Таблица методов изучения клетки, характеристики исследований

Изучением клетки — основополагающего «кирпичика» любой ткани, органа и формирующегося из них организма, занимается специальная наука — цитология. Это направление биологии, разрабатывающее подходы к исследованию структуры, жизнедеятельности и биохимических процессов, происходящих в процессе клеточного развития. Цитология имеет свой перечень способов «углубиться в недра мини-мира», представленный таблицами по методам изучения клетки.

Первые приборы и попытки разобраться

Первые приборы и попытки разобраться

Классификация методов цитологии

Клетки — это мельчайшие частички, составляющие фундамент, на котором постепенно строится и развивается организм всех форм жизни: растений, животных, человека. До XVII века люди даже не подозревали об их существовании, и открытие каких-то непонятных структур настолько ошеломило ученых того времени, что они начали активно развивать и совершенствовать методы изучения жизнедеятельности клетки.

Первоначально необычное строение предметов заметил рабочий по шлифованию стекла в Голландии Янсен в конце XVI века. Он соединил между собой пару линз для литья очков, получив значительное увеличение, и рассмотрел, что поверхность и срезы окружающих его предметов неоднородны. Но это изобретение не позволяло подробно изучить, что же это за маленькие составляющие.

Ученые того времени кратко набросали план усовершенствования новых аппаратов, и в настоящее время благодаря технологиям разработаны множество микроскопов со своими достоинствами, но стандартный, «школьный» микроскоп всё ещё применяется в некоторых сферах человеческой жизни, в том числе и для знакомства учащихся с микромиром.

Классификация методов цитологии

Наука не стоит на месте, и интерес учёных и врачей к теме внутреннего устройства «живых ячеек» постоянно побуждал специалистов разных профессий изучать и разрабатывать новые методы.

Это позволило выделить классы современных аппаратов, способных максимально точно передать информацию, что же содержится внутри, и даже воссоздавать объёмные 3D-конструкции, имитируя живые клетки.

В цитологии чаще всего используют следующие способы «внедрения в недоступное»:

Дифференциальная таблица характеристик микроскопии

  • микроскопия (существуют несколько подвидов: световая, электронная, темнопольная, фазово-контрастная, флуоресцентная),
  • центрифугирование (разделение клеток на отдельные компоненты),
  • авторадиографический метод (органеллы обрабатывают специальными радиоизотопными веществами),
  • культурирование (выращивание культур клеток),
  • микрохирургия.

Современные сообщения об изучении микромира

Каждый день во многих лабораториях стараются получить все более новые и точные данные, но все они основываются на этих фундаментальных методах и их избирательной способности выявлять биохимические процессы, определять химический состав и клеточный обмен в целом.

Микроскоп — «глазок в тайное»

Микроскоп — совокупность линз, расположенных в определенном порядке, которая позволяет приблизить и более-менее четко разглядеть клеточные границы и органоиды. Составные элементы:

Методы изучения клетки

  • окуляр (самая первая, в которую смотрит человек),
  • тубус (трубка, соединяющая окуляр с объективом),
  • объектив (несколько линз собирают поступающий свет в одну точку),
  • штатив, который держит на себе предметный столик для расположения и просмотра стекол,
  • комплекс «света» — лампы и конденсор (он собирает свет от ламп),
  • большой и малый винты (макро- и микровинт) для регулировки четкости и близости изображения.

Микроскопия — оптимальный метод изучить базовое клеточное строение, достаточное для понимания, как устроены живые организмы, но есть одно «но»: органоиды трудно увидеть без подготовки изучаемого материала, поэтому перед таким исследованием (особенно при световом способе) следует провести ряд этапов:

Методы цитологии

  1. Сначала зафиксировать клетки на стекле, чтобы они не передвигались во время просмотра в микроскоп. Для этого применяют различные растворы-фиксаторы или нагревание над пламенем горелки.
  2. После фиксации материал нужно покрасить с применением основных и кислотных красителей (каждый клеточный компонент воспринимает «свой» цвет — синий, розовый или смешанный, сероватый).
  3. При других формах микроскопии могут понадобиться дополнительные меры: заливка парафином, создание вакуума, быстрое замораживание в жидком азоте и др.

