Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации
Учебно-методическое объединение по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России
ГОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет Росздрава
ОСНОВЫ ЦИТОГЕНЕТИКИ
Учебное пособие
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов
Издательство Саратовского медицинского университета
2008
УДК 57(07)
УСТРОЙСТВО СВЕТОВОГО МИКРОСКОПА И ТЕХНИКА МИКРОСКОП И РО ВАН ИЯ
Настоящее пособие предназначено для самостоятельной внеаудиторной и аудиторной работы студентов I курса лечебного, педиатрического, медико-профилактического, стоматологического факультетов при изучении раздела «Программы по биологии» (Москва, ГОУ ВУНМЦ, 2001) «Клеточный и молекулярно-генетический уровни организации жизни».
Составители: доктор биол. наук, проф. СИ. Белянина;
доктор биол. наук, проф. И.В. Сергеева; доктор биол. наук, доц. Н.В. Полуконова; канд. биол. наук, доц. Т.А. Андронова; канд. биол. наук, доц. Л.А. Боброва; канд. биол. наук, доц. НА. Дурнова; канд. биол. наук, доц. Л.Е. Сигарева; канд. биол. наук, ст. пред. Ю.В. Белоногова;
Рецензенты: доктор мед. наук, проф. СА. Степанов;
канд. биол. наук, доц. Т.А. Алаторцева.
Рекомендовано к печати ЦКМС СГМУ.
ISBN 5-7213-0259-3 © Составители: СИ. Белянина,
И.В. Сергеева, Н.В. Полуконова, Т.А. Андронова, Л.А. Боброва, НА. Дурнова, Л.Е. Сигарева, Ю.В. Белоногова.
О Саратовский государственный медицинский университет, 2008
Цель занятия: Знать
Строение светового микроскопа.
Правила работы с микроскопом при малом и большом увеличении объективов.
Уметь изготавливать временные препараты различных биологических объектов. Ознакомиться с методами изучения клеток.
Аудиторная работа
Выполнение заданий по данной и последующим темам фиксируется в тетради. Сначала необходимо написать тему занятия, затем - название задания и оформить его выполнение: или зарисовать биологический объект, обозначив изучаемые компоненты, или заполнить таблицу, или ответить письменно на вопросы задания и т.д. Выполненная в аудитории работа подписывается преподавателем.
Задание 1. Методы изучения клеток
Для исследования клеток используют, в первую очередь, микроскопическую технику в виде световой, фазовокон-трастной, люминесцентной и электронной микроскопии. Электронная микроскопия применяется в сочетании с техникой ультратонких срезов. Сканирующие (растровые) электронные микроскопы позволяют получать трехмерное изображение клеток.
Клетки изучают также с помощью цитохимических, биохимических, генетических и иммунологических методов в сочетании с культивированием клеток на искусственных пита-
-з
тельных средах. Используются: авторадиография - введение в клетки радиоактивных изотопов и обнаружение их затем на фотоэмульсиях; цитоспектрофотометрия; рентгеноструктурный анализ; хроматография; электрофорез. Клеточные компоненты выделяются посредством дифференциального центрифугирования.
Задание 2. Строение светового микроскопа
При световой микроскопии биологических объектов в качестве источника освещения используется искусственный или естественный свет. Световая микроскопия позволяет изучать общий план строения основных компонентов и органелл клетки. Максимальное увеличение светового микроскопа -1500 раз.
Основными системами светового микроскопа являются оптическая, осветительная и механическая (рис. 1).
К механическойсистеме, которая служит для управления осветительной и оптической системами, относятся основание, тубус, тубусодержатель, предметный столик, револьвер с отверстиями для объективов, макро- и микрометрический винты.
Осветительная система предназначена для направления световых лучей на рассматриваемый объект. В нее входят зеркало, конденсор с диафрагмой и откидной линзой. Зеркало служит для концентрирования и направления светового пучка в объектив. Конденсор с диафрагмой представляет собой систему линз, позволяющую добиться различной степени концентрации световых лучей.
Оптическая система включает окуляры и объективы, состоящие из линз. Назначение оптической системы - увеличение изображения рассматриваемого объекта. На оправе окуляра и объектива имеются цифры, показывающие степень увеличения. Для выяснения разрешающей способности (увеличения)
микроскопа перемножают цифры, стоящие на окуляре и объективе. Микроскоп дает плоское, перевернутое, увеличенное изображение.
