§ 5. Методы изучения клетки

Ст. 28

Рассмотрите рис. 19, 21 — 23. На чем основаны методы изучения клеток? Сравните между собой изображения клеток на рис. 18, 20, полученные с помощью различных микроскопов.

Микроскопия. С помощью микроскопа изучают морфологию клетки.

Физико — химические методы. С помощью этих методов в цитологии изучают химический состав и жизнедеятельность клеток.

Метод меченых атомов основан на введении радиоактивного изотопа какого — либо химического элемента в состав вещества для того, чтобы проследить путь его превращений в клетке.

Метод центрифугирования, который позволяет очистить макромолекулы, выделенные из клетки, разделить органоиды клетки.

Методы разделения клеток и их культивирования. Для изучения живых клеток различных тканей их разделяют и выращивают на специальных питательных средах, при определённых условиях.

Метод рекомбинантных ДНК. Для изучения тонких механизмов процес — сов, протекающих в клетке, в том числе функций генов, ДНК «вырезают» из клетки.

Ст. 32

1. Какие микроскопы вам известны? Опишите принцип их действия.

Световой – Пучок световых лучей, попадающий в микроскоп, вначале преобразуется в параллельный поток, после чего преломляется в окуляре. Затем информация об объекте исследования поступает в зрительный анализатор человека.

Электронный трансмиссивный – В трансмиссионном электронном микроскопе электроны проходят через объект, который для этого исследования должно быть достаточно тонким.

Электронный сканирующий – Исследуемый образец в условиях промышленного вакуума сканируется сфокусированным электронным пучком средних энергий.

2. Сравните строение электронного и светового микроскопов (см. рис. 19). Что выполняет роль светового пучка в электронном микроскопе? Какой части светового микроскопа соответствуют проекционные линзы электронного микроскопа? В чем преимущества электронного микроскопа по сравнению со световым?

– В качестве источника электронов для создания электронного пучка, заменяющего световой пучок, служит трехэлектродная пушка, состоящая из катода, управляющего электрода и анода.

– В электронном микроскопе вместо оптических проекционных линз (окуляра), оптического конденсора, объектива светового микроскопа применяются специальные электростатические или электромагнитные проекционные линзы.

– Преимущества электронной микроскопии:

• высокая разрешающая способность электронного микроскопа позволяет наблюдать объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности светового микроскопа. Поэтому ЭМ применяется для изучения ультраструктур микроорганизмов и макромолекулярных структур;

• сочетание ЭМ с другими методами позволяет проводить электронно — радиоавтографические, электронно — гистохимические, электронно — иммунологические исследования. ЭМ нашла широкое применение в морфологии, микробиологии, вирусологии, иммунологии, генетике, биохимии, онкологии.

3. Что такое разрешающая способность оптического прибора? От чего она зависит?

Разрешающая способность (разрешающая сила) оптических приборов – величина, характеризующая способность этих приборов давать раздельное изображение двух близких друг к другу точек объекта. Разрешающая способность любого оптического прибора оценивается по его аппаратным функциям, отражающим все факторы, которые оказывают влияние на качество предоставляемого этим прибором изображения. К таким влияющим факторам, безусловно, следует в первую очередь отнести аберрацию и дифракцию – огибание световыми волнами препятствий и, как следствие, отклонение их от прямолинейного направления.

4. Чем обусловлено количество клеточных структур, выявленных с помощью микроскопа: степенью увеличения, создаваемого микроскопом, или разрешающей способностью оптического прибора? Ответ поясните.

Количество клеточных структур, выявленных с помощью микроскопа обусловлено разрешающей способностью оптического прибора, потому что с помощью нее можно рассмотреть ульраструктуру клетки.

5. На чем основаны методы хроматографии и электрофореза, используемые для изучения клетки? В чем их сходство? Каково их значение?

Хроматография основана на разной скорости движения через адсорбент растворённых в специальном растворе веществ. При пропускании такого раствора через адсорбент каждое вещество из смеси передвигается на определённое расстояние в зависимости от своей молекулярной массы. Адсорбентами могу быть волокна фильтровальной бумаги, порошок целлюлозы и другие пористые вещества. Близким к хроматографии является метод электрофореза в геле, где разделению смеси веществ в растворе способствует электрический ток. Методы хроматографии и электрофореза позволяют разделить смеси веществ, выделенные из клетки, определить их качественный и количественный состав.

6. Какими методами можно выделить органоиды клетки и изучить их строение? На каких свойствах основано фракционирование клеточных структур центрифугированием? Для ответа используйте рис. 23.

Методом центрифугирования, который позволяет очистить макромолекулы, выделенные из клетки, разделить органоиды клетки. Для этого специальными способами разрушают и измельчают клетку. Её содержимое распадается на отдельные фрагменты, при этом сохраняются целиком некоторые органоиды. Полученную смесь с помощью центрифуги разделяют на фракции, увеличивая каждый раз обороты центрифуги. Более тяжёлые клеточные фракции оседают на дно пробирки, более лёгкие собираются на её поверхности. Это даёт возможность изучать отдельно свойства и структуру каждого органоида или макромолекулы клетки.

7. Какое значение для цитологии имеет метод культуры клеток и тканей?

Применение методов культуры клеток и тканей позволяет изучать живые клетки под микроскопом, наблюдать за их ростом и размножением вне организма, выделять факторы роста, устанавливать влияние на них различных веществ, получать клеточные гибриды путём слияния целых клеток или их отдельных компонентов.