1. Všechny živé organismy na Zemi se skládají z buněk, které mají podobnou strukturu, chemické složení a fungování. To hovoří o příbuznosti (společném původu) všech živých organismů na Zemi (jednota organického světa).

2. Klec je:

• strukturální jednotka (organismy se skládají z buněk)
• funkční jednotka (funkce těla jsou vykonávány díky práci buněk)
• genetická jednotka (buňka obsahuje dědičnou informaci)
• jednotka růstu (organismus roste díky množení svých buněk)
• reprodukční jednotka (reprodukce probíhá díky zárodečným buňkám)
• jednotka vitální aktivity (v buňce probíhají procesy plastického a energetického metabolismu) atd.

3. Všechny nové dceřiné buňky vznikají z existujících mateřských buněk dělením.

4. Růst a vývoj mnohobuněčného organismu nastává v důsledku růstu a reprodukce (prostřednictvím mitózy) jedné nebo více původních buněk.

Chlapi

Háček otevřel cely.

Leeuwenhoek objevil živé buňky (spermie, červené krvinky, řasinky, bakterie).

Hnědý otevřel jádro.

Schleiden A Schwann vyvinul první buněčnou teorii („Všechny živé organismy na Zemi se skládají z buněk, které mají podobnou strukturu“).

Metody

1. Světelný mikroskop se zvýší až 2000krát (běžná škola - ze 100 na 500krát). Jsou viditelné jádro, chloroplasty a vakuola. Můžete studovat procesy probíhající v živé buňce (mitóza, pohyb organel atd.).

2. Elektronový mikroskop se zvyšuje až 10 7krát, což umožňuje studovat mikrostrukturu organel. Metoda nepracuje s živými předměty.

3. Ultracentrifuga. Buňky jsou zničeny a umístěny do centrifugy. Složky buněk se oddělují podle hustoty (nejtěžší části se shromažďují na dně zkumavky, nejlehčí na povrchu). Metoda umožňuje selektivní izolaci a studium organel.

Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Upřesněte formulaci jednoho z ustanovení buněčné teorie
1) Buněčná stěna houby se skládá ze sacharidů
2) Živočišné buňky postrádají buněčnou stěnu
3) Buňky všech organismů obsahují jádro
4) Buňky organismů jsou si chemického složení podobné
5) Nové buňky vznikají dělením původní mateřské buňky

Odpovědět

Vyberte tři možnosti. Jaká ustanovení buněčná teorie obsahuje?
1) Nové buňky vznikají v důsledku dělení mateřské buňky
2) Pohlavní buňky obsahují haploidní sadu chromozomů
3) Chemickým složením jsou buňky podobné
4) Buňka je vývojovou jednotkou všech organismů
5) Tkáňové buňky všech rostlin a živočichů mají stejnou strukturu
6) Všechny buňky obsahují molekuly DNA

Odpovědět

1) biogenní migrace atomů
2) příbuznost organismů

4) výskyt života na Zemi asi před 4,5 miliardami let

6) vztahy mezi živou a neživou přírodou

Odpovědět

Vyberte jednu, nejsprávnější možnost. Která metoda umožňuje selektivně izolovat a studovat buněčné organely?
1) barvení
2) odstřeďování
3) mikroskopie
4) chemický rozbor

Odpovědět

Vyberte jednu, nejsprávnější možnost. Vzhledem k tomu, že výživa, dýchání a tvorba odpadních látek se vyskytují v každé buňce, je považována za jednotku
1) růst a vývoj
2) funkční
3) genetické
4) stavba těla

Odpovědět

Vyberte tři možnosti. Základní principy buněčné teorie nám umožňují vyvodit závěry o
1) vliv prostředí na kondici
2) příbuznost organismů
3) původ rostlin a zvířat od společného předka
4) vývoj organismů od jednoduchých po složité
5) podobná struktura buněk všech organismů
6) možnost spontánního generování života z neživé hmoty

Odpovědět

Vyberte tři možnosti. Podobná struktura rostlinných a živočišných buněk - důkaz
1) jejich vztah
2) společný původ organismů všech království
3) původ rostlin ze zvířat
4) komplikace organismů v procesu evoluce
5) jednota organického světa
6) rozmanitost organismů

Odpovědět

Vyberte jednu, nejsprávnější možnost. Buňka je považována za jednotku růstu a vývoje organismů, od r
1) má složitou strukturu
2) tělo se skládá z tkání
3) počet buněk se v těle zvyšuje mitózou
4) gamety se účastní pohlavního rozmnožování

Odpovědět

Vyberte jednu, nejsprávnější možnost. Buňka je jednotkou růstu a vývoje organismu, od r
1) má jádro
2) uchovává dědičné informace
3) je schopen dělení
4) tkáně jsou tvořeny buňkami

Odpovědět

1. Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište si čísla, pod kterými jsou uvedeny. Pomocí světelné mikroskopie v rostlinné buňce lze rozlišit:
1) endoplazmatické retikulum
2) mikrotubuly
3) vakuola
4) buněčná stěna
5) ribozomy

Odpovědět

2. Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Můžete vidět světelným mikroskopem
1) buněčné dělení
2) replikace DNA
3) přepis
4) fotolýza vody
5) chloroplasty

Odpovědět

3. Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište si čísla, pod kterými jsou uvedeny. Při studiu rostlinné buňky pod světelným mikroskopem můžete vidět
1) buněčná membrána a Golgiho aparát
2) membrána a cytoplazma
3) jádro a chloroplasty
4) ribozomy a mitochondrie
5) endoplazmatické retikulum a lysozomy

Odpovědět

Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Následující lidé přispěli k rozvoji buněčné teorie:
1) Oparin
2) Vernadský
3) Schleiden a Schwann
4) Mendel
5) Virchow

Odpovědět

Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Metoda odstřeďování umožňuje
1) určit kvalitativní a kvantitativní složení látek v buňce
2) určit prostorovou konfiguraci a některé fyzikální vlastnosti makromolekul
3) vyčistit makromolekuly odstraněné z buňky
4) získat trojrozměrný obraz buňky
5) dělit buněčné organely

Odpovědět

Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Jaká je výhoda použití elektronové mikroskopie oproti světelné mikroskopii?
1) vyšší rozlišení
2) schopnost pozorovat živé předměty
3) vysoká cena metody
4) složitost přípravy léku
5) schopnost studovat makromolekulární struktury

Odpovědět

Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou uvedeny. Jaké organely byly objeveny v buňce pomocí elektronového mikroskopu?
1) ribozomy
2) jádra
3) chloroplasty
4) mikrotubuly
5) vakuoly

Odpovědět

Identifikujte dvě charakteristiky, které „vypadly“ z obecného seznamu, a zapište si čísla, pod kterými jsou ve vaší odpovědi uvedeny. Základní principy buněčné teorie nám umožňují učinit závěr
1) biogenní migrace atomů
2) příbuznost organismů
3) původ rostlin a zvířat od společného předka
4) výskyt života na Zemi asi před 4,5 miliardami let
5) podobná struktura buněk všech organismů

Odpovědět

1. Vyberte dvě správné odpovědi z pěti a zapište čísla, pod kterými jsou v tabulce uvedeny. Metody používané v cytologii
1) hybridologické
2) genealogické
3) odstřeďování
4) mikroskopie
5) sledování

Odpovědět

© D.V. Pozdnyakov, 2009-2019

Do konce 19. stol. většina struktur, ze kterých je vidět pomocí světelného mikroskopu(tj. mikroskop, který používá viditelné světlo k osvětlení předmětu) již byl objeven. Buňku si pak představovali jako něco jako malou hrudku živé protoplazmy, vždy obklopenou plazmatickou membránou a někdy, jako například u rostlin, neživou buněčnou stěnou. Nejvýraznější strukturou v buňce bylo jádro, které obsahuje snadno obarvitelný materiál – chromatin (to slovo v překladu znamená „barevný materiál“).

Chromatin je despiralizovaná forma chromozomy. Před buněčným dělením vypadají chromozomy jako dlouhá tenká vlákna. Chromozomy obsahují DNA, genetický materiál. DNA reguluje život buňky a má schopnost replikace, tedy poskytuje tvorba nových buněk.

Obrázky ukazují zobecněná zvířata a rostlinné buňky jak se jeví pod světelným mikroskopem. („Zobecněná“ buňka ukazuje všechny typické struktury nalezené v jakékoli buňce.)