Действующие доктора медицинских наук (Свитнев, Островский) и ученые не могут обойтись без этого «золотого стандарта» в диагностике заболеваний, и, несмотря на обилие современных методик, микроскопия никогда не потеряет актуальности.

Дифференциальная таблица характеристик микроскопии

Вид микроскопии Световая Электронная Фазово-контрастная Темнопольная Флуоресцентная
Принцип Исследуемый объект должен хорошо просвечиваться. Свет от ламп снизу с помощью конденсора проходит через стекло с материалом и собирается в пучок на объективе. Там он увеличивается в размере и идет к окуляру. Изображение должно быть контрастным и с чёткими границами, за это отвечают разрешающая способность и контрасность микроскопа. Вместо пучка света, используют электроны в вакууме, которые собирают и направляют в один ряд уже не линзы, а электромагнитные поля. Полученное изображение фотографируют на специальном экране и проявляют, в результате изображение выглядит объёмным и в нём отчетливо видны мелкие особенности (изгибы, клеточные бугорки). Существуют варианты просвечивающей (вместе с потоком света) и сканирующей электронной микроскопии (электроны «танцуют» вдоль препарата и, отражаясь от органелл, образуют изображение). В конденсоре имеется кольцо, через которое проходит только часть света, а остальной поглощается. Между ним и объективом находится диск, благодаря которому можно различить границы неокрашенных органоидов. Это позволяет исследовать живые клетки. В конденсоре кольцо темное, препятствующее прохождению света по центру (препарат освещается косо). В окуляре видны только части клетки, от которых отразились эти пучки. Это увеличивает контраст ранее невидимых структур. Стекло с материалом обрабатывается веществами, вызывающими свечение (флюорохромы), которое и видно в такой микроскоп. Используется для исследования живых клеток.
Применение В школе на уроках биологии, в микробиологии (изучение строения и особенностей бактерий, грибов). Патологическая анатомия, гистология. Исследуют только неживые клетки. Репродуктивные технологии (оценка подвижности сперматозоидов), микробиология (подвижность бактерий). Генетические центры (обнаружение наследственных дефектов хромосом). Микробиология (изучение подвижности микробов).

Современные сообщения об изучении микромира

Таблица «Новые методики в микробиологии»

Метод Центрифугирование Авторадиография Культурирование Микрохирургия
Как это работает В центрифуге, вращающейся с очень большой скоростью (от 1 тыс. оборотов в секунду), органоиды предварительно разрушенных ультразвуком клеток оседают в зависимости от их плотности. Одним требуется большая скорость (рибосомы, митохондрии), другим меньшая (ядро). В таких осевших органеллах возможно определение биохимической активности. Действует по принципу рентгена: клетки обрабатывают раствором с изотопами, содержащими метку. В процессе клеточного метаболизма они поглощаются и распределяются внутри клетки. Материал при этом расположен на плёнке, и в местах накопления изотопов она темнеет. В специальной среде полученную селекцией клетку выращивают до монослоя (один ряд) с помощью ростовых факторов, затем концентрацию питательных веществ снижают, чтобы поддерживать жизнь клеток, но прекратить их рост. Существуют культуры с ограниченной возможностью делиться (20−40 раз) и «вечные», полученные из опухолевой клетки. С помощью мельчайших инструментов можно осуществить мини-операции в клетке (исправление дефектов хромосом, пересадка ядер и др.).
Зачем используется Применяется в лабораторной диагностике (разрушение эритроцитов для определения уровня гемоглобина). В биологии (изучение фотосинтеза), в медицине (диагностика опухолей). Диагностика бактериальных и вирусных инфекций, генетический контроль наследственных заболеваний. Активное применение метод нашёл в генетике и клеточных технологиях.

Лаборатории непрестанно создают новые методы исследования для улучшения диагностики заболеваний, и современные методики нашли применение во многих сферах (генная инженерия, клеточные технологии). Это позволило приумножить знания о развитии всего живого и научиться влиять на жизненные процессы (и даже управлять ими), что в первую очередь сказывается на развитии медицины и здоровье людей.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: