01 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ 2022

1. ТЕМА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ

Цитология
ТЕМА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
КЛЕТКИ
Кафедра биологии
Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова

2. Учебные вопросы

1) Основные исторические вехи развития представлений о клетки.
Основные положения современной клеточной теории. Значение
клеточной теории для развития цитологии и других биологических
наук
2) Сравнительная характеристика эукариот и прокариот
3) Основные признаки живых систем
4) Уровни организации живой материи
5) Методы исследования клетки
6) Устройство светового микроскопа. Правила пользования
световым микроскопом

3. Содержание дисциплины «Биология»

Преподавание биологии ведется на 1 курсе в течении всего
учебного года. Общая продолжительность 216 ч. / 6 з.е.
Распределение времени по видам работ:
• 36 ч подготовка к экзамену и сдача экзамена
• 34 ч лекций
• 84 ч практических занятий
• 2 ч проведение зачета с оценкой
• 60 ч самостоятельная работа.

4.

В рабочей программе дисциплины предусмотрено проведение 9
мероприятий рубежного контроля в виде контрольных работ.
Контрольные работы проводятся по следующим разделам
дисциплины:
• КР № 01 -Цитология-1
• КР № 02 - Цитология-2
• КР № 03 - Биология размножения и развития
• КР № 04 - Генетика-1
• КР № 05 - Генетика-2
• КР № 06 - Сравнительная анатомия
• КР № 07 - Протозоология
• КР № 08 - Гельминтология
• КР № 09 - Арахноэнтомология.

5.

• Обучающиеся обязаны к каждому практическому занятию
готовится. Самоподготовка включает в себя: 1) выполнение
конспекта с использованием материалов, выложенных в ЭОС
академии, учебника, лекций; 2) выполнение теста по текущей
теме из Руководства к практических занятиям, с объяснением
правильных ответов

6. Вопрос 1. Основные исторические вехи развития представлений о клетки.

Год,
Историческое событие, вклад в науку
исследователь
1665 г., Обнаружил клеточное строение пробки‚ ввел понятие cellula
(лат. – ячейка, клетка)‚ обозначив этим понятием только
Р.Гук
клеточную стенку.
1680 г.,
Установил клеточное строение животных‚ впервые описал
эритроциты‚ сперматозоиды‚ «открыл мир простейших»,
А.Левенгук
рассмотрев их в капле воды при микроскопии.
Клетки пробки бузины, впервые наблюдаемые
Р.Гуком с помощью светового микроскопа

7.

1830 г., Я.Пуркинье
1831 г., Р.Броун
1838 г., М.Шлейден
1838 г., Т.Шванн
1858 г., Р.Вирхов
Впервые употребил термин «протоплазма».
Описал ядро как постоянную внутриклеточную структуру‚ предложил термин «ядро».
Доказал‚ что ядро является обязательным компонентом всех растительных клеток. Поставил вопрос о
возникновении клеток в организме.
Установил сходство животных и растительных клеток. Сформулировал основные положения клеточной
теории.
Доказал‚ что клетки возникают только путем деления исходной клетки – «каждая клетка из клетки».
М.Шлейден и Т.Шванн

8.

1850 г., А.Келликер
1875 г., Э. Страсбургер
Открыл митохондрии.
Открыл митоз и заложил основы современного учения о кариокинезе (делении ядра).
1877-81г. Руссов,
Горожанкин.
1898 г., Камило
Гольджи
1952, Паллад, Портер,
Сьестранд
Впервые обнаружили при изучении растительных объектов межклеточные цитоплазматические мостики –
плазмодесмы.
Открыл пластинчатый комплекс, расположенный вблизи ядра, который впоследствии был назван его именем:
аппарат Гольджи.
Разработали методы электронной микроскопии, позволившие впервые увидеть некоторые внутриклеточные
структуры
1953, Д. Уотсон и Ф. Крик описали модель строения ДНК. Впоследствии
сформулировали свойства генетического кода, центральную догму
биологии (Ф. Крик)

9.

Основные положения современной клеточной
теории:
• клетка
элементарная
структурнофункциональная единица живого;
клетки разных организмов сходны по своему
строению‚ химическому составу‚ основным
проявлениям жизнедеятельности и обмену
веществ‚ т. е. гомологичны;
• размножение клеток происходит путем их
деления: каждая новая клетка образуется в
результате деления исходной (материнской)
клетки;
в многоклеточных организмах клетки,
специализированные по выполняемым ими
функциям‚ объединены в целостные системы
тканей и органов‚ связанные между собой
межклеточными‚ гуморальными и нервными
формами регуляции;
клетки
многоклеточных
тотипотентны
организмов

10.