Найдите на микроскопе все части механической, осветительной и оптической систем и запомните их назначение. Проверьте свои знания по тестам.
Задание 3. Работа со световым микроскопом при малом увеличении объектива
Изучите правила работы с микроскопом при малом увеличении:
Установить микроскоп в рабочее положение, для этого подвести под тубус объектив малого увеличения (х7, x8 или х10). Вращая макровинт, поставить объектив над отверстием предметного столика на расстоянии 0,5-1,0 см. Поднять конденсор, открыть диафрагму. Смотря в окуляр, хорошо осветить поле зрения, перемещая зеркальце.
Положить на предметный столик непосредственно под объективом препарат (например, кожицы лука) покровным стеклом вверх.
Вращая макровинт от себя, опустить объектив на расстояние 0,5 см от препарата.
За перемещением объектива наблюдать слева и сбоку.
Смотря в окуляр левым глазом (правый глаз при этом открыт), вращением макровинта к себе медленно поднять тубус до появления четкого изображения объекта. Чтобы убедиться в том, что микроскоп дает обратное изображение, слегка сдвиньте препарат вправо, наблюдая за объектом в окуляр (объект при этом будет сдвигаться влево).
Зарисовать объект.
Задание 4. Работа со световым микроскопом при большом увеличении объектива
Изучите правила работы с микроскопом при большом увеличении:
Найти объект при малом увеличении объектива и установить в центре поля зрения.
Поднять тубус и, вращая револьвер, заменить объектив малого увеличения на объектив большого увеличения
(х 40).
Глядя в окуляр, вращением макровинта на себя очень медленно поднять тубус до появления изображения.
Медленным вращением микровинта (полоборота вперед или назад) получить четкое изображение объекта, зарисовать его.
По окончании работы поднять тубус на 0,5 см от препарата и вращением револьвера поменять объектив большого увеличения на малый.
Задание 5. Работа с микроскопом с применением иммерсионного объектива
Положить постоянный микропрепарат на предметный столик и нанести на покровное стекло каплю иммерсионного масла (кедрового или касторового). Глядя сбоку, опустить иммерсионный объектив (х90) в каплю масла и затем очень медленно, вращая макровинт на себя, получить изображение объекта. Для получения большей четкости изображения можно использовать микровинт. Зарисовать объект.
Задание 6. Работа со стереоскопическим микроскопом
Стереоскопический микроскоп (рис. 2) позволяет выполнять препаровальные работы на мелких биологических объектах и увеличивает изображение в 3,5-87,5 раз. Этот микроскоп дает объемное, прямое, увеличенное изображение.
Рассмотрите при разных увеличениях окуляра и объектива препарат. Для этого расположите микроскоп так, чтобы его зеркало было обращено к свету. Глядя в окуляры, двумя руками установите тубусы (сдвигая или раздвигая их) в такое положение, при котором два изображения будут сведены в одно. Вращая винт зеркала, добейтесь равномерного освещения поля зрения. Вращением макровинта получите четкое изображение объекта. Обратите внимание на стереоскопический (объемный) характер изображения.
Задание 7. Изготовление временных препаратов биологических объектов
Временные препараты служат для кратковременного наблюдения объекта. Навыки изготовления временных препаратов необходимы при исследовании микроскопического строения различных биологических объектов, например, мазков крови, яиц гельминтов, среза ткани и др.
Приготовьте временный препарат листа элодеи: на предметное стекло в каплю воды поместите кусочек листа элодеи, покройте его покровным стеклом (для этого покровное стекло ставят на ребро около капли воды, а затем осторожно опускают на объект).
Полученный препарат рассмотрите под малым и большим увеличениями микроскопа. Зарисуйте 2-3 клетки, обозначив оболочку, цитоплазму, ядро и хлоропласты.
Задание 8. Проверка усвоения материала
Проверьте усвоение материала по тестам из методического пособия «Основы цитологии» (с. 3 - 8).
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОКАРИОТИЧЕСКОЙ И ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ
КЛЕТОК
Цель занятия: Знать
Основные положения современной клеточной теории.
Особенности строения прокариотической и эукариотической клеток.
Строение и функции компонентов и органелл эукариотической животной клетки.
Уметь использовать полученные знания при изучении строения органов и тканей человека на кафедрах гистологии, патологической анатомии и ряде других.
Ознакомиться с основными отличиями растительной клетки от животной.
Внеаудиторная работа
Задание 1. Основные формы жизни. Общий план строения прокариотической клетки
В зависимости от степени структурной организации выделяют следующие формы жизни: доклеточные (вирусы) и клеточные
(нанобактерии, цианобактерии, микоплазмы, бактерии, грибы, растения, животные). Исходя из особенностей организации клеточного наследственного материала выделяют про- и эукариотические клетки.
Изучите общий план строения прокариотической клетки (схема 1). Какие из указанных на схеме структур встречаются, как правило, во всех клетках прокариот?
Таблща 1
Строение и функции оболочки бактериальной клетки
Компонент
|
Характеристика
|
Слизистые слои и капсула
|
Комплекс полисахаридов. Создают дополнительную защиту; способствуют формированию клеточных колоний.
|
Клеточная стенка (КС)
|
Основной компонент муреин. В него могут быть встроены полисахариды, белки (антигенные свойства), липиды. Придает клетке форму, препятствует ее осмотическому набуханию и разрыву. Через поры КС легко проникают вода, ионы, мелкие молекулы. За счет ферментов на поверхности КС расщепляются полимерные молекулы до низкомолекулярных соединений, поступающих затем в клетку.
|
Жгутики
|
Один или несколько у многих бактерий. Состоят из одинаковых субъединиц белка, микротрубочек нет. Обеспечивают передвижение.
|
Ворсинки (пили)
|
На поверхности ряда бактерий; короче и тоньше жгу тиков. Служат для прикрепления клеток к субстрату или друг к другу; участвуют в транспорте продуктов обмена веществ; F-пили обеспечивают передачу части ДНК из клетки в клетку.
|
Плазмалемма (ПМ)
|
Сходна с ПМ эукариот, но в ней больше белков (ферменты дыхательной цепи и синтеза липидов). Содержит группу липидов (кардиолипины), которых нет в ПМ эукариот. Кардиолипины участвуют в процессах окислительного фосфорилирования и переноса электронов в процессе синтеза АТФ. ПМ не способна к эндо- и экзоцитозу.
|
Задание 2. Оболочка прокариотической клетки
Оболочка (поверхностный аппарат) клеток прокариот состоит из плазмалеммы (ПМ) и поверхностных структур (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол, жгутики, ворсинки).
-11-
Таблица 2
Изучите по табл. 1 строение и функции компонентов оболочки бактериальной клетки. Особенности молекулярной организации надмембранного комплекса бактерий определяют их устойчивость к бактериолизинам (антитела, разрушающие клеточную стенку), лизоциму, фагоцитам и некоторым антибиотикам. Например, инкапсулированные штаммы пневмококков, имеющие толстую и плотную капсулу, интенсивно размножаются в организме человека, вызывая пневмонию, а не-капсулированные уничтожаются фагоцитами и безвредны для человека. У грамотрицательных бактерий клеточная стенка имеет тонкий слой липидов, защищающий такие бактерии от действия лизоцима.
Ответьте на вопросы:
Какие прокариотические организмы с размером клетки 0,1 мкм не имеют клеточной стенки?
Какие вещества (низко- или высокомолекулярные) легко проникают через клеточную стенку и ПМ бактерий?
Есть ли у бактерий лизосомы? Внутри или снаружи бактериальной клетки происходит расщепление белков, полисахаридов и других макромолекул экзогенной природы?
Лизоцим обнаружен у животных в слюне, слезах, слизистой оболочке носа и др. Какое действие оказывают лизоцим на полисахаридную основу муреина оболочки бактерий? Почему грамотрицательные бактерии устойчивы к лизоциму слюны и интенсивно размножаются в ротовой полости человека?
Задание 3. Цитоплазма прокариотической клеткию
Изучите по табл. 2 особенности строения и функции компонентов цитоплазмы прокариотической клетки на примере бактериальной.
-12-
Компоненты цитоплазмы прокариотической
клетки
Компонент или структура
|
Характеристика
|
Функции
|
Основное вещество (гиа-лоплазма)
|
Коллоидная система (золь-гель), не способная к цик-лозу.
|
Выполняет роль внутренней среды клетки, в которой происходят разнообразные биохимические реакции.
|
Органеллы -рибосомы
|
Более мелкие, чем у эука-риот. Отличаются от рибосом эукариот по числу белков и коэффициенту седиментации (70S - рибосомы).
|
Синтез белка
|
Система внутриклеточных мембран
|
Отсутствует или выражена плохо. Могут образовываться мезосомы - многоскладчатые впячивания ПМ. Содержат ферменты дыхательной цепи.
