определение. Определение основных компонентов клеток. Реферат глава Клеточная Биология студент 1 курса группы по 221 Полтавский В. В. Алматы 2022
 Скачать 29.2 Kb.
|
|
Колледж Каспийского Общественного Университета РЕФЕРАТ Глава 8. Клеточная Биология Выполнил: студент 1 курса группы ПО 22-1 Полтавский В. В. Алматы – 2022 План: Введение 1 Определение основных компонентов клеток Цитология Структура Клетки 2 Расчет линейного увеличения органелл 2.1 Линейное увеличение органелл 3 Различие между разрешением и увеличением оптического и электронного микроскопов 3.1 Определения Микроскопов 3.2 Различия Микроскопов 3.3 Виды Микроскопии 4 Использование окуляр и объект-микрометра для вычисления размера клеток Заключение 5 Список использованной литературы Введение Клеточная биология (также клеточная биология или цитология) - это раздел биологии, изучающий структуру, функции и поведение клеток. Все живые организмы состоят из клеток. Клетка - это основная единица жизни, которая отвечает за жизнь и функционирование организмов. Термин «клетка» впервые использовал Роберт Гук в 1665 году, при описании своих «исследований строения пробки с помощью увеличительных линз». В 1674 году Антони Ван Левенгук установил, что вещество, находящееся внутри клетки, определённым образом организовано. Он первым обнаружил клеточные ядра. На этом уровне представление о клетке просуществовало ещё более 100 лет. Изучение клетки ускорилось в 1830-х годах, когда появились усовершенствованные микроскопы. В 1838—1839 ботаник Маттиас Шлейден и анатом Теодор Шванн практически одновременно выдвинули идею клеточного строения организма. Т. Шванн предложил термин «клеточная теория» и представил эту теорию научному сообществу. Возникновение цитологии тесно связано с созданием клеточной теории — самого широкого и фундаментального из всех биологических обобщений. Согласно клеточной теории, все растения и животные состоят из сходных единиц — клеток, каждая из которых обладает всеми свойствами живого. В 1870-х годах были открыты два способа деления клетки эукариот, впоследствии названные митозом и мейозом. Уже через 10 лет после этого удалось установить главные для генетики особенности этих типов деления. Было установлено, что перед митозом происходит удвоение хромосом и их равномерное распределение между дочерними клетками, так что в дочерних клетках сохраняется прежнее число хромосом. Перед мейозом число хромосом также удваивается, но в первом (редукционном) делении к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы, так что формируются клетки с гаплоидным набором, число хромосом в них в два раза меньше, чем в материнской клетке. Было установлено, что число, форма и размеры хромосом — кариотип — одинаково во всех соматических клетках животных данного вида, а число хромосом в гаметах в два раза меньше. Впоследствии эти цитологические открытия легли в основу хромосомной теории наследственности. 1. Определение основных компонентов клеток 1.1 Цитология Цитология (греческое "cytos" - клетка, "логос" - наука) - наука о клетках. Цитология изучает структуру и химический состав клеток, функции клеток у животных и растений, размножение и развитие клеток, адаптацию клеток к окружающей среде. Исследуя клетку как важнейшую единицу жизни, цитология занимает центральное место среди биологических дисциплин. Изучение клеточного строения организмов было инициировано микроскопами XVII века, в XIX веке была создана единая клеточная теория для всего органического мира (T. Schwann, 1839). В XVII веке стремительному прогрессу цитологии способствовали новые методы: электронная микроскопия, изотопные индикаторы, культивирование клеток и др. Изучение структуры клеток было развито в 17 веке. Клетка (лат. cellula, греч. κύτος) — структурно-функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят, как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо состоят из множества клеток (многоклеточные животные, растения и грибы), либо являются одноклеточными организмами (многие простейшие и бактерии). Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. Также принято говорить о биологии клетки, или клеточной биологии. 1.2 Структура клетки Клетки расположены в межклеточной субстанции, которая обеспечивает их механическую прочность, питание и дыхание. Основными частями каждой клетки являются цитоплазма и ядро. Клетка покрыта мембраной, состоящей из нескольких молекулярных слоев, что обеспечивает селективную проницаемость веществ. Цитоплазма содержит мельчайшие структуры - органоиды. К органоидам клетки относятся: эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи, клеточный центр. Клеточная мембрана — эластическая молекулярная структура, состоящая из белков и липидов. Отделяет содержимое любой клетки от внешней среды, обеспечивая её целостность; регулирует обмен между клеткой и средой; внутриклеточные мембраны разделяют клетку на специализированные замкнутые отсеки — органеллы, в которых поддерживаются определённые условия среды. Ядро является наиболее заметным и крупным органоидом в клетке, который впервые привлек внимание исследователей. Его можно сравнить с кибернетической системой, в которой огромная информация, содержащаяся в очень маленьком объеме, хранится, обрабатывается и передается в цитоплазму. Ядро играет важную роль в наследственности. Ядро также выполняет функцию восстановления целостности клеточного тела является регулятором всех жизненно важных выбросов клетки. Ядро отделено от цитоплазмы двойной мембраной, которая непосредственно связана с эндоплазматической сетью и комплексом Гольджи. Внутреннее содержимое ядра - это сок ядра, заполняющий пространство между структурами ядра. В ядре всегда есть одно или несколько ядер. Рибосомы образуются в ядре. Ядро содержит нитевидные структуры - хромосомы. Ядро содержит клетки человеческого тела (за исключением половых клеток) с 46 хромосомами каждая. Хромосомы являются носителями наследственных характеристик организма, которые передаются от родителей к потомству. Цитоплазма - полужидкая, слизистая, бесцветная масса, содержащая 75-85% воды, 10-12% белков и аминокислот, 4-6% углеводов, 2-3% жиров и липидов, 1% неорганических и других веществ. Цитоплазматическое содержание клетки мобильно, что способствует оптимальному размещению органоидов, улучшению биохимических реакций, выделению продуктов метаболизма и т.д. Цитоплазматический слой образует различные образования: реснички, жгутики, поверхностные наросты. Цитоплазма содержит ряд крошечных клеточных структур - органоидов, которые выполняют различные функции. Органоиды поддерживают жизненно важные функции клетки. Эндоплазматическая сеть - расположение в центральной части цитоплазмы (греческое "endon" - внутри). ЭПС представляет собой очень разветвленную систему канальцев, пробирок, пузырьков, цистерн различного размера и формы, которые отделены от цитоплазмы клетки мембранами. Существует два типа ЭПС: гранулированный, состоящий из трубок и контейнеров, поверхность которых покрыта зернами (гранулами), и агранулированный, т.е. гладкий (без гранул). Зернистые в эндоплазматической сети - рибосомы. Интересно, что клетки от зародышей животных в основном наблюдаются в гранулированном ЭПС и во взрослой форме - агранулярной. Оба типа эндоплазматических сетей не только участвуют в синтезе органических веществ, но и накапливают и транспортируют их к месту назначения, регулируют обмен веществ между клеткой и окружающей ее средой. Рибосомы не являются мембранно-клеточными органоидами, состоящими из рибонуклеиновой кислоты и белка. Их внутренняя структура до сих пор остается загадкой во многих отношениях. Под электронным микроскопом они выглядят как округлые или грибообразные зерна. Каждая рибосома разделена на большую и малую части (субъединицы) канавкой. Рибосомы обладают уникальной функцией в синтезе белковых молекул из аминокислот. Комплекс Гольджи – продукты биосинтеза попадают в полости и канальцы ЭПС, где они концентрируются в специальном устройстве - комплексе Гольджи, который расположен вблизи ядра клетки. Комплекс Гольджи участвует в транспорте биосинтетических продуктов на поверхность клетки и их удалении из клетки, в образовании лизосом и др. Лизосомы - (от греческого "лизео" - растворяются и "сом" - тело) - органоиды клетки овальной формы, окруженной однослойной мембраной. Они содержат ряд ферментов, разрушающих белки, углеводы и липиды. При повреждении лизосомальной мембраны ферменты начинают разрушаться и разрушать внутреннее содержимое клетки, и она умирает. Клеточный центр – находится в клетках способных делению. Он состоит из двух стержнеобразных тел - центриолет. Расположенный рядом с ядром клетки и комплексом Гольджи, центр клетки участвует в процессе деления клетки, в развитии шпиндельного деления. Митохондрии - (по-гречески "митос" - нить, "хондрия" - гранула) называются энергетическими станциями клетки. Это название происходит от того, что в митохондриях извлекается энергия, содержащаяся в питательных веществах. Форма митохондрий переменная, но чаще всего они имеют форму нитей или зерен. Их размер и количество также переменны и зависят от функциональной активности ячейки. Хлоропласты – сфера с двойной оболочкой. Внутри хлоропласта находятся также ДНК, рибосомы и специальные мембранные структуры - грани, которые соединены друг с другом и с внутренней мембраной хлоропласта. 2. Расчет линейного увеличения органелл 2.1 Линейное увеличение органелл Органеллы или органоиды (от орган и др.