Ce celule pot fi văzute fără un microscop exemple. Microscop electronic și celulă. Microscop pentru cursul „Biologie” acasă
Este un sistem optic excelent. Cu ajutorul lui, vedem planete și stele la distanță de milioane de kilometri; putem vedea cele mai mici particule de praf dansând în aer într-un fascicul de lumină. Totuși, în multe cazuri, când este necesar să înțelegem mai profund structura obiectelor studiate, ochiul începe să ne trădeze. Apoi instrumentele optice vin în ajutor. Din momentul în care comerciantul olandez de pânze Leeuwenhoek, care a trăit în secolul al XVII-lea, a completat ochiul cu un set de lupe ale primitivului său și până în prezent, oamenii de știință și inventatorii lucrează la fabricarea de dispozitive care vă permit să priviți mai adânc în lumea celor mai mici particule. Multă vreme, toate eforturile au fost îndreptate spre îmbunătățirea instrumentelor optice.
Lipidele din membrană sunt organizate pentru a forma două suprafețe hidrofile separate printr-o regiune hidrofobă centrală. Bistratul lipidic nu este, dar moleculele care îl alcătuiesc sunt capabile să difuzeze, schimbându-și poziția, adică formează un strat lichid. Lipidele sunt diferite în fiecare strat al membranei, ceea ce duce la asimetria acesteia. celulele animale eucariote conțin un numar mare de colesterolul din membrane, care, pe de o parte, separă lanțurile de acizi grași ale fosfolipidelor vecine, ceea ce împiedică cristalizarea acestora și, pe de altă parte, reduce mobilitatea lipidelor, făcându-le mai puțin fluide pentru membrană și reducând permeabilitatea micilor. molecule care altfel ar trece prin stratul dublu .
Cu ajutorul unui microscop cu lumină modern, se poate obține o imagine a unui obiect mărită de până la două mii de ori. Puteți face un microscop care oferă măriri mult mai mari. Dar, în același timp, nu vom obține un câștig în dezvăluirea de noi detalii, deoarece aceasta este o creștere pur la scară mare și nu una utilă. Limita de mărire utilă a fost atinsă pentru microscopul luminos încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea. Este determinată de așa-numita distanță de rezoluție, adică distanța dintre cele două puncte cele mai apropiate, vizibile separat. Utilizați de obicei raportul invers al acestei valori, numit rezoluție. Pentru microscoapele moderne, distanța rezolvabilă depinde de lungimea de undă a luminii și nu poate fi mai mică de 0,15-0,2 microni sau 1.500-2.000 angstromi. Aceasta este aproximativ jumătate din lungimea de undă a luminii. Pentru a vă asigura de acest lucru, puteți încerca să cumpărați singur un microscop mpb 2.
Cromozomii sunt foarte răsuciți și încâlciți și greu de identificat separat. Dar înainte de diviziunea celulară, ele se condensează și devin suficient de groase pentru a fi detectabile în mod independent. Nucleul este înconjurat de o membrană dublă, iar una cu restul celulei trece prin deschideri numite pori nucleari.
Ce este o celulă?
Peroxizomii sunt mici vezicule legate de membrană care oferă un substrat limitat pentru reacțiile care formează și degradează peroxidul, un compus reactiv care poate fi dăunător celulei. Membranele formează multe alte vezicule mici responsabile de transportul între organele. În organele membranoase tipice, poate ocupa până la jumătate din volumul total al celulei.
Singura modalitate de a crește și mai mult rezoluția microscopului este reducerea lungimii de undă a radiației utilizate pentru obținerea imaginii. După cum știți, spectrul luminii reprezintă o gamă de lungimi de undă diferite; cel mai scurt este la părțile violet și ultraviolete. Prin urmare, folosind lămpi speciale cu radiații ultraviolete într-un microscop, este posibil să îmbunătățiți ușor rezoluția.
Acestea sunt componente celulare neesențiale care pot fi sintetizate de celule sau preluate din mediul extern, acestea pot fi incluziuni pigmentare sau depozite de nutrienți. Pigmenti: sunt substante colorate in mod natural; Ele pot fi endogene, care provin din interiorul corpului, sau exogene, care provin din interiorul corpului.
Depozite de nutrienti: pot fi stocate doar carbohidrati si lipide. Glicogenul este modul în care celula stochează carbohidrații, în special în hepatocite și celulele musculare. Lipide care se pot acumula sub formă de vezicule fără membrană care apar în citoplasmă. In conditii normale, volumul pe care il ajung este foarte mare, chiar expulzand nucleul la periferie, este depozitat in principal in adipocite, lipidele se pot acumula si in hepatocite ca raspuns la leziuni metabolice majore.
Ar fi și mai avantajos să folosim raze X, a căror lungime de undă este de multe ori mai mică. Teoretic, cu ajutorul unui „microscop cu raze X” ar fi posibil să se examineze molecule și chiar atomi. Din păcate, rezoluția modelelor create de astfel de microscoape nu este încă mai mare decât cea a celui ușor. Ieșirea din impas a fost găsită în altă zonă.