Значение клеточной теории
Клеточная теория – исторически первая теория, с которой связано возникновение биологии как самостоятельной науки.
В клеточной теории воплотились философские идеи структурности и корпускулярности природы.
Клеточная теория имеет исключительно большое значение для развития биологии и доказывает единство происхождения всех
живых организмов на Земле. Провозглашая единство органического мира, клеточная теория послужила одной из предпосылок
возникновения теории эволюции Ч. Дарвина.
Клеточная теория не потеряла своего значения и в настоящее время. Цитология бурно развивается и в наши дни, благодаря чему
мы имеем достаточно точные представления о химическом составе, строении и функциях всех основных структур клетки.
М.Шлейден и Т.Шванн
Р.Вирхов

11. Вопрос 2. Сравнительная характеристика прокариот и эукариот

1. Таксоны
Прокариоты (Доядерные)
Царство Прокариоты (Procaryota)
Подцарство Бактерии (Bacteria)
Подцарство Сине-зеленые водоросли (Cyanea)
2. Организмы
Одноклеточные или нитчатые
3. Размеры клеток
Максимальные размеры:
для кокков 0.5-1Х0.5-1 мкм,
для палочек 1-2Х5-6 мкм.
Эукариоты (Ядерные)
Империя Эукариоты (Eucaryota)
Царство Животные (Animalia, s. Zoon)
Царство Растения (Planta, s. Phyta)
Царство Грибы
(Fungi, s. Mycota)
Одноклеточные, колониальные или истинные
многоклеточные.
Диаметр до 40 мкм; объём клетки, как правило, в 1000
– 10000 раз больше, чем у прокариот.

12.

Прокариоты (Доядерные)
4. Наследственный
аппарат
5. Генетический
материал
1. Нет ядра, хромосом, ядрышка.
Нуклеоид (лат. nucleus - ядро, ideus - подобный) –
кольцевая двунитчатая спираль ДНК, выполняющая
функцию ядра.
2. Плазмиды – участки ДНК в цитоплазме, не
связанные непосредственно с нуклеоидом.
a) F- плазмиды – отвечают за процесс конъюгации у
бактерий;
б) R- плазмиды – содержат гены, обеспечивающие
устойчивость бактерий к антибиотикам.
1. Кольцевая двунитчатая ДНК находится в
цитоплазме, не связана с белками гистонами.
* У архебактерий имеются гистоноподобные белки
(типа Н2А и Н2В)
2. Гены не имеют мозаичного (интрон-экзонного)
строения.
3. 85-90% ДНК несет наследственную информацию.
Эукариоты (Ядерные)
Имеется ядро, включающее
1. поверхностный аппарат – кариолемму, состоящую из
наружной, внутренней ядерных мембран и содержащую
поры и ламину (периферическую плотную пластинку);
2. кариоплазму;
3. ядрышко, состоящее из фибриллярного и
глобулярного компонентов;
4. хроматин – дезоксирибонуклеопротеидные
комплексы разных уровней компактизации,
подразделяется на эу- и гетерохроматин.
1. Линейная молекула ДНК связана с белкамигистонами (Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4), ДНК образует
хроматин внутри ядра. Внутри ядра находится ядрышко.
2. Гены эукариот имеют мозаичную структуру (есть
кодирующие и некодирующие участки – соответственно,
экзоны и интроны).
3. 10-15% ДНК несет наследственную информацию.
Клеточное ядро

13.

Прокариоты (Доядерные)
Эукариоты (Ядерные)
6. БелокТолько 70S- рибосомы. Они
1.
80S-рибосомы
синтетический мельче эукариотических,
(крупнее), они могут быть
располагаются свободно в
прикреплены к мембранам
(трансляционный) цитоплазме. Содержат малую шероховатого ЭПР или
30S и большую 50S
располагаться свободно в
аппарат
субъединицы (S- коэффициент цитоплазме.
Содержат
седиментации (от лат.
малую 40S и большую 60S
субъединицы.
sedimentatio- осаждение)).
2. 70S- рибосомы имеются
в матриксе митохондрий и
строме пластид.
7. Процессы
Процессы транскрипции и
Процессы транскрипции и
матричного трансляции пространственно трансляции
разделены
не разделены.
пространственно и во
синтеза
Синтез белка подавляется
времени:
транскрипция
определенными
происходит в ядре, а
антибиотиками, например,
трансляция - в цитоплазме,
хлорамфениколом
на рибосомах.
(левомицетином), который
Синтез белка подавляется
блокирует 30S субъединицу, другими
антибиотиками
но не действует на рибосомы (например,
эукариот.
циклогексимидом).

14.

8. Двумембранные
органоиды
9. Одномембанные
органоиды
10. Клеточный
центр
Прокариоты (Доядерные)
Эукариоты (Ядерные)
Митохондрии и пластиды отсутствуют.
Имеются митохондрии и пластиды (в растительной клетке),
Имеются мезосомы – выпячивания
содержащие собственный наследственный и трансляционный
плазмалеммы, на которых протекают процессы аппарат: кольцевидную двунитчатую ДНК (носитель
клеточного дыхания и фотосинтеза (у
цитоплазматической наследственности) и 70S- рибосомы.
фотосинтезирующих бактерий).
Эндоплазматический ретикулум, аппарат
Эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы
Гольджи, лизосомы отсутствуют.
имеются.
Отсутствует
В животных клетках, у низших растений и некоторых грибов
представлен двумя центриолями в виде цилиндров с
формулой
расположения
микротрубочек
9Х3+0
(9
периферических триплетов микротрубочек). В клетках высших
растений представлен только центросомой.

15.

Прокариоты (Доядерные)
11. Жгутики
12. Цитоплазма
Эукариоты (Ядерные)
Не окружены плазматической мембраной. Диаметр Окружены плазматической мембраной. Диаметр 200
20 нм. Простые, соответствуют 1-ой микротрубочке. нм.
Сложные,
с
формулой
расположения
Нет базального тельца в основании жгутика. микротрубочек 9Х2+2 (9 периферических пар
микротрубочек и 1 центральная). В основании жгутика
Основной белок жгутиков – флагеллин.
находится базальное тельце. Основной белок
жгутиков (и ресничек) – тубулин.
Отсутствие цитоскелета, движения цитоплазмы Есть цитоскелет, элементами которого являются
микротрубочки, микрофиламенты и промежуточные
(циклоза), эндо- и экзоцитоза
филаменты; есть движение цитоплазмы (циклоз);
эндо- и экзоцитоз

16.

Прокариоты (Доядерные)
Эукариоты (Ядерные)
13. Надмембранный Жёсткие клеточные стенки, основным упрочняющим У зелёных растений и грибов клеточные стенки
компонентом которых является муреин. Муреин – это жёсткие и содержат полисахариды. Основной
комплекс
пептидогликан, который образован полисахаридными упрочняющий
компонент
клеточной
стенки
цепями, связанными олигопептидными сшивками.
растений – целлюлоза, у грибов – хитин.
* У грамположительных бактерий имеется толстый слой У животных надмембранный комплекс представлен
муреина с тейхоевыми кислотами, у грамотрицательных – гликокаликсом.
тонкий слой муреина, а также липополисахарид. У
некоторых бактерий над муреиновым слоем имеется
мукополисахаридная (слизистая) капсула.
14. Плазмалемма Липидный
бислой
представлен
преимущественно Липидный бислой представлен преимущественно
(цитоплазматиче- гликолипидами.
Из
фосфолипидов
встречаются фосфолипидами
(имеется
фосфатидилхолин
и
кардиолипин. (лецитин), фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин
ская мембрана) фосфатидилэтаноламин
Фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин, лецитин
и и фосфатидилэтаноламин). В животных клетках
холестерин отсутствуют.
имеется холестерин.

17.

Клубеньки на корнях
бобового растения
Прокариоты (Доядерные)
Эукариоты (Ядерные)
15. Деление Бинарное деление (деление Есть митоз и мейоз.
клеток
надвое). Митоза и мейоза нет.
16. Дыхание У бактерий - на мезосомах; у Аэробное дыхание происходит в
сине-зелёных водорослей – на митохондриях.
цитоплазматических мембранах.
в
хлоропластах,
17. Фотосинтез Хлоропластов нет. Происходит Происходит
на мембранах, не имеющих содержащих
специальные
специфической упаковки.
мембраны.
18. Фиксация Некоторые
обладают
этой Ни один организм не способен к
способностью,
ех. фиксации азота.
азота
азотфиксирующие
(клубеньковые) бактерии.
Бинарное деление бактерий
Схема строения клубенька: 1 – сосудистая ткань корня, 2 –
корневая эндодерма, 3 – бактероидная зона клубенька
Митотическое деление эукариотических клеток

18. Вопрос 3. Основные признаки живых систем

Ф.Энгельс: «Жизнь – это способ существования белковых
тел, существенным моментом которого является
постоянный обмен веществ с окружающей их внешней
природой, причем с прекращением этого обмена веществ
прекращается и жизнь, что приводит к разложению
белка».
М.В. Волькенштейн: «Живые тела, существующие на
Земле,
представляют
собой
открытые
саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы,
построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых
кислот».
Жизнь можно определить также как активное, идущее с
затратой полученной извне энергии поддержание и
самовоспроизведение специфической структуры.

19.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ СИСТЕМ
(ОТЛИЧИЯ ЖИВОГО ОТ НЕЖИВОГО)
1. Специфичность и единство
химического состава. Все живые
организмы построены в основном из
четырех крупных групп сложных
органических молекул – биологических
полимеров: нуклеиновых кислот (ДНК,
РНК), белков (эти соединения
синтезируются только в биосистемах по
матричному принципу), а также
полисахаридов, и липидов.
2. Клеточное строение. Все живое
состоит из клеток. Вне клетки нет жизни.

20.

3. Обмен веществ и энергии (метаболизм) - совокупность
протекающих в живых организмах химических
превращений, обеспечивающих все проявления их
жизнедеятельности. Обмен веществ состоит из двух
взаимосвязанных и сбалансированных процессов в
организме – диссимиляции и ассимиляции .
Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) расщепление органических молекул до более простых
органических или неорганических соединений с
одновременным выделением энергии, которая либо
рассеивается в виде тепла, либо идет на построение
макроэргических связей АТФ.
Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) –
совокупность процессов синтеза сложных органических
веществ из простых органических или неорганических с
затратой энергии, источником которой служат
макроэргические связи АТФ. Образовавшиеся сложные
молекулы включаются в структуры клеток и обеспечивают
их функции.

