Почти все из представленных здесь изображений сделаны с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Испускаемый таким прибором пучок электронов взаимодействует с атомами нужного объекта, результатом чего становятся 3D-изображения высочайшей разрешающей способности. Увеличение в 250000 раз позволяет разглядеть детали размером 1-5 нанометров (то есть миллиардных долей метра).
Первое СЭМ-изображение получил в 1935 году Макс Кнолль, а уже в 1965 году Кембриджская инструментальная компания предложила фирме «Дюпон» свой «Стереоскан». Сейчас такие устройства широко применяются в научно-исследовательских центрах.
Рассматривая предлагаемые ниже снимки, вы совершите путешествие по своему телу, начиная с головы и заканчивая кишечником и органами таза. Вы увидите, как выглядят нормальные клетки и что происходит с ними, когда их поражает рак, а также получите наглядное представление о том, как, скажем, происходит первая встреча яйцеклетки и сперматозоида.
Здесь изображена, можно сказать, основа вашей крови - красные кровяные тельца (RBC). На этих симпатичных двояковогнутых клетках лежит ответственная задача разносить по всему телу кислород. Обычно в одном кубическом миллиметре крови таких клеток 4-5 миллионов у женщин и 5-6 миллионов у мужчин. У людей, живущих на высокогорье, где ощущается недостаток кислорода, красных телец еще больше.
Чтобы избежать такого невидимого для обычного глаза расщепления волос, надо регулярно стричься и пользоваться хорошими шампунями и кондиционерами.
Из 100 миллиардов нейронов вашего мозга клетки Пуркинье одни из самых крупных. Помимо прочего, они отвечают в коре мозжечка за двигательную координацию. На них губительно действуют как отравление алкоголем или литием, так и аутоиммунные заболевания, генетические отклонения (включая аутизм), а также нейродегенеративные болезни (Альцгеймера, Паркинсона, рассеянный склероз и т. п.).
Вот как выглядят стереоцилии, то есть чувствительные элементы вестибулярного аппарата внутри вашего уха. Улавливая звуковые колебания, они контролируют ответные механические движения и действия.
Здесь изображены кровеносные сосуды сетчатки глаза, выходящие из окрашенного в черный цвет диска зрительного нерва. Этот диск представляет собой «слепое пятно», так как на этом участке сетчатки нет световых рецепторов.
На языке у человека находится около 10000 вкусовых рецепторов, которые помогают определить на вкус соленое, кислое, горькое, сладкое и острое.
Чтобы на зубах не было таких похожих на необмолоченные колоски наслоений, желательно чистить зубы почаще.
Вспомните, как красиво выглядели здоровые красные кровяные тельца. А теперь посмотрите, какими они становятся в паутине смертельно опасного кровяного тромба. В самом центре находится белое кровяное тельце (лейкоцит).
Перед вами вид вашего легкого изнутри. Пустые полости - это альвеолы, где и происходит обмен кислорода на углекислый газ.
А теперь взгляните, как отличаются деформированные раком легкие от здоровых на предыдущем снимке.
Ворсинки тонкой кишки увеличивают ее площадь, что способствует лучшему усвоению пищи. Это выросты неправильной цилиндрической формы высотой до 1,2 миллиметра. Основу ворсинки составляет рыхлая соединительная ткань. В центре, подобно стержню, проходит широкий лимфатический капилляр, или млечный синус, а по сторонам от него располагаются кровеносные сосуды и капилляры. По млечному синусу в лимфу, а затем в кровь попадают жиры, а по кровеносным капиллярам ворсинок поступают в кровоток белки и углеводы. При внимательном рассмотрении можно заметить в бороздках пищевые остатки.
Здесь вы видите человеческую яйцеклетку. Яйцеклетка покрыта гликопротеиновой оболочкой (zona pellicuda), которая не только защищает ее, но и помогает захватить и удержать сперматозоид. К оболочке прикреплены две корональные клетки.
На снимке схвачен момент, когда несколько сперматозоидов стараются оплодотворить яйцеклетку.
Это похоже на войну миров, на самом же деле перед вами яйцеклетка через 5 дней после оплодотворения. Некоторые сперматозоиды все еще удерживаются на ее поверхности. Изображение сделано с помощью конфокального (софокусного) микроскопа. Яйцеклетка и ядра сперматозоидов окрашены в пурпурный цвет, тогда как жгутики сперматозоидов - в зеленый. Голубые участки - это нексусы, межклеточные щелевые контакты, осуществляющие связь между клетками.
