Развитие гистологии, цитологии и эмбриологии

     Содержание

     Введение…………………………………………………….………….…..2

Глава 1.

1. Гистология…………..………………..………………..…....………3
2. Цитологии…………………………………..….……..…….………3
3. Эмбриология………………………………………….…..…..….…4

Глава 2.

2.1 Историческое развитие гистологии…………...….…………..…….5

2.2. Развитие цитологии………………………………..…….…..……..13

2.3. Эмбриология: краткая история развития……….………………...14

Заключение………………………………………………………………..20

Приложение………………………………………………………………21

Список  использованной литературы………………………………...…..23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Анализ  литературы позволяет определить научные  подходы к гистологии, цитологии и эмбриологии.

     Главная задача курсовой работы состоит в  том, что гистология, цитология и эмбриология – главные науки в развитии и формировании живых организмов. И узнать стадии развития этих наук.

     Гистология, наука, занимающаяся изучением тканей животных. Тканью называют группу клеток, сходных по форме, размерам и функциям и по продуктам своей жизнедеятельности. У всех растений и животных, за исключением  самых примитивных, тело состоит  из тканей, причем у высших растений и у высокоорганизованных животных ткани отличаются большим разнообразием  структуры и сложностью своих  продуктов; сочетаясь друг с другом, разные ткани образуют отдельные органы тела.

     Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных  структур, функции клеток в организме  животных и растений, размножение  и развитие клеток, приспособления клеток к условиям окружающей среды. Современная цитология - наука комплексная. Она имеет самые тесные связи  с другими биологическими науками, например с ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции органического  мира, а также с молекулярной биологией, химией, физикой, математикой.

     В своем первоначальном значении эмбриология обозначала науку о развитии зародышей до их выхода из оболочек, то есть до их вылупления или рождения. В настоящее время предмет эмбриологии трактуется более широко, включая в себя весь онтогенез — процесс индивидуального развития, по крайней мере, начиная с момента оплодотворения (и даже с более ранних процессов формирования половых клеток) и до конца жизненного цикла. Современное учение об онтогенезе часто называют также биологией развития. Фактически биология развития и эмбриология — синонимы.

     Глава 1.

     1.1. Гистология (от греч. histos — ткань и логия), наука о тканях многоклеточных животных и человека. Изучением тканей растений занимается анатомия растений. Название «гистология» введено немецким учёным К. Майером (1819).

     Задачи  гистология — выяснение эволюции тканей, исследование их развития в организме (гистогенез), строения и функции специализированных клеток, межуточных сред, взаимодействия клеток в пределах одной ткани и между клетками разных тканей, регенерации тканевых структур и регуляторных механизмов, обеспечивающих целостность и совместную деятельность тканей.

     Основной  предмет изучения гистология — комплексы клеток в их взаимодействии друг с другом и с межуточными средами. Современная гистология уделяет много внимания изучению специфических особенностей клеток различных тканей; в этом разделе гистология и по методам исследования, и по технике имеет много общего с цитологией, наукой об общих свойствах клеток.

     Гистология принято разделять на общую гистология, исследующую основные принципы развития, строения и функций тканей, и частную гистология, выясняющую свойства тканевых комплексов в составе органов многоклеточных животных. Специальные разделы общей и частной гистология ставят своими задачами изучение химии тканей — гистохимия, и механизмов их деятельности — гистофизиология. 

     1.2.  Цитоло́гия (греч. кутос — «вместилище», здесь: «клетка» и логос — «учение», «наука») — раздел биологии, изучающий живые клетки, их органоиды, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти

     Термин  «клетка» впервые употребил Роберт Гук в 1665 году, при описании своих «исследований строения пробки с помощью увеличительных линз». В 1674 году Антони ван Левенгук установил, что вещество, находящееся внутри клетки, определенным образом организовано. Он первым обнаружил клеточные ядра. На этом уровне представление о клетке просуществовало еще более 100 лет.

