Лекция 1 Тема: Введение в морфологию. Цитология.

1. Морфология птиц, составные ее части.

2. Цитология - учение о клетке.

3. Гистологические структуры, их виды и значение.

4. Строение клетки.

5. Виды деления клеток.

Морфология (греч. morphe – форма; logos - учение) птиц – наука о формах, строении организма птицы и его частей, является разделом биологии (греч. bios – жизнь) – наука о жизни во всех ее проявлениях. Предметом изучения морфологии птиц как науки является внешняя форма организмов птиц, их органов, топография, внешнее и внутренне строение органов и систем органов, их тканевая организация и, наконец, строение клеток и неклеточных структур, входящих в состав органов и организма в целом. Морфология птиц тесно связана с зоологией, физиологией и экологией.

Происхождение птиц. По данным палеонтологии и сравнительной анатомии о строении древних и современных птиц установлено, что далекими предками птиц являются четвероногие пресмыкающиеся из группы псевдозухий. Типичным представителем этой группы был орнитозух, живший около 190 млн. лет назад в мезозойской эре. Скелет его был найден в Шотландии в пластах земли триасового периода. Это были мелкие пресмыкающиеся длиной 30-35см, покрытые чешуей; они имели слабо развитые грудные и сильно развитые тазовые конечности. В начальный период развития этой группы орнитозухи обитали некоторое время наземно, передвигаясь на четырех ногах, а в более поздний период они поселились на деревьях. Первоптицы появились около 155 млн. лет назад в юрский период мезозойской эры. Представители их найдены в окрестностях Заленгофена и Эйхштетта (Германия) в плитчатых известняках, образовавшихся около 100 млн. лет назад; обнаружены в 1861, 1877 и 1956 годах три скелета первоптиц. По мнению де Бера, скелеты принадлежат архиоптериксу. Архиоптериксы были немногим больше голубя, массой 150-300г, равномерно покрытые по туловищу мелкими перьями, на голове имелось редкое оперение, возможно, чешуйчатое. Рулевые перья хвоста попарно располагались на всех хвостовых позвонках и были направлены назад и вниз. Цвет оперения неизвестен. Вероятнее всего, перья первоптиц имели разноцветную окраску. Передние конечности видоизменены в крылья, лопатки саблевидные, ключицы сращены в дужку. Позвоночный столб состоял из 50 позвонков (шейных 10-11, грудных 11-12, поясничных 2, крестцовых 6-7 и хвостовых 20-21). Тонкие ребра не имели отростков. Череп, таз и особенно тазовые конечности по строению такие же как и у современных птиц. Передние конечности построены по образцу конечностей пресмыкающихся, но имели вид крыльев; сохранились три пальца с коготками, локтевая и лучевая кости были прямые, массивные, без воздушных пространств внутри (непневматические). Скелет первоптиц имел некоторые признаки птиц и пресмыкающихся. Наличие зубов, брюшных ребер, пальцев на крыльях, большого количества хвостовых позвонков и склеротикального кольца в глазнице, несращенные грудные позвонки, слабая грудная кость без кия, отсутствие клюва, крючковидных отростков ребер, узкие и длинные полушария мозга свидетельствуют о том, что первоптицы еще очень близки к своим предкам – пресмыкающимся. В то же время наличие перьев, преобразованная в крыло грудная конечность, сросшаяся ключица, типичная для птиц тазовая конечность, хорошо развитые глазницы существенно отличают первоптиц от пресмыкающихся предков.

В результате эволюции организм птиц постепенно совершенствовался и приспосабливался к активному полету. С приобретением возможности летать птицы завоевали воздух и стали способными менять ареал обитания и лучше приспосабливаться к различным условиям среды. Древние пресмыкающиеся начала мелового периода мезозойской эры – птерозавры (летающие ящеры), имевшие несовершенное крыло, а также переходные формы птиц, мало приспособленных к меняющимся условиям существования, бесследно вымерли. В конце мелового периода вымерли и первиптицы (архиоптериксы). Оставались только отдельные зубатые птицы, представителями которых были гесперорнис и ихтиорнис. Впервые скелеты их найдены в 1870г. В меловых отложениях Канзаса (Северная Америка). В конце мелового периода зубатые птицы вымерли, а на смену им 120 млн. лет назад появились новые – настоящие птицы. Некоторые виды птиц в далеком прошлом (около 3250 лет до н.э.) были приручены человеком с целью получения от них мяса, яиц, а также пера и пуха. Из всех имеющихся видов птиц в настоящее время в Республике Казахстан наиболее хозяйственное значение имеют куры, индейки, гуси, утки, цесарки, голуби, фазаны, перепелки, страусы.

