Части и функции микроскопа. Виды микроскопов: описание, основные характеристики, назначение
Специальные виды микроскопии
Темнопольная. Используют специальный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры неокрашенного материала. Темнопольная микроскопия позволяет наблюдать живые объекты. Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на темном поле. При этом лучи от осветителя падают на объект сбоку, а в линзы микроскопа поступают только рассеянные лучи.
Фазово-контрастная микроскопия позволяет изучать живые и неокрашенные объекты. При прохождении света через окрашенные объекты изменяется амплитуда световой волны, а при прохождении света через неокрашенные – фаза световой волны, что и используют для получения высококонтрастного изображения в фазово-контрастной и интерференционной микроскопии.
Поляризационная микроскопия - формирование изображения неокрашенных анизотропных структур (например, коллагеновые волокна и миофибриллы).
Интерференционная микроскопия объединяет принципы фазово-контрастной и поляризационной микроскопии и применяется для получения контрастного изображения неокрашенных объектов.
Люминесцентная микроскопия применяется для наблюдения флюоресцирующих (люминесцирующих) объектов. В люминесцентном микроскопе свет от мощного источника проходит через два фильтра. Один фильтр задерживает свет перед образцом и пропускает свет длины волны, возбуждающей флюоресценцию образца. Другой фильтр пропускает свет длины волны, излучаемой флуоресцирующим объектом. Таким образом, флюоресцирующие объекты поглощают свет одной длины волны и излучают в другой области спектра.
Флюоресцирующие красители (флюоресцин, родамин и др.) избирательно связываются со специфическими макромолекулами.
Электронная микроскопия
Теоретическое разрешение просвечивающего ЭМ составляет 0,002 нм. Реальное разрешение современных микроскопов приближается к 0,1 нм. Для биологических объектов разрешение ЭМ на практике составляет 2 нм.
Просвечивающий ЭМ состоит из колонны, через которую в вакууме проходят электроны, излучаемые катодной нитью. Пучок электронов, фокусируемый кольцевыми магнитами, проходит через подготовленный образец. Характер рассеивания электронов зависит от плотности образца. Проходящие через образец электроны фокусируют, наблюдают на флюоресцирующем экране и регистрируют при помощи фотопластинки.
Сканирующий ЭМ применяют для получения трехмерного изображения поверхности исследуемого объекта.
Метод сколов ( замораживания-скалывания) применяют для изучения внутреннего строения клеточных мембран. Клетки замораживают при температуре жидкого азота в присутствии криопротектора и используют для изготовления сколов. Плоскости скола проходят через гидрофобную середину двойного слоя липидов. Обнаженную внутреннюю поверхность мембран оттеняют платиной, полученные реплики изучают в сканирующем электронном микроскопе.
2.Основные части светового микроскопа их назначение и устройство
Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.
Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.
Различают полезное и бесполезное увеличения. Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения. Бесполезное - это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения. Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа (полезное!), увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур.
В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы, на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света. Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз. Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.
В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).
Механическая часть микроскопа.
основание (штатив) или массивная ножка (1);
коробка с микромеханизмом (2) и микровинтом (3);
податочный механизм для грубой наводки – макровинт или кремальера (8);
предметный столик (4);
винты (5, 6, 12, 13);
головка (9); револьвер (10); клеммы; тубус (11);
дуга или тубусодержвтель(7);
Кремальера (макровинт) – служит для приблизительной «грубой» установки на фо-
Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.
Подставка - это основание микроскопа.
Коробка с микрометренным механизмо м, построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота.
Тубус или трубка - цилиндр , в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении. Ослабив стопорный винт, тубус можно снять.
Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.
Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.
Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. На столике имеются две пружинистые клеммы - зажимы, закрепляющие препарат.
Кронштейн конденсора подвижно присоединен к коробке микрометренного механизма. Его можно поднять или опустить при помощи винта, вращающего зубчатое колесо, входящее в пазы рейки с гребенчатой нарезкой.
В учебных лабораториях наиболее распространены биологические микроскопы МБР-1 (МБИ-1) и М-11 (М-9), приведенные на рисунке 1. Они дают увеличение от 56 до 1350 раз.
Рис.1. Общий вид
биологических микроскопов
:
А - микроскоп
М-11
; Б - микроскоп
МБР-1
; 1-окуляр;
2-тубус; 8 - тубусодержатель; 4 - кремальера грубой
наводки; 5 - микрометрический винт; 6 - основание
штатива; 7 - зеркало; 8 - конденсор и ирисовая
диафрагма; 9 - подвижный предметный столик; 10 -
револьвер с объективами.
В каждом микроскопе независимо от конструкции можно различить оптическую и механическую части.
Оптическая часть , являясь главной в микроскопе, состоит из объективов, сменяемых окуляров и осветительного устройства. При помощи объектива, состоящего из системы 5-7 линз, получают сильно увеличенное, действительное, обратное изображение исследуемого объекта (или его части) и при помощи окуляра, как через лупу, рассматривают это изображение. Окуляр состоит из системы 2-3 линз и дополнительно увеличивает изображение объекта без добавления тонких деталей. Обычно микроскопы имеют три объектива, дающие увеличение в 8, 40 и 90 раз.
В соответствии с этим на объективе поставлена цифра 8, 40 или 90. Аналогично и на окулярах поставлены цифры их увеличения. Чаще всего употребляют окуляры с увеличением 7, 10 и 15 раз (соответственно этому ставят обозначения 7 Х, 10 Х и 15 Х). Общее увеличение микроскопа можно определить, если умножить увеличение объектива на увеличение окуляра. Например, при окуляре 10 Х и объективах 8 и 40 мы будем иметь увеличение микроскопа 8 Х 10 = 80 раз и 40 Х 10 = 400 раз, а при окуляре 15 Х и объективах 8 и 40 - соответственно в 120 и 600 раз. Размеры поля зрения микроскопа ограничены специальной диафрагмой, находящейся внутри окуляра между его линзами. Поэтому при малых увеличениях микроскопа мы будем видеть общую картину объекта, а при больших увеличениях - центральный участок рассматриваемого объекта. На объективах ставят не только цифры, показывающие их собственное увеличение, но и цифры (0,20; 0,65; 1,25), обозначающие их численную (нумерическую) апертуру. Чем больше нумерическая апертура объектива, тем выше его разрешающая способность и тем больше тонких деталей можно увидеть в изучаемом объекте. Иногда бывает и третья цифра, характеризующая толщину покровного стекла, на которую рассчитан объектив.
Нумерическая апертура объектива (NA) - это величина, характеризующая светособирающую способность объектива. Под разрешающей способностью объектива микроскопа (d) понимают тот наименьший диаметр частицы, которую можно увидеть в микроскоп d = λ / 2NA, где λ - длина волны световых лучей, NА - нумерическая апертура объектива.
Для занятий достаточно употреблять два увеличения: слабое (56-80 раз) с объективом 8 и сильное (400-600 раз) с объективом 40.
Осветительное устройство состоит из подвижного зеркала, ирисовой диафрагмы, конденсора и двух матовых стекол (обычного и синего). Оно служит для направления света на препарат (объект), установки оптимального освещения объекта и регулировки силы освещения. Зеркало имеет две поверхности - плоскую и вогнутую. Иногда рекомендуют применять вогнутую поверхность зеркала при слабых источниках освещения, а плоскую поверхность при сильных источниках освещения. Однако эта рекомендация ошибочна, так как совершенно не учитывает принцип освещения объектов в современных микроскопах, имеющих конденсор. Вогнутое зеркало следует применять только при снятом конденсоре микроскопа, а во всех остальных случаях для правильного освещения изучаемого объекта следует применять плоское зеркало.
Лучи света, падающие от окна или от электрической осветительной лампы, зеркало направляет в отверстие диафрагмы через конденсор, состоящий из системы 2-3 линз, на изучаемый препарат. В простейшем препарате изучаемый объект помещен в капле воды на специальном предметном стекле (толщиной 1-1,5 мм) и накрыт покровным стеклом (толщиной 0,12-0,20 мм).
Ирисовая диафрагма служит для изменения ширины светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на препарат, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива. Для этого при рассмотрении препарата вынимают окуляр и, глядя в тубус микроскопа, уменьшают отверстие диафрагмы конденсора до появления ее краев на светлом фоне фронтальной линзы объектива. При этом пучок света, проходящий через диафрагму, становится примерно равным тому, который может пропустить фронтальная линза объектива. Использовать диафрагму для иных целей не рекомендуется, так как это может ухудшить качество изображения объекта.
