1. Visi dzīvie organismi uz Zemes sastāv no šūnām, kas ir līdzīgas pēc uzbūves, ķīmiskā sastāva un funkcionēšanas. Tas runā par visu dzīvo organismu attiecībām (kopīgo izcelsmi) uz Zemes (par organiskās pasaules vienotību).

2. Šūna ir:

• struktūrvienība (organismi sastāv no šūnām)
• funkcionālā vienība (ķermeņa funkcijas tiek veiktas šūnu darba dēļ)
• ģenētiskā vienība (šūnā ir iedzimta informācija)
• augšanas vienība (organisms aug, vairojoties šūnām)
• reprodukcijas vienība (vairošanās notiek dzimumšūnu dēļ)
• dzīvības aktivitātes vienība (šūnā notiek plastiskā un enerģijas vielmaiņas procesi) utt.

3. Visas jaunās meitas šūnas tiek veidotas no esošajām mātes šūnām, daloties.

4. Daudzšūnu organisma augšana un attīstība notiek vienas vai vairāku sākotnējo šūnu augšanas un vairošanās (mitozes ceļā).

Puiši

ok atvērtas šūnas.

Lēvenhuks atklātās dzīvās šūnas (spermatozoīdi, eritrocīti, ciliāti, baktērijas).

Brūns atvēra kodolu.

Schleiden Un Švāns izvirzīja pirmo šūnu teoriju (“Visi dzīvie organismi uz Zemes sastāv no šūnām, kas pēc struktūras ir līdzīgas”).

Metodes

1. Gaismas mikroskops palielinās līdz 2000 reizēm (parastā skola - no 100 līdz 500 reizēm). Var redzēt kodolu, hloroplastus, vakuolu. Ir iespējams pētīt dzīvā šūnā notiekošos procesus (mitoze, organellu kustība u.c.).

2. Elektronu mikroskops palielinās līdz 10 7 reizēm, kas ļauj pētīt organellu mikrostruktūru. Metode nedarbojas ar dzīviem objektiem.

3. Ultracentrifūga.Šūnas iznīcina un ievieto centrifūgā. Šūnu komponenti tiek atdalīti pēc blīvuma (smagākās daļas tiek savāktas caurules apakšā, vieglākās - uz virsmas). Metode ļauj selektīvi izolēt un pētīt organellus.

Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Norādiet formulējumu vienam no šūnu teorijas noteikumiem
1) Sēnes šūnas apvalks sastāv no ogļhidrātiem
2) Dzīvnieku šūnām trūkst šūnu sienas
3) Visu organismu šūnās ir kodols
4) Organismu šūnas pēc ķīmiskā sastāva ir līdzīgas
5) Jaunas šūnas veidojas sadalot sākotnējo mātes šūnu

Atbilde

Izvēlieties trīs iespējas. Kādi ir šūnu teorijas nosacījumi?
1) Mātes šūnas dalīšanās rezultātā veidojas jaunas šūnas
2) Dzimuma šūnas satur haploīdu hromosomu komplektu
3) Pēc ķīmiskā sastāva šūnas ir līdzīgas
4) Šūna – visu organismu attīstības vienība
5) Visu augu un dzīvnieku audu šūnas pēc struktūras ir vienādas
6) Visas šūnas satur DNS molekulas

Atbilde

1) atomu biogēnā migrācija
2) organismu attiecības

4) dzīvības parādīšanās uz Zemes pirms aptuveni 4,5 miljardiem gadu

6) dzīvās un nedzīvās dabas attiecības

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Kāda metode ļauj selektīvi izolēt un pētīt šūnu organellus
1) krāsošana
2) centrifugēšana
3) mikroskopija
4) ķīmiskā analīze

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Sakarā ar to, ka uzturs, elpošana un atkritumu veidošanās notiek jebkurā šūnā, to uzskata par vienību.
1) izaugsme un attīstība
2) funkcionāls
3) ģenētiska
4) ķermeņa uzbūve

Atbilde

Izvēlieties trīs iespējas. Šūnu teorijas galvenie noteikumi ļauj izdarīt secinājumus par
1) vides ietekme uz fizisko sagatavotību
2) organismu attiecības
3) augu un dzīvnieku izcelsme no kopīga senča
4) organismu attīstība no vienkāršas līdz sarežģītai
5) līdzīga visu organismu šūnu uzbūve
6) dzīvības spontānas rašanās iespēja no nedzīvas matērijas

Atbilde

Izvēlieties trīs iespējas. Līdzīga augu un dzīvnieku šūnu struktūra ir pierādījums
1) viņu attiecības
2) visu karaļvalstu organismu kopīgā izcelsme
3) augu izcelsme no dzīvniekiem
4) organismu komplikācija evolūcijas procesā
5) organiskās pasaules vienotība
6) organismu daudzveidība

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Šūnu uzskata par organismu augšanas un attīstības vienību.
1) tam ir sarežģīta struktūra
2) ķermenis sastāv no audiem
3) mitozes rezultātā organismā palielinās šūnu skaits
4) dzimumšūnas ir iesaistītas dzimumvairošanā

Atbilde

Izvēlieties vienu, vispareizāko variantu. Šūna ir organisma augšanas un attīstības vienība.
1) tam ir kodols
2) tajā tiek glabāta iedzimta informācija
3) tas spēj dalīties
4) audi sastāv no šūnām

Atbilde

1. Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Ar gaismas mikroskopijas palīdzību augu šūnā var atšķirt:
1) endoplazmatiskais tīkls
2) mikrotubulas
3) vakuole
4) šūnu siena
5) ribosomas

Atbilde

2. Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Gaismas mikroskopā var redzēt
1) šūnu dalīšanās
2) DNS replikācija
3) transkripcija
4) ūdens fotolīze
5) hloroplasti

Atbilde

3. Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Pētot augu šūnu gaismas mikroskopā, var redzēt
1) šūnu membrāna un Golgi aparāts
2) apvalks un citoplazma
3) kodols un hloroplasti
4) ribosomas un mitohondriji
5) endoplazmatiskais tīkls un lizosomas

Atbilde

Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Šūnu teorijas izstrādē piedalījās šādi cilvēki:
1) Oparīns
2) Vernadskis
3) Šleidens un Švāns
4) Mendelis
5) Virčovs

Atbilde

Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Centrifugēšanas metode ļauj
1) nosaka vielu kvalitatīvo un kvantitatīvo sastāvu šūnā
2) noteikt makromolekulu telpisko konfigurāciju un dažas fizikālās īpašības
3) attīra no šūnas izņemtās makromolekulas
4) iegūstiet šūnas trīsdimensiju attēlu
5) dala šūnu organellus

Atbilde

Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Kāda ir elektronu mikroskopijas izmantošanas priekšrocība salīdzinājumā ar gaismas mikroskopiju?
1) augstāka izšķirtspēja
2) spēja novērot dzīvos objektus
3) metodes augstās izmaksas
4) zāļu sagatavošanas sarežģītība
5) spēja pētīt makromolekulāras struktūras

Atbilde

Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet ciparus, zem kuriem tās norādītas. Kādas organellas tika atrastas šūnā, izmantojot elektronu mikroskopu?
1) ribosomas
2) serdeņi
3) hloroplasti
4) mikrotubulas
5) vakuoli

Atbilde

Identificējiet divus elementus, kas “izkrīt” no vispārējā saraksta, un atbildē pierakstiet ciparus, zem kuriem tie ir norādīti. Šūnu teorijas galvenie nosacījumi ļauj to secināt
1) atomu biogēnā migrācija
2) organismu attiecības
3) augu un dzīvnieku izcelsme no kopīga senča
4) dzīvības parādīšanās uz Zemes pirms aptuveni 4,5 miljardiem gadu
5) līdzīga visu organismu šūnu uzbūve

Atbilde

1. Izvēlieties divas pareizās atbildes no piecām un pierakstiet tabulā ciparus, zem kuriem tās norādītas. Citoloģijā izmantotās metodes
1) hibridoloģiskais
2) ģenealoģisks
3) centrifugēšana
4) mikroskopija
5) uzraudzība

Atbilde

© D.V. Pozdņakovs, 2009-2019

Līdz XIX gadsimta beigām. lielākā daļa struktūru, ar kurām var redzēt izmantojot gaismas mikroskopu(t.i., mikroskops, kas objekta apgaismošanai izmanto redzamo gaismu) jau ir atklāts. Šķita, ka šūna ir kaut kas līdzīgs nelielam dzīvas protoplazmas kamolam, ko vienmēr ieskauj plazmas membrāna un dažreiz - kā, piemēram, augos, nedzīva šūnas siena. Visievērojamākā struktūra šūnā bija kodols, kas satur viegli krāsojamu materiālu - hromatīnu (vārds ir tulkojumā un nozīmē "krāsains materiāls").

Hromatīns ir despiralizēta forma hromosomas. Pirms šūnu dalīšanās hromosomas izskatās kā gari plāni pavedieni. Hromosomas satur DNS, ģenētisko materiālu. DNS regulē šūnas dzīvībai svarīgo aktivitāti un tai ir spēja vairoties, tas ir, tā nodrošina jaunu šūnu veidošanās.

Attēlos parādīti vispārināti dzīvnieki un augu šūna kā redzams gaismas mikroskopā. ("Vispārinātā" šūna parāda visas tipiskās struktūras, kas atrodamas jebkurā šūnā.)

Šūnas vienīgās struktūras, kas ir parādīti šeit un kas līdz XIX gs. vēl nav atklātas - tās ir lizosomas. Attēlos parādīti dažu dzīvnieku un augu šūnu mikrogrāfi.

dzīvošana šūnu saturs To, kas aizpilda telpu starp tā kodolu un plazmas membrānu, sauc par citoplazmu. Citoplazmā ir daudz dažādu organellu. Organelle ir noteiktas struktūras šūnu struktūra, kas veic noteiktu funkciju. Vienīgā struktūra, kas atrodama dzīvnieku šūnās un nav augu šūnās, ir centriole. Kopumā augu šūnas ir ļoti līdzīgas dzīvniekiem, taču tajās ir vairāk dažādu struktūru. Atšķirībā no dzīvnieku šūnām, augu šūnām ir:

1) relatīvi stingra šūnu siena pārklāj plazmas membrānas ārpusi; caur porām šūnu sieniņā iziet tievi pavedieni, tā sauktās plazmodesmatas, kas savieno blakus esošo šūnu citoplazmu vienotā veselumā;
2) hloroplasts kurā notiek fotosintēze;
3) liela centrālā vakuola; dzīvnieku šūnās ir tikai mazi vakuoli, ar kuru palīdzību, piemēram, tiek veikta.

Par to, kā lietot gaismas mikroskops lasītājs uzzinās attiecīgajā rakstā.

Prokarioti un eikarioti

Iepriekšējā rakstā mēs jau runājām par divu veidu šūnām - prokarioti ical un eikarioti kaļķakmens, - atšķirības starp kurām ir fundamentālas dabas. Prokariotu šūnās DNS brīvi atrodas citoplazmā, zonā, ko sauc par nukleoīdu; tas nav īsts kodols. Eikariotu šūnās DNS atrodas kodolā, ko ieskauj kodola apvalks, kas sastāv no divām membrānām. Savienojumā ar olbaltumvielām DNS veido hromosomas. Atšķirības starp prokariotu un eikariotu šūnām ir sīkāk aplūkotas attiecīgajā rakstā.

Šūnu pētīšanai ir izstrādātas un pielietotas daudzas metodes, kuru iespējas nosaka mūsu zināšanu līmeni šajā jomā. Sasniegumi šūnu bioloģijas izpētē, tostarp pēdējo gadu izcilākie sasniegumi, parasti tiek saistīti ar jaunu metožu pielietošanu. Tāpēc, lai pilnīgāk izprastu šūnu bioloģiju, ir nepieciešama vismaz zināma izpratne par attiecīgajām šūnu izpētes metodēm.

Gaismas mikroskopija

Vecākā un tajā pašā laikā visizplatītākā šūnu izpētes metode ir mikroskopija. Var teikt, ka šūnas izpētes sākumu noteica gaismas optiskā mikroskopa izgudrojums.

Cilvēka neapbruņota acs izšķirtspēja ir aptuveni 1/10 mm. Tas nozīmē, ka, ja skatāties uz divām līnijām, kas atrodas mazāk nekā 0,1 mm attālumā viena no otras, tās saplūst vienā. Lai tuvāk atšķirtu izvietotās struktūras, tiek izmantoti optiskie instrumenti, piemēram, mikroskops.

Taču gaismas mikroskopa iespējas nav neierobežotas. Gaismas mikroskopa izšķirtspējas robežu nosaka gaismas viļņa garums, tas ir, ar optisko mikroskopu var pētīt tikai tādas struktūras, kuru minimālie izmēri ir salīdzināmi ar gaismas starojuma viļņa garumu. Labākā gaismas mikroskopa izšķirtspēja ir aptuveni 0,2 µm (vai 200 nm), kas ir aptuveni 500 reizes labāka nekā cilvēka acs. Teorētiski nav iespējams izveidot augstas izšķirtspējas gaismas mikroskopu.

Daudzas šūnu sastāvdaļas ir līdzīgas pēc optiskā blīvuma un bez īpašas apstrādes ir praktiski neredzamas parastajā gaismas mikroskopā. Lai tās būtu redzamas, tiek izmantotas dažādas krāsvielas ar noteiktu selektivitāti.

XIX gadsimta sākumā. Radās nepieciešamība pēc krāsvielām tekstila audumu krāsošanai, kas savukārt izraisīja paātrinātu organiskās ķīmijas attīstību. Izrādījās, ka dažas no šīm krāsvielām krāso arī bioloģiskos audus un, gluži negaidīti, bieži vien dod priekšroku saistās ar noteiktiem šūnas komponentiem. Šādu selektīvu krāsvielu izmantošana ļauj smalkāk izpētīt šūnas iekšējo struktūru. Šeit ir tikai daži piemēri:

Hematoksilīna krāsviela dažas kodola sastāvdaļas iekrāso zilā vai purpursarkanā krāsā;

· pēc secīgas apstrādes ar floroglucinolu un pēc tam ar sālsskābi, lignified šūnu membrānas kļūst ķiršu sarkanas;

Sudan III krāsviela nokrāso korķainās šūnu membrānas rozā krāsā;

Vājš joda šķīdums kālija jodīdā padara cietes graudus zilus.

Mikroskopiskiem pētījumiem lielākā daļa audu tiek fiksēti pirms krāsošanas. Pēc fiksācijas šūnas kļūst caurlaidīgas pret krāsvielām, un šūnu struktūra stabilizējas. Viens no visizplatītākajiem fiksatoriem botānikā ir etilspirts.

Fiksācija un krāsošana nav vienīgās procedūras, ko izmanto preparātu sagatavošanai. Lielākā daļa audu ir pārāk biezi, lai tos nekavējoties novērotu augstā izšķirtspējā. Tāpēc uz mikrotoma tiek izgatavotas plānas sekcijas. Šajā ierīcē tiek izmantots maizes griezēja princips. Augu audiem tiek izgatavotas nedaudz biezākas sekcijas nekā dzīvniekiem, jo ​​augu šūnas parasti ir lielākas. Augu audu sekciju biezums gaismas mikroskopijai ir aptuveni 10 µm - 20 µm. Daži audumi ir pārāk mīksti, lai tos uzreiz nogrieztu. Tāpēc pēc nostiprināšanas tos ielej izkausētā parafīnā vai speciālos sveķos, kas piesūcina visu audumu. Pēc atdzesēšanas veidojas ciets bloks, ko pēc tam sagriež uz mikrotoma. Tiesa, augu audiem pildījumu izmanto daudz retāk nekā dzīvniekiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka augu šūnām ir spēcīgas šūnu sienas, kas veido audu karkasu. Lignified čaumalas ir īpaši izturīgas.

Tomēr pildījums var izjaukt šūnas struktūru, tāpēc tiek izmantota cita metode, kur šī bīstamība tiek samazināta? ātra sasalšana. Šeit jūs varat iztikt bez fiksēšanas un liešanas. Saldēti audi tiek sagriezti uz īpaša mikrotoma (kriotoma).

Šādi sagatavotām saldētām sekcijām ir nepārprotama priekšrocība, jo tās labāk saglabā dabiskās struktūras iezīmes. Tomēr tos ir grūtāk pagatavot, un ledus kristālu klātbūtne joprojām sabojā dažas detaļas.

Mikroskopi vienmēr ir bijuši nobažījušies par atsevišķu šūnas komponentu zuduma un deformācijas iespējamību fiksācijas un krāsošanas laikā. Tāpēc iegūtos rezultātus pārbauda ar citām metodēm.

Šķita ļoti vilinoši pētīt dzīvās šūnas mikroskopā, bet tā, lai skaidrāk izpaustos to struktūras detaļas. Šo iespēju nodrošina īpašas optiskās sistēmas: fāzes kontrasta un traucējumu mikroskopi. Ir labi zināms, ka gaismas viļņi, tāpat kā ūdens viļņi, var traucēt viens otru, palielinot vai samazinot iegūto viļņu amplitūdu. Parastā mikroskopā, gaismas viļņiem ejot cauri atsevišķām šūnas sastāvdaļām, tie maina savu fāzi, lai gan cilvēka acs šīs atšķirības nekonstatē. Bet traucējumu dēļ viļņus var pārveidot, un tad dažādas šūnas sastāvdaļas var atšķirt viena no otras mikroskopā, neizmantojot krāsošanu. Šajos mikroskopos tiek izmantoti 2 gaismas viļņu stari, kas mijiedarbojas (pārklājas) viens ar otru, palielinot vai samazinot to viļņu amplitūdu, kas iekļūst acī no dažādām šūnas sastāvdaļām.

Lai varētu apsvērt nelielu objektu, tas ir jāpalielina. Palielinājums tiek panākts, izmantojot lēcu sistēmu, kas atrodas starp pētnieka aci un objektu. Liela nozīme mikroskopiskajos novērojumos ir kontrastam un izšķirtspējai, kas ļauj skaidri atšķirt objektu no fona un atsevišķi redzēt ļoti tuvas attēla detaļas. Atkarībā no attēla veidošanas principa mikroskopiju iedala gaismas, elektronu un lāzera.

Mūsdienu gaismas mikroskopi ir sarežģīti un tiem ir trīs lēcu sistēmas (2.1. attēls). Kondensatora sistēma ir atbildīga par pareizu redzes lauka apgaismojumu un atrodas starp gaismas avotu un objektu. Izmantojot ārēju gaismas avotu, stari tiek novirzīti kondensatorā ar spoguli. Daudziem mūsdienu mikroskopiem ir iebūvēts gaismas avots, un tiem nav spoguļa. Palieliniet objektīva objektīva sistēmas attēlu, kas vērsts pret objektu, un okulāra, kas saskaras ar pētnieka aci. Kopējais palielinājums tiek definēts kā objektīva palielinājuma un okulāra palielinājuma reizinājums. Mikroskopa izšķirtspēja ir atkarīga no izmantotās gaismas viļņa garuma, lēcu optiskajām īpašībām un vides refrakcijas indeksa, kas saskaras ar objektīva ārējo lēcu.

Rīsi. 2.1.

Vienkāršākais paņēmiens, kas palielina mikroskopa izšķirtspēju, ir iegremdēšanas izmantošana. Starp objektīva ārējo lēcu un objektu tiek ievietots šķidruma piliens, kura laušanas koeficients ir lielāks nekā gaisa. Katram šķidrumam tiek izmantots īpašs iegremdēšanas objektīvs. Visizplatītākās ir ūdens (balts gredzens) un eļļas (melns gredzens) lēcas. Parastās gaismas lauka mikroskopijas modifikācijas ir ultravioletā, tumšā lauka, fāzes kontrasta mikroskopija.

Īsāka viļņa garuma ultravioleto staru izmantošana ļauj palielināt arī mikroskopa izšķirtspēju. Tomēr īpašu gaismas avotu un kvarca optikas izmantošana rada ievērojamu mikroskopisko pētījumu izmaksu pieaugumu.

Tumšā lauka mikroskopijā objektu apgaismo tikai slīpi sānu stari, izmantojot īpašu tumšā lauka kondensatoru. Šādā apgaismojumā redzes lauks paliek tumšs, un mazās daļiņas mirdz ar atstarotu gaismu. Tumšā lauka mikroskopija ļauj atšķirt objektu kontūras, kas atrodas ārpus parastā mikroskopa redzamības, piemēram, prokariotu flagellas. Tomēr ar šo novērošanas metodi nav iespējams ņemt vērā objekta iekšējo struktūru.

Izmantojot fāzes kontrasta ierīci, var novērot dzīvus caurspīdīgus objektus, kas praktiski neatšķiras pēc blīvuma no apkārtējā fona. Caur šādiem objektiem ejošo staru krāsa un spilgtums gandrīz nemainās, taču ir fāzes nobīde, ko cilvēka acs nefiksē. Fāzes kontrasta ierīce, ko izmanto kā pielikumu parastajam mikroskopam, pārvērš gaismas viļņu fāzu atšķirības to krāsas un spilgtuma izmaiņās. Caurspīdīgi objekti kļūst skaidrāki, un lielu mikroorganismu šūnās var novērot pat atsevišķas struktūras un ieslēgumus.

Lekcija 13. Mikroskopija kā šūnu un audu izpētes metode.

1. Gaismas mikroskopija.

2. Elektronu mikroskopija.

Mūsdienu citoloģijā ir neskaitāmas un dažādas pētniecības metodes, bez kurām nebūtu iespējams uzkrāt un pilnveidot zināšanas par šūnu uzbūvi un funkcijām. Šajā nodaļā iepazīsimies tikai ar galvenajām, svarīgākajām pētījumu metodēm.

Mūsdienu gaismas mikroskops ir ļoti ideāls instruments, kas joprojām ir ārkārtīgi svarīgs šūnu un to organellu izpētē. Ar gaismas mikroskopa palīdzību tiek panākts 2000-2500 reižu pieaugums. Mikroskopa palielinājums ir atkarīgs no tā izšķirtspējas, tas ir, mazākā attāluma starp diviem punktiem, kas ir redzami atsevišķi.

Jo mazāka ir daļiņa, kas redzama caur mikroskopu, jo lielāka ir tās izšķirtspēja. Savukārt pēdējo nosaka objektīva apertūra (atvērums ir optiskās sistēmas efektīvā atvēršana, ko nosaka lēcu vai apertūru izmērs) un gaismas viļņa garums.

Mikroskopa izšķirtspējas noteikšana tiek veikta pēc formulas: a = 0,6, kur a ir minimālais attālums starp diviem punktiem; - gaismas viļņa garums; n ir vides refrakcijas indekss, kas atrodas starp preparātu un pirmo, t.i., frontālo objektīvu; a ir leņķis starp lēcas optisko asi un visspēcīgāk novirzīto staru kūli, kas ieplūst objektīvā, jeb staru difrakcijas leņķis.

Daļas (n sin a) saucējā norādītā vērtība ir nemainīga katram objektīvam un tiek saukta par tā skaitlisko apertūru. Skaitliskā apertūra, kā arī palielinājums ir iegravēts uz objektīva cilindra. Attiecība starp skaitlisko apertūru un minimālo izšķirtspējas attālumu ir šāda: jo lielāka ir skaitliskā apertūra, jo mazāks šis attālums, t.i., jo augstāka ir mikroskopa izšķirtspēja.

Mikroskopa izšķirtspējas palielināšana, kas ir absolūti nepieciešama, lai izpētītu šūnas struktūras detaļas, tiek panākta divos veidos:

1) objektīva skaitliskās apertūras palielināšana;

2) gaismas viļņa garuma samazināšanās, kas izgaismo zāles.

Iegremdēšanas objektīvi tiek izmantoti, lai palielinātu skaitlisko diafragmu. Kā šķidrumus izmanto: ūdens (n ​​= 1,33), glicerīns (n ​​= 1,45), ciedra eļļa (/1 = 1,51), salīdzinot ar n gaisu, kas vienāds ar 1.

Tā kā iegremdējamo šķidrumu refrakcijas koeficients ir lielāks par 1, palielinās objektīva skaitliskā apertūra un tajā var iekļūt stari, veidojot lielāku leņķi ar objektīva optisko asi nekā tad, ja starp objektīva priekšējo lēcu un objektīvu atrodas gaiss. sagatavošana.

Otrs veids, kā palielināt mikroskopa izšķirtspēju, ir izmantot ultravioletos starus, kuru viļņa garums ir mazāks par redzamās gaismas staru viļņa garumu.

Tomēr mikroskopa izšķirtspēju var palielināt tikai līdz noteiktai robežai, ko ierobežo gaismas viļņa garums. Vismazākajām daļiņām, kas ir skaidri redzamas mūsdienu gaismas mikroskopā, ir jābūt lielākai par "/z no gaismas viļņa garuma. Tas nozīmē, ka, izmantojot dienasgaismas redzamo daļu ar viļņa garumu no 0,004 līdz 0,0007 mm, daļiņas ir vismaz 0 0002-0,0003 mm Līdz ar to ar moderno mikroskopu palīdzību var aplūkot tās šūnas struktūras detaļas, kuru vērtība ir vismaz 0,2-0,3 mikroni.

Šobrīd ir izveidoti daudzi dažādi gaismas mikroskopu modeļi. Tie nodrošina iespēju daudzpusīgi pētīt šūnu struktūras un to funkcijas.

bioloģiskais mikroskops. Bioloģiskais mikroskops (MBI-1, MBI-2, MBI-3, MBR u.c.) ir paredzēts caurlaidīgās gaismas izgaismoto preparātu pētīšanai. Tieši šāda veida mikroskopus visplašāk izmanto šūnu un citu objektu struktūras pētīšanai.

Taču ar bioloģiskā mikroskopa palīdzību iespējams detalizēti izpētīt galvenokārt fiksētos un iekrāsotos šūnu preparātus. Lielākā daļa dzīvo nekrāsotu šūnu ir bezkrāsainas un caurspīdīgas caurlaidīgajā gaismā (tās neuzsūc gaismu), un tās nevar redzēt detalizēti.

Fāzes kontrasta mikroskopija. Dzīvu šūnu preparātu kontrasta attēls, kas ir gandrīz neredzams, ja to novēro bioloģiskajā mikroskopā, dod fāzes kontrasta ierīci).

Fāzu kontrasta metode ir balstīta uz to, ka caurspīdīga preparāta atsevišķas sekcijas atšķiras no apkārtējās vides refrakcijas koeficienta ziņā. Tāpēc caur tiem ejošā gaisma izplatās dažādos ātrumos, t.i., piedzīvo fāzes nobīdi, kas izpaužas kā spilgtuma izmaiņas. Gaismas viļņu fāzu izmaiņas tiek pārvērstas dažādas amplitūdas gaismas vibrācijās, un acs uztver parauga kontrasta attēlu, kurā apgaismojuma sadalījums atbilst plašo iespēju sadalījumam dzīvo šūnu, to organellu un to organellu izpētē. ieslēgumi neskartā stāvoklī. Šim apstāklim ir svarīga loma, jo šūnu fiksācija un krāsošana, kā likums, bojā šūnu struktūras.

Fāzes kontrasta ierīce bioloģiskajam mikroskopam sastāv no fāzes objektīvu komplekta, kas atšķiras no parastajiem gredzenveida fāzes plāksnes klātbūtnē, kondensatora ar gredzenveida diafragmu komplektu un palīgmikroskopa, kas palielina objektīva attēlu. gredzenveida diafragma un fāzes plāksne, kad tās ir apvienotas.

traucējumu mikroskopija. Interferences kontrasta metode ir tuva fāzes kontrasta mikroskopijas metodei un ļauj iegūt kontrasta attēlus no neiekrāsotām caurspīdīgām dzīvām šūnām, kā arī aprēķināt šūnu sauso svaru. Šiem nolūkiem izmantotais speciālais interferences mikroskops ir veidots tā, ka paralēlu gaismas staru kūlis, kas nāk no gaismas avota, tiek sadalīts divos paralēlos zaros - augšējā un apakšējā.

Apakšējais zars iziet cauri preparātam, un tā gaismas svārstību fāze mainās, bet augšējais vilnis paliek nemainīgs. Par narkotiku, t.i. objektīva prizmās abi zari atkal savienojas un traucē viens otru. Interferences rezultātā preparāta posmi ar dažādu biezumu vai nevienlīdzīgiem refrakcijas rādītājiem tiek nokrāsoti dažādās krāsās un kļūst kontrastējoši un skaidri redzami.

Fluorescences mikroskopija. Tāpat kā fāzes kontrasta metode, arī fluorescējošā (vai luminiscējošā) mikroskopija ļauj pētīt dzīvu šūnu. Fluorescence ir objekta luminiscence, ko ierosina tā absorbētā gaismas enerģija. Fluorescenci var izraisīt ultravioletie, kā arī zilie un violetie stari.

Vairākām šūnās esošajām struktūrām un vielām ir sava (vai primārā) fluorescence. Piemēram, zaļajam pigmenta hlorofilam, kas atrodams augu šūnu hloroplastos, ir raksturīga spilgti sarkana fluorescence. Diezgan spilgtu mirdzumu piešķir A un B vitamīni, daži baktēriju šūnu pigmenti; tas ļauj identificēt atsevišķas baktēriju sugas.

Tomēr lielākajai daļai šūnās esošo vielu nav savas fluorescences. Šādas vielas sāk mirdzēt, atklājot dažādas krāsas, tikai pēc pirmapstrādes ar luminiscējošām krāsvielām (sekundārā fluorescence). Šīs krāsvielas sauc par fluorohromiem.Tās ir fluoresceīns, akridīna oranžs, berberīna sulfāts, floksīns un citi. Fluorohromus parasti izmanto ļoti zemās koncentrācijās (piemēram, 1:10 000, 1:100 000), un tie nebojā dzīvu šūnu. Daudzi fluorohromi selektīvi krāso atsevišķas šūnu struktūras un vielas noteiktā gaismā. Tādējādi noteiktos apstākļos akridīna apelsīns iekrāso dezoksiribonukleīnskābi (DNS) zaļu un ribonukleīnskābi (RNS) oranžu. Tāpēc sekundārā fluorescence ar akridīna oranžu tagad ir viena no svarīgākajām metodēm nukleīnskābju lokalizācijas izpētei dažādu organismu šūnās.

Turklāt fluorohromu izmantošana ļauj iegūt novērošanai ērtus kontrastpreparātus, uz kuriem viegli atrast vēlamās struktūras, atpazīt baktēriju šūnas un tās saskaitīt. Fluorescences mikroskopijas metode ļauj pētīt arī izmaiņas šūnās un atsevišķās intracelulārajās struktūrās dažādos funkcionālos stāvokļos, kā arī ļauj atšķirt dzīvās un mirušās šūnas.

Ja zilos un violetos gaismas starus izmanto kā fluorescences avotu, iekārta sastāv no parastā bioloģiskā mikroskopa, zemsprieguma lampas (mikroskopam) un zilās gaismas filtra, kas laiž cauri stariem, kas ierosina fluorescenci, un dzeltenas gaismas. filtrs, kas noņem pārmērīgus zilos starus. Lai izmantotu ultravioletos starus kā fluorescences avotu, ir nepieciešams īpašs fluorescējošais mikroskops ar kvarca optiku, kas pārraida ultravioletos starus.

Polarizējošā mikroskopija. Polarizējošās mikroskopijas metode balstās uz dažādu šūnu un audu komponentu spēju lauzt polarizēto gaismu. Dažām šūnu struktūrām, piemēram, vārpstas šķiedrām, miofibrilām, ciliārā epitēlija cilijām utt., Ir raksturīga noteikta molekulu orientācija, un tām ir divkāršās laušanas īpašība. Tās ir tā sauktās anizotropās struktūras.

Anizotropās struktūras tiek pētītas, izmantojot polarizējošo mikroskopu. Tas atšķiras no parastā bioloģiskā mikroskopa ar to, ka kondensatora priekšā ir novietots polarizators, bet aiz preparāta un objektīva atrodas kompensators un analizators, kas ļauj detalizēti izpētīt aplūkojamā objekta dubultlaušanos. Tajā pašā laikā šūnās parasti tiek novērotas gaišas vai krāsainas struktūras, kuru izskats ir atkarīgs no zāļu stāvokļa attiecībā pret polarizācijas plakni un no divkāršās laušanas lieluma.

Polarizējošais mikroskops ļauj noteikt daļiņu orientāciju šūnās un citās struktūrās, skaidri saskatīt struktūras ar dubultlaušanu, un ar atbilstošu preparātu apstrādi ir iespējams veikt novērojumus par vienas vai otras šūnas daļas molekulāro organizāciju. .

Tumšā lauka mikroskopija. Preparātu izpēte tumšā laukā tiek veikta, izmantojot īpašu kondensatoru. Tumšā lauka kondensators atšķiras no parastā gaišā lauka kondensatora ar to, ka tas pārraida tikai ļoti slīpus gaismas avota malu starus. Tā kā malu stari ir stipri sašķiebti, tie neietilpst objektīvā, un mikroskopa redzes lauks ir tumšs, un objekts, ko apgaismo izkliedēta gaisma, šķiet spilgts.

Šūnu preparāti parasti satur dažāda optiskā blīvuma struktūras. Uz vispārēja tumša fona šīs struktūras ir skaidri redzamas to atšķirīgās luminiscences dēļ, un tās spīd, jo izkliedē uz tām krītošos gaismas starus (Tyndall efekts).

Tumšā laukā var novērot dažādas dzīvas šūnas.

ultravioletā mikroskopija. Ultravioletos (UV) starus cilvēka acs neuztver, tāpēc tieša šūnu un to struktūru izpēte tajās nav iespējama. Lai pētītu šūnu preparātus UV staros, E.M. Brumbergs (1939) izstrādāja oriģinālo ultravioleto mikroskopu MUF-1, un šobrīd ir pieejami vairāki šī mikroskopa modeļi. Metode E.M. Brumberg ir balstīts uz faktu, ka daudzām vielām, kas veido šūnas, ir raksturīgi UV staru absorbcijas spektri.

Pārbaudot dažādas vielas dzīvās vai fiksētās nekrāsotās šūnās un audos šādā mikroskopā, preparāts tiek fotografēts trīs reizes (uz vienas plāksnes) trīs dažādu UV spektra zonu staros.

Fotografēšanai tiek izvēlēti UV viļņu garumi, lai katrā zonā būtu vienas vielas absorbcijas josla, kas neuzsūc starus pārējās divās zonās. Tāpēc fotogrāfijas, kas redzamas fotogrāfijās, visos attēlos ir atšķirīgas.

Pēc tam iegūtie attēli tiek ievietoti īpašā ierīcē, ko sauc par hromoskopu. Viena fotogrāfija tiek skatīta zilā krāsā, otrā - zaļā krāsā, bet trešā - sarkanā krāsā.

Tiek iegūti trīs krāsu attēli, kas hromoskopā tiek apvienoti vienā, un uz šī objekta gala attēla dažādas šūnas vielas izrādās iekrāsotas dažādās krāsās.

Bet ultravioletais mikroskops ļauj ne tikai fotografēt, bet arī veikt vizuālus audu un šūnu novērojumus, kam tam ir īpašs dienasgaismas ekrāns.

Ar šo mikroskopu ir iespējams izpētīt daļiņas, kas ir nedaudz mazākas nekā ar parasto bioloģisko mikroskopu, jo UV stariem ir daudz īsāks viļņa garums nekā parastajiem gaismas stariem.

Tāpēc UV mikroskopa izšķirtspēja ir 0,11 mikroni, bet bioloģiskā mikroskopa izšķirtspēja, izmantojot normālu apgaismojumu, ir 0,2-0,3 mikroni.

Izmantojot ultravioleto mikroskopu, kvantitatīvi nosaka nukleīnskābju un citu šūnās esošo vielu UV staru absorbciju, tas ir, nosaka šo vielu daudzumu vienā šūnā.

Mikrofotografēšana. Lai iegūtu to palielinātu attēlu, tiek veikta dažādu mikroskopisku preparātu mikrofotografēšana - mikrofotografēšana. Mikrofotogrāfijās ir ērti pētīt atsevišķas šūnu un citu objektu struktūras; mikrofotogrāfijas ir dokumenti, kas ļoti precīzi atspoguļo visas mikroskopiskā parauga struktūras detaļas.

Mikroskopiskos preparātus fotografē, izmantojot īpašas mikrofotografēšanas ierīces vai mikrofotografiskās piestiprināšanas kameras. Pēdējie tiek plaši izmantoti un ir piemēroti mikrofotografēšanai ar bioloģisko un jebkuru citu mikroskopu. Mikrofotografiskā pielikuma kamera ir kamera, kuras objektīvs ir noņemts un aizstāts ar mikroskopu.

Mikroskopa optiskā sistēma darbojas kā šīs kameras objektīvs. Ir vairāki mikrofotogrāfiju pielikumu veidi. MFN-8 tipa mikrofoto pielikumi ir ļoti ērti.

Ir arī īpašs bioloģiskais mikroskops MBI-6 ar pastāvīgu kameru. MBI-6 ļauj tradicionāli vizuāli pārbaudīt preparātus un tos fotografēt caurlaidīgā un atstarotā gaismā, gaišos un tumšos redzes laukos, ar fāzes kontrastu un polarizētā gaismā.

Mikrofilmēšanai ir svarīga loma šūnu dzīvības procesu izpētē. Lai izpētītu detaļas par svarīgākajiem šūnā notiekošajiem procesiem, piemēram, dalīšanos, fagocitozi, citoplazmas plūsmām utt., tiek izmantota laika nobīdes ierīce.

Ar šīs iekārtas palīdzību iespējams ražot vai nu paātrinātu filmēšanu, ko parasti izmanto ātri plūstošos procesos, vai arī palēnināti filmēt tās izmaiņas šūnā, kurām raksturīga lēna norise.

Mikrofilmēšana ir ne tikai metode, kas ļauj detalizēti izpētīt dažādas struktūras un procesus dzīvā šūnā, bet arī metode šo procesu un visu ar tiem saistīto izmaiņu dokumentēšanai.