21.

4. Связь с окружающей средой потоком веществ и энергии (открытые
системы). Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей
средой, поглощая из нее необходимые вещества и выделяя продукты
жизнедеятельности.
5. Самовоспроизведение. В основе самовоспроизведения лежат реакции
матричного синтеза, т.е. образование новых молекул и структур, которое
обусловлено информацией, заложенной в ДНК. Из одной молекулы ДНК при
репликации образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие
исходную.

22.

• 6. Размножение (репродукция) (лат. re – возобновление и productio –
производство). На молекулярном уровне репродукция осуществляется на
основе процессов матричного синтеза. Размножение клеток происходит
непрямым делением – митозом. Жизнь существует в виде отдельных
(дискретных) биологических систем (организмов), которые сменяются в
ряду поколений. Преемственность жизни связана с размножением,
благодаря которому вид не исчезает и продолжает существовать.
• 7. Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки,
свойства и особенности развития из поколения в поколение. Это свойство
характеризуется передачей при размножении генетической информации в
виде молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК). В основе наследственности
лежит матричный принцип репликации и синтеза молекул нуклеиновых
кислот.
• 8. Изменчивость – свойство всех живых организмов изменять свои
признаки либо в ряду поколений, либо в одном поколении в зависимости
от условий среды. Может быть обусловлена нарушением копирования в
процессе матричного синтеза генетических программ (мутации –
изменение молекул ДНК), или действием условий существования
организма (модификации). Способность передавать из поколения в
поколение изменения наследственного материала лежит в основе
выработки адаптаций к среде, эволюционного развития живой природы.

23.

9. Рост и развитие.
Рост - увеличение объема, массы биосистемы за счет анаболических процессов, а в многоклеточных
организмах – и за счет увеличения числа клеток. Рост всегда сопровождается развитием, которое обусловлено
генетической программой, заложенной в ДНК. Живые существа растут за счет питательных веществ, которые
поступают извне. У животных в период роста происходит дифференцировка – формирование
специализированных клеток, тканей и органов. Дифференцировка, в свою очередь, лежит в основе развития.
Развитие - необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы, в
результате которого возникает новое качественное состояние биологической системы. Развитие живой формы
существования материи представлено онтогенезом (индивидуальным развитием организмов), а также
филогенезом (историческим развитием видов). Филогенез, или эволюция в целом, - это необратимое и
направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным
усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

24.

9. Саморегуляция. Для существования живого в
меняющихся условиях окружающей среды
необходимо внутреннее регулирование –
саморегуляция различных процессов. Гомеостаз
(греч. homoios подобный, stasis – состояние) –
способность живых организмов, обитающих в
непрерывно меняющихся условиях окружающей
среды, поддерживать постоянство химического
состава и интенсивность течения физиологических
процессов. Саморегуляция основана на принципе
обратной связи: сигналом для включения того или
иного регулируемого процесса может быть
изменение состояния какой-либо системы,
изменение концентрации веществ и т.д. В клетке
такие системы построены на химических
принципах (процессы обмена веществ
регулируются на основе биологического катализа),
а в животном многоклеточном организме – на
основе гуморальной и нервной регуляции, в
сообществах организмов – в зависимости от
разнообразия внутри- и межвидовых
взаимодействий.
Ренин – ангиотензиновая система организма – пример
саморегулирующейся системы

25.

10. Раздражимость – способность живых клеток, тканей или
целого организма адекватно реагировать на внешние или
внутренние воздействия – раздражители. Выражается в
сдвигах обмена веществ, электрического потенциала,
состоянии протоплазмы. У высокоорганизованных животных
воздействие раздражителей может вызвать проведение
нервного импульса, сокращение мышцы, выделение секрета
железистой тканью. Раздражимость лежит в основе
приспособлений организмов к изменяющимся условиям
среды
Наиболее яркой формой проявления раздражимости
является движение. У растений это тропизмы (ростовые
движения), у примитивных животных – таксисы (движения
по направлению к раздражителю или от него). Реакции
многоклеточных на раздражение осуществляются с
помощью нервной системы и называются рефлексами.
Сочетание «раздражитель – реакция» могут накапливаться в
виде опыта, т.е. научения и памяти, и (по крайней мере, у
животных) использоваться в последующей деятельности.

26.