Вы присутствуете при начале нового жизненного цикла. Шестидневный эмбрион человека имплантируется в эндометрий, слизистую оболочку полости матки. Пожелаем ему удачи!
Красные кровяные тельца
Расщепленный человеческий волос
Клетки Пуркинье
Чувствительные волоски уха
Кровеносные сосуды зрительного нерва
Вкусовой сосочек языка
Зубной налет
Легочные альвеолы
Ворсинки тонкой кишки
Давай совершим путешествие по своему телу при помощи микроскопа! Начиная с головы и заканчивая органами таза. Я думаю тебе будет очень интересно!
Почти все из представленных здесь изображений сделаны с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Испускаемый таким прибором пучок электронов взаимодействует с атомами нужного объекта, результатом чего становятся 3D-изображения высочайшей разрешающей способности. Увеличение в 250 000 раз позволяет разглядеть детали размером 1-5 нанометров (то есть миллиардных долей метра).
Первое СЭМ-изображение получил в 1935 году Макс Кнолль, а уже в 1965 году Кембриджская инструментальная компания предложила фирме «Дюпон» свой «Стереоскан». Сейчас такие устройства широко применяются в научно-исследовательских центрах.
1 Красные кровяные тельца
Здесь изображена, можно сказать, основа твоей крови - красные кровяные тельца. На этих симпатичных двояковогнутых клетках лежит ответственная задача разносить по всему телу кислород. Обычно в одном кубическом миллиметре крови таких клеток 4-5 миллионов у женщин и 5-6 миллионов у мужчин. У людей, живущих на высокогорье, где ощущается недостаток кислорода, красных телец еще больше.
2 Расщепленный человеческий волос
Чтобы избежать такого невидимого для обычного глаза расщепления волос, надо регулярно стричься и пользоваться хорошими шампунями.
3 Клетки Пуркинье
Из 100 миллиардов нейронов твоего мозга клетки Пуркинье одни из самых крупных. Помимо прочего, они отвечают в коре мозжечка за двигательную координацию. На них губительно действуют как отравление алкоголем.
4 Чувствительные волоски уха
Вот как выглядят стереоцилии, то есть чувствительные элементы вестибулярного аппарата внутри твоего уха. Улавливая звуковые колебания, они контролируют ответные механические движения и действия.
5 Кровеносные сосуды зрительного нерва
Здесь изображены кровеносные сосуды сетчатки глаза, выходящие из окрашенного в черный цвет диска зрительного нерва.
6 Вкусовой сосочек языка
На языке у человека находится около 10 000 вкусовых рецепторов, которые помогают определить на вкус соленое, кислое, горькое, сладкое и острое.
7 Зубной налет
Чтобы на зубах не было таких похожих на необмолоченные колоски наслоений, желательно чистить зубы почаще.
8 Легочные альвеолы
Перед тобой вид твоего легкого изнутри. Пустые полости - это альвеолы, где и происходит обмен кислорода на углекислый газ. У курильщика эти альвеолы черные. Курение это вред здоровью.
9 Ворсинки тонкой кишки
Ворсинки тонкой кишки увеличивают ее площадь, что способствует лучшему усвоению пищи. Это выросты неправильной цилиндрической формы высотой до 1,2 миллиметра. Основу ворсинки составляет рыхлая соединительная ткань. При внимательном рассмотрении можно заметить в бороздках пищевые остатки.
Береги своё здоровье!
Человеческое тело представляет собой форму существования живой материи. В нем непрерывно протекает обмен веществ, поддерживается способность к размножению. Наука, изучающая тканевые клетки и внеклеточные структуры, имеющие общее строение и функции, называется гистологией. Целью настоящего обзора является знакомство с тканями под микроскопом - биология в этой тематике тесно переплетается с медициной. Первые знания были получены задолго до изобретения оптических приборов, но в наше время гистологические исследования практически немыслимы без микроскопии.
Рассмотрим ткани под микроскопом - биология классифицирует их на четыре группы. Эпителиальная - наружный слой кожи человека, выстилает полости организма, образует железы и оболочки внутренних органов. Она подразделяется на железистый, кубический и плоский эпителий. Клетки имеют внешний вид, представленный на рисунке №1.
Соединительная (вспомогательная) - обеспечивает прочность, эластичность и опору всех органов, содержа в среднем 70-80 процентов их массы. Она сохраняет тепло, предотвращает от повреждения, ударов, составляет строму и дерму. Делится на хрящевую, костную, жировую и плотную.
Мышечная - отвечает за движение, способна к сокращениям, т.е. изменению размеров клеток под действием биологически активных химических субстанций. Классификация: поперечно полосатая скелетная, сердечная, гладкая.
Нервная - создает условия для взаимосвязанной регуляции деятельности всех систем и состоит из электрически возбудимых нейронов (содержат ядро и множество отростков).
Методика изучения тканей заключается в изготовлении микропрепарата и его просмотре под микроскопом. Способ микроскопирования именуется «метод светлого поля в проходящем свете». Что это значит: световые лучи снизу вверх проходят сквозь препарат и увеличительные линзы, формируя изображение. Для обеспечения этого процесса понадобится нижняя подсветка - зеркальная или светодиодная.
Приготовление гистологического образца:
- Производится фиксация фрагмента ткани. Ее цель - сохранение прижизненной структуры, для чего осуществляется долговременная обработка водным раствором формальдегида (формалином). Это препятствует ее гниению и распаду.
- Обезвоживание для последующего микротомирования. Это придается твердость. Уплотнения можно добиться путем последовательного погружения в ксилол и этиловый спирт. Также используется изопропанол, благодаря невысокой токсичности.
- Заливка расплавленным парафином.
- Нарезка при помощи микротома кусочков толщиной 1-50 мкм (микрометров).
- Подкрашивание гематоксилином и эозином - делает все значимые участки микрообразца контрастными.
- Заключение между предметным и покровным стеклами. При больших увеличениях это обеспечит лучшую фокусировку по всей плоскости.
- Кратность увеличения должна меняться постепенно от наименьшей к высокой. Первоначально задействуйте комбинацию: объектив 4x, окуляр 10x, что в совокупности дает 4*10=40 крат.
- Располагайте микропрепарат ткани строго по центру столика микроскопа и проверьте, чтобы конденсор (диск с диафрагмами) был повернут к осветителю самым широким отверстием.
- Фокусируйтесь плавно и медленно, не допускайте тряски и неаккуратных касаний штатива.
Организм человека - это настолько сложный и слаженный "механизм", что большинство из нас даже представить не может! Эта серия фотографий, сделанных с помощью электронной микроскопии, поможет вам чуть больше узнать о своём организме и увидеть то, что мы в своей обычной жизни увидеть не можем. Добро пожаловать в органы!
Альвеолы лёгких с двумя красными кровяными тельцами (эритроцитами). (фото CMEABG-UCBL / Phanie)
30-кратное увеличение основания ногтя.
Радужная оболочка глаза и прилегающие структуры. В правом нижнем углу - край зрачка (синим цветом). (фото STEVE GSCHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY)
Красные кровяные тельца вываливаются (если можно так сказать) из разорванного капилляра.
Нервное окончание. Это нервное окончание было вскрыто, чтобы увидеть везикулы (оранжевого и синего цветов), содержащие химические вещества, которые используются для передачи сигналов в нервной системе. (фото TINA CARVALHO)
Свернувшаяся кровь.
Красные кровяные тельца в артерии.
Лёгкие человека.
Рецепторы вкуса на языке.
Ресницы, 50-кратное увеличение.
Подушечка пальца, 35-кратное увеличение. (фото Richard Kessel)
Потовая пора, выходящая на поверхность кожи.
Кровеносные сосуды, идущие от соска зрительного нерва (места вступления зрительного нерва в сетчатку).
Яйцеклетка, дающая начало новому организму, является самой большой клеткой в человеческом организме: её вес равен весу 600 сперматозоидов.
Сперматозоиды. Лишь один сперматозоид проникает в яйцеклетку, преодолевая слой небольших клеток, которые её окружают. Как только он в неё попадает, уже никакой другой сперматозоид сделать это уже не сможет.
Эмбрион человека и сперматозоиды. Яйцеклетка была оплодотворена 5 дней назад, при этом некоторые оставшиеся сперматозоиды всё ещё к ней прилипают.
