Гистология и основы эмбриологии
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Ветеринария
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 202
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-009638-4
ISBN-онлайн: 978-5-16-100923-9
Артикул: 269800.05.01
В учебном пособии обобщены научные и практические достижения, приведены результаты собственных микроскопических исследований структуры сырья и продуктов биотехнологии, а также таблицы, схемы и рисунки.
Для студентов соответствующих вузов, в том числе студентов заочной формы обучения, и специалистов в области перерабатывающей промышленности.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 36.03.01: Ветеринарно-санитарная экспертиза
- ВО - Магистратура
- 36.04.01: Ветеринарно-санитарная экспертиза
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ГИСТОЛОГИЯ И ОСНОВЫ ЭМБРИОЛОГИИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Е.М. ЛЕНЧЕНКО Допущено Учебно-методическим объединением вузов России по образованию в области технологии сырья и продуктов животного происхождения в качестве учебного пособия для подготовки бакалавров направления 36.03.01 «Ветеринарно-санитарная экспертиза» Москва ИНФРА-М 2022
Л44 ISBN 978-5-16-009638-4 (print) ISBN 978-5-16-100923-9 (online) © Ленченко Е.М., 2014 Р е ц е н з е н т ы: В.Е. Никитченко — д-р ветер. наук, проф., зав. кафедрой стандартизации, сертификации ветеринарно-санитарной экспертизы РУДН; В.В. Светличкин — д-р биол. наук, проф., зав. отделом технического регулирования стандартизации и сертификации ВНИИВСГЭ УДК 579.6(075.8) ББК 28.4я73 Л44 Ленченко Е.М. Гистология и основы эмбриологии : учебное пособие / Е.М. Лен ченко. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 202 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/4556. ISBN 978-5-16-009638-4 (print) ISBN 978-5-16-100923-9 (online) В учебном пособии обобщены научные и практические достижения, приведены результаты собственных микроскопических исследований структуры сырья и продуктов биотехнологии, а также таблицы, схемы и рисунки. Для студентов соответствующих вузов, в том числе студентов заочной формы обучения, и специалистов в области перерабатывающей промышленности. УДК 579.6(075.8) ББК 28.4я73 ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
ВВЕДЕНИЕ Увеличение количества выпускаемой продукции основано на применении современных методов контроля качества, к числу которых относится гистологический метод исследования. Объектом исследования гистологии как составной части биологии являются живые системы (от греч. system — целое, состоящее из взаимосвязанных частей) разного уровня организации и различной соподчиненности. В связи с тем, что в биотехнологии ткани и органы убойных животных рассматриваются как сырье и продукты животного происхождения, используют термин «микроструктурный (гистологический) анализ». Теоретические знания гистологии наряду с овладением практических навыков микроструктурного анализа имеют для специалистов пищевой и перерабатывающей промышленности прикладное значение, например подмену мяса убойных животных можно выявить по положению ядер в мышечном волокне: у амфибий, рыб, птиц ядра расположены в центральной части, а у млекопитающих — по периферии волокна. В готовом продукте можно учитывать изменения, происходящие в процессе измельчения, посола, варки, что отражается на степени деструкции мышечных волокон, распределении зернистой массы, состоянии взаимосвязанности волокнистого материала, размерах и формах вакуолей и распределении жировой фракции, наличии микрофлоры. Для увеличения объемов производства, рационального использования сырья, стабилизации качества мясных изделий наряду с традиционным сырьем широко используются субпродукты, растительные белки и другие компоненты растительного и животного происхождения. Использование микроструктурного анализа позволяет выявить указанные компоненты и добавки. В учебном пособии приведены данные о структуре клеток и тка ней организма сельскохозяйственных животных, а также описание видовых различий органов домашних, промысловых и беспозвоночных животных. При описании микроструктуры сырья и продуктов животноводства использован материал, изложенный в учебнике Г.Г. Тинякова (1967) — фундаментальном труде, не утратившем значимости и в настоящее время, к сожалению, являющемся библиографической редкостью. Кроме того, приведены результаты собственных исследований, использованы также научно-методические работы Н.А. Налетова, М.В. Чернявского, Е.И. Скалинского,
А.А. Белоусова, В.П. Чумакова, Л.В. Давлетовой, Г.А. Аминовой, Б.И. Петрищева, А.С. Кузьмина, В.М. Макаева, В.Н. Писменской, В.Э. Прусак-Глотова, В.И. Куликовой, В.И. Гуслянниковой, Е.К. Булочниковой, В.Е. Никитченко, Т.Г. Кузнецовой, С.И. Хвыля, В.В. Авилова и др. Учебное пособие призвано сформировать у будущих специа листов в области прикладной биотехнологии общекультурные и профессиональные концепции. Теоретический материал является достаточно сложным для восприятия, поэтому студенты должны составлять конспекты, делать схематические зарисовки цветными карандашами в альбомах для рисования, с помощью контрольных вопросов и тестов проверять усвоение материала. Студенты заочной формы обучения самостоятельно готовят контрольную работу, содержащую ответы на поставленные вопросы с приложением схематических зарисовок и указанием использованной литературы; после сдачи контрольной работы студенты допускаются к выполнению лабораторных работ.
ГЛАВА 1 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Изучение и усвоение материалов, изложенных в гл. 1, позволит: знать: роль дисциплины в формировании ветеринарно-санитарного экс перта; подготовку образцов сырья и продуктов животноводства и расте ниеводства для гистологических исследований; методы подготовки препаратов для исследований при оптической и электронной микроскопии; особенности структур клеток и тканей, окрашивающиеся гистоло гическими красителями; уметь: микроскопировать гистологические препараты, свободно иденти фицируя клетки тканей и органов на светооптическом уровне и электронограммах; проводить гистологические исследования и правильно интерпре тировать результаты лабораторной диагностики; проводить ветеринарно-санитарную экспертизу сырья и продуктов животноводства и растениеводства с применением оптической микроскопии; владеть: техникой проведения анализа гистологических объектов на микро скопическом и субмикроскопическом уровнях. Ключевые слова: гистологический препарат; микроскопия; оптиче ский микроскоп; электронный микроскоп. 1.1. МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА Для изучения микроскопической структуры сырья и продуктов животного происхождения в практических лабораториях, как правило, используют световую (оптическую) микроскопию. В световом микроскопе различают механические и осветительные части, объединенные штативом, и оптическую систему. Механическая часть микроскопа состоит из подставки, тубуса, кремальеры, микрометрического винта, револьвера, предметного столика, зажима. Для придания устойчивости инструменту служит подставка. Тубус — полая трубка с оптическими линзами (сверху окуляр, внизу объектив). Кремальера, или винт для передвижения тубуса, имеется по обе стороны микроскопа (рис. 1). Микрометрический винт служит для тонкого передвижения ту буса, в разных моделях расположен и устроен различно. Это самая
тонкая деталь в штативе, которую легко испортить небрежным обращением, поэтому микрометрический винт поворачивают не более чем наполовину оборота. Необходимо помнить, что при затруднении в работе микрометрического винта нельзя преодолевать тугость винта, применяя силу. Револьвер — вращающееся приспособление, имеющие два–четыре «гнезда» для ввинчивания объективов с разным увеличением; вращение револьвера позволяет быстро менять объективы в процессе работы. Предметный столик используется для объекта, отверстие предметного столика находится по оси тубуса. Зажимы (клеммы) — две пружинящие пластинки, держатели которых вставляются в отверстия предметного столика; служат для фиксирования препарата. Осветительная часть микроскопа, или осветительный аппарат, содержит зеркало, диафрагму, рычажок ирис-диафрагмы, и конденсор, так называемый осветитель. Зеркало укреплено так, что ему можно придать любое положение, нужное для направления света через отверстие предметного столика на объект. Диафрагма позволяет равномерно суживать и расширять отверстие для прохождения световых лучей, тем самым регулируя освещение объекта. Такая диафрагма состоит из системы кривых тонких пластинок, надвигающихся одна на другую и расположенных в кольце, привинченном снизу к конденсору. Сбоку от этого кольца располагается рычажок диафрагмы, а под диафрагмой — кольцо для светофильтра, вращаю 4 5 9 8 6 7 1 2 3 Рис. 1 [8]. Общий вид оптического микроскопа МБИ–1: 1 — окуляр; 2 — тубус; 3 — револьверная система с объективами; 4 — предметный столик; 5 — препарат; 6 — конденсор с ирисовой диафрагмой; 7 — зеркало; 8 — микрометрический винт; 9 — винт для передвижения тубуса
щееся в горизонтальной плоскости. В это кольцо вставляются светофильтры — обычно матовый бесцветный светофильтр, создающий равномерный рассеянный свет, и матово-синий, дающий при употреблении электрического освещения свет, приближающийся к естественному освещению. Конденсор (от лат. condense — уплотняю) — плоско-выпуклая линза, закрепленная в особом кольце, передвигающемся вниз и вверх. Конденсор служит для концентрации световых лучей на объекте и необходим при работе с сильными объективами. Оптическая часть микроскопа образована оптическими линзами, образующими две системы: окуляр — система линз, с помощью которых рассматривается в увеличенном виде изображение, даваемое объективом; объектив — система линз, дающая непосредственное, первичное увеличение объекта. Окуляры (от лат. okulis — глаз) бывают слабыми, средними и сильными. Наиболее употребительными окулярами микроскопов являются: ×5, ×7 (слабый), ×10 (средний), ×15, ×20 (сильный). Объективы (от лат. object — предмет); представляют собой различно скомбинированные системы линз; обязательной частью этих систем является плоско-выпуклая фронтальная (направленная к объекту) линза, диаметр которой тем меньше, чем больше увеличение, даваемое объективом. Увеличение объективов, как и окуляров, разделяют на категории: ×10 (слабый), ×20 (средний), ×40 (сильный), ×90 (очень сильный), помимо этих цифр помечается еще так называемая апертура, показывающая степень разрешающей способности объектива (от 0,30 у слабых до 1,25 или 1,30 у сильных). Увеличение объекта определяется произведением увеличения, даваемого объективом, на увеличение, даваемое окуляром. Надо иметь в виду, что объект увеличивает только объектив, окуляр лишь растягивает изображение, даваемое объективом. Следовательно, для получения большего увеличения всегда надо предпочесть более сильный объектив, а не окуляр. По конструкции и способу применения объективы делятся на сухие (×10, ×20, ×40) и иммерсионные (×60, ×90). При сухих объективах между фронтальной линзой объектива и препаратом находится воздух. Иммерсионная микроскопия используется при исследовании мик роорганизмов, для выявления которых пространство между объектом и объективом заполняется прозрачной жидкостью — иммерсионным маслом. Связано это с тем, что стекло имеет показатель преломления света, который отличается от показателя преломления воздуха, поэтому при сильных увеличениях объектива большинство световых лучей отклоняется, не попадая в объектив, отчего поле зрения темное. Поэтому наиболее сильные объективы конструируются с расчетом на помещение между фронтальной линзой и стеклом препарата такой среды, которая имела бы показатель преломления, близ
кий к стеклу. В качестве такой среды используют кедровое масло: капля этого масла наносится на препарат, объектив погружается в каплю, лучи света, выходя из стекла, уже не отклоняются, попадают в объектив, поэтому поле зрения оказывается хорошо освещенным. Масло с иммерсионных объективов лучше всего смывается серным эфиром. В настоящее время в биотехнологии в зависимости от оптической системы используют фазово-контрастную, поляризационную, ультрафиолетовую, флуоресцентную микроскопию. Фазово-контрастная микроскопия используется для исследования культур клеток и тканей, являющихся прозрачными. Поляризационная микроскопия позволяет усилить контраст, за счет использование светофильтров, позволяющих полностью или частично гасить проходящий свет. Ультрафиолетовая микроскопия позволяет получить большее уве личение за счет использования ультрафиолетового света меньшей длины волны (0,2 мкм). Флуоресцентная микроскопия основана на свечении объекта — лю минесценции (от лат. lumen — свет и escent — суффикс, означающий слабое действие). Флуоресценция (кратковременное свечение) вызывается особыми красителями (флуорохромами), которые, взаимодействуя с различными компонентами клетки, вызывают специфическое свечение соответствующих структур (рис. 2, а). Для более детального исследования структуры клеток и тканей используют два вида электронных микроскопа: просвечивающий и сканирующий. Просвечивающий (трансмиссионный) микроскоп в общих чертах напоминает световой, но вместо светового пучка в нем используется поток электронов. Благодаря этому разрешение электронного микроскопа в 100 раз выше, чем светового. Сканирующий (растровый) микроскоп позволяет получать трехмерное изображение исследуемого объекта, так как электронный луч не проходит через образец, а отражается от него и преобразуется в изображение (рис. 2, б). Для этого поверхность препарата покрывают (напыляют) тончайшим (примерно 20 нм) слоем металла — золота или платины. Для количественного анализа применяют спектрофотометр, ав торадиографию, центрифугирование. Спектрофотометр (от греч. spectrum — образ; photos — свет; metreo — измеряю) — оптический прибор для измерений отношений интенсивности световых потоков в зависимости от длины волны света. Например, можно оценить сухую массу и концентрацию плотных веществ живой и фиксированной клетки. Авторадиография — метод регистрации меченных изотопами веществ, применяется для изучения метаболизма, внутриклеточного транспорта веществ, синтеза биополимеров. Для этого в ткань животного или среду с культивируемыми клетками вводят