Care sunt dimensiunile celulelor?
Plantele și animalele sunt alcătuite din miliarde de celule individuale organizate în țesuturi și organe care îndeplinesc funcții specifice. Toate celulele oricărei plante sau animale au provenit dintr-o celulă inițială - un ou fertilizat - prin diviziune. Ovulul fecundat se împarte și formează două celule fiice identice, fiecare dintre ele conținând unul dintre cromozomii identici cu cel al celulei părinte. După ce fiecare celulă copil este împărțită din nou și astfel procesul continuă.
Cu excepția primei diviziuni a oului, toate celulele cresc până când ating o dimensiune aproximativ de două ori mai mare decât dimensiunea inițială înainte de a se diviza. În acest proces, numit cromozomi, numărul de cromozomi se dublează, iar fiecare dintre duplicate călătorește în jos pe microtubul până la polul celulei în diviziune și va alcătui donarea de cromozomi a fiecăreia dintre cele două celule fiice care se formează.
De 100 de mii de ori mai puțin
În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-au construit dispozitive care au servit mai târziu ca prototip al televizoarelor moderne și al microscoapelor electronice. Principiul muncii lor este același: o tavă de electroni provoacă strălucirea fosforilor. Un punct luminos apare pe ecran în locul unde lovește fluxul de electroni. În acest tip de tuburi, a fost chiar posibil să se obțină imagini deosebite, totuși, mai degrabă de dragul curiozității.
Ciclul celular este împărțit în două faze. Faza de sinteză: În această etapă, celula își dublează materialul genetic pentru a transmite o copie completă a genomului fiecărei celule fiice. Mitoză: în această fază, materialul genetic duplicat este propagat la celulele fiice prin segregarea cromozomilor.
Prevenire: În această etapă, cromozomii se condensează în nucleu, iar fusul mitotic dintre centrozomi începe să se adune în citoplasmă. Metafaza: Începe cu ruperea membranei nucleare, astfel încât cromozomii să poată fi atașați de fusul mitotic. Anafaza: Cromatidele surori se separă, rezultând doi cromozomi fiice care migrează către polii opuși ai celulei. Telofază: Aici ambele seturi de cromozomi ajung la polii celulei și capătă o structură mai puțin densă, apoi se formează din nou învelișul nuclear. La sfârșitul acestei faze, separarea citoplasmei și a conținutului său începe cu formarea inelului contractil. Citokineza: În cele din urmă, celula se împarte într-un inel contractil de actină și miozină, producând două celule fiice cu un set complet de cromozomi. Odată ce cromozomii sunt combinați, aceștia sunt aliniați în celulă. . Pași pentru implementarea divizării celulelor.
În 1924, fizicianul francez de Broglie a descoperit caracteristică interesantă electrozi cu mișcare rapidă în vid. S-a dovedit că au proprietățile undei cu o lungime de undă mult mai mică decât cea a razelor de lumină. În acest caz, lungimea de undă depinde de viteză, iar viteza electronilor, după cum se știe de mult timp, crește odată cu creșterea diferenței de potențial dintre electrozi. A apărut imediat întrebarea cu privire la posibilitatea utilizării unui fascicul de electroni pentru a obține o imagine la microscop. Acest lucru a fost foarte tentant, deoarece lungimea de undă a electronilor este mai mică decât lungimea de undă a luminii de aproximativ 100.000 de ori. În consecință, rezoluția microscopului ar putea fi mărită cu aceeași cantitate.
Aceasta și iritabilitatea sunt cele mai importante proprietăți fiziologice ale neuronilor. Este foarte dezvoltat în celulele musculare. Respirația: esențială pentru viață, este procesul prin care celulele generează energie folosind substanțe alimentare și oxigen absorbit în acest scop și, de asemenea, produc dioxid de carbonși apă.: Aceasta este capacitatea celulelor de a capta substanțe din mediu. Secretie: Procesul prin care o celula expulza materiale benefice, cum ar fi o enzima digestiva sau un hormon. Excreția: Aceasta este eliminarea deșeurilor din metabolismul celular.: Aceasta este diviziunea celulară. Celula o ține în interiorul corpului.
- Celula se pregătește pentru diviziune.
- Cromatidele sunt aliniate în centrul celulei.
- Celula se îngustează în centru.
- Membrana celulară începe să se divizeze.
- Două noi celule fiice primesc același cadou cromozom.
- Iritabilitate: capacitatea protoplasmei de a răspunde la un stimul.
- Contractivitate: Capacitatea unei celule de a-și schimba forma, de obicei prin contracție.