Фотосинтетические мембраны; образуются только у фотосинтетиков.
|
Синтез АТФ Фотосинтез
|
Включения
|
Липиды, гликоген, полифосфаты, белки.
|
Запасные питательные вещества
|
Задание 4. Общий план строения эукариотической клетки
Изучите по схеме 2 общий план строения эукариотической клетки. Назовите органеллы мембранного и немембранного строения; органеллы общего (присущие всем клеткам) и специального (встречаются в особых клетках) назначения.
-13-
Задание 5. Органеллы эукариотической клетки
Изучите по табл. 3 и 4 особенности строения и функции органелл эукариотической клетки.
Ответьте на вопросы:
• У представителей каких царств в клетках имеются ЭПС, КГ, лизосомы, перексисомы, пластиды? 
-14-
В каких клетках человека (фагоцитах, эритроцитах, кишечного эпителия, мышечных) содержится большое количество лизосом?
За счет каких органелл в клетках животных устраняются избыточные или потерявшие свою активность органеллы?
Мембранные
|
Пероксо-сомы
|
Мембранные пузырьки с ферментами, нейтрализующие многие токсические соединения (этанол, пероксид водорода и др.)- Участвуют в обмене холестерина, жиров, пуринов.
|
Протеосо-мы
|
Структуры животной клетки, в которых происходит деградация ненужных белковых молекул, доставляемых туда пептидом - убиквитином.
|
Митохондрии
|
Ограничены двумя мембранами. Внутренняя мембрана образует кристы, погруженные в матрикс. В матриксе расположены ДНК и рибосомы. Главная функция -ферментативное извлечение из химических веществ энергии и трансформация ее в энергию молекул АТФ; побочная - синтез стероидных гормонов и некоторых аминокислот. Способны к автономному размножению.
|
Пластиды
|
В клетках растений. В зависимости от окраски: лейко-, хромо-, и хлоропласты. Хлоропласты (ХП) ограничены двумя мембранами. Внутренняя мембрана образует граны из тилакоидов, погруженных в строму. В строме находится молекула ДНК и рибосомы. В ХП происходит фотосинтез. Способны к размножению.
|
Немембранные
|
Рибосомы
|
Состоят из малой и большой субчастиц, в состав которых входят белки, рРНК и ионы магния. Рибосомы (Р) эукариот более крупные (80 S-рибосомы), чем у прокариот. На Р гиалоплазмы синтезируются белки для нужд клетки, на Р гранулярной ЭПС - белки, выводимые из клетки.
|
Клеточный центр
|
Образован 2 центриолями и центросферой. Стенку центриоли образуют 9 триплетов микротрубочек. Формирует веретено деления и определяет расхождение хромосом к полюсам клетки.
|
-16-
Органеллы специального назначения
Органелла
|
Строение и функции
|
Реснички
|
Выросты эпителиальной клетки, окруженные плазма-леммой. В основании реснички находится базальное тельце, от которого тянутся дуплеты микротрубочек. Колебательные движения ресничек способствуют передвижению различных материалов, попавших на слизистую верхних дыхательных путей, маточных труб, семявыводящих канальцев.
|
Жгутики
|
Напоминают реснички, но длиннее их. Обеспечивают движение (жгутик сперматозоида, органеллы движения у жгутиковых простейших).
|
Микроворсинки
|
Производные плазмалеммы; увеличивают всасывающую поверхность эпителиальных клеток кишечника.
|
Миофиб-риллы
|
Сократимые белковые нити в мышечных клетках; обеспечивают их сокращение.
|
Синапти-
ческие
пузырьки
|
Находятся на разветвленных концах аксонов. Содержат вещества, участвующие в передаче нервного импульса.
|
Ответьте на вопросы:
• Какую функцию выполняют пероксисомы? В клетках каких органов человека присутствуют крупные пероксисомы, окисляющие алкоголь до ацетальдегида?
Представители каких царств имеют в клетках рибосомы? Сколько разновидностей рибосом (в зависимости от константы седиментации) существует в клетках эукариот?
Где в клетке эукариот происходит синтез субчастиц рибосом?
Какие элементы цитоскелета обеспечивают способность ПМ к эндо- и экзоцитозу?
Что такое включения? Какие выделяют типы включений в зависимости от их состава и способа использования клеткой?
Аудиторная работа
Рис 3. Обобщенная схема строения клетки бактерий
|
Скачать 4.35 Mb.