8-дневный эмбрион в начале своего жизненного цикла...
Раковые клетки развиваются из здоровых частиц организма. Они не проникают в ткани и органы извне, а являются их частью.
Под действием неизученных до конца факторов злокачественные формирования перестают реагировать на сигналы и начинают вести себя по-другому. Изменяется и внешний вид клетки.
Злокачественная опухоль формируется из одной клетки, которая стала раковой. Происходит это из-за видоизменений, происходящих в генах. Большинство злокачественных частиц имеют 60 и более мутаций.
Перед окончательным преобразованием в раковую клетку, она проходит ряд трансформаций. В результате них часть патологических ячеек гибнет, но единицы выживают и становятся онкологическими.
При мутации нормальной клетки она переходит в стадию гиперплазии, затем атипичной гиперплазии, превращается в карциному. Со временем она становится инвазивной, то есть перемещается по организму.
Что такое здоровая частица
Принято считать, что клетки являются первой ступенью в организации всех живых организмов. Они отвечают за обеспечение всех жизненных функций, например роста, обмена веществ, передачи биологической информации. В литературе их принято называть соматическими, то есть теми, которые составляют все тело человека, кроме тех, которые принимают участие в половом размножении.
Частицы, из которых состоит человек, очень разнообразны. Однако они обладают рядом общих признаков. Все здоровые элементы проходят одни и те же стадии своего жизненного пути. Начинается все с рождения, затем происходит процесс созревания и функционирования. Заканчивается гибелью частицы в результате срабатывания генетического механизма.
Процесс самоуничтожения называется апоптозом, он происходит без нарушения жизнеспособности окружающих тканей и воспалительных реакций.
За свой жизненный цикл здоровые частицы делятся определенное количество раз, то есть они начинают воспроизводиться, только если есть необходимость. Происходит это после получения сигнала к делению. Лимит делений отсутствует у половых и стволовых ячеек, лимфоцитов.
Пять интересных фактов
Злокачественные частицы формируются из здоровых тканей. В процессе своего развития, они начинают существенно отличаться от обычных клеток.
Ученым удалось выявить основные особенности частиц онкоформирования:
- Бесконечно делится – паталогическая клетка все время удваивается и увеличивается в размерах. Со временем это приводит к образованию опухоли, состоящей из огромного числа копий онкологической частицы.
- Клетки отделяются друг от друга и существуют автономно – они теряют молекулярную связь между собой и перестают держаться вместе. Это приводит к перемещению злокачественных элементов по организму и их оседанию на различных органах.
- Не может управлять своим жизненным циклом – за восстановление клетки отвечает белок р53. В большинстве раковых ячеек этот белок неисправен, поэтому управление жизненным циклом не налажено. Специалисты называют такой дефект бессмертием.
- Отсутствие развития – злокачественные элементы утрачивают сигнал с организмом и занимаются бесконечным делением, не успевая созревать. Из-за этого в них образуются множественные генные ошибки, влияющие на их функциональные способности.
- Каждая клетка имеет разные внешние параметры – патологические элементы формируются из различных здоровых частей организма, которые имеют свои особенности во внешности. Поэтому они отличаются размером и формой.
Встречаются злокачественные элементы, которые не образуют комок, а накапливаются в крови. Примером служат лейкозы. При делении раковые ячейки получают все больше ошибок . Это приводит к тому, что последующие элементы опухоли могут полностью отличаться от первоначальной паталогической частицы.
Многие специалисты считают, что онкологические частицы начинают перемещаться внутри организма сразу же после формирования новообразования. Для этого они используют кровеносные и лимфатические сосуды. Большая их часть гибнет в результате работы иммунной системы, но единицы выживают и оседают на здоровых тканях.
Вся подробная информация о раковых клетках в этой научной лекции:
Строение злокачественной частицы
Нарушения в генах приводят не только к изменениям в функционировании клеток, но и к дезорганизации их строения. Они меняются в размере, внутреннем строении, форме полного набора хромосом. Эти видимые нарушения позволяют специалистам отличить их от здоровых частиц. Изучение клеток под микроскопом позволяет диагностировать рак.
Ядро
В ядре расположены десятки тысяч ген. Они руководят функционированием клетки, диктуя ей ее поведение. Чаще всего ядра располагаются в центральной части, однако в некоторых случаях могут смещаться к одной из сторон мембраны.
