Цитология тарихы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 16 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым министрлігі.
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті.

Факультеті: Биология және Биотехнология.
Кафедра: "Биоорганикалық синтез өнімдерінің технологиясы және биотехнология
Тақырыбы: Цитология тарихы. Жарық және электронды микроскоптардың жұмыс істеу әдістері. Биомембрананың құрылымы мен қызметі.

Орындаған:
Боранбаева Умит
Тексерген:
Абдулаева Багила

Жоспар:
Кіріспе.
Негізгі бөлім.
Цитология тарихы
Жарық және электронды микроскоптардың жұмыс істеу әдістері
Биомембрананың құрылымы мен қызметі.
Қорытынды.

Кіріспе.
Цитология-жасуша туралы ғылым (грекше "цитос"-жасуша,"логос" ғылым). Цитология ғылымы біржасушалы, көпжасушалы ағзалар жасушасының 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.
Микроскоп (грек. mіkros - ұсақ және skopeo - көремін) - жай көзге көрінбейтін нысандардың (немесе олардың құрылымдық бөліктерінің) бірнеше есе үлкейтілген кескінін алатын оптикалық прибор. Микроскоп бактериялар, органикалық клеткалар, майда кристалдар, қорытпалардың құрылымы, т.б. өлшемдері көздің көру мүмкіндігінен аз (ажыратқыш шамасы 0,1 мм-ге тең) нысандарды зерттеуге арналған.
Жасушаның құрамындағы заттар сыртқы ортадан биомембрана арқылы бөлінеді. Жасушаның барлық ірі органоидтері де биомембраналары арқылы цитоплазмадан бөлініп тұрады. Биомембрана жасуша тіршілігінде аса маңызды рөл атқарады. Ол жасуша және органоидтердің ішіне және сыртқа қарай заттардың өтуін реттеп отырады.
Цитология тарихы.
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.

Жарық және электронды микроскоптардың жұмыс істеу әдістері
Электронды микроскопия. Сәулелі микроскоппен көре алмайтын объектілерде көру үшін қолданылады. вирустар, макромолекулалық құрылымдар, субмикроскопиялық құрылымдар. Жарық сәулесінің орнына электрондар толқынын қолданады, олар ұзындығы 0,005 нм, ол 100 000 есе жарық сәулесінен қысқа. Электронды микроскоп 0,1-0,2 нм өлшемді объектілерді көруге рұқсат етіледі, яғни 100 есе үлкейтіп көрсетеді. Электронды микроскопты 1951 жылы неміс ғалымдары Девиссон мен Калбин құрастырған. Электрондық микроскоптың көру, анықтау кабілеті өте жоғары. Электрондық микроскоп жарық микроскопына карағанда 100 000 есе үлкейтеді. Қазіргі электронды микроскоптың көрсеткіштік кабілеттілігі 0,1-0,3 нм-ге дейін жетеді. Объектіні 150 000 есеге дейін үлкейтеді. Клетканың барлық ультрақұрылысын молекулалық деңгейде зерттеуге мүмкіншілік береді.
Электрондық микроскоптың кұрылысы жарық микроскопына ұқсас, сәулелерінің ролін электр тогімен қыздырылған вакуумда орналаскан вольфрам жібінен тарайтын электрондар тасқыны аткарады, өйнек лин-заларының орныңца электромашитгер болады. Жарық микроскопының обьективі мен окулярьша электрондық микроскопга машипік катуш-калар сәйкес келеді.
Электрондық микроскопта міндетті түрде вакуум болуы кажет, себебі ауада элекгрондар алыска кете алмайды, оттегі, азот немесе көмір қышқыл газы молекулалармен кездессе, олар бөгеліп өз жолын өзгертіп шашырап кетеді. Электрондар таскынының бағытын кажетіне карай куатгы электр немесе машит өрісімен өзгертуге болады.
Электрондардың жылдамдығын үдетсе электроңдық микроскоптың шешуші кабілеті артады. Техникалық тұрғыдан казіргі кезде бұл киьн мәселе емес. Токтың кернеуі 40000-100 000 вольт болса, электрондар жылдамдығы секундына 200 000 км-ге дейін жетеді.
Препарат тығыз болса көрінбейді. Ең кішкене клетканың, мысалы бактериялық клетканың көлденең кесіндісі 1 мкм. Мұңдай калыңдықтан еш-бір электрон өте алмайды. Сондықтан экранда кара дақ кана пайда болады. Зерттелетін клетканы өте кішкене бөліктерге бөлу кажет. Мүндай кесінділердің калыңдығы 100 нм-ден аспауы керек. Өте жұқа кесінділерді ультрамикротомдармен дайындайды Электрондық микроскоппен зерттеу үшін ұлпалар бөліктерін жарық микроскопымен зерттегендей өндеуден өткізеді. Бекітуді ерекше ұқыптылықпен жүргізу керек, себебі микромолекулалық деңгейге дейнгі клетканың құрылысын сақтау қажет.
Көбінесе екі рет бекітуден өткізеді, алдымен глутаральдегидте немесе формальдегидте, кейін осмий ангидртгінің ерітіндісінде бекітеді. Сіңіру ортасы ретінде жасаңды смола аралдит немесе эпон қолданылыады. Калыңдығы 50-100 нм кесіңдіні әйнек немесе алмаз пышақтармен дайындайды. Зерттелетін обьектінің көрінісі элекгроңдарга сезімтал фотопластинкаға немесе флуоросценциялаушы экранга түседі. Элекгроңдық микроскоптың бірнеше түрі бар: трансмиссиялық, растрлық, жоғарғы вольттік.
Жарықтандырушы электрондық микроскоп - ультра жіңішке үлгідегі суретке электрондық шоқтың әрекеттесуі нәтижесінде немесе үлгідегі затты магнитті линзалармен үлкейту арқылы және флуорсценциялы қалқада тіркеумен жүзеге асатын жабдық. Жарықтандырушы электрондық микроскопты ең алғаш неміс инженері Макс Кнолл және Эрнст Русскпен 1931 жылы 9 наурызда ойлап тапқан. Бірінші практикалық электрондық микроскопты Альберт Пребус және Дж. Хиллиер Торонто университетінде 1938 жылы құрастырып шығарған.Жарықтандырушы электрондық микроскоп - әр түрлі материалдар дың құрылымын талдау үшін тиімді қолданып жатыр: Металлдарды, балқымаларды, керамиканы, полимерлерді, нанотрубкаларды, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.