     Изучение  клетки ускорилось в 1830-х годах, когда  появились усовершенствованные микроскопы. В 1838—1839 ботаник Маттиас Шлейден и анатом Теодор Шванн практически одновременно выдвинули идею клеточного строения организма. Т. Шванн предложил термин «клеточная теория» и представил эту теорию научному сообществу. Возникновение цитологии тесно связано с созданием клеточной теории — самого широкого и фундаментального из всех биологических обобщений. Согласно клеточной теории, все растения и животные состоят из сходных единиц — клеток, каждая из которых обладает всеми свойствами живого.

     Важнейшим дополнением клеточной теории явилось  утверждение знаменитого немецкого  натуралиста Рудольфа Вирхова, что каждая клетка образуется в результате деления другой клетки. 

     1.3. Эмбриология (от древнегреческого embpuov, зародыш, «эмбрион»; и -логия) — это наука, изучающая развитие зародыша. Зародышем называют любой организм на ранних стадиях развития до рождения или вылупления, или, в случае растений, до момента прорастания. Многими учёными, в том числе отечественными, эмбриология определяется более широко, как синоним биологии развития.

     Слияние гамет – яйца (яйцеклетки) и сперматозоида  – с образованием зиготы дает начало новой особи, но прежде чем стать  таким же существом, как родители, ей предстоит пройти определенные стадии развития: клеточное деление, образование  первичных зародышевых листков  и полостей, возникновение осей зародыша и осей симметрии, развитие целомических полостей и их производных, образование  внезародышевых оболочек и, наконец, появление  систем органов, функционально интегрированных  и образующих тот или иной узнаваемый организм. Все это составляет предмет изучения эмбриологии.

Развитию  предшествует гаметогенез, т.е. образование  и созревание сперматозоида и  яйца. Процесс развития всех яиц  данного вида протекает в общем  одинаково. 
 

      Глава 2.

     2.1. Историческое развитие гистологии. Историческое развитие многоклеточных животных (филогенез) привело к дифференцированию и специализации клеток и обособлению клеточных систем и комплексов, выполняющих определенные функции. Тканями принято считать филогенетически сложившиеся системы клеток, объединённые общей структурой, функцией и происхождением. По этим признакам выделяют: эпителии, образующие внешние или внутренние покровы организма и различные железы, выполняющие защитную, пищеварительную и эндокринную функции; ткани внутренней среды (соединительная ткань, кровь), принимающие основное участие во внутреннем трофике и несущие опорные функции; мышечную ткань, выполняющую сократительную функции; нервную ткань, осуществляющую основную регуляцию жизнедеятельности всех систем организма. В любом органе многоклеточных животных сосуществуют и тесно взаимодействуют многочисленные разные ткани.

     В современной гистология, особенно в гистофизиологии, широко используют экспериментальные подходы к изучению свойств тканей. Из них часто применяют воспроизведение у подопытных животных процессов регенерации, воспаления, методику пересадок органов и их частей, экспериментальную денервацию тканей, стимуляцию и торможение деятельности тканей путём влияния на нервную и эндокринную системы или при помощи прямых влияний на отдельные синтезы, транспорт веществ, энергетику тканей и т.д. Для решения ряда задач гистология применяется метод тканевых и органных культур.

     При изучении тканей широко используется цитологическая техника. Электронная  микроскопия позволяет изучать  субмикроскопическую структуру  тканевых клеток, их морфологические  контакты друг с другом и с межклеточными  компонентами ткани. Гистохимия ставит своей задачей выяснение специфических  особенностей обмена веществ в разных тканях. Преимущество этой методики перед  биохимическим анализом — в возможности  точной локализации тканевых процессов. Один из гистологических методов  — авторадиография — позволяет исследовать кинетику клеточных популяций, гистогенезы, метаболическую активность тканей. Цитогенетический анализ, например при использовании хромосом-маркеров, применяется в опытах с трансплантацией тканей.

     Важная  задача общей гистология — выяснение потенций развития, присущих каждому типу дифференцированных клеток, и механизмов, регулирующих сохранение постоянства дифференцировки и ее изменения. В каждой ткани различают несколько устойчивых типов клеточной дифференцировки, например фибробласты, образующие основное вещество соединительной ткани, и эритроидные клетки, образующие и несущие дыхательные пигменты. Каждый тип дифференцировки достигается в ходе многоэтапного процесса развития ткани — гистогенеза. В клетках, выполняющих специализированные функции, реализуется лишь небольшая часть возможностей, предусмотренных генетической программой организма. Остальная, не реализуемая в дифференцированных клетках часть генетической информации сохраняется в них, но находится в неактивном, или репрессированном, состоянии. При определенных внешних воздействиях на клетку может происходить дерепрессия, и характер дифференцировки клеток может изменяться. Такие изменения происходят во многих тканях постоянно, в частности при нормальном созревании входящих в их состав клеток, когда изменчивость клеток не выходит за типичные для каждой ткани пределы. В условиях же патологии наступают более значительные изменения дифференцировки тканевых клеток, называемые метаплазией.

     Общая гистология исследует гистогенезы при формировании тканей в зародышевом развитии, а также при естественном обновлении тканей у взрослых животных, при регенерации после повреждений, вызвавших усиленную гибель клеток. С этим связана проблема детерминации клеток, участвующих в обновлении тканей, и факторов, регулирующих направление и темп процесса обновления. Клеточные популяции некоторых тканей, например нервной у взрослых животных, практически не обновляются. Нервные клетки обычно долго живут, но часть их всё же гибнет с возрастом в результате напряжений, заболеваний и т.д. В большинстве же тканей (эпителии и ткани внутренней среды) часть клеток сохраняет способность к делению. В таких тканях постоянно протекают процессы смены клеток. В нормальных условиях при обновлении клеточного состава гибель одних клеток компенсируется размножением других. Этот процесс обусловлен рядом регуляторных механизмов, действующих как внутри ткани, так и в организме в целом.

     Длительное  поддержание равновесного состояния  в тканях, клетки которых имеют  небольшой срок жизни (несколько  дней или недель), обеспечивается особыми стволовыми клетками, способными к многократному делению. Стволовые клетки делятся и поддерживают собственную линию в организме в течение почти всей его жизни; они же дают начало развитию разных специализированных клеток данной ткани. Выяснение факторов, регулирующих размножение и дифференцировку стволовых клеток, а также механизмов, определяющих путь их развития, — важная проблема общей гистология.

     Ещё одна существенная задача гистологии — выяснение механизмов взаимодействия тканей и определение природы внутритканевых и межтканевых регуляций. Свойства клеток и согласованная деятельность клеточных комплексов, образующих ткань, в значительной степени определяются внешними воздействиями как со стороны окружающих клеток, так и нервными и гуморальными влияниями.

     Важная  проблема гистологии — выяснение путей исторического развития тканей. Эволюционная гистология даёт ценный материал для анализа гистогенезов и механизмов тканевой дифференцировки. В области эволюционной общей гистологии наиболее крупные обобщения сделаны А.А.Заварзиным на основе сравнительного изучения нормальных гистогенезов и воспалительной реакции у разных представителей первичноротых и вторичноротых животных (теория параллелизма тканевой эволюции, однотипное развитие гомологичных тканей у животных, принадлежащих к филогенетически отдалённым группам) и Н.Хлопиным на основе поведения тканей в культурах вне организма (теория дивергентной эволюции тканей — постепенное усложнение и специализация тканей, происходящих из одних и тех же эмбриональных зачатков).

     Указанные проблемы непосредственно связаны  с поведением клеток и тканей в  условиях патологии: при воспалении, в условиях нарушения обмена веществ, при опухолевом росте, регенерации  после повреждений, преждевременное  старении и т.д. Тканевая несовместимость при пересадках органов определяется характерными реакциями клеток организма-хозяина на пересаженную ткань. Поэтому проблемы общей гистологии имеют не только биологическое, но и медицинское значение.

     Наряду  с индивидуальностью строения различных  органов обнаруживаются и некоторые  общие принципы тканевой их организации, особенно у высших животных. Так, можно  выделить принцип микроанатомической полимерности ряда внутренних органов  — их построение из повторяющихся  комплексов клеток разных тканей. Каждый комплекс выполняет все главные  функции органа, являясь его структурно-функциональной единицей. Так, структурно-функциональная единица тонкой кишки — ворсинка, печени — долька, почки — нефрон, лёгкого — альвеола, поджелудочной и слюнных желёз — ацинус, щитовидной железы — фолликул.

     Внутренняя  анатомо-физиологическая полимерность органов — результат эволюционно  обусловленного повышения надёжности их структуры и деятельности. Множественность  структурно-функциональных единиц (от сотен до миллионов) служит основой  для выработки оптимальных режимов  работы органа: ритмичной его деятельности, смены фаз активности и покоя  в различных участках. Несмотря на относительную ненадёжность каждого  отдельного компонента (клетки и структурно-функциональной единицы), орган в целом достаточно надёжен в выполнении важных для  всего организма функций и  в поддержании динамического  равновесия собственных компонентов, связанных между собой общей  кровеносной системой и иннервацией.

     Принцип микроанатомической полимерности свойствен, как правило, сложным органам  пищеварительной, выделительной, дыхательной  и отчасти эндокринной систем высших животных. Иначе построены  покровы тела (и их простые производные), кровеносная и нервная системы. Биологическая функция покровов предполагает непрерывность структуры. Элементы кровеносной и нервной  систем пронизывают весь организм, обеспечивая общую его трофику  и основную регуляцию деятельности и входя необходимым компонентом  в различные гистологической  структуры.

     Задачи  частной гистологии:

     1) определение схемы кровоснабжения  и иннервационной структуры органа  в связи с гистологической  его топографией и со свойствами специализированных клеток;

     2) выяснение природы и значения  внутренней полимерности органов,  межтканевых и межклеточных взаимодействий  в системе структурно-функциональной  единицы, механизмов регуляции  их согласованной работы;

     3) изучение гистологических и цитологических механизмов восстановительных процессов, происходящих в органах при их повреждении (репаративная регенерация) или при возрастных изменениях их структуры и активности (физиологическая регенерация);

     4) выяснение гистологической и  цитологической основы секреторных  процессов, особенно вопросов  взаимодействия концевых секреторных  отделов и протоков, механизмов  формирования и регуляции ритмической  работы элементов железы;

     5) исследование структуры и трофики  патологически измененных органов  и гистологических основ развития  патологических процессов, например  инфаркта миокарда или злокачественных  опухолей. Для решения перечисленных  задач (их число можно существенно  увеличить) важно сравнительное  изучение аналогичных и гомологичных  органов с целью познания исторического  их развития, а также изучение  органогенезов в индивидуальном  развитии.

     Основная  тенденция современной гистологии — переход от описательных исследований к экспериментальным. Главной задачей ставится познание тканевых механизмов развития, деятельности и патологии организмов. Отсюда закономерна направленность многих гистологических работ по пути познания субмикроскопической структуры ткани и специализированных клеток, качественных и количественных особенностей их метаболизма при различных (обычно заданных в эксперименте) функциональных состояниях. Характерно также моделирование тканевых и органных процессов, включая развитие и рабочую активность (например, в культурах тканей и органов, при их трансплантациях и т.д.). Цель работ — синтез сведений разного уровня исследований (клетка, ткань, тканевые комплексы, орган) применительно к свойствам целостного организма.