Jednobuněčné struktury, které jsou zde zobrazeny a které do konce 19. stol. nebyly dosud objeveny – jedná se o lysozomy. Na obrázcích jsou mikrofotografie některých živočišných a rostlinných buněk.

Žít obsah buňky, vyplňující prostor mezi jeho jádrem a plazmatickou membránou se nazývá cytoplazma. Cytoplazma obsahuje mnoho různých organel. Organela je buněčná struktura specifické struktury, která plní specifickou funkci. Jediná struktura nalezená v živočišných buňkách, která chybí v rostlinných buňkách, je centriol. Rostlinné buňky jsou obecně velmi podobné buňkám živočišným, ale obsahují více různých struktur. Na rozdíl od živočišných buněk mají rostlinné buňky:

1) relativně tuhá buněčná stěna, pokrývající vnější stranu plazmatické membrány; póry v buněčné stěně procházejí tenká vlákna, tzv. plasmodesmata, která spojují cytoplazmu sousedních buněk v jediný celek;
2) chloroplast, ve kterém probíhá fotosyntéza;
3) velká centrální vakuola; v živočišných buňkách jsou jen malé vakuoly, s jejichž pomocí se např. .

O tom, jak používat světelný mikroskop se čtenář dozví v příslušném článku.

Prokaryota a eukaryota

V předchozím článku jsme již hovořili o dvou typech buněk - prokaryota kulturní a eukaryota ical, - rozdíly mezi nimiž jsou zásadní. V prokaryotických buňkách leží DNA volně v cytoplazmě, v oblasti zvané nukleoid; Toto není skutečné jádro. V eukaryotických buňkách je DNA umístěna v jádře, obklopená jaderným obalem sestávajícím ze dvou membrán. DNA se spojí s proteinem a vytvoří chromozomy. Rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami jsou podrobněji diskutovány v odpovídajícím článku.

Ke studiu buněk bylo vyvinuto a používáno mnoho metod, jejichž schopnosti určují úroveň našich znalostí v této oblasti. Pokroky ve studiu buněčné biologie, včetně nejvýraznějších úspěchů posledních let, jsou obvykle spojeny s používáním nových metod. Pro úplnější pochopení buněčné biologie je proto nutné mít alespoň nějaké znalosti o vhodných metodách studia buněk.

Světelná mikroskopie

Nejstarší a zároveň nejrozšířenější metodou studia buněk je mikroskopie. Dá se říci, že počátek studia buněk byl položen vynálezem světelného optického mikroskopu.

Pouhé lidské oko má rozlišení asi 1/10 mm. To znamená, že pokud se podíváte na dvě čáry, které jsou od sebe vzdáleny méně než 0,1 mm, sloučí se do jedné. Pro rozlišení struktur umístěných blíže se používají optické přístroje, jako je mikroskop.

Ale možnosti světelného mikroskopu nejsou neomezené. Mez rozlišení světelného mikroskopu je dána vlnovou délkou světla, to znamená, že optický mikroskop lze použít pouze ke studiu struktur, jejichž minimální rozměry jsou srovnatelné s vlnovou délkou světelného záření. Nejlepší světelný mikroskop má rozlišovací schopnost asi 0,2 mikronu (nebo 200 nm), což je asi 500krát lepší než lidské oko. Sestavit světelný mikroskop s vysokým rozlišením je teoreticky nemožné.

Mnohé součásti cely jsou podobné ve své optické hustotě a bez speciální úpravy jsou v běžném světelném mikroskopu prakticky neviditelné. K jejich zviditelnění se používají různá barviva s určitou selektivitou.

Na počátku 19. stol. Vznikla potřeba barviv pro barvení textilií, což zase způsobilo urychlený rozvoj organické chemie. Ukázalo se, že některá z těchto barviv barví i biologické tkáně a zcela nečekaně se často přednostně vážou na určité složky buňky. Použití takových selektivních barviv umožňuje přesněji studovat vnitřní strukturu buňky. Zde je jen několik příkladů:

· hematoxylinové barvivo barví některé složky jádra modře nebo fialově;

· po ošetření postupně floroglucinolem a poté kyselinou chlorovodíkovou se lignifikované buněčné membrány zbarví do třešně;

· Barvivo Sudan III barví suberizované buněčné membrány růžově;

Slabý roztok jódu v jodidu draselném barví škrobová zrna do modra.