11. Смерть – прекращение жизнедеятельности организма,
гибель его как обособленной целостной системы. Смерть
биологически оправдана, так как отмирание одних дает
возможность существования другим.
12. Дискретность (лат. discretus – прерывистый,
разделенный) и целостность – всеобщие свойства
материи. Любая биологическая система (организм, вид,
биогеоценоз) состоит из отдельных, но, тем не менее,
взаимодействующих между собой частей, образующих
структурно-функциональное единство. Живые системы
резко отличаются от неживых объектов своей
исключительной сложностью и высокой структурной и
функциональной упорядоченностью. Например, составные
части организма – клетки, ткани и органы – в сумме еще не
представляют собой целостный организм. Лишь
соединение их в порядке, исторически сложившемся в
процессе эволюции, и их взаимодействие образуют
целостную систему – организм, которому присущи
определенные свойства.

27.

13. Иерархичность. Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью)
структурной организации. Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных
молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных
сообществ. Иерархия (гр. хиерос – священный, + архе – власть) – 1) расположение частей и элементов
целого в порядке от высшего к низшему или в обратном порядке (от низшего к высшему); 2)
вхождение и функциональное соподчинение систем Вселенной, при которых меньшие – субсистемы
составляют большие системы, которые сами являющиеся субсистемами более крупных систем.
Функционирование биологических
систем на менее сложном уровне
является необходимой
предпосылкой осуществления
свойств живого на более высоком
уровне (например,
самовоспроизведение на уровне
многоклеточного организма
невозможно без репликации
молекул ДНК, деления клеток).
Уровни организации живой материи

28.

14. Ритмичность – периодическое
изменение интенсивности
физиологических функций с
различными периодами колебания
(от секунд до годов). Например, сон и
бодрствование, сезонные изменения
и др. Ритмичность обеспечивает
согласование функций организма с
окружающей средой.
15. Энергозависимость. Живые тела
представляют собой открытые для
поступления энергии системы, т.е.
динамические системы, устойчивые
лишь при условии непрерывного
доступа к ним энергии и материи
извне. Живые организмы существуют
до тех пор, пока в них поступает
энергия и материя из окружающей
среды.
Альфонс Муха. Цикл литографий «Времена года», 1896 г.

29.

16. Живые системы обладают отрицательной энтропией и в процессе развития способны создавать и
накапливать информацию. Энтропия (греч. en – в, внутрь, и trope – поворот, превращение; т.е. entrope –
вращать внутрь, заворачивать) – в биологии мера неупорядоченности системы, которая самопроизвольно
стремится к состоянию физического равновесия с окружающей средой, которое необратимо (согласно второму
закону термодинамики). Живые системы уменьшают энтропию, совершая работу. Однако жизнедеятельность
сопровождается необратимым ростом энтропии. В организмах в процессе онтогенеза все время образуются
новые структуры, т.е. достигается состояние более высокой упорядоченности. Рабочие процессы являются
процессами с отрицательной энтропией, так как они противодействуют увеличению энтропии, связанному с
распадом структур, они создают упорядоченность. Прекращение этого процесса означает потерю структурности,
смерть. Смерть приводит к постепенному «растворению» организма в окружающей среде – увеличению
энтропии.
Уборка – пример уменьшения
энтропии живыми существами
путем совершения работы

30.

Вопрос 4. Уровни организации живой материи
Уровень
Структурные
единицы
1.
Гены,
Молекулярно- молекулы
генетический
Биологические явления
Репликация ДНК, генетические рекомбинации, репарация, транскрипция,
трансляция. Превращение энергии солнечного света в энергию химических
связей с последующей трансформацией ее в другие виды энергии.

31.

2.
Субклеточный
Вирусы внутри клеткихозяина,
Полуавтономные органоиды
клетки
Коронавирус SARS-CoV2
Воспроизведение составных компонентов вириона внутри
клетки-хозяина;
воспроизведение полуавтономных клеточных органоидов
(митохондрии, пластиды)
Бактериофаги – вирусы бактерий
Клеточное ядро

32.

3. Клеточный
Клетка
Клетка - наименьшая структурная и функциональная единица, а также
единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на
Земле. Свободноживущих неклеточных форм жизни не существует.
На этом уровне происходят ассимиляция (анаболизм, пластический обмен),
диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен), самовоспроизведение
(различные способы деления клетки).

33.

4. Тканевой
Ткань
5. Органный
Орган
Ткань представляет собой совокупность сходных по строению и происхождению
клеток, выполняющих общую функцию и объединенных общими механизмами
регуляции (нервная регуляция, гуморальная регуляция и др.).
Ткань выполняет специфические функции, составляющие часть процессов по
обеспечению жизнедеятельности организма.
Орган – часть многоклеточной особи, имеющая определенное строение и
расположение, состоящая из закономерно сложенного комплекса тканей и
выполняющая конкретную функцию или тесно взаимосвязанную группу
функций. У большинства животных орган – это структурно-функциональное
объединение нескольких типов тканей.

34.

6.
Системноорганный
Системы
органов
Органы, сходные по строению, функциям и
развитию, объединяются в системы органов,
которые выполняют специфические функции,
составляющие часть процессов по обеспечению
жизнедеятельности организма.
7.
Организм Элементарной единицей организменного уровня
Организмен особь
служит особь, которая представляет собой
ный
целостную систему органов (совокупность систем
органов),
находящихся
во
взаимосвязи
и
функционирующих как единое целое. Неделимая
единица жизни, самостоятельно существующая во
внешней среде система.
Строгая дифференцировка взаимозависимых частей.
Все процессы жизнедеятельности. Онтогенез.