У раковых клеток больше всего разнятся ядра, они становятся крупнее, приобретают губчатую структуру. Ядра имеют вдавленные сегменты, изрезанную мембрану, увеличенные и искаженные ядрышки.
Протеины
Задача протеинов в выполнении основных функций, которые необходимы для поддержания жизнеспособности клетки. Они транспортируют к ней питательные вещества, преобразуют их в энергию, передают информацию о переменах во внешнем окружении. Некоторые протеины являются ферментами, задача которых в преобразовании неиспользуемых веществ в необходимые продукты.
В раковой клетке протеины видоизменяются, они утрачивают способность выполнять свою работу правильно. Ошибки затрагивают ферменты и жизненный цикл частицы изменяется.
Митохондрия
Часть клетки, в которой такие продукты как протеины, сахар, липиды преобразуются в энергию, называется митохондрией. При подобном превращении используется кислород. В результате образуются такие ядовитые отходы как свободные радикалы. Считается, что именно они могут запускать процесс превращения клетки в раковую.
Плазматическая мембрана
Все элементы частицы окружены стенкой, созданной из липидов и протеинов. Задача мембраны в удержании всех их на своих местах. К тому же она преграждает путь тем веществам, которые не должны попадать в ячейку из организма.
Специальные протеины мембраны, которые являются ее рецепторами, выполняют важную функцию. Они передают в ячейку закодированные послания, по которым она реагирует на изменения в окружающей среде .
Неправильное прочтение генов приводит к изменениям в производстве рецепторов. Из-за этого частица не узнает об изменениях во внешней среде и начинает вести автономный образ существования. Подобное поведение приводит к раку.
Злокачественные частицы разных органов
Раковые клетки можно распознавать по особенностям их формы. Они не только ведут себя иначе, но и выглядят не так как нормальные.
Ученые из университета Кларксона провели исследования, в результате которых пришли к выводу, что здоровые и патологические частицы отличаются геометрическими очертаниями. Например, злокачественные клетки рака шейки матки имеют более высокую степень фрактальности.
Фрактальными называются геометрические фигуры, которые состоят из похожих частей. Каждая из них по виду является копией всей фигуры.
Изображение раковых клеток ученые смогли получить с помощью атомно-силового микроскопа. Прибор позволил получить трехмерную карту поверхности изучаемой частицы.
Ученые продолжают изучать изменения фрактальности во время процесса преобразования нормальных частиц в онкологические.
Рак легких
Патология легких бывает немелкоклеточной и мелкоклеточной. В первом случае частицы опухоли делятся медленно, на поздних стадиях они отщипываются от материнского очага и перемещаются по организму за счет тока лимфы.
Во втором случае частицы новообразования отличаются мелкими размерами и склонностью к быстрому делению. За месяц число раковых частиц увеличивается вдвое. Элементы опухоли способны распространяться как в органы, так и в костные ткани.
Клетка имеет неправильную форму с округлыми участками. На поверхности видны множественные наросты разной структуры. Цвет ячейки по краям бежевый, а к середине становится красным.
Рак груди
Онкоформирование в груди может состоять из частиц, которые преобразовались из таких компонентов, как соединительная и железистая ткань, протоки. Сами элементы опухоли могут быть крупными и мелкими. При высокодифференцированной патологии груди, частицы отличаются ядрами одной величины.
Ячейка имеет округлую форму, ее поверхность рыхлая, неоднородная. От нее во все стороны выступают длинные прямые отростки. По краям цвет раковой клетки более светлый и яркий, а внутри темнее и насыщеннее.
Рак кожи
Онкология кожи чаще всего связана с преобразованием в злокачественную форму меланоцитов. Клетки расположены в кожном покрове в любой части тела. Специалисты часто связывают эти патологические изменения с продолжительным пребыванием на открытом солнце либо в солярии. Ультрафиолетовое излучение способствует мутации здоровых элементов кожи.
Раковые клетки долгое время развиваются на поверхности кожных покровов. В некоторых случаях патологические частицы ведут себя более агрессивно, быстро прорастая глубоко в кожу.
Онкологическая ячейка имеет округлую форму, по всей поверхности которой видны множественные ворсинки. Их цвет светлее, чем у мембраны.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .