1. Методи цитологічних досліджень.

Завдання

1. Прочитати теоретичний матеріал.

2. Скласти короткий конспект у вигляді таблиці.

Основні методи цитологічних досліджень

Метод досліджень	Прилади та засоби, які використовуються	Результати використання методу

Питання для закріплення нового матеріалу

1. В чому суть світлової мікроскопії.

2. Як готують цитологічні препарати.

3. Що дає забарвлення клітин?

4. В чому переваги електронної мікроскопії?

5. Чому метод культури клітин називають методом прижиттєвого дослідження?

6. В чому суть авторадіографії?

7. Які переваги центрифугування?

8. Як цитологічні методи використовує людина для діагностики різних захворювань?

Література

1. Тагліна О. В. Біологія 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень), Підруч. для загальноосвіт. навч. закл., - Х.: Веста, Вид-во «Ранок», 2010

2. Балан П.Г. Біологія, 10 кл., Підруч. для загальноосвіт. навч. закл. (рівень стандарту, академічний рівень), П.Г. Балан, Ю.Г. Верес, В.П. Поліщук – К.: Генеза, 2010.

3. Межерін С.В., Межеріна Я.О., Біологія, 10 кл., Підруч. для загальноосвіт. навч. закл. (рівень стандарту, академічний рівень) – К.: Освіта, 2010.

Методи цитологічних досліджень

1. Світлова мікроскопія – це метод дослідження при якому використовується світловий (оптичний) мікроскоп.

Метод світлової мікроскопії ґрунтується на тому, що через прозорий чи напівпрозорий об’єкт дослідження проходять промені світла, які згодом потрапляють до системи лінз об’єктива та окуляра. Ці лінзи збільшують об’єкт дослідження, при цьому кратність збільшення можна визначити як добуток збільшень об’єктива й окуляра.

Наприклад, якщо лінзи окуляра забезпечують збільшення в 10 разів, а об’єктива – в 40, то загальне збільшення об’єкта досліджень становить 400 разів.

Подивитися під світловим мікроскопом можна не будь-що, а тільки спеціально приготовлені препарати. для приготування препаратів цитологи використовують накривні і предметні скельця та спеціально підготовлені об’єкти, які можна розглянути. Головне, що необхідно, - це отримати один шар клітин так, щоб вони пропускали світло і їх структуру можна було б побачити в мікроскоп.

Найчастіше ці структури безбарвні, тому їх необхідно ще й забарвлювати спеціальними барвниками, кожного разу різним, у залежності від того, які структури ми хотіли б побачити. Фактично є два таких методи: це метод приготування роздавлених препаратів, коли об’єкт, що вивчається, просто роздавлюється в один шар між предметним і накривним склом, і метод приготування тонких зрізів (коли зріз настільки тонкий, що складається з одного шару клітин). Для приготування таких тонких зрізів є спеціальні прилади – ультрамікротоми.

Ці методи передбачають, що ми вивчаємо вже неживі клітини і дозволяють зробити як тимчасові препарати, які можна розглядати протягом декількох днів, так і постійні препарати, які можуть зберігати довгі роки (тому що залиті спеціальним бальзамом). Для вивчення живих клітин використовують метод фазово-контрастної мікроскопії . Він заснований на тому, що окремі ділянки прозорої клітини хоча й мало, але все ж відрізняються один від одної за щільністю і світлозаломленням. Є прилади, які допомагають цю різницю вловити і представити кожному оку світло-темне контрастне зображення незабарвленого живого об’єкта.

Вивчаючи живі клітини, застосовують метод флуоресцентної мікроскопії. Зміст його полягає в тому, що цілий ряд речовин мають здатність світити при поглинанні ними світлової енергії.

Наприклад, якщо у флуоресцентний мікроскоп розглядати клітини рослин, то на темно-синьому тлі буде видно червоні зерна, що яскраво світяться – це хлоропласти.

Електронна мікроскопія – дає можливість дослідити клітинні структури найдрібніших розмірів. Цитологи вперше заглянули до клітини за допомогою електронного мікроскопа в 1945 р..

Метод електронної мікроскопії відкрив цитологам ті структури клітини, які мають розміри менші від довжини світлової хвилі. Завдяки цьому методу з’явилась можливість розглядати віруси та органели, на яких відбувається синтез білка (рибосоми). Електронний мікроскоп здатний збільшувати зображення об’єктів дослідження до 500 тисяч разів і більше.

Конструкція електронного мікроскопа дещо нагадує конструкцію світлового, але замість променів світла в ньому застосовують потік електронів, які рухаються в магнітному полі.

Роль лінз при цьому виконують електромагніти, здатні змінювати напрямок руху електронів, збирати їх у пучок (фокусувати) й спрямовувати його на об’єкт дослідження.

Частина електронів, проходячи через об’єкт дослідження, може відхилятися, розсіюватися, поглинатися, взаємодіючи з об’єктом або проходячи крізь нього без змін. Пройшовши через досліджуваний об’єкт, електрони потрапляють на люмінесцентний екран, спричиняючи його нерівномірне свічення, або на особливий фотоматеріал, за допомогою якого зображення можна фотографувати.

Поверхні клітин, окремих органел можна вивчати методом скандувальної електронної мікроскопії. При цьому потік електронів не проходить крізь об’єкт дослідження, а відбивається від його поверхні.

Аби за допомогою електронного скандувального мікроскопа сфотографувати поверхні клітин чи окремих органел, їх покривають металічним пилом, наприклад золотим.

Метод культури клітин був розроблений на початку ХХ ст. Він дає можливість мати в своєму розпорядженні клітини різних типів. При цьому живі клітини утримують та розмножують на штучних та поживних середовищах. Змінюючи компоненти поживного середовища, можна спостерігати, як ті чи інші сполуки впливають на ріст і розмноження клітин, інші їхні властивості.

Культури клітин використовують у медицині, ветеринарії та службі захисту рослин для перевірки впливу різноманітних хімічних препаратів, вірусів, одноклітинних організмів, отримання біологічно активних речовин.

Важливою перевагою цього методу є можливість спостереження за життєдіяльністю клітин за допомогою мікроскопа.

Метод мічених атомів, або авторадіографія, дає змогу з’ясувати місце та перебіг певних фізико-хімічних явищ у клітині. Для цього до клітини вводять речовину, в якій один з атомів певного елемента (Карбону, Фосфору) заміщений його радіоактивним ізотопом. За допомогою особливих приладів, здатних виявляти ізотопи, можна прослідкувати за міграцією цих речовин у клітині, їхніми перетвореннями, виявити місце та характер тих чи інших біохімічних процесів.

Наприклад, за допомогою цього методу було доведено, що під час мейотичного поділу хромосоми однієї пари обмінюються своїми ділянками (можна побачити в які частини клітини потрапляють речовини мічені радіоактивними ізотопами).

Метод центрифугування. Клітину спочатку руйнують, а потім виділяють клітинні структури використовуючи спеціальний прилад-центрифугу. Оскільки різні клітинні структури мають неоднакову щільність, при дуже швидких обертах центрифуги вони осідають шарами; щільніші органели – швидше і тому опиняються внизу, а менш щільні зверху.

Ці шари розділяють і вивчають окремо за допомогою інших біохімічних методів.

Таким методом вдалося з’ясувати хімічний склад ядра, ядерця, хромосом, мітохондрій.

У ХХ ст. з’явився цитохімічний аналіз – різні барвники по різному фарбують окремі частини клітин. Цим методом вдається встановити як наявність тих чи інших сполук у клітині, так і їхнє розташування.

Метод мікрохірургії клітини – це проведення операцій на живій клітині, дає можливість видаляти з клітини або вносити в неї органоїди, вводити різні речовини, вимірювати електричну активність.

Застосування цитологічних методів

Цитологічні дослідження широко застосовують для діагностики різноманітних захворювань людини, свійських тварин та культурних рослин, вивчення фізіологічного стану організмів. Так, в онкології (наука, яка вивчає причини виникнення, розробляє засоби діагностики та лікування ракових захворювань) ці методи використовують для виявлення злоякісних і доброякісних пухлин, діагностики передракових станів і первісних стадій цих захворювань. Для цього виявляють аномальні клітини та вивчають їхню здатність до швидкого розмноження. Розроблено цитологічні методики розпізнавання захворювань крові, травної системи, нирок, легень, шкіри.

Наприклад: збільшення кількості лейкоцитів свідчить про білокрів’я (лейкоз), еритроцитів – еритроцитоз.

Розділ ІІ Клітинний рівень організації життя

Тема: Структура клітини і її компонентів

Мета: ознайомити з механізмом процесу фотосинтезу і його значення для біосфери.

План