     Исторический  очерк и становление гистологии как самостоятельного раздела науки с 20-х гг. 19 в. связано с развитием микроскопии. Но ещё задолго до этого было отмечено, что органы животных состоят из компонентов, различающихся цветом и плотностью. По этим критериям Аристотель (4 в. до н. э.) выделял в составе органа «однородные части». Классификация «однородных частей» Аристотеля на протяжении столетий воспроизводилась в трудах учёных древности и средневековья вплоть до эпохи Возрождения. Сведения об «однородных частях» имеются в книгах римского врача и естествоиспытателя К. Галена (2 в. н. э.), среднеазиатского учёного Авиценны (10 в.) и итальянского врача и анатома гистология Фаллопия (16 в.). Изобретение в 17 в. микроскопа не сразу сказалось на уровне знаний о тонком строении органов. Первые микроскописты (англичане Р. Гук, Н. Грю, итальянец М. Мальпиги и голландец А. Левенгук) видели некоторые крупные клетки, кровеносные капилляры, нервы, но наблюдения эти были несистематичны и не связывались с анатомическими данными того времени.

     Даже  к началу 19 в. представление о  тканях основывалось, как и во времена  Аристотеля, на оценке их невооружённым  глазом. «Макроскопический» (домикроскопический) период развития гистология завершился фундаментальным трудом французского анатома и физиолога М. Биша «Общая анатомия в приложении к физиологии и медицине» (1802). Для обозначения частей органов Биша использовал термин «ткань», ранее предложенный Н. Грю в труде «Анатомия растений» (1672). При разграничении тканей Биша не только описывал компоненты разреза органа, но пытался выявить их свойства: отношение к разным реактивам, нагреванию и др. воздействиям. Биша различал 21 ткань.

     Предложенная  им классификация была несовершенна, но сыграла прогрессивную роль в  становлении гистология и позволила наряду с накоплением данных микроскопических исследований уже в 1-й четверти 19 в. сформулировать задачи гистология как самостоятельной науки. В 1819 вышла работа нем. учёного К. Майера «О гистологии и новом подразделении тканей человека», закрепившая понятие «ткань», В этой работе и особенно в монографии нем. учёного К. Гейзингера «Система гистологии» (1822) были сформулированы задачи гистология, отличные от задач анатомии.

     Интенсивное развитие гистологии началось с 30-х гг. 19 в. В эти и последующие годы был существенно усовершенствован микроскоп. Развивалась и техника подготовки тканей для микроскопии. Методологической основой гистологии становится клеточная теория, окончательно обоснованная нем. биологом Т.Шванном в 1839. В 1-й половине 19 в. большое количество данных о микроскопическом строении органов и тканей было получено чешским учёным Я.Пуркине, немецкими учёными И.Мюллером, Я.Генле, Т.Шванном, Р.Ремаком и русскими — Н.М.Якубовичем, Н.Ф.Овсянниковым, Обобщение обширной литературы и собственные исследования позволили немецким гистологам Ф.Лейдигу (1853) и А. Кёлликеру (1855) создать рациональную классификацию тканей, сохранившуюся в общих чертах до настоящего времени. В системах Лейдига и Кёлликера выделялись 4 группы тканей не только по структуре, но и по функциональному значению в организме: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Последующее углубление морфо-физиологической классификации Лейдига и Кёлликера (главным образом при изучении развития тканей) заложило основы современной гистология.

