Цитология и клеточная биология

Клеточная организация доменов жизни

Современное филогенетическое древо делит все организмы на три домена, различающиеся по уровню клеточной организации:

• Бактерии (Bacteria). Прокариоты, не имеющие мембранных органелл (митохондрий, аппарата Гольджи) и обладающие рибосомами 70S-типа. Их клеточная стенка содержит уникальный полимер — пептидогликан (включает N-ацетилмурамовую кислоту). По строению оболочки выделяют грамположительные (с толстым слоем пептидогликана, например, Staphylococcus) и грамотрицательные бактерии (с тонким слоем и внешней липидной мембраной, например, Salmonella). Также существуют формы без клеточной стенки — микоплазмы. Некоторые бактерии способны формировать внутри клетки защитные эндоспоры для выживания в экстремальных условиях.
• Археи (Archaea). Древние прокариоты, часто обитающие в экстремальных условиях (термофилы, галофилы). В отличие от бактерий, их клеточная стенка лишена пептидогликана, а генетический аппарат имеет иное строение. Среди архей нет патогенов человека.
• Эукариоты (Eukarya). Организмы с оформленным ядром и сложной системой мембранных органелл. К ним относятся простейшие (Protozoa), чья цитоплазма часто разделена на плотную эктоплазму и зернистую эндоплазму, а также настоящие грибы (Eumycota) с толстой клеточной стенкой без хлорофилла, хромовики (Chromista), растения и животные.

Цитологические особенности яйцеклетки

Женские половые клетки обладают рядом уникальных структурных характеристик, необходимых для успешного оплодотворения и раннего эмбриогенеза:

1. Белоксинтезирующий аппарат. Цитоплазма ооцита содержит огромный запас мРНК, тРНК и рибосом. Это обеспечивает мощный и быстрый синтез белков сразу после оплодотворения, еще до того, как активируется геном зиготы.
2. Мультивезикулярные тельца. Специфические мембранные структуры в цитоплазме, которые образуются в результате переваривания захваченных (фагоцитированных) частиц.
3. Отсутствие клеточного центра. После завершения первого мейотического деления ооцит II порядка теряет центриоли. Из-за этого самостоятельное деление клетки невозможно. Способность к митозу восстанавливается только тогда, когда сперматозоид вносит свои центриоли.
4. Оболочки и поверхность. Плазмолемма яйцеклетки покрыта микроворсинками, увеличивающими площадь для обмена веществ. Снаружи располагается блестящая оболочка (zona pellucida), секретируемая самим ооцитом и фолликулярными клетками. Она состоит из гликозаминогликанов и гликопротеинов. Фракция Zp3 выполняет важнейшую функцию — служит видоспецифичным рецептором для связывания сперматозоидов.

Структуры движения и методы цитологического исследования

В клеточной биологии важное место занимает изучение цитоскелета. Одной из его специализированных структур является аксонема — основа жгутиков и ресничек эукариот. Она построена из микротрубочек, моторных белков (динеинов), нексина и обеспечивает подвижность клеточных структур.

Для изучения клеток в медицине и патологической анатомии применяется комплекс методов:

• Цитологическое исследование. Позволяет оценить морфологию отдельных клеток, их количество и расположение в мазке или пунктате. При этом общая архитектоника ткани не сохраняется.
• Электронная микроскопия. Выявляет изменения на субклеточном уровне: ультраструктуру органелл, мембран и внутриклеточных включений.
• Иммуногистохимия (ИГХ). Применяется на молекулярно-клеточном уровне для выявления специфических белков-маркеров и фенотипирования клеток (например, при диагностике рака молочной железы).
• Световая микроскопия. Оценивает клеточный состав и взаимное расположение элементов в ткани. Часто сопоставляется с макроскопической картиной (например, обнаружение оптически пустых вакуолей в гепатоцитах при «гусиной печени»).

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Иммуногистохимическое исследование (ИГХ) и фенотипирование клеток
• Морфология простейших: дифференциация на эктоплазму и эндоплазму
• Эндоспоры бактерий: механизм образования и биологическая роль
• Классификация бактерий по типу дыхания и способу питания
• Макроскопические и микроскопические методы в патологической анатомии

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.