Sa dovedit a fi imposibil să folosiți lentile obișnuite de sticlă pentru un astfel de microscop. Cu toate acestea, datorită faptului că legile mișcării electronilor într-un câmp electric și magnetic sunt într-o anumită măsură similare cu legea refracției opticii luminii, a fost posibil să se creeze campuri magnetice o astfel de formă în care fasciculul de electroni se comportă ca un fascicul de lumină care trece printr-o lentilă de sticlă. Ieșind dintr-un punct, se adună din nou într-un alt punct sau focalizare. O astfel de lentilă face posibilă obținerea unei imagini microscopice electronice a unui obiect. Microscopul electronic se bazează pe acest principiu.
Vă rugăm să rețineți că pentru a vizualiza lucrarea în original versiunea completaîl poți descărca. Toate documentele disponibile pe acest site exprimă opiniile autorilor lor și nu ale site-ului. Scopul site-ului este de a oferi cunoștințe întregii comunități. De exemplu, nu trebuie să pregătiți probe de celule în prealabil sau să le colorați pentru a le observa.
Cine a descoperit fenomenul de fagocitoză?
Lansarea se va face în cadrul conferinței pe biologie celulara care va avea loc la San Diego, SUA. Această rezoluție este de trei ori mai mare decât microscoapele disponibile în prezent. Dispozitivul funcționează ca un scaner RMN: preia imagini de la diferite adâncimi de celule și apoi reproduce imaginile folosind un holografic inteligent. software pe baza indicelui de refracție al fiecărei părți a celulelor.
INVAZIE ÎN NECUNOSCUT
Primele microscoape electronice au fost construite la începutul anilor treizeci, la câțiva ani după descoperirea lui de Broglie, și au găsit foarte repede o largă aplicație în întreaga lume.
În momentul în care microscopul electronic a fost creat în biologie, în special în citologie - o știință care studiază structura și funcția, a existat un fel de gol. Cu ajutorul unui microscop cu lumină, a fost posibil să se observe și să studieze ceea ce se află în intervalul 1000-2000 angstroms. În același timp, munca pe scară largă a biochimiștilor și biofizicienilor a făcut posibilă cercetarea în lumea moleculelor - particule cu dimensiuni mai mici de 10-15 angstromi. Zona de mijloc - dintre citologia microscopică și chimia macromoleculară - a rămas complet neexplorată.
Cercetătorii de la Universitatea din Washington au dezvoltat deja un nou tip de microscop care poate vizualiza celulele în trei dimensiuni. Acest alt sistem funcționează prin rotirea unei celule sub lentila unui microscop și luând sute de imagini în fiecare rotație. Ulterior, toate fotografiile realizate sunt combinate digital pentru a forma o imagine tridimensională a celulei, facilitând detectarea unei posibile celule canceroase într-un stadiu incipient.
În acest caz, oamenii de știință și-au folosit metoda pentru a urmări liniile a 295 de neuroblaste și au descoperit că este posibil să se prezică viitorul și funcția multor celule pe baza comportamentului lor dinamic inițial. Printre primii clienți ai microscopului se numără universități și companii de biotehnologie, tehnologii medicale, farmaceutice și cosmetice.
A apărut întrebarea: sunt ascunse aici structuri noi cu o anumită organizare? Este deosebit de important să le studiem, deoarece sunt asociate cu natura macromoleculelor proteice, acizi nucleiciși grăsimi, adică substanțe de care depind majoritatea proceselor care au loc în celule. La același nivel macromolecular, în multe boli apar modificări primare. Aici se află cheia multor boli obscure până acum. Această zonă necunoscută urma să fie descoperită de microscopiştii electronici.
Astăzi, singura modalitate de a vedea spermatozoizii și ovulele la aceeași rezoluție este să le pictezi pentru a le face vizibile pentru mașini, iar asta ucide celulele. De aceea este imposibil de știut ce s-ar întâmpla dacă aceste celule ar fi conectate între ele.
Deoarece noul microscop ne permite să observăm mai multe părți ale ovulului și spermatozoizilor în detaliu, acesta poate oferi noi perspective. Ei bine, doar pentru că odată întins, poate măsura aproximativ 5 centimetri. Acesta este un experiment foarte des întâlnit pe Internet și este reprodus foarte des în orele de științe din toate liceele.
PRIMA ETAPA - ACUMULARE DE FAPTURI
Studiul structurilor citologice - elemente celulare - cu ajutorul unui microscop electronic este abia la început. Ca în orice știință în curs de dezvoltare, etapa de pregătire a metodelor de cercetare a fost înlocuită cu o perioadă de acumulare a faptelor. Celulele plantelor și animalelor și organismele unicelulare într-o lumină nouă apar în fața oamenilor de știință. Chiar și acum, multe organe și țesuturi sunt aproape complet nedescrise și își așteaptă cercetătorul.
Pentru experiment, avem nevoie doar. Componentele rămase ale celulelor sunt atât de mici încât nu pot fi văzute în apă. Amesteca bine, dar incet sa nu iasa spuma. Curățați-vă complet gura clătind-o cu apă. Apoi, cu încă o apă, clătiți-o din nou cu forță pentru o jumătate de minut. Acum trebuie să turnați apa de clătire într-o cană și de acolo într-un pahar care conține sare și detergent. Luați-o puțin câte puțin ca să nu iasă spuma.