Краткая история развития морфологии птиц. Аристотель (384-322 до н.э.) впервые описал развитие цыпленка и тем самым положил начало сравнительной анатомии и эмбриологии сельскохозяйственной птицы. В 1862 г. А.О.Стржедзинский (1823-1882) в своем учебнике «Анатомия домашних животных, млекопитающих и птиц» дал сведения по анатомии птиц. В 1875 г. Опубликована книга Э.К.Брандта «Анатомия домашних птиц», в 1902 г. – В.Ф. Маршеля «Строение тела птиц», где представлена анатомия птиц вообще и домашних в частности, в 1911 г. – Г.И.Гурина «Анатомия птиц». В 1911 г. В книгах В.Ф. Отте «Болезни и вредители домашней птицы», Элленбергера и Баума «Руководство по сравнительной анатомии домашних животных» (1926) сообщаются краткие сведения по анатомии птиц. Более полные данные по анатомии представлены в учебнике для ветеринарных вузов Д.М.Автократов «Анатомия домашней птицы» (1928). В двухтомном учебнике А.Ф.Климова и А.И.Акаевского (1955), Я.Колда и В.К. Омарека «Анатомия домашних птиц» (ЧССР, 1958), атласе рисунков Альфреда Люкаса и Тоттенхейма «Домашняя птица» (США, 1958), серии цветных плакатов В.М. Селянского «Анатомия и физиология сельскохозяйственной птицы» (1972), в учебниках для вузов по анатомии домашних животных Т.А. Глаголева и В.И. Ипполитовой (1975), А.И. Акаевского и др. и анатомии и гистологии домашней птицы В.Ф. Вракина и М.В. Сидоровой (1984). Однако, учебного материала по морфологии (анатомии и гистологии) домашних птиц еще нет.

Предметом морфологии птиц с научной точки зрения является внешняя форма организмов птиц, их органов, топография, внешнее и внутренне строение органов и систем органов, их тканевая организация и, наконец, строение клеток и неклеточных структур, входящих в состав органов, систем органов и организма в целом.

Задача морфологии птиц – познание статики и динамики формы на всех ее уровнях.

Морфология птиц, изучающая организм птиц на клеточном и тканевом уровнях, органы и системы органов, подразделяется на четыре раздела: цитология, эмбриология, гистология и анатомия. При изучении цитологии, эмбриологии и гистологии используется микроскоп (греч. micros – малый, scopeo – вижу), который позволяет увидеть объекты, невидимые глазом.

Цитология (греч. kytos – клетка, logos – слово) – наука, изучающая общие закономерности развития, структуры и поведения клеток.

Клетка – cellula (лат.), kytos (греч.) – это наименьшая элементарная структурно-функциональная единица живой материи, входит она в состав любой ткани, поэтому цитологию нельзя изучать отдельно от гистологии. С помощью разнообразных современных методов исследования получена ценная информация о сложных функциональных процессах, протекающих в ядерном аппарате, органеллах цитоплазмы и поверхностной мембране клетки. Кроме того, многие цитологические методы широко применяются при клинических исследованиях крови, биоптатов органов (биопсия), мочи, костного мозга. На их основе разработаны новые приемы цитодиагностики.

Эмбриология (embrion – зародыш) – учение о развитии организма от оплодотворения до вылупления. Ее делят на общую и частную. Общая эмбриология изучает ранние этапы развития зародыша, образование осевых органов и плодных оболочек. В ее задачу входит также изучение развития половых клеток и процесса оплодотворения (предзародышевый период или прогенез). Частая эмбриология изучает развитие отдельных органов и их систем.

Гистология (hystos – ткань и logos – слово) – учение о тканях, последняя подразделяется на общую и частую. Предметом общей гистологии, которой служат закономерности строения и функции тканей всех типов. Частная гистология изучает межтканевые взаимоотношения и взаимодействия в различных органах, в связи с особенностями выполняемых ими функций.

Большой заслугой гистологов России (академики А.А.Заварзин и Н.Г.Хлопин) можно считать создание первых теорий тканевой эволюции, что способствовало успешному развитию эволюционной гистологии, характеризующейся историческим подходом к изучению тканевых структур.

Как известно, в гистологии общепринята морфо-физиологическая классификация тканей, предложенная еще в XIX в. Немецкими учеными Францем Лейдигом и Рудольфом Альбертом Келликером. Глубокое эволюционно-теоретическое обоснование этой системы дал А.А.Заварзин в 1945 году. По его представлению, филогенетическое развитие тканей в рамках четырех групп тканей (эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные) обеспечило выполнение четырех элементарных функций многоклеточного организма: разграничительную, создание внутренней среды, реактивную и двигательную.

В 1943 году Н. Г. Хлопин предложил классифицировать ткани, исходя из генетического принципа. В основу своей генетической системы он положил не морфологические особенностинормально функционирующих тканей, а объем их «гистобластических потенций», то есть совокупность признаков, проявляющихся при различных условиях существования, в частности, в эксперименте и при патологии. По мнению Н. Г. Хлопина, свойства каждой ткани определяются источником происхождения и путями ее развития. Генетическая система была прекрасно разработана на культурах ткани позвоночных животных. В классификации основное место занимает «тканевой тип» - система гистологических структур, которые развиваются по основному закону эволюционной морфологии, схематически изображенному в виде филогенетического дерева, при этом ученый особо подчеркивал связь указанных структур с зародышевыми листками.

Анатомия (греч. ana – поровну, tomeo – режу, отсюда anatemno – рассекаю) птиц – наука, изучающая форму и строение организма птицы (и составляющих его органов и систем). На современном этапе анатомия является наукой о закономерностях строения и развития птиц с учетом их видовых, породных, конституционных, половых и возрастных особенностей в связи с функцией и окружающей организм средой.

Анатомию принято изучать в трех основных аспектах становления организма птицы: а) в его вполне сложившемся, взрослом состоянии – нормальная анатомия; б) в процессе индивидуального развития, т.е. в онтогенезе (ontos – особь, существо, genesis – возникновение, происхождение, развитие), когда изучаются особенности строения и развития организма от момента зачатия (оплодотворения) до вылупления, что составляет предмет изучения науки эмбриологии, и от вылупления до смерти, т.е. в постнатальном (post – после, natus – рождение) периоде, что входит в задачу возрастной анатомии; в) в процессе исторического развития, т.е. в их филогенезе (phylon – племя, род), когда предметом изучения являются особенности строения от низших форм к высшим.

С учетом практических задач анатомия подразделяется на описательную, или системную, теоретическую, функциональную, сравнительную, пластическую, топографическую и патологическую.

Областью анатомии, изучающей органы в их естественной морфологической и функциональной связи в виде систем органов, является описательная, или системная анатомия.

Изложение системной анатомии может быть с учетом определенного вида птицы (куры, гуси, цесарки, голуби, страусы и др.) – видовая анатомия, пола – половая анатомия, их возраста – возрастная анатомия, породы – породная анатомия (мясная или яйценосная птица), типа телосложения - конституционная, или типовая анатомия.

Когда при описании анатомических особенностей даются общие сведения о принципах строения и закономерностях развития отдельных систем и органов в процессе фило- и онтогенеза, то имеем дело с теоретической анатомией, или общей анатомией.

Для спортивных целей (бойцовые птицы), а также для обоснования особенностей строения отдельных органов и систем в зависимости от функции большое значение имеют знания динамической, или функциональной анатомии, которая изучает потенциальные возможности организма и рассматривает коррелятивные взаимоотношения между отдельными органами и системами организма при выполнений различных упражнений.

Различия в форме, строении и расположении одноименных органов и систем у разных пород, видов, семейств, классов животных изучает сравнительная анатомия.

Для художников и скульпторов необходимы знания пластической анатомии, дающие о внешних формах тела, соотношениях и пропорциях его частей как при статике, так и в динамике.

Исследованием внешней формы тела, соотношением и пропорцией его частей в статике и динамике занимается в основном пластическая анатомия.

Ветеринарные врачи должны хорошо знать топографическую анатомию, которая описывает расположение и пространственные взаимоотношения органов в различных участках, частях и областях тела – синтопия (syn – вместе, topos - место), их проекции на звенья или отделы скелета, т.е. скелетотопия органов, с указанием наиболее рациональных доступов к конкретным органам, сосудам или нервам.

