويتم دمجها في المكونات المعقدة للخلايا والأنسجة بنفس الطريقة التي يتم بها دمج وحدات البناء غير المسماة فيها. يُطلق على مكون النسيج الذي يتم دمج المادة الأولية الموسومة فيه والذي ينبعث منه إشعاع اسم المنتج.

الخلايا المزروعة في المزرعة، على الرغم من أنها تنتمي إلى نفس النوع، ستكون في مراحل مختلفة من دورة الخلية في أي وقت ما لم يتم اتخاذ تدابير خاصة لمزامنة دوراتها. ومع ذلك، من خلال إدخال التريتيوم-ثيميدين في الخلايا ومن ثم عمل صور شعاعية ذاتية، يمكن تحديد مدة المراحل المختلفة للدورة. يمكن تحديد وقت بداية إحدى المراحل - الانقسام الفتيلي - بدون تسمية الثيميدين. للقيام بذلك، يتم الاحتفاظ بعينة من الخلايا من الثقافة تحت المراقبة في مجهر تباين الطور، مما يجعل من الممكن مراقبة تقدم الانقسام الفتيلي مباشرة وتحديد توقيته. عادة ما تكون مدة الانقسام المتساوي ساعة واحدة، على الرغم من أنه في بعض أنواع الخلايا يستغرق ما يصل إلى 1.5 ساعة.

ز 2-الفترة .

لتحديد مدة فترة G2، يتم استخدام طريقة تعرف باسمعلامة نبض: تتم إضافة الثيميدين المسمى إلى مزرعة الخلية، وبعد وقت قصير يتم استبدال وسط الثقافة بوسط جديد من أجل منع المزيد من امتصاص الثيميدين المسمى بواسطة الخلايا. في هذه الحالة، يتم تضمين الملصق فقط في تلك الخلايا التي كانت في حالة وجودها أثناء إقامة قصيرة في وسط يحتوي على التريتيوم ثيميدين.س-فترة دورة الخلية. نسبة هذه الخلايا صغيرة ولن يحصل على الملصق سوى جزء صغير من الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، ستكون جميع الخلايا التي تتضمن التسمية في الطور البيني - من الخلايا التي بالكاد دخلتس- الفترة، إلى تلك التي كادت أن تنتهي أثناء التعرض للتريتيوم ثيميدين. في العينة المأخوذة مباشرة بعد إزالة الثيميدين، تم احتواء الملصق فقط في نوى الطور البيني التي تنتمي إلى الخلايا التي كانت فيس-فترة؛ نفس الخلايا التي كانت في حالة الانقسام الفتيلي خلال هذه الفترة تظل بدون تسمية.

إذا واصلت بعد ذلك أخذ عينات من المزرعة على فترات زمنية محددة وقمت بعمل صورة شعاعية ذاتية لكل عينة متتالية، فستأتي لحظة تبدأ فيها العلامة في الظهورالانقسام الفتيلي د -الكروموسومات . سيتم تضمين الملصقات في جميع تلك الخلايا التي تحتوي على التريتيوم ثيميدين في الوسط.س-فترة، ومن بين هذه الخلايا سيكون هناك من دخل للتوس-الفترة، وكادت أن تنتهي. ومن الواضح تمامًا أن هذه الأخيرة ستكون الأولى من بين الخلايا الموسومة التي ستخضع للانقسام الفتيلي، وبالتالي، سيتم اكتشاف العلامة في كروموسوماتها الانقسامية. وبالتالي، فإن الفاصل الزمني بين 1) الوقت الذي تمت فيه إزالة الثيميدين المسمى من الثقافة و2) وقت ظهور الكروموسومات الانقسامية المسمى سوف يتوافق مع المدةز2 فترات دورة الخلية.

تحديد المدة س -فترة .

منذ الخلايا الموجودة في النهاية عند إدخال الملصق في الوسطس- ستكون الفترة هي أول من يدخل الانقسام الفتيلي، وبالتالي، في تلك الخلايا التي فيهاس- تبدأ الدورة الشهرية مباشرة قبل إزالة الملصق، وستظهر الكروموسومات الانقسامية الموسومة أخيرًا. لذلك، إذا تمكنا من تحديد الفاصل الزمني بين وقت الدخول في الانقسام الفتيلي للخلايا المميزة أولاً والخلايا المميزة أخيرًا، فسنحدد المدةس-فترة. ومع ذلك، على الرغم من أنه من السهل تحديد الوقت الذي تظهر فيه الكروموسومات الانقسامية الموسومة لأول مرة، إلا أنه لا يمكن تحديد الوقت الذي تدخل فيه الخلايا الموسومة الأخيرة في الانقسام الفتيلي (يعوق هذا العدد الكبير جدًا من الخلايا المنقسمة الموسومة في العينات الأخيرة). وبالتالي المدةس-يجب تحديد الفترات بطريقة مختلفة.