     Во 2-й половине 19 — начале 20 вв. были получены существенные данные об эпителиальных тканях (А.Кёлликером, франц. учёными Э.Лагесом, Л.Ранвье и русским учёным С.Часовниковым), о тканях русскими учёными И. И.Мечниковым, Ф.Гойером, В.Данчаковой и особенно А.А.Максимовым, создавшим и детально обосновавшим оригинальную теорию гистогенетического единства тканей внутренней среды, получившую впоследствии, в частности в 50—60-е гг. 20 в., экспериментальные подтверждения), о мышечных тканях (немецким гистологом М.Гейденгайном, русским биологом А.И.Бабухиным, Л.Ранвье), о нервной ткани (итальянским гистологом К.Гольджи, русскими — М.Д.Лавдовским, В.Я.Рубашкиным, А.С.Догелем, испанским — С.Рамон-и-Кахалем). К этому времени относятся крупные открытия в области общей цитологии: описание непрямого деления ядра и клетки — митоза (русские учёные А.Шнейдер, И.Д.Чистяков, немецкие — В.Флемминг, Э.Страсбургер), открытие и изучение цитоплазматических органоидов — митохондрий, Гольджи комплекса (немецкие учёные Р.Альтман, К.Бенда, итальянский — К.Гольджи). Открытие И. И. Мечниковым клеточной природы воспалительного процесса сблизило цитологию и гистология с проблемами патологии. Этому в большой мере способствовали труды немецкого учёного Р.Вирхова. гистология всё более сближалась с физиологией, что прослеживается в трудах французских учёных О.Пренана, А.Поликара, немецких — О.Гертвига, М.Гейденгайна, русского учёного И.Ф.Огнева. Большое значение для развития гистология и цитологии имела книга О.Гертвига «Клетки и ткани» (1893—98), в которой были обобщены многочисленные микроскопические исследования и сделан вывод, что углубленное изучение клетки — путь решения многих биологических проблем, в том числе и выяснения тканевых взаимоотношений.

     В России гистология развивалась в Петербургском, Московском, Казанском, Киевском университетах. После Октябрьской революции, кроме кафедр университетов, гистология начала разрабатываться и в медицинских институтах, где сложились школы А.А.Заварзина, Н.Хлопина, Б.И.Лаврентьева, М.А.Барона. Гистологические исследования проводятся также в институтах и в лабораториях АН СССР и АМН СССР. Советские гистологи внесли большой вклад в познание свойств тканей, вскрыли многие важные закономерности в гистогенезах и особенностях функционирования тканевых структур. Существенно усовершенствованы гистохимические методы исследования, с помощью которых получены данные о развитии, функционировании и патологии тканей. 

     2.2. Развитие цитологии связано с созданием и усовершенствованием оптических устройств, позволяющих рассмотреть и изучить клетки. В 1609 - 1610 гг. Галилео Галилей сконструировал первый микроскоп, однако лишь в 1624 г. он его усовершенствовал так, что им можно было пользоваться. Этот микроскоп увеличивал в 35 - 40 раз. Через год И. Фабер дал прибору название "микроскоп". В 1665 г. Роберт Гук впервые увидел в пробке ячейки, которым дал название "cell" - "клетка". Благодаря усовершенствованию микроскопа Антоном ван Левенгуком появилась возможность изучать клетки и детальное строение органов и тканей. В 1696 г. была опубликована его книга "Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов". Левенгук впервые рассмотрел и описал эритроциты, сперматозоиды, открыл дотоле неведомый и таинственный мир микроорганизмов, которые он назвал инфузориями. Левенгук по праву считается основоположником научной микроскопии.

     Ян  Пуркинье впервые употребил термин "протоплазма". Р. Браун описал ядро как постоянную структуру и предложил термин "nucleus" - "ядро". В 1838 г. М. Шлейден создал теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга -постановка вопроса о возникновении клеток в организме. Основываясь на работах Шлейдена, Теодор Шванн создал клеточную теорию. В 1839 г. была опубликована его бессмертная книга "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений". 

     2.3. Эмбриология: краткая история развития. В 1870-х годах были открыты два способа деления клетки эукариот, впоследствии названные митоз и мейоз. Уже через 10 лет после этого удалось установить главные для генетики особенности этих типов деления. Было установлено, что перед митозом происходит удвоение хромосом и их равномерное распределение между дочерними клетками, так что в дочерних клетках сохраняется прежнее число хромосом. Перед мейозом число хромосом также удваивается, но в первом (редукционном) делении к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы, так что формируются клетки с гаплоидным набором, число хромосом в них в два раза меньше, чем в материнской клетке. Было установлено, что число, форма и размеры хромосом — кариотип — одинаково во всех соматических клетках животных данного вида, а число хромосом в гаметах в два раза меньше. Впоследствии эти цитологические открытия легли в основу хромосомной теории наследственности.