Все перечисленные направления в анатомии отражают особенности строения организма птицы в условиях нормы (нормальная анатомия). Если эти особенности касаются больного организма, то они становятся предметом изучения патологической анатомии (patos - болезнь).

Морфология для многих дисциплин, связанных с клинической практикой (анатомия и физиология птиц, патологическая физиология, патологическая анатомия, паразитология, хирургия и другие), с которыми студенты знакомятся несколько позже. Знания по морфологии птиц будут использованы дипломированными ветеринарными специалистами, работающими непосредственно на птицефермах.

Ветеринарная специальность (лат. veterinarius – лечение животных), объединяя многие науки, дает возможность заниматься лечением. Прежде чем помочь больной птице необходимо поставить правильно диагноз. Не зная строения птицы, месторасположения того или иного органа, его функции невозможно решить эту задачу. Поэтому будущий специалист в первую очередь должен знать особенности строения организма птицы в норме. Знание морфологии птиц способствует ветеринарному специалисту увидеть произошедшие изменения в организме птицы и помочь ей.

В системе высшего сельскохозяйственного образования морфология является фундаментальной дисциплиной при подготовке ветеринарных специалистов, призванных решать все задачи по обслуживанию животных, повышению их продуктивности, предупреждению заболеваний, проведению диагностических и профилактических мероприятий.

Развитие разделов морфологии птиц связано с объектом изучения и правильно используемыми методами исследования. К основным объектам исследования относятся: разные виды птиц, их клетки, ткани, органы и системы органов. Методы исследования зависят от цели изучения разделов морфологии. Различные структуры животного организма (клетки, ткани, органы и системы органов) со стороны их строений и выполняемых функции характеризуются биоморфологическими особенностями.

Объекты гистологического исследования. Сбор материала является первым этапом в приготовлении гистологических препаратов, и от того, насколько правильно выполнена эта процедура, зависит успех всей работы. Объектами исследования могут служить живые или мертвые (фиксированные) клетки, ткани органов или их изображения на экране дисплея. Существует несколько путей получения материала: 1) от животных, умерщвленных специально для этих целей; 2) от животных в результате прижизненного оперативного иссечения кусочков тканей из органов живого организма (биопсия); 3) взятие материала от трупа. Первые два способа наиболее полно отражают прижизненное состояние микроструктуры, поскольку в органах и тканях трупного материала очень скоро начинают развиваться посмертные изменения.

Главными требованиями при взятии материала являются: максимальное сокращение сроков взятия, минимальное травмирование, создание оптимальных условий для фиксации.

Хороший гистологический препарат должен отвечать следующим основным требованиям: 1) исследуемая ткань должна в максимальной степени сохранять свое прижизненное строение; 2) срез должен быть достаточно тонким и прозрачным (для того чтобы через него свободно проникали лучи проходящего света); 3) изучаемые микроструктуры должны отчетливо выделяться на общем фоне препарата.

Именно на обеспечение этих требований и направлены все усилия в процессе приготовления микроскопического препарата.

Методы гистологического исследования. Для исследования органов, тканей и клеток птицы в настоящее время известно много гистологических методов: исследование мертвых (фиксированных) клеток и тканей; качественного и количественного анализа гистологических структур с помощью гистохимических методов (цитоспектрофотометрия, метод дифференциального центрифугирования, автографии); исследования живых клеток и тканей (фазовоконтрастная микроскопия); культивирование и трансплантация клеток и тканей и другие.

Остановимся на методе изготовления гистологических препаратов для микроскопического исследования объекта.

Гистологический препарат (постоянный) является основным объектом исследования для морфолога и представляет собой срез тканей (от 5-60 мкм), заключенный между предметным стеклом (толщиной 2-3мм) и покровным (0,18-0,2мм). Материалом для исследования служат кусочки органов, мазки крови или слизи, отпечатки органов или оболочек мозга, стенка мочевого пузыря, брыжейки и т.п.

Процесс приготовления гистологических препаратов состоит из следующих этапов: взятие и фиксирование материала; его уплотнение; приготовление срезов на микротоме; их окрашивание (контрастирование); заключение срезов в бальзам или синтетические смолы.