Îndepărtați încet timp de un minut pentru a permite elementelor să acționeze și, în cele din urmă, să descompună celulele epiteliale din gură. Lasă-l să stea fără să-l scuturi. Introducere Lumea ființelor unicelulare este foarte variabilă ca formă și dimensiune, deoarece marea majoritate a acestora sunt măsurate la scară microscopică, adică pot fi observate doar cu un microscop. Deoarece rezoluția ochiului uman este de doar 100 de microni, o zecime de milimetru. Acest lucru determină rate ridicate de creștere, aport de nutrienți și deșeuri, o creștere a ratei metabolice și se poate multiplica rapid. Giganți: peste 100 de microni. Este posibil să găsim celule și mai mari? Și sunt atât de mari încât pot fi văzute cu ochiul liber, fără a fi nevoie de un microscop puternic și chiar de posibilitatea ca o persoană să fie capabilă să apuce sau să ia cu mâinile și să simtă această cameră uriașă. Îndoielile vor fi dezvăluite în această lucrare. Are 000 de perechi de baze și 900 de gene. La rândul lor, anticorpi împotriva acestui virus au fost găsiți și în probele de sânge uman. Își datorează numele pentru că atunci când a fost descoperită, a fost confundată cu o bacterie datorită dimensiunii sale și „mimând” cu colorația Gram, o colorare Gram a bacteriilor. În comparație cu dimensiunea sa, acest virus ajunge la dimensiunea unor bacterii mai mici precum chlamydia și micoplasmele. Mai mulți membri ai comunității științifice au afirmat recent că, pentru că o particulă virală este capabilă să genereze propriile proteine, este de fapt un lucru viu, idee care nu face decât să agraveze confuzia existentă în ceea ce privește clasificarea virusurilor. Contestă dogma convențională a sistemului de clasificare a organismelor în trei moduri. zone diferite, deoarece un al patrulea domeniu pare a fi necesar. Acest microb este de șase ori mai mare decât parameciul protozoar caracteristic apa dulce. O altă trăsătură neobișnuită a acestor oameni este modul lor de reproducere. Aceste celule fiice cresc în interiorul celulei mamă până când își umplu spațiul, ajungând să spargă învelișul celulei mamă și să o lase în urmă. Acest proces distruge celula mamă. Mănâncă gaze toxice și sunt eficiente în eliminarea lor, ceea ce va permite animalelor să apară din nou acolo. Soluția la problemele de poluare pe care o reprezintă Bahía de Concepción ar putea fi o placă de laborator. Nitratul este apoi transportat de bacterii la o adâncime a sedimentului de câțiva centimetri, unde este folosit pentru a oxida sulful. La microscop, el susține că este o colonie. Bacteriile au fost descoperite în timpul unei expediții oceanografice, în sedimentele luate în largul coastei Namibiei. Acestea sunt sulfobacterii care folosesc în metabolismul lor sulfurile care se formează pe fundul mării, precum și nitrații pe care îi preia din apă într-un proces anaerob. Au un aspect albicios datorită acumulării de granule de sulf în interior, care reflectă lumina incidentă. Celulele sunt ținute împreună în filamente lungi de substanța mucilagină. Nișa sa ecologică este un sediment sărac, bogat în oxigen, dar bogat în nutrienți, în special hidrogen sulfurat, care este fatal pentru multe alte organisme. Cea mai mare parte a citoplasmei acestor bacterii este ocupată de o vacuola mare unde nitrații folosiți de bacterii sunt stocați pentru a oxida sulful. Dieta sa este în mare parte heterotrofă. Aici sunt grupate protozoarele, a căror celulă reprezintă cilii, fundamentali în locomoție și captarea hranei. Habitatul său principal este apa liberă, care se mișcă și hrănește bacteriile împrăștiate mediu inconjurator. Multe dintre speciile incluse în acest gen trăiesc în ape puternic poluate. Acest microorganism este cilindric alungit, oarecum comprimat, ectoplasma are mioneme foarte dezvoltate. O colonie de Spirostomum, fiecare dintre acestea putând fi văzută cu ochiul liber. La suprafață sunt prezenți cili nemobili. Această amebă, constant endosimbiotică cu bacterii aerobe, poate fi explicată din teoria endosimbioticelor. Foraminifere Foraminiferele sunt protisti ai rizopodelor. Protoplasma sa se diferențiază în endoplasmă și ectoplasmă, din care iau naștere pseudopode mobile, pe care organismul le folosește pentru a se locomodă, a captura prada și a-și crea scheletul calcaros. Acest schelet intraplasmatic este cea mai proeminentă caracteristică a foraminiferelor și motivul pentru care sunt susceptibile la fosilizare cu relativă ușurință. Interiorul camerelor este căptușit cu o peliculă organică de natură necunoscută, dar apropiată de chitină. Algele