عند فحص الصور الشعاعية الذاتية لعينات متتالية من الخلايا المأخوذة على فترات منتظمة، تم اكتشاف أن نسبة الخلايا التي تحمل التسمية في كروموسوماتها الانقسامية تزداد تدريجيًا حتى يتم تسمية جميع الخلايا المنقسمة حرفيًا. ومع ذلك، عندما تكمل الخلايا الانقسام الفتيلي واحدًا تلو الآخر، فإنها تصبح خلايا الطور البيني المسماة. أول من أكمل الانقسام الفتيلي هي تلك الخلايا المسماة التي دخلت إليه أولاً؛ وبناء على ذلك، من بين الخلايا ذات الكروموسومات الانقسامية، فإن آخر الخلايا التي تكتمل الانقسام هي تلك التي دخلت إليها في وقت لاحق من الجميع. نظرًا لأن مدة الانقسام هي نفسها دائمًا، إذن، إذا تمكنا من تحديد الفاصل الزمني بين: 1) وقت نهاية الانقسام في الخلايا التي قامت بتشغيل العلامة أولاً، و2) وقت نهاية الانقسام الانقسام الفتيلي في الخلايا التي تم تشغيلها أخيرًا، سنحدد المدةس-فترة. مدةسيمكن تحديد الفترة بسهولة عن طريق تحديد الفاصل الزمني بين: 1) النقطة الزمنية التي تحمل فيها 50% من الخلايا الانقسامية في المزرعة العلامة، و2) النقطة الزمنية التي لم تعد بعدها المزرعة تحتوي على 50% من الخلايا الانقسامية. الخلايا المسمى.

تحديد زمن التوليد (المدة الإجمالية لدورة الخلية بأكملها).

من خلال الاستمرار في أخذ عينات من الخلايا من المزرعة، يمكنك أن تجد أن الأشكال الانقسامية المميزة تختفي تمامًا في مرحلة ما، ثم تظهر مرة أخرى. هذه الخلايا المنقسمة هي خلايا ابنة مشتقة من تلك الخلايا الأم التي تم تشغيلها على الملصق أثناء تعرضها للتريتيوم-ثيميدينس-فترة. مرت هذه الخلايا الأم إلىس- فترة، مقسمة، ثم مروا بمرحلة بينية ثانية وقسمة ثانية، أي أنهم مروا بدورة كاملة واحدة وجزء من الدورة التالية. الوقت اللازم لإكمال دورة الخلية الكاملة يسمى الوقتجيل. وهو يتوافق مع الفاصل الزمني بين ذروتين متتاليتين لدمج التسمية وعادةً ما يتوافق مع المقطع الموجود بين نقاط المنحنيات الصاعدة المتعاقبة التي يحتوي عندها 50٪ من الأشكال الانقسامية على الملصق.

الأدب.

A. Ham، D. Cormack "Histology"، المجلد الأول موسكو "MIR" 1982؛

إم جي أبراموف "علم الخلايا السريرية" موسكو "الطب" 1974؛

Y.S.Chentsov "علم الخلايا العام"

محتوى المقال

علم الخلية،علم الخلايا - الوحدات الهيكلية والوظيفية لجميع الكائنات الحية تقريبًا. في الكائن متعدد الخلايا، تنشأ جميع مظاهر الحياة المعقدة من النشاط المنسق للخلايا المكونة له. مهمة عالم الخلايا هي تحديد كيفية بناء الخلية الحية وكيف تؤدي وظائفها الطبيعية. يدرس علماء الأمراض المرضية الخلايا أيضًا، لكنهم يهتمون بالتغيرات التي تحدث في الخلايا أثناء المرض أو بعد الموت. على الرغم من حقيقة أن العلماء قد جمعوا منذ فترة طويلة الكثير من البيانات حول تطور وبنية الحيوانات والنباتات، إلا أنه في عام 1839 فقط تمت صياغة المفاهيم الأساسية لنظرية الخلية وبدأ تطوير علم الخلايا الحديث.

