Цитологияның даму тарихы

                                         Жоспар:

 

Кіріспе

 

Негізгі бөлім

а) Цитология пәні және ғылымның даму тарихы

ә) Клетканы зерттеу әдістері

 

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Кіріспе

 

 

        Цитология-жасуша туралы ғылым (грекше “цитос”-жасуша,”логос“ ғылым). Цитология ғылымы біржасушалы,көпжасушалы ағзалар жасу- 
шасының құрылысын,құрамын және қызметін зерттейді.Ал жасуша бүкіл тірі денелердің ең қарапайым құрылысын,қызметін және дамуын сипаттайды.Сондықтан да цитологияның зерттейтін құрылыстары мен заңдылықтары цитология,тәнтану,эмбриология, физиология, генетика, биохимия, молекулалық биология және т.б. ғылым негіздерінің қалануына жол ашты. Цитология бөлімі-цитохимия пәні жасушаның химиялық құрамының құрылысын,олардың түзілуін, жасушадағы таралуы мен белсенділігін және оның қызметінің өзгеруіне байланысты химиялық қосылыстардың өзгеріп отыруын зерттейді.Цитхимияның негізгі жетістіктерінің бірі-нуклеин қышқылдарының ақуыз молекуласын синтездеудегі генетикалық рөлін анықтау.Жасушаның белсенді қызметіне байланысты ақуыздың өзгеріске ұшырау себептерін және олардың зат айналымындағы рөлін зерттеу де цитохимияның үлесіне тиеді. Бұдан біз цитология ғылымының көп саланы қамтитынын байқаймыз.Өзінің даму бағытында цитология тек биологиямен ғана емес,сонымен қатар медицина, ауылшаруашылық, химия,физика,математика және т.б. ғылымдармен де тығыз байланысты. Бұл ғылымдардың жетістіктері мен әдістері цитологиялық зерттеулерде кең көлемде қолданылады.Сондай-ақ цитологияның жетістіктері көптеген ғылымның негізін салуда маңызды рөл атқарады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Цитология – биология ғылымдарының ішіндегі ең жас ғылым, оның жасы шамамен – 100 ж. Ал «клетка» ұғымының жасы 300 ж. астам екен. Цитология жеке ғылым ретінде өткен ғасырдың соңгы ширегінде пайда болған. Бірақ клетка жөніндегі ілім XVII ғасырдан басталады, оның тарихы үш ғасырды қамтиды. Организмнің клеткалық құрылысының ашылуы микроскоптың шығуьна байланысты