acetabulare. Fiecare rază de pălărie reprezintă o ramură laterală care se leagă direct de axă. Nucleul unic este situat în partea principală rizoidală a acestei celule colosale. Aceste celule sunt atât de mari încât persoana este. Puteți chiar să le vedeți miezul. straturi de ținerea lor cu mâinile. Primele studii morfogenetice au fost efectuate în acetabular. Până acum un secol, nu s-a dovedit că nucleul celular conține informații ereditare sau dezvoltare. Controlul nuclear al morfogenezei și interacțiunea nucleului cu citoplasma a fost demonstrat de J. Astfel, s-a văzut că nucleul joacă un anumit rol în controlul dezvoltării sistemului acetabular. În timpul verii, în interiorul secțiunilor pălăriei se formează numeroși spori, care sunt eliberați la spargerea pereților despărțitori. Până în primăvara următoare, ele dau naștere unor gameți flagelari. Prin conectarea gameților, aceștia formează o celulă, ceea ce duce la apariția algelor tinere. La început, are doar o tulpină și o serie de filamente apicale care formează o coroană. Trebuie remarcat faptul că mitoza nu are loc după conjugare, ci zigotul se dezvoltă, crește și ajunge la starea adultă ca celulă. Au o caracteristică sexuală impresionantă. Această minge este un flagel. S-a demonstrat că competiția spermatozoizilor poate promova evoluția către spermatozoizi mari, mai degrabă decât către mulți cei mici. Comparând patru specii de muște de fructe, fiecare specie are o dimensiune diferită a spermatozoizilor, de aproximativ 2 milimetri lungime, pentru acești giganți de 6 cm și a constatat că selecția sexuală poate contribui la o schimbare către spermatozoizii super-muritoare. Neuronii sunt celule funcționale tesut nervos. Sunt interconectate, formând rețele de comunicații care transmit semnale prin anumite zone. sistem nervos. Funcțiile complexe ale sistemului nervos sunt rezultatul interacțiunii dintre rețelele de neuroni, și nu rezultatul caracteristicilor specifice fiecărui neuron individual. Axonul calmarului gigant este foarte mare, controlează apa sistem de propulsie Calamar de Atlantic. Utilizarea acestui sistem este în principal pentru deplasarea apei rapid, dar foarte rapid. Între tentaculele calmarului se află un sifon, cu care apa poate fi forțată să iasă prin contracții rapide ale mușchilor peretelui corpului animalului. Această contracție este inițiată de potențialele de acțiune din axon. Corecțiile potențialului de acțiune sunt mai rapide la un axon mai mare decât unul mai mic, iar calmarii au dezvoltat un axon mare pentru a îmbunătăți viteza răspunsului lor de retragere. Acest lucru are avantajul de a evita prădătorii. Oul Un ou este un zigot, rezultat al fertilizării unui ovul. Susține și protejează embrionul. Animalele ovale sunt cele care depun ouă, cu o dezvoltare mică sau deloc la mamă. Este forma de reproducere a multor pești, amfibieni și reptile, a tuturor păsărilor, a mamiferelor monotrope și a majorității insectelor și arahnidelor. Ouăle reptilelor, păsărilor și monotremelor sunt înconjurate de o cochilie protectoare, care poate fi sau nu flexibilă. Puteți defini un ou ca fiind cea mai mare celulă care există, iar fără coajă ne permite de fapt să vizualizăm comportamentul celulei. Din punct de vedere educațional, este atunci mult mai larg; este o resursă didactică interdisciplinară care ne permite să abordăm unele dintre conceptele de biologie, fizică și chimie. Nucleul, gălbenușul se umflă cu gălbenușul, iar citoplasma, transparentă cu ovalbumină și o membrană semipermeabilă care înconjoară celula și este situată direct sub ea, capătă consistența de gumare. Pregătirea pentru a studia și a potrivi părțile relevante ale oului cu această celulă imensă. comparativ cu crustaceele. Este greu de crezut că există animale unicelulare care sunt mai mari decât unele meta-creaturi celulare, imaginați-vă bacterii mai mari decât insectele! Concluzie Cunoașterea diferitelor tipuri celule mari se poate spune că nu toate organismele unicelulare pot fi văzute la microscop, deoarece unele dintre ele pot fi distinse doar cu ochiul liber, deoarece au intervale mai mari, dimensiuni de 500 de microni sau mai mult, lucru pe care vederea umană îl poate distinge deja mai bine. . Și doar unele dintre ele pot fi înțelese sau luate și chiar apreciază miezul său. Se ajunge la concluzia că există microorganisme la scară microscopică și, de asemenea, unele dintre celulele mari fac parte din țesuturile din meta celular.
- Celule gigantice Nume: Manuel Leyva Diaz.
- Motiv: celulele mici sunt mai bine în contact cu mediul.