Pro mikroskopické vyšetření je většina tkání před barvením fixována. Po fixaci se buňky stanou propustnými pro barviva a buněčná struktura se stabilizuje. Jedním z nejběžnějších fixativů v botanice je ethylalkohol.

Fixace a barvení nejsou jediné postupy používané k přípravě preparátů. Většina tkání je příliš silná na to, aby byla okamžitě pozorována ve vysokém rozlišení. Proto se tenké řezy provádějí pomocí mikrotomu. Toto zařízení využívá princip kráječe chleba. Rostlinné tkáně vyžadují o něco silnější řezy než živočišné tkáně, protože rostlinné buňky jsou obvykle větší. Tloušťka řezů rostlinné tkáně pro světelnou mikroskopii je asi 10 mikronů - 20 mikronů. Některé ubrousky jsou příliš měkké na to, aby je bylo možné rovnou odříznout. Proto se po fixaci zalijí do roztaveného parafínu nebo speciální pryskyřice, která nasytí celou tkaninu. Po vychladnutí se vytvoří pevný blok, který se následně řeže pomocí mikrotomu. Je pravda, že u rostlinných tkání se výplň používá mnohem méně často než u zvířat. To se vysvětluje skutečností, že rostlinné buňky mají silné buněčné stěny, které tvoří tkáňový rámec. Lignifikované skořápky jsou obzvláště silné.

Přelévání však může narušit strukturu buňky, proto se používá jiná metoda, kde se toto nebezpečí snižuje? rychlé zmrazení. Zde se obejdete bez fixace a plnění. Zmrazená tkáň je řezána pomocí speciálního mikrotomu (kryotomu).

Zmrazené řezy připravené tímto způsobem mají výraznou výhodu v tom, že lépe zachovávají přirozené strukturní rysy. Jsou však náročnější na vaření a přítomnost ledových krystalů stále kazí některé detaily.

Mikroskopisté se vždy zajímali o možnost ztráty a deformace některých buněčných komponent během procesu fixace a barvení. Proto se získané výsledky ověřují jinými metodami.

Možnost zkoumat živé buňky pod mikroskopem, ale tak, aby detaily jejich struktury vypadaly zřetelněji, se zdála velmi lákavá. Tuto příležitost poskytují speciální optické systémy: fázově kontrastní a interferenční mikroskopy. Je dobře známo, že světelné vlny, stejně jako vodní vlny, se mohou navzájem rušit a zvyšovat nebo snižovat amplitudu výsledných vln. V běžném mikroskopu, když světelné vlny procházejí jednotlivými složkami buňky, mění svou fázi, ačkoli lidské oko tyto rozdíly nedokáže detekovat. Ale díky interferenci mohou být vlny přeměněny a pak mohou být různé složky buňky od sebe odlišeny pod mikroskopem, aniž by bylo nutné se uchýlit k barvení. Tyto mikroskopy využívají 2 paprsky světelných vln, které na sebe vzájemně působí (superponují se), čímž se zvyšuje nebo snižuje amplituda vln vstupujících do oka z různých složek buňky.

Aby bylo možné vidět malý předmět, je nutné jej zvětšit. Zvětšení se dosahuje pomocí systému čoček umístěných mezi okem vyšetřujícího a předmětem. Kontrast a rozlišení jsou velmi důležité pro mikroskopická pozorování, umožňují jasně odlišit objekt od pozadí a odděleně vidět velmi blízké detaily obrazu. Podle principu tvorby obrazu se mikroskopie dělí na světelnou, elektronovou a laserovou.

Moderní světelné mikroskopy jsou složité a mají tři systémy čoček (obr. 2.1). Kondenzátorový systém je zodpovědný za správné osvětlení zorného pole a je umístěn mezi světelným zdrojem a objektem. U externího zdroje světla jsou paprsky směrovány do kondenzoru zrcadlem. Mnoho moderních mikroskopů má vestavěný zdroj světla a nemá zrcadlo. Obraz systému čoček objektivu obrácený k objektu a okuláru v kontaktu s okem výzkumníka se zvětší. Celkové zvětšení je definováno jako součin zvětšení objektivu a zvětšení okuláru. Rozlišovací schopnost mikroskopu závisí na vlnové délce použitého světla, optických vlastnostech čoček a indexu lomu média v kontaktu s vnější čočkou objektivu.

Rýže. 2.1.

Nejjednodušší technikou pro zvýšení rozlišení mikroskopu je použití imerze. Mezi vnější čočku čočky a předmět je umístěna kapka kapaliny, jejíž index lomu převyšuje index lomu vzduchu. Pro každou kapalinu se používá speciální imerzní čočka. Nejběžnější jsou vodní (bílý kroužek) a olejové (černý kroužek) čočky. Modifikace konvenční mikroskopie s jasným polem jsou ultrafialová mikroskopie, mikroskopie v tmavém poli a mikroskopie s fázovým kontrastem.

Použití ultrafialových paprsků s kratší vlnovou délkou také zlepšuje rozlišovací schopnost mikroskopu. Použití speciálních světelných zdrojů a křemenné optiky však vede k výraznému zvýšení nákladů na mikroskopické studie.

V mikroskopii tmavého pole je objekt osvětlen pouze šikmými bočními paprsky pomocí speciálního kondenzoru tmavého pole. Při tomto osvětlení zůstává zorné pole tmavé a malé částice září odraženým světlem. Mikroskopie v tmavém poli umožňuje rozeznat obrysy objektů, které leží mimo viditelnost konvenčního mikroskopu, jako jsou prokaryotické bičíky. Při této metodě pozorování je však nemožné zkoumat vnitřní strukturu objektu.

Při použití zařízení s fázovým kontrastem můžete pozorovat živé průhledné objekty, které se hustotou prakticky neliší od okolního pozadí. Barva a jas paprsků procházejících takovými objekty se téměř nemění, ale dochází k fázovému posunu, který lidské oko nezaregistruje. Zařízení pro fázový kontrast, používané jako nástavec ke konvenčnímu mikroskopu, převádí fázové rozdíly ve světelných vlnách na změny jejich barvy a jasu. Průhledné předměty se zpřehledňují a v buňkách velkých mikroorganismů lze pozorovat i jednotlivé struktury a inkluze.

Přednáška 13. Mikroskopie jako metoda studia buněk a tkání.

1. Světelná mikroskopie.

2. Elektronová mikroskopie.

Moderní cytologie má četné a rozmanité výzkumné metody, bez kterých by nebylo možné shromažďovat a zlepšovat znalosti o struktuře a funkcích buněk. V této kapitole se seznámíme pouze se základními, nejdůležitějšími výzkumnými metodami.

Moderní světelný mikroskop je velmi pokročilé zařízení, které má stále prvořadý význam při studiu buněk a jejich organel. Pomocí světelného mikroskopu je dosaženo 2000-2500násobného zvětšení. Zvětšení mikroskopu závisí na jeho rozlišení, tedy na nejmenší vzdálenosti mezi dvěma body, které jsou viditelné samostatně.

Čím menší je částice viditelná mikroskopem, tím větší je její rozlišení. Ta je zase určena aperturou objektivu (apertura je skutečný otvor optického systému, určený velikostí čoček nebo clon) a vlnovou délkou světla.

Rozlišení mikroskopu se určí pomocí vzorce: a = 0,6, kde a je minimální vzdálenost mezi dvěma body; -- vlnová délka světla; n je index lomu média umístěného mezi preparátem a první, tj. čelní čočkou objektivu; a je úhel mezi optickou osou čočky a nejsilněji se odchylujícím paprskem vstupujícím do čočky, neboli úhel difrakce paprsků.

Hodnota uvedená ve jmenovateli zlomku (n sin a) je pro každou čočku konstantní a nazývá se její číselná apertura. Na tubusu objektivu je vyryta číselná apertura i zvětšení. Vztah mezi numerickou aperturou a minimální rozlišitelnou vzdáleností je následující: čím větší je numerická apertura, tím menší je tato vzdálenost, tj. čím vyšší je rozlišení mikroskopu.

Zvýšení rozlišení mikroskopu, které je naprosto nezbytné pro studium detailů buněčné struktury, je dosaženo dvěma způsoby:

1) zvýšení numerické apertury objektivu;

2) snížení vlnové délky světla, které osvětluje lék.

Pro zvýšení numerické apertury se používají imerzní objektivy. Použité kapaliny jsou: voda (r = 1,33), glycerin (r = 1,45), cedrový olej (/1 = 1,51) ve srovnání se vzduchem n rovno 1.

Protože index lomu imerzních kapalin je větší než 1, zvětšuje se numerická apertura čočky a mohou do ní vstupovat paprsky, které svírají s optickou osou čočky větší úhel, než v případě, kdy je mezi přední čočkou čočky vzduch. čočka a vzorek.

Druhým způsobem, jak zvýšit rozlišovací schopnost mikroskopu, je použití ultrafialových paprsků, jejichž vlnová délka je kratší než vlnová délka paprsků viditelného světla.

Rozlišovací schopnost mikroskopu však lze zvýšit pouze do určité meze, omezené vlnovou délkou světla. Nejmenší částice, které jsou jasně viditelné v moderním světelném mikroskopu, musí mít hodnotu větší než 1/3 vlnové délky světla. To znamená, že při použití viditelné části denního světla o vlnové délce od 0,004 do 0,0007 mm budou částice alespoň 0 být viditelný v mikroskopu 0,0002-0,0003 mm.S pomocí moderních mikroskopů je tedy možné zkoumat ty detaily buněčné struktury, které mají velikost alespoň 0,2-0,3 mikronů.

V současné době bylo vytvořeno mnoho různých modelů světelných mikroskopů. Poskytují příležitost k mnohostrannému studiu buněčných struktur a jejich funkcí.

Biologický mikroskop. Biologický mikroskop (MBI-1, MBI-2, MBI-3, MBR atd.) je určen pro studium preparátů osvětlených procházejícím světlem. Právě tento typ mikroskopu je nejrozšířenější pro studium struktury buněk a dalších objektů.

Pomocí biologického mikroskopu je však možné podrobně studovat především fixované a barvené buněčné preparáty. Většina živých, nezbarvených buněk je v procházejícím světle bezbarvá a průhledná (nepohlcují světlo) a nelze je podrobně zkoumat.

Fázová kontrastní mikroskopie. Zařízení pro fázový kontrast poskytuje kontrastní obraz preparátů živých buněk, téměř neviditelný při jejich pozorování v biologickém mikroskopu).

Metoda fázového kontrastu je založena na skutečnosti, že jednotlivé oblasti transparentního vzorku se liší od okolního prostředí indexem lomu. Světlo, které jimi prochází, se proto šíří různými rychlostmi, tedy dochází k fázovému posunu, který se projevuje změnou jasu. Fázové změny světelných vln se převádějí na světelné vibrace různých amplitud a okem je vnímán kontrastní obraz preparátu, ve kterém rozložení osvětlení odpovídá rozložení širokých příležitostí pro studium živých buněk, jejich organel a inkluzí v neporušený stav. Tato okolnost hraje důležitou roli, protože fixace a barvení buněk zpravidla poškozuje buněčné struktury.

Zařízení pro fázový kontrast pro biologický mikroskop se skládá ze sady fázových čoček, které se od konvenčních liší přítomností prstencové fázové desky, kondenzoru se sadou prstencových clon a pomocného mikroskopu, který zvětšuje obraz prstencové clony. a fázovou desku, když jsou kombinovány.

Interferenční mikroskopie. Metoda interferenčního kontrastu je blízká metodě mikroskopie s fázovým kontrastem a umožňuje získat kontrastní snímky nebarvených průhledných živých buněk a také vypočítat suchou hmotnost buněk. Speciální interferenční mikroskop používaný pro tyto účely je konstruován tak, že paprsek paralelních světelných paprsků vycházejících ze světelného zdroje je rozdělen na dvě paralelní větve - horní a spodní.

Spodní větev prochází preparátem a mění se fáze jeho světelné vibrace, zatímco horní vlna zůstává nezměněna. U léku, tzn. v čočkových hranolech se obě větve znovu spojí a vzájemně se ruší. V důsledku interference jsou oblasti léčiva, které mají různé tloušťky nebo nestejné indexy lomu, natřeny různými barvami a stávají se kontrastními a jasně viditelnými.

Fluorescenční mikroskopie. Podobně jako fázový kontrast umožňuje fluorescenční (neboli luminiscenční) mikroskopie studovat živou buňku. Fluorescence je záře předmětu, excitovaná světelnou energií, kterou absorbuje. Fluorescence může být excitována ultrafialovými, modrými a fialovými paprsky.

Řada struktur a látek obsažených v buňkách má svou vlastní (nebo primární) fluorescenci. Například zelený pigment chlorofyl, který se nachází v chloroplastech rostlinných buněk, má charakteristickou jasně červenou fluorescenci. Poměrně jasnou záři produkují vitamíny A a B a některé pigmenty bakteriálních buněk; to umožňuje rozpoznat jednotlivé druhy bakterií.

Většina látek obsažených v buňkách však nemá vlastní fluorescenci. Takové látky začnou zářit a odhalit různé barvy až po předběžném ošetření luminiscenčními barvivy (sekundární fluorescence). Tato barviva se nazývají fluorochromy Patří sem fluorescein, akridinová oranž, berberin sulfát, floxin atd. Fluorochromy se obvykle používají ve velmi slabých koncentracích (například 1:10000, 1:100000) a nepoškozují živou buňku. Mnohé z fluorochromů selektivně barví jednotlivé buněčné struktury a látky ve specifickém světle. Akridinová oranž tedy za určitých podmínek barví kyselinu deoxyribonukleovou (DNA) zeleně a kyselinu ribonukleovou (RNA) oranžově. Sekundární fluorescence akridinovou oranží je proto nyní jednou z důležitých metod pro studium lokalizace nukleových kyselin v buňkách různých organismů.

Použití fluorochromů navíc umožňuje získat kontrastní, snadno pozorovatelné přípravky, ve kterých lze snadno nalézt požadované struktury, rozpoznat a spočítat bakteriální buňky. Metoda fluorescenční mikroskopie také umožňuje studovat změny v buňkách a jednotlivých intracelulárních strukturách za různých funkčních stavů a ​​umožňuje rozlišit živé a mrtvé buňky.

Při použití paprsků modrého a fialového světla jako zdroje fluorescence se zařízení skládá z běžného biologického mikroskopu, nízkonapěťové lampy (pro mikroskop) s filtrem modrého světla, který propouští paprsky, které vybudí fluorescenci, a filtru žlutého světla. který odstraňuje přebytečné modré paprsky. Použití ultrafialových paprsků jako zdroje fluorescence vyžaduje speciální fluorescenční mikroskop s křemennou optikou, který propouští ultrafialové paprsky.

Polarizační mikroskopie. Metoda polarizační mikroskopie je založena na schopnosti různých složek buněk a tkání lámat polarizované světlo. Některé buněčné struktury, jako jsou vřetenová filamenta, myofibrily, řasinky řasinkového epitelu apod., se vyznačují určitou orientací molekul a mají vlastnost dvojlomu. Jedná se o tzv. anizotropní struktury.

Anizotropní struktury jsou studovány pomocí polarizačního mikroskopu. Od běžného biologického mikroskopu se liší tím, že polarizátor je umístěn před kondenzorem a kompenzátor a analyzátor jsou umístěny za preparátem a čočkou, což umožňuje podrobné studium dvojlomu v uvažovaném objektu. V tomto případě jsou v buňkách obvykle pozorovány světlé nebo barevné struktury, jejichž vzhled závisí na poloze léčiva vůči rovině polarizace a na velikosti dvojlomu.

Polarizační mikroskop umožňuje určit orientaci částic v buňkách a jiných strukturách, jasně vidět struktury s dvojlomem a při vhodném zpracování preparátů lze pozorovat molekulární organizaci konkrétní části buňky.

Mikroskopie tmavého pole. Studium léků ve tmě se provádí pomocí speciálního kondenzátoru. Kondenzátor v tmavém poli se liší od konvenčního kondenzoru ve světlém poli tím, že propouští pouze velmi šikmé okrajové paprsky ze zdroje světla. Protože jsou okrajové paprsky velmi nakloněny, nepronikají do čočky a zorné pole mikroskopu se jeví jako tmavé, zatímco předmět osvětlený rozptýleným světlem se jeví jako světlý.

Buněčné preparáty obvykle obsahují struktury různé optické hustoty. Na obecně tmavém pozadí jsou tyto struktury jasně viditelné díky jejich odlišné záři a září, protože rozptylují paprsky světla dopadající na ně (Tyndallův efekt).

V tmavém poli lze pozorovat různé živé buňky.

Ultrafialová mikroskopie. Ultrafialové (UV) paprsky lidské oko nevnímá, což znemožňuje přímé studium buněk a jejich struktur v nich. Pro účely studia buněčných preparátů v UV záření E.M. Broomberg (1939) navrhl původní ultrafialový mikroskop MUF-1 a v současné době je k dispozici několik modelů tohoto mikroskopu. Metoda E.M. Broomberg vychází ze skutečnosti, že mnoho látek, které tvoří buňky, má charakteristická absorpční spektra UV paprsků.

Při studiu různých látek v živých nebo fixovaných nebarvených buňkách a tkáních v takovém mikroskopu se preparát třikrát vyfotografuje (na stejné desce) v paprscích tří různých zón UV spektra.

Pro fotografování jsou vlnové délky UV voleny tak, že v každé zóně je absorpční pás jedné látky, která neabsorbuje paprsky v dalších dvou zónách. Proto se látky, které jsou na fotografiích vidět, na všech fotografiích ukazují jako jiné.

Výsledné snímky jsou pak umístěny do speciálního zařízení zvaného chromoskop. Jeden obrázek je zobrazen modře, druhý zeleně a třetí červeně.

Získají se tři barevné obrazy, které se v chromoskopu spojí do jednoho a v tomto konečném obrazu předmětu se ukáže, že různé látky buňky jsou namalovány různými barvami.

Ale ultrafialový mikroskop umožňuje nejen fotografování, ale také vizuální pozorování tkání a buněk, pro které má speciální fluorescenční stínítko.

Pomocí tohoto mikroskopu je možné zkoumat částice o něco menší velikosti než v běžném biologickém mikroskopu, a to díky tomu, že UV paprsky mají mnohem kratší vlnovou délku než běžné světelné paprsky.

Rozlišení UV mikroskopu je tedy 0,11 μm, zatímco rozlišení biologického mikroskopu při běžném osvětlení je 0,2-0,3 μm.

Pomocí ultrafialového mikroskopu se provádí kvantitativní stanovení absorpce UV paprsků nukleovými kyselinami a dalšími látkami obsaženými v buňkách, tj. stanoví se množství těchto látek v jedné buňce.

Mikrofotografie. Provádí se mikrofotografie různých mikroskopických preparátů za účelem získání jejich zvětšeného obrazu - mikrofotografie. Mikrofotografie jsou vhodné pro studium jednotlivých struktur buněk a jiných objektů; mikrofotografie představují dokumenty, které velmi přesně odrážejí všechny detaily struktury mikroskopického preparátu.

Fotografování mikroskopických preparátů se provádí pomocí speciálních mikrofotoinstalací nebo mikrofotopřídavných kamer. Poslední jmenované jsou široce používané a jsou vhodné pro mikrofotografii biologickým a jakýmkoli jiným mikroskopem. Mikrofotoaparát je fotoaparát, u kterého byla čočka odstraněna a nahrazena mikroskopem.

Optický systém mikroskopu slouží jako čočka tohoto fotoaparátu. Existuje několik typů mikrofotografických příloh. Mikrofotografické nástavce jako MFN-8 jsou velmi praktické.

Nechybí ani speciální biologický mikroskop MBI-6 s permanentní kamerou. MBI-6 umožňuje rutinní vizuální vyšetření drog a jejich fotografování v procházejícím i odraženém světle, ve světlém i tmavém zorném poli, s fázovým kontrastem a v polarizovaném světle.

Mikrofilmování hraje důležitou roli při studiu životních procesů buněk. Ke studiu detailů nejdůležitějších procesů probíhajících v buňce, jako je dělení, fagocytóza, cytoplazmatický tok atd., se používá časosběrné zařízení.

Pomocí tohoto zařízení je možné vyrábět buď zrychlené filmování, které se obvykle používá u rychle probíhajících procesů, nebo zpomalené filmování těch změn v buňce, které se vyznačují pomalým tokem.

Mikrokinofilmování není jen metodou, která umožňuje detailně studovat různé struktury a procesy v živé buňce, ale také metodou dokumentování těchto procesů a všech změn, které jsou s nimi spojeny.