35.

8. Популяционно- Вид,
Вид - группа особей, обладающих общим происхождением, наследственным сходством
видовой
популяция морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных
свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство; приспособленных к
определенным условиям среды и занимающих в природе определенную территорию –
ареал.
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом
обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. Популяция –
единица эволюции.
В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные
преобразования. Обмен генетической информацией при свободном скрещивании
(панмиксии). Сохранение и изменение генетического состава.

36.

9.
Биогеоценоз
Биогеоценотический
10. Биосферный
Биосфера
Биогеоценоз – исторически сложившийся комплекс взаимосвязанных
популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или
менее однородными условиями существования.
Взаимодействие популяций различных вилов в пределах экосистемы.
Биосфера – самая крупная экосистема Земли, охватывающая все явления
жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и
поток энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов. Это
самый высокий уровень организации живого на нашей планете.

37. Вопрос 5. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ

• 1. Оптические методы
А) световая микроскопия
Б) темнопольная микроскопия
В) фазово-контрастная микроскопия
Г) интерференционная микроскопия
• 2. Цитофизические методы
А) метод поглощения рентгеновских лучей
Б) флуоресцентная и конфокальная микроскопия
В) авторадиография
• 3. Методы исследования ультраструктур
А) поляризационная микроскопия
Б) рентгеноструктурный анализ
В) электронная микроскопия
• 4. Цитохимические, гистохимические, иммуноцитохимические,
иммуногистохимические методы
• 5. Культивирование клеток, клеточная инженерия

38. 1. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ А. Световая микроскопия

Объект рассматривается в пучке видимого света объект
должен быть прозрачным, нативным и контрастным
(делаются срезы либо мазки, проводится фиксация,
окрашивание)
Разрешение светового микроскопа рассчитывается по формуле:
D0=1/2λ, где λ – длина волны видимого света, то есть примерно
0, 4 мкм
Таким образом, разрешение светового микроскопа не
превышает 0,2 мкм, что означает, что можно увеличить объект
максимум в 1500 раз
Ув.600х
Ув.600х
Ув.600х

39.

1. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Б. Темнопольная микроскопия
Используется специальный темнопольный конденсор прямые лучи света попадают на объект только по краям
достигается эффект «свечения» объекта изнутри.
Часто используется для изучения и фотографирования живых объектов.
Разрешение не лучше, чем при световой микроскопии! Но повышается контрастность

40.

1. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В. Фазово-контрастная микроскопия
Используется для исследования
прозрачных объектов.
В объективе располагается специальная
фазовая пластинка.
При прохождении через объект изменяется
фаза электромагнитной волны. С
помощью фазовой пластинки изменение
фазы электромагнитной волны
преобразуется в изменение яркости разных
участков картинки.
Макрофаг. Фазово-контрастная микроскопия

41.

1. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Г. Интерференционная микроскопия
А
Б
В
Г
Используется два пучка лучей. Один проходит сквозь объект,
другой мимо него. Затем лучи соединяются и формируют
интерференционную картину. Разница в степени интерференции
разных участков замеряется компенсаторами можно
рассчитать массу сухого вещества, размеры объекта, показатели
преломления и т.д.
Метод по принципу похож на фазово-контрастную микроскопию,
но в его основе лежит скорее количественный подход, чем
качественный. Данный метод используется для получения
количественных данных об объекте)
Изображения одной и той же клетки,
полученные с помощью разных
оптических методов. А – световая
микроскопия, Б – фазово-контрастная
микроскопия, В – темнопольная
микроскопия, Г – интерференционная
микроскопия

42.

2. ЦИТОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
А. Метод поглощения рентгеновских лучей
Разные вещества в разной степени
поглощают рентгеновские лучи.
Можно определять химический
состав раствора или объекта по
спектрам поглощения лучей.

43.

2. ЦИТОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Б. Флуоресцентная микроскопия
Особенные флуоресцентные красители, способные к
испусканию света в ультрафиолетовых лучах (флуорофоры)
специфически связываются с исследуемыми структурами
клетки, позволяя выявлять их наличие и расположение в
клетках.
Некоторые вещества испускают свечение сами по себе при
облучении ультрафиолетовыми лучами, то есть обладают
первичной люминесценцией (например, катехоламины,
серотонин).
Клетка в метафазе митоза, исследованная с
помощью флуоресцентного микроскопа. Синий
флуоресцентный краситель связан с молекулами
ДНК, зеленый - с альфа-тубулином
микротрубочек веретена деления, красный – с
центромерными областями хромосом

44. Конфокальная микроскопия – разновидность флуоресцентной микроскопии

В отличие от флуоресцентного микроскопа, конфокальный микроскоп позволяет получить изображение
флуоресцентных сигналов, испускаемых точками одной горизонтальной плоскости объекта. Создается точное
изображение плоскости фокусировки – оптического среза.
Культура фибробластов, конфокальная микроскопия. Синий
флуоресцентный краситель специфически связывается с
ДНК, зеленый – с актиновыми микрофиламентами, красный
– с микротрубочками цитоскелета
Интактный зародыш насекомого, окрашен флуоресцентным
зондом к актину. А – фотография, полученная с помощью
флуоресцентного микроскопа, Б – фотография, полученная с
помощью конфокального микроскопа

45.

2. ЦИТОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В. Авторадиография
В метаболизм клеток включают
радиоактивные изотопы и фиксируют
на пленке с чувствительной к
ионизирующему излучению эмульсией.
По положению радиоактивной метки
на пленке можно судить о
перемещении веществ по объекту, о
метаболических путях, скорости
химических реакций и пр.
Авторадиограмма среза стенки
аорты: в интиме аорты видны гладкомышечные клетки с темной радиоактивной меткой
в ядре, что свидетельствует об увеличенном синтезе в них ДНК.

46.

3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ
А. Поляризационная микроскопия
Кристаллы оксалатов (солей щавелевой кислоты), ув. 200х
Объект исследуется в поляризованном свете (у такого
света колебания световых волн происходят только в
одной плоскости). По отклонению оси поляризации
света после прохождения через объект выстраивается
картинка.
Используется только для выявления в клетке
анизотропных объектов (их свойства неодинаковы во
всех направлениях) , например, кристаллов
Кристаллы лимонной кислоты, ув. 200х

47.

3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ
Б. Метод дифракции рентгеновских лучей, или
рентгеноструктурный анализ
Позволяет определить пространственную организацию
молекул (например, белков). На объект - твердый кристалл направляют пучок рентгеновских лучей. По картине рассеяния
лучей, полученной на рентгенограмме, строят 3D модель
молекулы

48.

3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАСТРУКТУРЫ
В. Электронная микроскопия
Трансмиссионная электронная микроскопия
На объект направляется поток электронов. При напряжении 50 кВ длина
волны пучка электронов равна 0,0056 нм.
Таким образом, разрешение электронного микроскопа
D0=1/2λ = ½*0,0056нм = 0,0028 нм
Электронный микроскоп обеспечивает увеличение более, чем в 10000 раз

49.

Сканирующая электронная микроскопия
создает изображения трехмерных объектов с большой глубиной фокуса
Споры плауна
Сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку

50.

Сканирующая электронная микроскопия
Эмергенцы (жгучие волоски) на
поверхности листа крапивы
Головная вошь

51.

Вопрос 6. Устройство светового микроскопа
В составе светового микроскопа
выделяют три системы:
1.Механическая
2.Осветительная
3.Оптическая
1 – окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 – штатив;
4 – макровинт; 5 – микровинт; 6 – винты для
перемещения предметного столика вправо/влево
(вперед/назад); 7 – коллектор источника света; 8 –
конденсор; 9 – предметный столик; 10 – объективы;
11 – револьверное устройство.

52.

I. Механическая система включает следующие компоненты:
1. Основание микроскопа.
2. Штатив. При переносе микроскопа его одной рукой держат за штатив и всегда поддерживают основание одной рукой
3. Предметный столик с клеммами для закрепления микропрепарата и винтами для перемещения объекта в поле зрения в
горизонтальной плоскости.
4. Бинокулярная насадка, содержащая 2 тубуса с окулярами. Для установки удобного для глаз расстояния между
окулярами надо раздвинуть или сдвинуть тубусы.
5. Револьвер (от англ. «revolve» – вращаться) - предназначенн для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его
гнезда.
6. Макровинт (макрометрический винт, кремальера), меняет расстояние между предметным столиком и фокальной
линзой объектива – служит для первичной настройки резкости
7. Микровинт (микрометрический винт), меняет расстояние между предметным столиком и фокальной линзой объектива
– служит для тонкой вторичной настройки резкости
Предметный столик
Основание микроскопа с макро- и микровинтом

53.

II. Осветительная система включает следующие компоненты:
1. Источник света
2. Конденсор – короткофокусная линза или система линз, используемая в микроскопе для освещения рассматриваемого
объекта. Конденсор собирает и направляет на объект лучи от источника света, в том числе и такие, которые в его
отсутствие проходят мимо объекта. Имеет собственный винт, регулирующий положение конденсора. Желаемую степень
освещенности получают, опуская или поднимая конденсор.
3. Диафрагма – система пластинок с отверстием посередине, располагается под конденсором и служит для регулировки
толщины пучка света, поступившего в конденсор и на объект.
При открытом состоянии диафрагмы
пучок света, попадающего на объект,
максимально широкий (используется при
работе на малом увеличении). При
закрытом состоянии диафрагмы пучок
света, попадающего на объект,
максимально узкий (используется при
работе на большом увеличении)
Диафрагма

54.

III. Оптическая система включает следующие компоненты:
1. Объективы, вворачивающиеся в гнезда револьвера. Объектив –
это система линз, обеспечивающих полезное увеличение объекта
(увеличение с детализацией, при котором используется
разрешающая способность микроскопа). Он состоит из
металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами.
Фронтальная линза обращена к препарату и является основной
при построении изображения. Остальные линзы в объективе
только исправляют недостатки изображения (явления
сферической и хроматической аберрации) и называются
коррекционными.
Объективы маркируются следующим образом: 40/0,65 или 40х/0,65, где 40 увеличение («х» – кратность, размер), 0,65 числовая апертура (угол, под
которым рассматривается объект).
4х, 10х, 40х – «сухие» объективы, 100х – иммерсионный, используется только
вместе с иммерсионным маслом, которое заполняет пространство между
объектом и фронтальной линзой объектива. Иммерсионное масло помогает
уменьшить преломление лучей света, проходящих через препарат, поскольку
оно имеет показатель преломления такой же, как и у стекла. В результате
образуется однородная среда в пространстве между объективом и стеклом,
тем самым достигается условие того, что большая часть пройденного через
препарат света попадает в объектив микроскопа, обеспечивая формирование
более четкого изображения.

55.

2. Окуляры, вставляющиеся в тубусы. Окуляр –
оптическая система, предназначенная для
построения микроскопического изображения на
сетчатке глаза исследователя. Окуляры дают
увеличение без детализации, которое принято
называть бесполезным увеличением. Окуляры
состоят из двух линз, вмонтированных в
металлический цилиндр: глазной – ближайшей к
глазу наблюдателя, и полевой – ближайшей к
плоскости, в которой объектив формирует
изображение рассматриваемого объекта.
Маркировка:
К - компенсационный; 7х, 10х - видимое
увеличение; 18 - видимое поле

56.

АЛГОРИТМ РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ
• 1. При перемещении микроскоп следует правой рукой
брать за штатив, а левой – поддерживать основание.
• 2. Микроскоп устанавливается по левую руку
исследователя на расстоянии 5 см от края стола. Во время
работы микроскоп нельзя передвигать!
• 3. Письменные принадлежности располагаются справа от
микроскопа.
• 4. Диафрагма открывается полностью, конденсор
устанавливается в среднем положении.
• 5. Работу с микроскопом всегда следует начинать с
малого увеличения.
• 6. Объектив необходимо опустить в рабочее положение,
т.е. примерно на расстояние 1 см от предметного
столика.
• 7. Микроскоп подключается к источнику питания,
включается лампа и устанавливается необходимая
яркость освещения.

57.

8. Микропрепарат помещается на предметный столик
покровным стеклом вверх, то есть так, чтобы срез изучаемого
объекта находился точно под объективом.
9. Глядя сбоку, следует опускать объектив при помощи
макровинта до тех пор, пока расстояние между нижней линзой
объектива и микропрепаратом не станет 3 мм (фокусное
расстояние на малом увеличении – 5 мм !!!);
10.
Необходимо
смотреть
в
окуляр
и
вращать
макрометрический винт, плавно поднимая объектив до
фокусного расстояния (5 мм), при котором хорошо будет видно
изображение объекта на срезе. Нельзя смотреть в окуляр и
опускать объектив, так как фронтальная линза может раздавить
покровное стекло!!
11. Передвигая предметный столик вправо-влево и впередназад следует найти место на срезе, где находится объект
исследования, расположить его в центре поля зрения
микроскопа.
12. Если изображение не появилось, то надо повторить все
операции, описанные в пунктах 8, 9, 10, 11.

58.

13. Для изучения объекта на большом увеличении,
сначала нужно четко сфокусировать исследуемый
объект на малом увеличении. Затем, глядя на
препарат сбоку, следует аккуратно повернуть
револьвер до щелчка, устанавливая объектив 40х
так, чтобы он занял рабочее положение. При
помощи микровинта нужно добиться хорошего
изображения объекта, достигнув необходимого
фокусного расстояния на большом увеличении – 1
мм !!! Микровинт можно вращать в одном
направлении, осуществляя не более половины
оборота. При работе с большим увеличением
отрегулируйте степень освещенности объекта путем
изменения
положения
конденсора
и
закрытия/открытия диафрагмы.
14. По окончании работы с большим увеличением
следует поднять объектив 40х, установить малое
увеличение,
снять
с
рабочего
столика
микропрепарат, положив его на планшет. Препарат
можно доставать только из-под объектива только
при малом увеличении !!!

59. Задание 1. Подписать указанные части микроскопа

60.

Задание 2. Изучите строение клеток сочной кожуры лука
1. Рассмотрите клетки, сочной кожуры лука,
зарисуйте их;
2. Укажите на рисунке 3 основные
структурные части клеток: ядро, цитоплазму и
поверхностный аппарат клетки
3. Заполните таблицу
Клетка
Форма, выраженность,
величина
Однородность окраски
Признаки
растительной клетки
Ядро
Поверхностный Цитоплазма
аппарат