Principala metodă de studiere a structurii interne a celulelor și țesuturilor într-un microscop electronic, precum și într-unul ușor, este vizualizarea lor „în lumină transmisă”. Acesta este singurul mod de a dezvălui cele mai importante și interesante date despre organizarea lor internă. Cu toate acestea, primele experimente au arătat că aici îi așteaptă pe cercetători mari dificultăți. Chiar și celulele individuale cu vulturi răspândiți au absorbit electronii atât de puternic încât pe ecran majoritatea păreau complet opace. Numai de-a lungul marginilor, în zonele cele mai subțiri, a fost posibilă observarea structurilor celulare individuale. Obținerea unor secțiuni de celule neobișnuit de subțiri, cu o grosime de până la 100 - 300 de angstromi, permeabile la electroni este o problemă în sine! Ea a fost rezolvată.
Dar au apărut noi dificultăți. obiecte biologice au de obicei o mică diferență în „densitatea de electroni” a diferitelor zone - au contrast scăzut. Prin urmare, imaginea chiar și a secțiunilor ultrasubțiri ale celulei este neclară. Contrastul este crescut artificial prin introducerea de substanțe care întârzie electronii în celule. În acest scop se folosesc în principal metale grele: aur, osmiu, plumb, uraniu etc. Atunci când sunt combinate cu anumite substanțe celulare, aceste metale își dezvăluie structurile, acționând ca un fel de „colorant”.
O țară nouă este explorată mai întâi de un geograf. El va descrie lacuri, munți și zone joase, râuri care curg acolo. Pe hartă vor apărea păduri, stepe, chiar și pâraie. Dar au rămas multe nedescoperite. Țara tocmai și-a dezvăluit bogățiile. Este necesar ca partidele geologice să urmărească geograful, să facă gropi adânci și să foreze puțuri. Apoi pe hartă va apărea o împrăștiere de minerale, pe lângă care, fără să le observe, a trecut un geograf, înarmat doar cu busolă și binoclu.
Istoria cercetării celulare microscop luminos are peste o sută de ani. În acest timp, au fost studiate și descrise diferite structuri celulare, au fost urmărite diferite modificări ale celulelor în procesul de diviziune și creștere a acestora, restructurarea în țesuturi alterate de boală. Se știe că celulele sunt înconjurate de o membrană, în interiorul căreia este închisă o citoplasmă lichidă și un nucleu situat central. Se știe că în citoplasmă, pe lângă substanța omogenă (sau bazică), există diverse incluziuni, inclusiv așa-numitele. Acestea includ, de exemplu, mitocondriile.
Mitocondriile se găsesc în aproape toate celulele și uneori în număr mare. Chimiștii au stabilit că mitocondriile conțin o gamă complexă de enzime și joacă un rol imens în multe procese celulare. Dar toată această „fabrică”, sau mai degrabă, „plantă chimică”, părea mai mult decât simplă la microscop cu lumină: sub forma unui punct mic sau, în cel mai bun caz, a unui baston negru. Cum funcționează un set complex de enzime acolo? Unde sunt situate?
Să ne uităm la mitocondrii cu un microscop electronic. Nu mai arată ca un simplu bob sau băț. Înaintea noastră un sistem complex, constând dintr-o cochilie dublă care înconjoară un corp alungit; în interior, numeroase partiții, de asemenea, duble sunt situate în rânduri regulate. Substanța care se află între partiții are anumite proprietăți care o deosebesc de citoplasma din jur. Mai mult, mitocondriile la diferite animale (și chiar în același organism, dar în țesuturi diferite) sunt, de asemenea, diferite. La unele insecte, de exemplu, mitocondriile sunt mai degrabă rotunjite decât alungite. Pereții despărțitori sunt înlocuiți cu creste, apoi cu raze care se extind spre interior dinspre cochilie; în loc de plăci de creastă, pot exista tuburi care arată ca degete puternic alungite dintr-o mănușă de cauciuc.
Dar, în toate cazurile, pereții interioare, fie piepteni sau tuburi, sunt construite din plăci duble subțiri (aproximativ 150 angstroms) - membrane. Această structură comună se explică prin faptul că rolul mitocondriilor este același: implementarea anumitor reacții enzimatice.
Când se studiază „în profunzime”, substanța principală a citoplasmei celulelor a apărut diferit. Într-un microscop cu lumină, arăta diferit. Adevărul este că celula vie când studiezi, este de obicei fixat - este ucis. în care structura interna este încălcat într-o oarecare măsură: uneori devine lipsit de structură, alteori cu granulație grosieră, adesea umplut cu o masă de bule, pe măsură ce are loc coagularea proteinelor.
Un microscop electronic oferă o imagine complet diferită: avem o întreagă rețea de fire, tuburi, bule. Toate sunt limitate de cele mai subțiri (aproximativ la fel ca cele ale mitocondriilor) membrane, adesea punctate cu granule mici. Aceste structuri, numite rețea ergastoplasmatică, au apărut pentru prima dată în fața cercetătorilor și au provocat multe controverse. Mulți nu credeau în realitatea lor: era atât de nou și de neașteptat. Acum discuțiile se sting treptat. Astfel de rețele se găsesc în aproape toate celulele. Rolul lor important începe să devină clar. S-a stabilit legătura rețelei ergastoplasmatice cu părți speciale ale celulei - structuri bazofile.