Клетка (жасуша) – біздің планетамыздағы тірі ағзалардың құрылымы мен дамуының негізін құраушы бірлігі. Көп уақыттар бойы биология жануарлар мен өсімдіктердің құрылыстарының қасиеттерін, олардың көзге көрінетін макроскопиялық құрылысының негізінде зерттеп келді. Ағзалардың жасушалық құрылысын ашқаннан соң, клетканы тірі ағзалардың құрылымдық және функциональді бірлігі ретінде қарастырғаннан бастап, биология ағзалардың құрылысы мен қызметін неғұрлым терең зерттей бастады. Клеткалар жай көзге көрінбейді, сондықтан тірі ағзалардың клеткалық құрылымын оқып, зерттеу жұмыстары оптикалық аспаптардың жасалуы және жетілуімен тығыз байланысты. Микроскоптың шығу тарихы толық анық емес. Бірақ та микроскопты жасап шығаруда көзілдірік өндірісінің кейбір әсерінің болғаны күмәнсіз. Көзілдірік 1285 жылы Италияда шықкан. Кейбір аңыздарға карағанда алғашқы микроскопты голландиялық оптиктер Янсендер 1590 жылы жасап шығарган XVI ғ. аяғы мен XVII ғ. басында жаратылыстану ғылымдары саласында оптикалық аспаппен тәжірибе жүргізу қауырт дамыды. 1609-1610 жж. Галилео Галилей ең алғаш оптикалық аспапты ойлап құрастырды, ол тек 1624 ж. ғана сол аспапты тәжірибелерде пайдалана алу деңгейіне жеткізді. Бұл аспап 35-40 ретке ұлғайтатын болды. Бір жылдан кейін И. Фабер осы аспапқа “микроскоп” атын берді.1665 ж. ағылшын жаратылыстанушысы Роберт Гук микроскоптың көмегімен кездейсоқ алынған өсімдік объектісі – тозағашының кесіндісінен ара ұясы тәрізді қуыстарды көріп, алғаш рет өсімдіктердің “клеткалық құрылысын” анықтайды. Тозағашындағы бос ұяларды ол “cell” – яғни “клетка” деп атады. Уақыт өте келе “клетка” ғылыми ұғымға айналды. Гук тірі материяның барлық қасиеттерін клетка қабығымен байланыстырды.XVII ғ. 70 ж. Марчелло Мальпиги өсімдіктердің кейбір мүшелерінің микроскопиялық құрылысын зерттеді. 1682 ж. Н. Грю “Өсімдіктер анатомиясының бастамасы”деген еңбегін жазды.XVII ғ. III жартысында голландиялық ғалым Антон ван Левенгуктың еңбектерінде жануарлар клеткасының құрылысы туралы зерттеулер орын алды. Ол микроскоп құрылысын жетілдіре отырып, жануарлар клеткаларын зерттеп, ұлпалар мен мүшелердің құрылысын қарастырды. 1696 ж. оның “Жетілдірілген микроскоптар көмегімен ашылған табиғат құпиялары” атты еңбегі жарық көрді. Левенгук алғаш рет эритроциттерді, сперматозоидтарды зерттеп, сипаттама берді, көзге көрінбейтін құпия әлем – микроағзаларды ашып, оларды инфузориялар деп атады. Левенгук – ғылыми микроскопияның негізін қалаушы болып саналады.1715 ж. Х.Г. Гертель микроскоп объектілеріне жарық түсіруге алғаш рет айнаны пайдаланады, дегенмен тек 1,5 ғасырдан кейін ғана Э. Аббе микроскоп үшін жарық түсіргіш линзалар жүйесін құрастырды. 1781 ж. Ф. Фонтана жануарлар клеткаларының небір құпияларын ашып, жануар клеткасын ядросымен қосып суретін салды. XIX ғ. I жартысында чех ғалымы Ян Пуркинье микроскоп техникасын жетілдіріп, клетка ядросын (“ұрық көбігі”) сипаттап, жануарлар мүшелерінің әр түрлі клеткаларын зерттеді. Ол клетка ішіндегі сұйықтыққа “протоплазма” деген ұғымды қолданды. 1831 ж. Роберт Браун жасуша ядросын маңызды да тұрақты құрылым ретінде сипаттап, “nucleus” – ядро ұғымын енгізді.

1838 ж. неміс  ботанигі Матиас Шлейден цитогенез,  яғни клетканың түзілуі теориясын  енгізді.Шлейден ағзадағы клеткалардың  пайда болуы сұрағының басын  ашты, сондай-ақ ол ядро – барлық  өсімдік клеткаларының міндетті  компоненті деген қорытындыға келді. Шлейденнің отандасы зоолог Теодор Шванн өсімдіктер және жануарлар ағзаларының клеткаларын салыстырып, олардың құрылысы ұқсас деп қорытындылады. Клетка туралы өздеріне дейінгі мәліметтерді жинақтап және өз зерттеулерінің нәтижелерін пайдалана отырып, ботаник М. Шлейден мен зоолог Т. Шванн жасуша теориясының негізін қалады. Клетка теориясының қағидалары Шлейденнің 1838 ж. “Өсімдіктердің дамуы туралы деректер” Шванның 1839 ж. “Жануарлар мен өсімдіктердің құрылымы мен өсуіндегі сәйкестік туралы микроскоптық зерттеулер” деген атақты еңбектерінде жарық көрді. Осы жылдардан бастап клетка теориясының негізі қалыптасты.

Клетка  теориясының негізгі қағидалары:

- барлық ұлпалар  клеткалардан түзіледі;

- өсімдіктер  мен жануарлар клеткаларының  құрылысы ұқсас, өйткені барлық клеткалардың пайда болуы бір заңдылыққа бағынады;

- әрбір жасуша  дербес, ал ағзаның тіршілік етуі  жеке клеткалардың тіршілігінің  жиынтығы салдарынан туады;

Клетка теориясының  негізі алғаш қаланған кезде клетка ағзада қалай пайда болатындығы шешілмеген мәселе болды.

Клетка теориясын  ары қарай дамытуға неміс ғалымы Рудольф Вирхов өз үлесін қосты. Ол ағзадағы клеткалар саны олардың  бөлінуі нәтижесінде көбейетіндігі  және клетка тек клеткадан туындайтындығын  дәлелдеді.

Ф. Энгельс тірі ағзалардың клеткалық құрылысының ашылуын, энергияның сақталу заңы мен Ч. Дарвиннің эволюциялық ілімін XIX ғ. жаратылыстану саласындағы ең маңызды жаңалықтары деп атап көрсетті. Дегенмен клетка теориясы бірден көпшілік құрметіне бөленбеді, бірақ ол клетканы тереңінен зерттеуге жол ашты.Алғаш рет клетканың цитохимиялық құрамын 1870 ж. Швейцария медицина ғалымы Ф. Мишероле сипаттама берді. Ол лейкоциттің ядросынан нуклеин қышқылдарын тапқан. Кейіннен ақуыздың биосинтезі тап осы қышқылдардың көмегімен жүретіні белгілі болды.Цитология тұқымқуалаушылық пен өзгергіштіктің заңдылықтарын клетка деңгейінде зерттеуге жағдай туғызды. Осының негізінде Америка ғалымы Томас Морган өзінің әйгілі тұқым қуалаушылықтың хромосомдық теориясын түзді.Цитоэкология тірі ағзаларда түрлі аурулар тудыратын әртүрлі экологиялық өзгерістердің әсерінен жасушалардың құрылыстарының өзгерулерімен айналысады.

XIX ғ. II жартысында жасуша  – элементар ағза деген түсінік  пайда болды. 1874 ж. Ж. Карнуа “Жасуша биологиясы” деген ұғым енгізіп, клетканың пайда болуы, функциясы және құрылысы туралы ғылым цитологияның негізін қалады.1877-1881 жж. Э. Руссов пен И. Горажанкин өсімдік клеткалары арасындағы цитоплазмалық қосылыстар – плазмодесманы бақылап, сипаттама берді. Кейіннен плазмодесманың түзілуі мен құрылымын неміс ботаниктері Э. Страсбургер мен Ю. Сакс зерттеді. Сонымен, мүшелер мен ұлпалардағы клеткалардың өзара байланысы көрсетіліп, соның нәтижесінде ағзаның тұтастығының материалды негізі дәлелденді.1879-1882 ж. В. Флеминг митоздың сипаттамасын берді, ал 1883 ж. В. Вальдейер “хромосома” ұғымын енгізді, бір жылдан кейін О. Гертвиг пен Э. Страсбургер бір-бірінен тәуелсіз, бір уақытта ядрода тұқымқуалаушылық нышаны бар болуы гипотезасын енгізді.

Клетканың клетка ішінің құрылымы мен физиологиясы туралы білімдерін жетілуі ядролардың бөлінуі – кариокинездің және клетканың бөлінуі – цитокинездің ашылуларымен байланысты (П. Чистяков, Э. Страсбургер, Л. Гиньяр және т.б. еңбектері).XIX ғ. аяғында И.И. Мечников фагоцитоз теориясын ашты.XX ғ. басында Р. Гаррисон мен А. Каррель клеткаларды пробиркада өсіру тәсілін ашты.

XIX ғ. аяғында жарық микроскопының  шешуші қабілеттілігі толығымен  белгігі болды. Ол микроскоптарда  объектіні 2000 еседен артық ұлғайту  мүмкін емес еді. Осы кезде  электронды оптиканың күрт дамуы  ондаған миллион есе ұлғайта алатын, шешуші қабілеттілігі 0,1 ангстремге дейін жететін электронды мироскоптың перскпективті екендігін көрсетті.1928-1931 ж. Германияда Эрнст Руска (Нобель премиясының лауреаты), М. Кнолль және Б. Боррис электронды микроскопты құрастырды, соның нәтижесінде клетканың нағыз құрылысы мен көптеген ертеде белгісіз болған құрылымдар зерттелді. Клетканың жұқа құрылымдарын 100 000 есе рет ұлғайтып көрсететін электронды микроскоптың ашылуы клетканы зерттеулердің мүмкіндіктерін арттырды.Клетканы молекулалы деңгейде зерттеу үшін қазіргі кезде 1931 ж. Девиссон мен Калбектің құрастырған электронды микроскопы қолданылады. Ол микроскопта жарық сәулелері электронды сәулелермен алмастырылды, ал шыны линзалар электромагниттік өріспен алмастырылды.

Элекронды сәулелер аса жоғары жылдамдықпен зерттелуші жасушаға бағытталып, оны экранға суреттейді.Электронды микроскоптың пайда болуы адам баласына қауіпті ауруларды табуда маңызды роль атқарды. Жалпы оптикалық аспаптардың пайда болуынан биологиялық ғылымның жаңа саласы – микробиология дамыды.Электронды микроскоптың пайда болуы XX ғ. негізгі ғылыми жетістіктерінің бірі.

1929-1949 ж. А. Клод клеткаларды  зерттеу тәжірибелерінде электронды  микроскопты қолдана отырып, ультрацентрифуга  көмегімен клеткаларды фракциялау әдісін ойлап тапты.Қазіргі кездегі зерттеу тәсілдері клетканың құрылымы мен функциясын, оның физиологиясымен біріктіре отырып зерттейді. Мысалы, биохимиялық тәсілдердің бірі – хроматография, клетка ішінің компоненттерінің сапалық, сондай-ақ сандық қатынасын анықтайды. Ал фракциялы центрифуга тәсілі клетканың жеке компоненттерін – ядроны, пластидтерді, митохондрияларды, рибосомаларды және т.б. зерттейді.

Қазіргі заманның клетка теориясы төмендегі төмендегі тұжырымда сипатталады:

- клетка барлық тірі  ағзалардың құрылысы мен дамуының негізгі бірлігі;

- барлық бір клеткалы  және көп клеткалы ағзалардың  клеткаларының құрылыстары, химиялық  құрамдары, тіршілік әрекеттері  мен зат алмасулары ұқсас;

- клеткалар бөліну  арқылы көбейеді, әрбір жаңа клетка  алғашқы (аналық) клетканың бөлінуінен пайда болады;

- клеткалар генетикалық  ақпаратты сақтайды, өндіреді;

- көпклеткалы  ағзаларда клеткалар атқаратын  қызметтеріне сәйкес жинақталып  ұлпалар түзеді, ұлпалар мүшелерді  құрайды;

- тек қана  клеткалардың әрекеттерінің арқасында күрделі ағзаларда өсу, даму, зат және энергия алмасу үрдістері жүзеге асады.

 

 

 

 

 

 

ә) Микрохирургиялық әдістер. Тірі клетканы зерттеуде казіргі таңда микрохирургиялық әдістер қолданылып жүр. Микроманипуляторлық прибор көмегімен клеткалар кесіледі, олардан бөліктер алынады, заттар салады (микроинъекция) және т.б. операцияның жүруін қадағалайтын микромонипулятор әдеттегі микроскоппен үйлестірілген. Микрохирургиялық құрал ретінде әйнек ілмектер, инелер, капиллярлар қолданылады. Олар микроскопиялық өлшемде болады және арнайы микроқұралдар қолданылады. Микроманипуляция кезінде арнайы камераларға клеткаларды салып, сонымен бірге құралдарды да салады. Микроманипулятор көмегімен ядроны бір амеба штаммынан басқаға ауыструға және клеткалық ядро целомындағы клеткалардың физиологиялық ерекшеліктерін анықтауға болатындығын дәлелдеді. Микроманипулятор көмегімен амеба клеткасына коллойдтық алтын енгізу арқылы, содан кейін ядро мен цитоплазмада оның бөліктерінің араласуын зерттейді.Осыдан микрохирургиялық құралдар көмегімен клеткадағы митотикалық айналуды қозғалтуға, жеке хромосомаларды шығаруға, тірі клеткаға белгіленген антидене немесе әр түрлі белоктік молекулаларды енгізуге болады. Механикалық әсерден басқа микрохирургияда клеткаларға соңғы кезде лазерлік микрошоғырлары немесе ультркүлгін жарығының микрошоғырлары кеңінен қолданылады. Бұл тірі клеткалардың жеке участкелерін тез арада анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, бір ядрошықты анықтап және екіншісінің тіршілігін қадағалауға болады. Бұл жағдайда екінші ядрошық өзіне қосымша жұмыс алып және екеуі үшін жұмыс істейді. Микрошоғырлардың көмегімен митотикалық хромосоманың немесе бөліну ұршығының белгілі бір аймақтарына әсер етуге болады. Жақында өте қысқа сәулелену импульстарын (наносекундтар) қолдануға мүмкіндік беретін және нақты түрде әсер ететін нүктесінде энергия мөлшерін дозалауға болатын, әсерлік микросәулелері бар құрылғылар қолданысқа еніп жатыр.Тірі клеткаларды зерттеуде оларды витальді деп аталатын боялар қолданылады. Бұл бояу табиғатта қышқыл түрінде (трипанды көк; литий кармині) кездеседі. Тірі клеткаларды бояған кезде цитоплазмада бояу түйіршік түрінде жинақталады, ол зақымданған немесе өлі клеткалардағы цитоплазма мен ядро диффузды түрінде боялады.

Поляризациялық  микроскоптың көмегімен субмикроскопиялық компоненттері тәртіппен орналасқан биологиялық құрылымдарды (коллаген талшықтары, миофибрилдер) зерттеуге болады. Жарық толқындарын белгілі бір поляризация бағытына бағыттайтын конденсорлы шынының алдына поляризатор орналасады. Зерттейтін препарат және объективтен кейін анализатор орналасады, ол жарық толқынына сол жазықтықта өткізеді. Поляризатор мен анализаторлар-призмалар (николь призмасы). Егер екінші призманы (анализатор) бірінші призмаға қарағанда 90°С бұрсақ, онда жарық түспейді. Осы екі призманың арасында екі қабатты сәуле шағылыстыратын немесе поляризация жасайтын қабілеттілігі бар объектілер болса, онда ол қараңғы ортада жарық шашқандай болып көрінеді.

Электронды  микроскоптың көрсеткіштік қабілеті өте жоғары. Қазіргі электронды микроскоптың көрсеткіштік қабілеттілігі 0,1-0,3 нм-ге дейін жетеді. Электрондық микроскоптың құрылыс принципі жарық микроскопына ұқсас, сәулелерінің рөлін электр тоғымен қыздырылған вакуумда орналасқан В пішінді фольфрам жібі электрондар тасқынының қызметін атқарады, әйнек линзалардың орнында электромагниттік линзалар орналасқан. Жарық микроскопының объективі мен окулярының орнына электрондық микроскоптың магниттік катушкалары сәйкес келеді. Электронды микроскопта (ЭМ) міндетті түрде ваккум болуы қажет, себебі ауада электрондар алысқа кете алмайды, оттегі, азот немесе көмір қышқыл газы молекулалармен кездессе, олар бөгеліп өз жолын өзгертіп шашырай кетеді. Электрондар тасқынының бағытын қажетіне қарай қуатты электр өрісі немесе магнит өрісімен өзгертуге болады. Электрондардың жылдамдығы үдесе, электрондық микроскоптың шешуші кабілеті артады.Электронды микроскоптың экраны мен фотопластинкада 50 000 есе үлкейтуге, фотошығаруда одан да көп есе үлкейтуге (10) болады. Қазіргі уақытта флуоресценцияланатын экраннан электронды-микроскопиялық суреттерді сандық телекамерамен компьютерге беріледі. Принтерді пайдалана отырып, суреттерді шығара алады. Электронды микроскоптың көмегімен металл мен кристалды торларда зерттеуге қолданады.Электронды микроскоптарда жарықтың орнына электрон сәулелері қолданылады, осыған байланысты қолданылатын қуаттың күші 50—100 кВ-қа дейін барады, ал толқын ұзындығы 0,056—0,035 А°-ге жетеді. Толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса, микроскоптың көрсеткіштік қабілеттілігі сорғұрлым артатынын физика курсынан жақсы білеміз. Осыған байланысты электронды микроскоптардың көрсеткіштік қабілеттілігі —1—7 А°-ға, ал үлкейткіштік қабілеттілігі 600 000-ға дейін жетеді. Электронды микроскоптың көмегімен қарайтын заттың қалыңдығы 400—600А° препаратты көруге болады, өйткені қалың препараттан электрондар өте алмайды, олардың өткізгіштік қасиеті нашар. Электронды микроскопқа препарат дайындайтын приборды ультрамикротом деп атайды. Осы прибордың көмегімен жұқа кесінді жасап, оны объекті торына бекітіп, арнайы бояулармен бояп, электронды микроскоппен қарайды. Электрон сәулелері препарат арқылы өткенде объектінің үлкейтілген «көлеңкесі» экранға түседі.