предшественников какого-либо соединения, например аминокислоты, где один из элементов (водород, углерод, сера, фосфор) замещен радиоактивным изотопом. Центрифугирование (от лат. centrum — центр, fugo — бег) — разделение неоднородных систем при помощи центробежных сил. Принцип основан на том, что частицы оседают под действием центробежных сил при вращении пробирок с огромными скоростями, время оседания частиц во взвеси зависит от размера и плотности. Правила работы с оптическим микроскопом. Приступая к работе с микроскопом, прежде всего необходимо проверить зеркало (должно быть вогнутым) и револьвер (должен иметь слабый объектив ×10, замкнут на засечку). После этого надо выполнить действия в следующей последовательности: • поставить микроскоп у края стола, так чтобы не приходилось к нему тянуться; если у микроскопа вертикальный тубус, надо наклонить его так, чтобы окуляр был на уровне глаза наблюдателя; • установить освещение при слабом объективе, повернув зеркало так, чтобы поле зрения было освещено равномерно и достаточно ярко, но чтобы свет не раздражал глаза. При слабом увеличении осветительный аппарат (конденсор) опускается вниз; • положить препарат на предметный столик, чтобы покровное стекло препарата было сверху; объект должен располагаться напротив отверстия столика; 4 1 2 3 а) б) Рис. 2 [8]. Микроскопические методы исследований: а — флуоресцентная микроскопия: 1 — молекулы РНК, 2 — молекулы ДНК, 3 — бактериальные клетки на поверхности эпителиальных клеток; 4 — злокачественные раковые эпителиальные клетки; ×250; б — сканирующая электронная микроскопия: адгезия бактерий к эритроцитам; ×30 000
• движением кремальеры найти фокус слабого увеличения (сво бодное расстояние около 1 см). Рассмотреть препарат при слабом увеличении, найти на препарате и поставить в центр поля зрения участок для детального изучения, после чего закрепить препарат зажимами; • одной рукой придерживая за рукоятку микроскопа, другой ру кой повернуть револьвер на сильный объектив, проверив замыкание засечки револьвера; • при сильном увеличении осветительный аппарат (конденсор) поднимается; наблюдая в окуляр, необходимо найти такие благоприятные условия освещения, при которых детали препарата выступают наиболее отчетливо. Диафрагма всегда должны быть прикрыта настолько, чтобы дать наибольшую контрастность контурам микроскопических структур; • наблюдая в окуляр, поднять объектив и острожным движением кремальеры установить фокус сильного увеличения (в большинстве случаев надо слегка поднять тубус) и микрометрическим винтом сфокусировать объект; • рассмотреть препарат при сильном увеличении, вращая слегка микрометрический винт на четверть оборота, так как объект имеет различную толщину. Чтобы рассмотреть строение препарата в глубоких слоях и проследить за изменяющимися контурами структуры, необходимо слегка вращать микрометрический винт в обе стороны. Поэтому во время наблюдения в микроскоп одна рука должна все время находиться на микрометрическом винте и слегка двигать его в обе стороны; • основное внимание на лабораторных занятиях необходимо уде лять зарисовке гистологических препаратов. Зарисовки рекомендуется делать в альбомах цветными карандашами, соблюдая масштаб и действительные цвета препарата. Изучение и зарисовку препарата обязательно начинают при слабом увеличении микроскопа. Весьма важно учитывать при этом направление среза, в большинстве случаев необходимо найти в препарате такое место, где ткани разрезаны вертикально. Если необходимо выявить структуру отдельной клетки, то необходимо, чтобы плоскость гистологического среза пришлась прямо по центру; • следует помнить, что в микроскопе получается обратное изоб ражение, поэтому, желая рассмотреть деталь в правой части препарата, нужно подвинуть препарат налево, а желая подвести верхнюю часть препарата — передвинуть вниз. Изображение в микроскопе получается увеличенным, передвигать препарат необходимо медленно и плавно, иначе нужная деталь препарата выйдет сразу за пределы поля зрения микроскопа;