الخلايا هي أصغر وحدات الحياة، كما يتضح من قدرة الأنسجة على الانقسام إلى خلايا، والتي يمكنها بعد ذلك الاستمرار في العيش في "الأنسجة" أو زراعة الخلايا والتكاثر مثل الكائنات الحية الدقيقة. وفقا لنظرية الخلية، تتكون جميع الكائنات الحية من خلية واحدة أو عدة خلايا. هناك عدة استثناءات لهذه القاعدة. على سبيل المثال، في جسم العفن الغروي (myxomycetes) وبعض الديدان المسطحة الصغيرة جدًا، لا يتم فصل الخلايا عن بعضها البعض، ولكنها تشكل بنية مدمجة إلى حد ما - ما يسمى. المخلى. ومع ذلك، يمكن اعتبار أن هذه البنية نشأت بشكل ثانوي نتيجة تدمير أجزاء من أغشية الخلايا التي كانت موجودة في الأسلاف التطورية لهذه الكائنات. تنمو العديد من الفطريات عن طريق تشكيل أنابيب طويلة تشبه الخيوط، أو خيوط. يمكن أيضًا اعتبار هذه الواصلة، التي غالبًا ما يتم تقسيمها بواسطة أقسام - حواجز - إلى شرائح، بمثابة خلايا ممدودة غريبة. تتكون أجسام الطلائعيات والبكتيريا من خلية واحدة.

هناك فرق واحد مهم بين الخلايا البكتيرية وخلايا جميع الكائنات الحية الأخرى: النوى والعضيات (“الأعضاء الصغيرة”) للخلايا البكتيرية ليست محاطة بالأغشية، وبالتالي تسمى هذه الخلايا بدائية النواة (“ما قبل النواة”)؛ تسمى جميع الخلايا الأخرى حقيقية النواة (مع "نوى حقيقية"): نواتها وعضياتها محاطة بالأغشية. تتناول هذه المقالة الخلايا حقيقية النواة فقط.

فتح الخلية.

ولم تصبح دراسة أصغر هياكل الكائنات الحية ممكنة إلا بعد اختراع المجهر، أي. بعد عام 1600. تم تقديم أول وصف وصور للخلايا في عام 1665 من قبل عالم النبات الإنجليزي ر. هوك: بفحص مقاطع رقيقة من الفلين المجفف، اكتشف أنها "تتكون من العديد من الصناديق". أطلق هوك على كل من هذه الصناديق اسم خلية ("غرفة"). وسرعان ما قدم الباحث الإيطالي إم. مالبيغي (1674)، والعالم الهولندي أ. فان ليوينهوك، والإنجليزي ن. غريو (1682) الكثير من البيانات التي توضح التركيب الخلوي للنباتات. ومع ذلك، لم يدرك أي من هؤلاء المراقبين أن المادة المهمة حقًا هي المادة الجيلاتينية التي تملأ الخلايا (التي سميت فيما بعد بالبروتوبلازم)، وأن "الخلايا" التي بدت مهمة جدًا بالنسبة لهم كانت مجرد صناديق سليلوز هامدة تحتوي على هذه المادة. حتى منتصف القرن التاسع عشر. في أعمال عدد من العلماء، كانت بدايات "نظرية خلوية" معينة كمبدأ هيكلي عام مرئية بالفعل. في عام 1831، أثبت ر. براون وجود نواة في الخلية، لكنه فشل في تقدير الأهمية الكاملة لاكتشافه. بعد وقت قصير من اكتشاف براون، أصبح العديد من العلماء مقتنعين بأن النواة كانت مغمورة في البروتوبلازم شبه السائل الذي يملأ الخلية. في البداية، اعتبرت الوحدة الأساسية للبنية البيولوجية هي الألياف. ومع ذلك، بالفعل في بداية القرن التاسع عشر. بدأ الجميع تقريبًا في التعرف على بنية تسمى الحويصلة أو الكرية أو الخلية باعتبارها عنصرًا لا غنى عنه في الأنسجة النباتية والحيوانية.

إنشاء نظرية الخلية.

زادت كمية المعلومات المباشرة عن الخلية ومحتوياتها بشكل كبير بعد عام 1830، عندما أصبحت المجاهر المحسنة متاحة. ثم، في 1838-1839، حدث ما يسمى "اللمسة النهائية للمعلم". طرح عالم النبات M. Schleiden وعالم التشريح T. Schwann في نفس الوقت تقريبًا فكرة البنية الخلوية. صاغ شوان مصطلح "نظرية الخلية" وقدم هذه النظرية إلى المجتمع العلمي. وفقا للنظرية الخلوية، تتكون جميع النباتات والحيوانات من وحدات مماثلة - خلايا، كل منها لديه كل خصائص الكائنات الحية. أصبحت هذه النظرية حجر الزاوية في كل التفكير البيولوجي الحديث.

اكتشاف البروتوبلازم.

في البداية، تم إيلاء الكثير من الاهتمام بشكل غير مستحق لجدران الخلايا. ومع ذلك، وصف F. Dujardin (1835) الهلام الحي في الكائنات وحيدة الخلية والديدان، واصفا إياه بـ "الساركودا" (أي "يشبه اللحوم"). وكانت هذه المادة اللزجة، في رأيه، تتمتع بجميع خصائص الكائنات الحية. اكتشف شلايدن أيضًا مادة دقيقة الحبيبات في الخلايا النباتية وأطلق عليها اسم "الصمغ النباتي" (1838). وبعد ثماني سنوات، استخدم ج. فون موهل مصطلح "البروتوبلازم" (استخدمه جي. بوركينجي عام 1840 للإشارة إلى المادة التي تتكون منها أجنة الحيوانات في المراحل الأولى من التطور) واستبدل به مصطلح "مخاط النبات". في عام 1861، اكتشف M. Schultze أن الساركودا موجودة أيضًا في أنسجة الحيوانات العليا وأن هذه المادة متطابقة من الناحية الهيكلية والوظيفية مع ما يسمى. بروتوبلازم النبات. بالنسبة لهذا "الأساس المادي للحياة"، كما عرّفه ت. هكسلي لاحقًا، تم اعتماد المصطلح العام "البروتوبلازم". لعب مفهوم البروتوبلازم دورًا مهمًا في وقته؛ ومع ذلك، فقد كان من الواضح منذ فترة طويلة أن البروتوبلازم ليس متجانسًا سواء في تركيبه الكيميائي أو في بنيته، وقد أصبح هذا المصطلح غير صالح للاستخدام تدريجيًا. حاليا، عادة ما تعتبر المكونات الرئيسية للخلية هي النواة والسيتوبلازم والعضيات الخلوية. إن مزيج السيتوبلازم والعضيات يتوافق عمليا مع ما كان يدور في ذهن علماء الخلايا الأوائل عند الحديث عن البروتوبلازم.

الخصائص الأساسية للخلايا الحية

لقد سلطت دراسة الخلايا الحية الضوء على وظائفها الحيوية. وقد وجد أن الأخير يمكن تقسيمه إلى أربع فئات: الحركة والتهيج والتمثيل الغذائي والتكاثر.

تتجلى الحركة في أشكال مختلفة: 1) تداول محتويات الخلية داخل الخلايا. 2) التدفق الذي يضمن حركة الخلايا (على سبيل المثال، خلايا الدم)؛ 3) ضرب العمليات البروتوبلازمية الصغيرة - الأهداب والسوط. 4) الانقباضية، وهي الأكثر تطوراً في الخلايا العضلية.

يتم التعبير عن التهيج في قدرة الخلايا على إدراك الحافز والاستجابة له بدافع أو موجة من الإثارة. يتم التعبير عن هذا النشاط إلى أعلى درجة في الخلايا العصبية.

يشمل التمثيل الغذائي جميع تحولات المادة والطاقة التي تحدث في الخلايا.

يتم ضمان التكاثر من خلال قدرة الخلية على الانقسام وتكوين الخلايا الوليدة. إن القدرة على إعادة إنتاج نفسها هي التي تسمح للخلايا باعتبارها أصغر وحدات الحياة. ومع ذلك، فقد فقدت العديد من الخلايا شديدة التمايز هذه القدرة.

علم الخلايا كعلم

في نهاية القرن التاسع عشر. كان الاهتمام الرئيسي لعلماء الخلايا موجهًا إلى الدراسة التفصيلية لبنية الخلايا وعملية انقسامها وتوضيح دورها كأهم الوحدات التي توفر الأساس المادي للوراثة وعملية التطور.

تطوير أساليب جديدة.

في البداية، عند دراسة تفاصيل بنية الخلية، كان على المرء الاعتماد بشكل أساسي على الفحص البصري للمواد الميتة بدلاً من المواد الحية. كانت هناك حاجة إلى طرق تجعل من الممكن الحفاظ على البروتوبلازم دون إتلافه، ولصنع مقاطع رقيقة بما فيه الكفاية من الأنسجة التي تمر عبر المكونات الخلوية، وكذلك لصبغ المقاطع للكشف عن تفاصيل البنية الخلوية. تم إنشاء هذه الأساليب وتحسينها طوال النصف الثاني من القرن التاسع عشر. كما تم تحسين المجهر نفسه. تشمل التطورات الهامة في تصميمه ما يلي: مصباح يقع أسفل الطاولة لتركيز شعاع الضوء؛ عدسة أبوكروماتية لتصحيح عيوب التلوين التي تشوه الصورة؛ عدسة غامرة، توفر صورة أوضح وتكبير 1000 مرة أو أكثر.

وقد وجد أيضًا أن الأصباغ الأساسية، مثل الهيماتوكسيلين، لها صلة بالمحتوى النووي، في حين أن الأصباغ الحمضية، مثل الأيوسين، تصبغ السيتوبلازم؛ كانت هذه الملاحظة بمثابة الأساس لتطوير مجموعة متنوعة من طرق التباين أو التلوين التفاضلي. وبفضل هذه الأساليب والمجاهر المحسنة، تم الحصول على أهم المعلومات حول بنية الخلية و"أعضائها" المتخصصة ومختلف الشوائب غير الحية التي تقوم الخلية نفسها إما بتصنيعها أو امتصاصها من الخارج وتتراكم تدريجيا.

قانون الاستمرارية الجينية.

كان لمفهوم الاستمرارية الجينية للخلايا أهمية أساسية لمواصلة تطوير نظرية الخلية. في وقت ما، اعتقد شلايدن أن الخلايا تشكلت نتيجة لنوع من التبلور من السائل الخلوي، وذهب شوان إلى أبعد من ذلك في هذا الاتجاه الخاطئ: في رأيه، نشأت الخلايا من سائل "المأرمة" معين يقع خارج الخلايا.

أولا، أدرك علماء النبات، ثم علماء الحيوان (بعد توضيح التناقضات في البيانات التي تم الحصول عليها من دراسة بعض العمليات المرضية) أن الخلايا تنشأ فقط نتيجة لتقسيم الخلايا الموجودة بالفعل. في عام 1858، صاغ ر. فيرشو قانون الاستمرارية الوراثية في القول المأثور "Omnis cellula e cellula" ("كل خلية هي خلية"). عندما تم تحديد دور النواة في انقسام الخلايا، أعاد دبليو فليمنج (1882) صياغة هذا القول المأثور، معلنا: "Omnis nucleus e nucleo" ("كل نواة هي من النواة"). من أولى الاكتشافات المهمة في دراسة النواة هو اكتشاف خيوط شديدة التصبغ تسمى الكروماتين. وأظهرت الدراسات اللاحقة أنه عندما تنقسم الخلية، يتم تجميع هذه الخيوط في أجسام منفصلة - الكروموسومات، بحيث يكون عدد الكروموسومات ثابتًا لكل نوع، وفي عملية انقسام الخلايا، أو الانقسام، ينقسم كل كروموسوم إلى قسمين، بحيث تتلقى كل خلية رقمًا نموذجيًا لكروموسومات نوع معين. وبالتالي، يمكن أن يمتد قول فيرشو إلى الكروموسومات (حاملات الخصائص الوراثية)، حيث أن كل واحد منها يأتي من كروموسومات موجودة مسبقًا.

في عام 1865، ثبت أن الخلية التناسلية الذكرية (الحيوانات المنوية، أو الحيوانات المنوية) هي خلية كاملة، وإن كانت متخصصة للغاية، وبعد 10 سنوات، تتبع O. Hertwig مسار الحيوانات المنوية في عملية إخصاب البويضة. وأخيرا، في عام 1884، أظهر E. Van Beneden أنه أثناء تكوين كل من الحيوانات المنوية والبيض، يحدث انقسام الخلايا المعدل (الانقسام الاختزالي)، ونتيجة لذلك يتلقون مجموعة واحدة من الكروموسومات بدلا من اثنين. وهكذا فإن كل حيوان منوي ناضج وكل بويضة ناضجة تحتوي فقط على نصف عدد الكروموسومات مقارنة ببقية خلايا كائن حي معين، وأثناء الإخصاب يتم ببساطة استعادة العدد الطبيعي للكروموسومات. ونتيجة لذلك، تحتوي البويضة المخصبة على مجموعة واحدة من الكروموسومات من كل من الوالدين، والتي تعتبر أساس وراثة الخصائص على كل من خط الأب والأم. بالإضافة إلى ذلك، يحفز الإخصاب بداية تفتيت البويضة ونمو فرد جديد.

فكرة أن الكروموسومات تحتفظ بهويتها وتحافظ على الاستمرارية الجينية من جيل واحد من الخلايا إلى الجيل التالي تشكلت أخيرًا في عام 1885 (رابيل). وسرعان ما ثبت أن الكروموسومات تختلف نوعيًا عن بعضها البعض في تأثيرها على التنمية (T. Boveri، 1888). بدأت البيانات التجريبية أيضًا في الظهور لصالح فرضية V.Ru (1883) المذكورة سابقًا والتي بموجبها تؤثر الأجزاء الفردية من الكروموسومات على تطور الكائن الحي وبنيته وعمله.

وهكذا حتى قبل نهاية القرن التاسع عشر. تم التوصل إلى استنتاجين مهمين. الأول هو أن الوراثة هي نتيجة الاستمرارية الجينية للخلايا التي يوفرها انقسام الخلايا. والشيء الآخر هو أن هناك آلية لنقل الخصائص الوراثية الموجودة في النواة أو بشكل أدق في الكروموسومات. لقد وجد أنه بفضل الفصل الطولي الصارم للكروموسومات، تتلقى الخلايا الابنة نفس الدستور الجيني (نوعيًا وكميًا) تمامًا مثل الخلية الأصلية التي نشأت منها.

قوانين الوراثة.

المرحلة الثانية في تطور علم الخلايا كعلم تغطي الفترة من 1900 إلى 1935. جاء ذلك بعد إعادة اكتشاف القوانين الأساسية للوراثة، التي صاغها ج. مندل عام 1865، في عام 1900، لكنها لم تلفت الانتباه وظلت في غياهب النسيان لفترة طويلة. علماء الخلايا، على الرغم من أنهم استمروا في دراسة فسيولوجيا الخلية وعضياتها مثل الجسيم المركزي والميتوكوندريا وجهاز جولجي، ركزوا اهتمامهم الرئيسي على بنية الكروموسومات وسلوكها. أدت تجارب التهجين التي أجريت في نفس الوقت إلى زيادة سريعة في كمية المعرفة حول طرق الوراثة، مما أدى إلى ظهور علم الوراثة الحديث كعلم. ونتيجة لذلك، ظهر فرع "هجين" من علم الوراثة - علم الوراثة الخلوية.

إنجازات علم الخلايا الحديث

حققت التقنيات الجديدة، وخاصة المجهر الإلكتروني، واستخدام النظائر المشعة والطرد المركزي عالي السرعة، التي تم تطويرها بعد الأربعينيات، خطوات هائلة في دراسة بنية الخلية. ومن خلال تطوير مفهوم موحد للجوانب الفيزيائية والكيميائية للحياة، يقترب علم الخلايا بشكل متزايد من التخصصات البيولوجية الأخرى. وفي الوقت نفسه، لا تزال أساليبها الكلاسيكية، القائمة على تثبيت الخلايا وتلطيخها ودراستها تحت المجهر، تحتفظ بأهمية عملية.

وتستخدم الأساليب الخلوية، على وجه الخصوص، في تربية النباتات لتحديد التركيب الصبغي للخلايا النباتية. مثل هذه الدراسات تساعد بشكل كبير في تخطيط التهجينات التجريبية وتقييم النتائج التي تم الحصول عليها. يتم إجراء تحليل خلوي مماثل على الخلايا البشرية: فهو يسمح لنا بتحديد بعض الأمراض الوراثية المرتبطة بالتغيرات في عدد وشكل الكروموسومات. يُستخدم مثل هذا التحليل مع الاختبارات البيوكيميائية، على سبيل المثال، في بزل السلى لتشخيص العيوب الوراثية لدى الجنين. الوراثة.

ومع ذلك، فإن التطبيق الأكثر أهمية للطرق الخلوية في الطب هو تشخيص الأورام الخبيثة. في الخلايا السرطانية، وخاصة في نواتها، تحدث تغييرات محددة يتم التعرف عليها من قبل علماء الأمراض ذوي الخبرة.