Comunicarea se realizează prin granule mici care punctează membranele ergastoplasmei. Aceste boabe conțin una dintre cele mai importante substanțe ale celulei - acidul ribonucleic, care joacă un rol activ în sinteza proteinelor. Într-adevăr, cea mai semnificativă acumulare a rețelei ergastoplasmatice se găsește tocmai în acele celule care produc proteine (de exemplu, pancreasul).
Într-o fotografie microscopică electronică, printre masa de vezicule și tuburi aranjate aleatoriu ai rețelei ergastoplasmatice, atenția ne este atrasă asupra unor grupuri de membrane pereche situate în rânduri regulate. Acesta este aparatul de plasă Golgi, binecunoscut cercetătorilor, care este asociat cu activitatea vitală a celulei și cu funcțiile sale de excreție. A fost descris pentru prima dată în 1898. Și, cu toate acestea, în fiecare caz individual, s-a pus întrebarea dacă avem de-a face cu aparatul Golgi sau cu o rețea de structuri asemănătoare ca culoare. Examenul microscopic electronic aduce imediat claritate deplină. Fotografia prezintă pachete de membrane pereche, în jurul cărora există vezicule mari separate, sau vacuole, mai multe vacuole mai mici se află în interiorul pachetelor în sine, între plăcile membranei.
Un model interesant este izbitor: în aparatul Golgi și în mitocondrii, în rețeaua ergastoplasmatică și în membranele celulare - peste tot microscopul electronic dezvăluie membrane destul de asemănătoare între ele ca grosime și densitate. Ce s-a întâmplat?
Acest lucru se explică prin faptul că membranele sunt un sistem de mare succes, unde cea mai bună interacțiune este posibilă cu cel mai mic volum. Moleculele substanței se află aici aproape într-un strat cu citoplasma înconjurătoare, sunt incluse aproape simultan în reacția metabolică.
Va urma.
Citologia a apărut ca o ramură a microanatomiei și, prin urmare, una dintre principalele metode utilizate de citologi este metoda microscopiei cu lumină. În prezent, această metodă a găsit o serie de completări și modificări, care au extins semnificativ gama de sarcini și probleme abordate de citologie. Un moment revoluționar în dezvoltarea citologiei moderne și a biologiei în general a fost utilizarea microscopiei electronice, care a deschis perspective neobișnuit de largi. Odată cu introducerea microscopiei electronice, în unele cazuri este deja dificil să se facă distincția între citologia propriu-zisă și biochimie; acestea sunt combinate la nivelul studiului macromolecular al obiectelor (de exemplu, microtubuli, membrane, microfilamente etc.). Cu toate acestea, observarea vizuală a obiectului rămâne principala tehnică metodologică în citologie. În același timp, cercetătorul nu doar studiază și descrie morfologia obiectului, el poate vedea gradul de complexitate al acestuia, poate localiza detaliile individuale, poate obține informații despre chimia unei anumite părți a celulei, poate evalua vizual și destul de precis. proprietățile sale metabolice și aflați structura acestei părți la nivel macromolecular. Acest lucru creează originalitatea citologiei ca știință care folosește în principal metodele de studiu a celulei direct cu ochiul, înarmată cu sisteme optice de mărire. În plus, în citologie sunt utilizate numeroase metode de biochimie preparativă și analitică, precum și metode de biofizică.
Microscopie ușoară
Microscopul luminos, principalul instrument al biologiei, este un sistem optic format dintr-un condensator și un obiectiv. Fasciculul de lumină de la sursa de lumină este colectat într-un condensator și direcționat către obiect (Fig. 6). După trecerea prin obiect, razele de lumină intră în sistemul de lentile al obiectivului; ei construiesc imaginea primară, care este mărită de lentilele ocularului. Partea optică principală a microscopului, care determină principalele sale capacități, este lentila. În microscoapele moderne, lentilele sunt interschimbabile, ceea ce vă permite să studiați celulele la diferite măriri. Principala caracteristică a unui microscop ca sistem optic este rezoluția sa. Imaginile date de obiectiv pot fi marite de multe ori folosind un ocular puternic sau, de exemplu, proiectand pe un ecran (de pana la 10 5 ori). Se calculează că rezoluția lentilei, i.e. distanța minimă dintre două puncte care sunt vizibile separat va fi egală cu
d=0,61-----------
unde este lungimea de undă a luminii folosite pentru a ilumina obiectul; n este indicele de refracție al mediului; - unghiul dintre axa optică a lentilei și fasciculul cel mai deviant care intră în lentilă. Rezoluția unui microscop depinde de lungimea de undă - cu cât este mai mică, cu atât detaliul pe care îl putem vedea mai mic, iar de deschiderea numerică a lentilei (n sin ) - cu cât este mai mare, cu atât rezoluția este mai mare. De obicei, microscoapele ușoare folosesc surse de lumină în regiunea vizibilă a spectrului (400-700 nm), astfel încât rezoluția maximă a microscopului în acest caz nu poate fi mai mare de 200-350 nm (0,2-0,35 microni). Dacă se utilizează lumină ultravioletă (260-280 nm), rezoluția poate fi mărită la 130-140 nm (0,13-0,14 µm). Aceasta va fi limita rezoluției teoretice a microscopului luminos, determinată de natura ondulatorie a luminii. Astfel, tot ce poate oferi un microscop cu lumină ca dispozitiv auxiliar ochiului nostru este să-i mărească rezoluția de aproximativ 1000 de ori (ochiul liber uman are o rezoluție de aproximativ 0,1 mm, ceea ce este egal cu 100 de microni). Aceasta este mărirea „utilă” a microscopului, deasupra căreia nu vom face decât să mărim contururile imaginii fără a dezvălui noi detalii în ea. Prin urmare, atunci când se utilizează regiunea vizibilă a luminii, 0,2-0,3 µm este limita finală de rezoluție a microscopului luminos.
Dar totuși, într-un microscop cu lumină, pot fi văzute particule mai mici de 0,2 microni. Aceasta este metoda „câmpului întunecat” sau, așa cum se numea înainte, metoda „ultramicroscopiei”. Esența sa este că, la fel ca particulele de praf dintr-un fascicul de lumină (efectul Tyndall), particulele minuscule (mai puțin de 0,2 microni) strălucesc într-o celulă sub iluminare laterală, lumina reflectată de la care intră în lentila microscopului. Această metodă a fost folosită cu succes în studiul celulelor vii.
Dacă celulele vii sau moarte netratate sunt privite în lumină transmisă, atunci se disting în ele doar detalii mari datorită faptului că au un indice de refracție și o absorbție a razelor luminoase diferite de mediul înconjurător. Majoritatea componentelor celulare diferă puțin în aceste proprietăți atât de mediu (apă sau soluții de țesut), cât și unele de altele și, prin urmare, sunt greu de observat și nu contrastează. Pentru a le studia, trebuie să schimbați iluminarea (în timp ce se pierde claritatea imaginii) sau să aplicați metode și dispozitive speciale. Una dintre aceste metode este metoda microscopie cu contrast de fază utilizat pe scară largă pentru observarea celulelor vii. Se bazează pe faptul că secțiunile individuale ale unei celule în general transparente, deși ușor, încă diferă între ele în densitate și refracție a luminii. Trecând prin ele, lumina își schimbă faza, dar ochiul nostru nu prinde o astfel de schimbare a fazei undei luminoase, deoarece este sensibil doar la modificările intensității luminii. Acesta din urmă depinde de amplitudinea undei luminoase. Într-un microscop cu contrast de fază, în lentilă este montată o placă specială, trecând prin care fasciculul de lumină experimentează o schimbare suplimentară de fază a oscilațiilor. La construirea unei imagini interacționează deja razele, care sunt în aceeași fază sau în antifază, dar cu amplitudini diferite; acest lucru creează o imagine de contrast clar-întuneric a obiectului.
O abordare similară este utilizată în microscop de interferență. Este proiectat astfel încât un fascicul de raze de lumină paralele de la iluminator să fie împărțit în două fluxuri. Unul dintre ele trece prin obiect și capătă modificări în faza de oscilație, celălalt ocolește obiectul. În prismele obiectivului, ambele fluxuri se reconectează și interferează unul cu celălalt. Ca urmare a interferenței, se va construi o imagine, pe care secțiuni ale celulei cu grosimi diferite sau densități diferite vor diferi unele de altele în ceea ce privește contrastul. În acest dispozitiv, prin măsurarea schimbărilor de fază, este posibil să se determine concentrația și masa materiei uscate din obiect.
Prin intermediul microscop polarizant obiecte de studiu care au așa-numita izotropie, i.e. orientarea ordonată a particulelor submicroscopice (de exemplu, fibre fusului de fisiune, miofibrile etc.). Într-un astfel de microscop, în fața condensatorului este plasat un polarizator, care transmite unde luminoase cu un anumit plan de polarizare. Dupa preparare si lentila se pune un analizor care poate transmite lumina cu acelasi plan de polarizare. Polarizatorul și analizorul sunt prisme din spate islandeză (prisme Nicol). Dacă a doua prismă (analizor) este apoi rotită cu 90 o față de prima, atunci nu va trece nicio lumină. În cazul în care există un obiect cu birefringență între astfel de prisme încrucișate, i.e. capacitatea de a polariza lumina, va fi văzută ca strălucitoare într-un câmp întunecat. Folosind un microscop polarizant, se poate verifica, de exemplu, aranjamentul orientat al micelilor în peretele celular al plantei.