-греч. εἶδος — вид) — постоянные компоненты клетки, жизненно необходимые для её существования. Органеллы располагаются во внутренней части клетки — цитоплазме, в которой, наряду с органеллами, могут находиться различные включения. Клетки живых организмов отличаются разнообразием линейных размеров. Для исследования мелких объектов используется микроскоп. Световая микроскопия – позволяет сделать увеличение до 2-3 тыс. раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микроскопической съемки и длительного наблюдение одного объекта, позволяет оценить состояние динамики и химизма. Формирование изображения происходит с помощью поглощения света с различными длинами волн. Основными характеристиками микроскопа являются разрешающая способность и контраст. Разрешающая способность - это минимальное расстояние, на котором находятся две точки, демонстрируемые микроскопом раздельно. Контраст изображения - это различие яркостей изображения и фона. Если это различие составляет менее 3-4%, то его невозможно уловить ни глазом, ни фотопластинкой тогда изображение останется невидимым, даже если микроскоп разрешает его детали. Физические свойства света - цвет (длина волны), яркость (амплитуда волны), фаза, плотность и направление распространения волны изменяются в зависимости от свойств объекта. Эти различия и используются в со- временных микроскопах для создания контраста. Увеличение микроскопа определяется как произведение увеличения объектива на увеличение окуляра. У типичных исследовательских микроскопов увеличение окуляра равно 10, а увеличение объективов - 10, 40 и 100. Соответственно, увеличение такого микроскопа составляет от 100 до 1 000. Некоторые из микроскопов имеют увеличение до 2 000. Оптические узлы и принадлежности обеспечивают основную функцию микроскопа — создание увеличенного изображения объекта с достаточной степенью достоверности по форме, соотношению размеров составляющих элементов и цвету. Кроме этого, оптика должна обеспечивать такое качество изображения, которое отвечает целям исследования и требованиям методик проводимого анализа. Основными оптическими элементами микроскопа являются оптические элементы, образующие осветительную (в том числе, конденсор), наблюдательную (окуляры) и воспроизводящую (в том числе объективы) системы микроскопа. Объективы микроскопа— представляют собой оптические системы, предназначенные для построения микроскопического изображения в плоскости изображения с соответствующим увеличением, разрешением элементов, точностью воспроизведения по форме и цвету объекта исследования. 3. Различие между разрешением и увеличением оптического и электронного микроскопов. 3.1 Определения Микроскопов. Оптический или световой микроскоп (от др.-греч. μικρός «маленький» и σκοπέω «рассматриваю») — оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооружённым глазом. Электронный микроскоп (ЭМ) — прибор, позволяющий получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз, благодаря использованию, в отличие от оптического микроскопа, вместо светового потока, пучка электронов с энергиями 200 эВ — 400 кэВ и более (например, просвечивающие электронные микроскопы высокого разрешения с ускоряющим напряжением 1 МВ). 3.2 Различие Микроскопов. Световые микроскопы (оптические микроскопы) и электронные микроскопы используются для наблюдения за очень маленькими объектами. Главное отличие между световым микроскопом и электронным микроскопом является то, что световые микроскопы используют световые лучи для освещения объекта на рассмотрении в то время как электронный микроскоп, использует пучки электронов для освещения объекта. 3.3 Виды Микроскопии. Светлопольная микроскопия самый простой из всех оптическая микроскопия освещение техники. Освещение образца передается (т.е. освещается снизу и наблюдается сверху) белый свет, а контраст в образце обусловлен затухание проходящего света в плотных областях образца. Светлопольная микроскопия - это простейший из ряда методов, используемых для освещения образцов в световых микроскопах, и благодаря своей простоте он стал популярным. Типичный вид изображения, полученного при светлопольной микроскопии, представляет собой темный образец на ярком фоне, отсюда и название. Фазово-контрастная микроскопия — метод получения изображений в оптических микроскопах, при котором сдвиг фаз электромагнитной волны трансформируется в контраст интенсивности. Используется для получения изображений прозрачных объектов. Фазово-контрастную микроскопию изобрёл Фриц Цернике, за что получил Нобелевскую премию за 1953 год. Темнопольная микроскопия — вид оптической микроскопии, в которой контраст изображения увеличивают за счет регистрации только света, рассеянного изучаемым образцом. При использовании метода темного поля регистрируются даже незначительные различия в преломляющей способности участков препарата[1]. Основы метода разработаны Р. Зигмонди в 1906 году. Люминесцентная, или флюоресцентная, микроскопия — метод гистологического анализа с помощью люминесцентного микроскопа, в котором используется явление люминесценции (свечения) веществ при действии на них коротковолновых лучей (ультрафиолетового света, рентгеновских лучей). Некоторые биологические соединения, присутствующие в клетках, характеризуются спонтанной флюоресценцией при попадании на клетку ультрафиолетовых лучей. Электронная микроскопия – это совокупность электронно-зондовых методов исследования микроструктуры твердых тел, их локального состава и микрополей (электрических, магнитных и др.) с помощью электронных микроскопов (ЭМ) – приборов, в которых для получения увеличенного изображения используют электронный пучок. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия является техникой оптического неразрушающего контроля для профилирования поверхностей микроструктур с высоким разрешением. Это является идеальным решением для измерения и проверки полупроводниковых пластин, FPD продуктов, MEMS устройств, поверхностей стекла и других материалов. Интерференционная микроскопия, метод исследования структуры различных, главным образом биологических, объектов и измерения их сухой массы, толщины и показателя преломления. Интерференционная микроскопия основана на интерференции света и осуществляется с помощью интерференционного микроскопа. Компьютерная микроскопия является подполем компьютерная визуализация, который сочетает в себе алгоритмическую реконструкцию с зондированием для получения микроскопических изображений объектов. 4. Использование Окуляр и Объект-Микрометра для вычисления размера клеток. Окуляр-микрометры – это круглые стеклянные детали с нанесенной на них мерной сеткой или шкалой. Они устанавливаются прямо в фокальной плоскости окуляра микроскопа и позволяют исследователю проводить точные измерения образца. Объект-микрометр предназначен для определения увеличения и линейного поля зрения микроскопов, микропроекторов, а также цены деления окуляр- микрометра, окулярных шкал и сеток. Представляет собой предметное стекло со шкалой. Для измерения линейных размеров микроскопических объектов служит окулярный винтовой микрометр МОВ-1-15х. Микроскоп. Помимо визуальных наблюдений, исследуемых микро-образцов микроскопы также позволяют проводить различные микроскопические измерения объектов. Верхней поверхности образца, его выступу, соответствует одно положение микровинта настройки фокуса. Нижней поверхности образца – его углублению. Впадине – другое положение микровинта. С помощью разницы в положениях микровинтов можно определить толщину объекта. Деление шкалы микровинта в лабораторных микроскопах соответствуют 1 и 2 микрометра. Измерение ширины и длины объекта. Микроскоп необходимо оснастить специальным окуляром со шкалой или сеткой – окуляр-микрометром, и калибровочной линейкой-слайдом – объект-микрометром. Заключение В заключение можно выделить основную тему изучения главы клеточная биология, в том что все структурная биология включает в себя множество аспектов, а также использование иновацционых методов исследования и оборудования. С каждым годом добавляется всё больше новых способов изучения клеток и их составов. Микроскопические исследования позволяют изменять генную информация в клетках для изменения информации о болезнях, а также можно использовать в качестве создания новых компонентов для обеспечения пользы человека и его здоровья. Исследования с помощью микроскопов позволяют рассмотреть объекты на молекулярном уровне и понять из чего они состоят, а также как они взаимодействуют друг с другом. Клеточная биология — невероятно важная отрасль науки, которая дает представление о структуре и функциях клеток, основных строительных блоков жизни. Это позволяет нам понять, как клетки функционируют и взаимодействуют друг с другом, образуя сложные организмы. Исследования в этой области продолжают раскрывать новую интересную информацию, что приводит к новым методам лечения различных заболеваний и состояний. Изучение клеточной биологии может революционизировать то, как мы понимаем, диагностируем и лечим многие болезни человека. Использование окуляра и объекта-микрометра является эффективным способом расчета размера клетки. Сочетание окуляра и предмета-микрометра помогает точно измерять размеры клеток и других микроскопических объектов. Комбинация этих устройств обеспечивает точность и согласованность измерений. Этот метод также является относительно простым и экономичным способом измерения размера клеток. Однако важно отметить, что при измерениях возможны ошибки, поэтому важно следить за тем, чтобы измерения проводились тщательно и последовательно. Основное различие между разрешением и увеличением оптических и электронных микроскопов заключается в том, как они взаимодействуют со светом. Оптические микроскопы используют свет для увеличения изображения, а электронные микроскопы используют электроны для увеличения разрешения изображения. Оба типа микроскопов являются важными инструментами в современной науке, и оба имеют свои уникальные сильные и слабые стороны. Разрешение часто является наиболее важным фактором, определяющим качество изображения, и электронные микроскопы обеспечивают значительно более высокое разрешение, чем оптические микроскопы. Увеличение, с другой стороны, является мерой размера и имеет решающее значение для просмотра небольших объектов. Оптические микроскопы могут обеспечить гораздо более высокие уровни увеличения, чем электронные микроскопы, что делает их идеальным выбором для просмотра относительно больших биологических образцов. Расчет линейного увеличения размера и количества органелл является важным процессом для понимания того, как функционируют клетки. Этот расчет часто используется для измерения изменений в росте, здоровье и активности клеток. Потратив время на то, чтобы понять линейное увеличение размера и количества органелл, ученые и исследователи могут получить представление о сложной работе клетки и ее органелл. Список использованной литературы: |