Конденсор можно передвигать специальной кремальерой, и это позволяет установить оптимальное освещение препарата (то есть сфокусировать световой пучок на объекте) при различной толщине предметного стекла. Обычное положение конденсора самое верхнее, и не следует перемешать его вниз для регулировки силы освещения объекта.
Регулируют освещение в микроскопе матовыми стеклами (белое или синее), которые вкладывают в специальную откидную оправу, находящуюся под ирисовой диафрагмой конденсора.
К механической части микроскопа относятся: подставка микроскопа (основание штатива - башмак); шарнир (отсутствует в микроскопах МБР-1 и МБИ-1); тубусодержатель дугообразной формы; кремальера (винт с зубчаткой и зубчатой рейкой) перемещения конденсора и диафрагмы; подвижный предметный столик с отверстием в средней части, двумя пружинящими зажимами (клеммами), двумя винтами для перемещения столика и стопорным винтом; кремальера перемещения тубуса микроскопа (винт грубой наводки); коробка микромеханизма и связанный с ней микрометрический винт; тубус (труба) микроскопа; револьвер с тремя или четырьмя гнездами для ввинчивания объективов.
Поворотом револьвера быстро сменяют объективы. В верхнюю часть тубуса вставляют один из окуляров. Шарнир, соединяющий тубусодержатель с подставкой, позволяет нам устанавливать удобный угол наклона тубуса микроскопа М-11 (М-9). В микроскопе МБР-1 (МБИ-1) тубус установлен с постоянным углом наклона. Зажимы служат для закрепления препарата над отверстием в столике. Винт грубой наводки предназначен для грубого перемещения тубуса микроскопа и обычно используется при малом увеличении (8). Микрометрическим винтом пользуются при больших увеличениях микроскопа (объективы 40 и 90) для изучения всей толщины объекта; его не следует поворачивать в ту или другую сторону более чем на один поворот во избежание порчи тонкого микрометрического механизма. Перед началом работы метка на неподвижной части тубусодержателя микроскопа должна находиться между двумя черточками подвижной части коробки микромеханизма (метки нанесены сбоку), а метка на микрометрическом винте должна стоять против цифры «ноль» на шкале винта. Микромеханизм перемещает тубус микроскопа вместе с механизмом грубой подачи.
Нужно бережно обращаться с микроскопом. Переносят его с места хранения на рабочее место обеими руками: одной рукой берут за тубус, а другой поддерживают за основание. Никогда не следует применять силу при заедании револьвера или одной из кремальер. Все части микроскопа нужно поддерживать в чистоте, оберегать от соприкосновения с химически активными жидкостями (кислота, щелочи, органические растворители). Нельзя прикасаться пальцами к линзам объектива, окуляра и конденсора. В случае загрязнения их протирают чистыми хлопчатобумажными тряпочками (сухими, или смоченными водой, или увлажненными бензином, или смесью спирта с эфиром). После окончания работы микроскоп следует накрывать колпаком, непроницаемым для пыли (из полиэтиленовой пленки или плотной материи). Ремонтировать, чистить и смазывать микроскоп может только опытный мастер.
1-тема. Световые микроскопы, строение и правила
работы с ними
Содержание темы.Одним из основных методов изучения мелких биологических объектов (вирусов, микроорганизмов, простейших, клеток, многоклеточных) является микроскопирование – изучение их с помощью оптических увеличивающих приборов (micros – малый, scopio - наблюдать). Существуют разные виды микроскопов (световой, электронный, люминесценный, фазовоконстрастный, флуоресцентный, поляризационный и др). Чаще используются световые микроскопы, которые необходимы не только для биологических но и медицинских исследований, например для лабораторной диагностики болезней. Поэтому каждый студент обязан знать строение световых микроскопов и уметь работать с ними.
Световой микроскоп состоит из следующих частей: а) оптическая, б) механическая, в) осветительная . (Рис.1; табл.1.).
К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус револьвер, макро и микрометрические винты. Штатив состоит из основания, тубусодержателя и тубуса. Предметный столик имеет в центре круглое отверстие, через которое проходит пучок света, две клеммы для фиксации препарата, препаратоводители-винты для передвижения верхней части столика по горизонтальной плоскости. Ниже предметного столика расположены макрометрический и микрометрический винты. Макрометрический винт крупнее и служит для ориентировочного фокусирования, а микрометрический - для более точного. В большинство микроскопов микровинт имеет вид массивного диска и распологается на основании.
Осветительная часть состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы.
Зеркало подвижно укреплено на штативе ниже предметного столика, его можно вращать в любом направлении. Зеркало имеет вогнутую и плоскую поверхность. При слабом освещении используется вогнутая поверхность. Конденсор также располагается под предметным столиком и состоит из системы линз. Имеется специальный винт для перемещения конденсора вверх или вниз,
Рис-1. Микроскоп МБР-I.
1-основание (штатив); 2-тубусодержатель; 3-тубус; 4-предметный столик; 5-отверстие предметного столика; 6-винты,перемещающие столик; 7-окуляр; 8-объектив;
9-макрометрический винт; 10-микромерический винт; 11-конденсор; 12-винт конденсора; 13-дафрагма; 14-зеркало; 15-револьвер.
Таблица-1
Строение микроскопа
Предметный столик
I.Механическая часть Тубус
Револьвер
Макро и микрометрический винты
Световой II.Осветительная Зеркало
микроскоп часть Конденсор
Ирисовая диафрагма
Объектив малого увеличения (8 х)
III.Оптическая часть Объектив большого увеличения (40 х)
Иммерсионный объектив (90 х)
с помощью которого регулируется степень освещения. При опускании конденсора освещение уменьшается, при поднимании - увеличивается.
Ирисовая диафрагма ввинчена в нижнюю часть конденсора, состоит из мелких пластинок. С помощью специальной клеммы можно регулировать диаметр отверстия и освещенность изучаемого объекта.
К оптической части микроскопа относятся окуляры и объективы. Окуляры состоят из системы линз. Увеличительная способность окуляра указана на верхней поверхности (7, 10, 15, 20)
Объективы ввинчиваются в специальные гнёзда револьвера. Вращающийся револьвер имеет 4 гнёзда для объективов. Объективы также имеют различную кратность увеличения (8 х, 40 х, 60 х, 90 х) по увеличительной способности можно судить о «силе микроскопа» При расчете силы микроскопа следует умножить увеличение окуляра на увеличение объектива (например, 10 х 8=56 , 10 х 40 =400, 10 х 90=900 и т.д.)
Для характеристики оптических приборов часто употребляется понятие «разрешающая способность». Разрешающая способность микроскопа – это наименьшее расстояние между двумя точечеыми объектами, при котором их можно различить. Глаз человека (своеобразный оптический прибор) может различить две точки, удаленные от него на 25 см, при рассоянии между ними не меньше 0,073мм. Разрешающая способность светового микроскопа- 0,2мкм,электронного микроскопа -5А 0 (1 Ангстрем =
мкм)
Правила работы с микроскопом.
1.Микроскоп устанавливается штативом к себе, на расстоянии 5см от края стола.
2.Окуляр,объектив, зеркало и другие части микроскопа протираются мягкой суконкой.
3.Спомощью револьвер объектив малого увеличения устанавливается в центре предметного столика, при этом слышится легкий щелчок и револьвер фиксируется.
Необходимо надо помнить что изучение любого объекта начинается с малого увеличения .
4.С помощью макрометрического винта объектив малого увеличения поднимается на высоту 0.5см от предметного столика.
5.Глядя на окуляр левым глазом и вращая зеркало в разных направлениях устанавливается яркое и равномерное освещение поля зрения. Для этого следует расширить отверстие диаграммы и поднять конденсор. При достаточной освещенности используется плоская поверхность зеркала.
6.Изучаемый препарат устанавливается в центре предметного столика и закрепляется клеммами. С помощью макровинта малый объектив медленно опускается до расстояния примерно 2 мм от препарата. Затем, глядя в окуляр левым глазом, медленно вращая макрометрический винт, малый объектив поднимается до появления в поле зрения изображения изучаемого объекта. Фокусное расстояния объектива с малым увеличением составляет 0.5см. При появлении четкого изображения препарата в нужном участке эта часть устанавливается в центре поля зрения. Затем устанавливается объектив большого увеличения. Под контролем зрения объектив опускается почти до соприкоснования с препаратом. После этого, глядя в окуляр, медленно поднимается до появления четкого изображения. Фокусное расстояние при работе с объективом большого увеличения равно 1мм. При отсутствии изображения следует повторить работу сначала. Для тонкой фокусировки используются микрометрический винт, вращая его вправо и влево в полоборота.
Объясните понятие «сила микроскопа, разрешающая способность микроскопа».
7.Объектив с увеличением 90 х называются иммерсионным (от лат. Immersio-погружать). Этот объектив используется при изучении мельчайших объектов. При использовании этого объектива на изучаемый объект помещают каплю иммерсионного (кедрового) масла. Затем, глядя с боку, тубус опускаются до погружения линзы объектива в масло. После этого, глядя в окуляр, пользуясь только микровинтом, объектив осторожно опускается или поднимается до получения четкого изображения.
8.После завершения работы следует перевести микроскоп в нерабочее положение. Для этого, вращая револьвер, объективы переводятся в нейтральное положение.
Цель занятия.
Ознакомление со строением микроскопа, освоение правил работы с ним, техники приготовления временных препаратов, изучение временных и постоянных микропрепаратов.
Задание для самостоятельной подготовки.
I.Изучить материал по теме и ответить на следующие вопросы:
1.Значение микроскопических исследований в биологии и медицине.
2.Какие существует типы микроскопов?
3.Укажите основные части микроскопа.
4.Изучите правила работы с микроскопом.
5.Используя дополнительную литературу расскажите о принципах работы разных микроскопов.
II Решить ситуационные задачи и ответить на тестовые вопросы.
Учебное оборудование.
Микроскопы, чашки Петри, предметные и покровные стекла, пипетки стаканы с водой, пинцеты,ножницы,вата, иммерсионное масло,постоянные микропрепараты, таблицы с изображением строения микроскопа, различные клетки и ткани
План занятия.
Студенты изучают устройство микроскопа и правила работы с ними,осваивают технику приготовления временных препаратов.
препарат. Часть волоса длиной примерно 1-1,5см кладут на предметное стекло и капают из пипетки одну каплю воды, покрывают покровным стеклом. Препарат изучают сначала при малом, затем при большом увеличении микроскопа, зарисовывают изображение в альбом.
Ситуационные задачи.
1.Студент при работе с малым увеличением не смог найти изображение объекта. Перечислите ошибки, допушенные студентом.
2.При переходе на большое увеличение студент не смог найти изображение объекта. Какие ошибки допущены студентом?
3.При микроскопировании студент разбил препарат. Укажите причины.
Тестовые задания.
1.Основные части микроскопа:
А. Механическая. В. Оптическая. С. Осветительная. Д. Объектив и диафрагма.
Е. Все части микроскопа являются основными.
2.Иммерсионный объектив-это:
А. Объектив малого увеличения. В. Объектив большого увеличения.
С. Все объективы считаются иммерсионными.
Д. Объектив с увеличением 90 х при работе с которым используется иммерсионные масло. Е. Все ответы неверны.
3.Принцип работы электронного микроскопа основан:
А. На использовании светового излучения.
В. На использовании потока электронов.
С. На использовании электромагнитных линз.
4. Недостатки постоянных препаратов:
А. Отсутствуют.
В. При фиксации изучаемого объекта происходят незначительные изменения.
С. Отсутствие возможности изучения препарата при большом увеличении.
Д. Верны ответы В и С; Е. Все ответы не верны.
5.С помощью какого микроскопа биологические объекты можно изучить в живом виде?
А. Флуоресцентного микроскопа. В. Фазово-контрастного микроскопа.
С. Электронного микроскопа. Д Верны ответы А и В. Е. Верны все ответы.
6. Как определяется увеличение изучаемого объекта?
А. По цифрам на объективе; В. По цифрам на окуляра;
С. По цифрам на тубусе; Д. Умножением увеличения окуляра на увеличение объектива; Е. Умножением цифры объектива на цифру тубуса.
7. Значение револьвера:
А. Служит для передвижения тубуса; В. Служит для смены объективов.
С. Служит для установления нужного объектива под тубусом.
Д. Верны ответы А и С; Е. Верны ответы В и С.
8.Какими изменениями положения диафрагмы и конденсора можно добиться равномерной и хорошей освещенности объекта.?
А. Опусканием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.
В. Поднятием конденсора, сужением отверстия диафрагмы.
С. Поднятием конденсора, расширением отверстия.
Д. Верны ответы А и В. Е. Все ответы неверны.
9. Укажите причины отсуствия изображения объекта при переходе с малого увеличения на большое.
А. Объектив большого увеличения не фиксирован.
В. Изучаемый объект не отцентрирован.
С.Нет фокусного расстояния. Д. Все ответы дополняют друг друга.
Е. Все ответы неверны.
10.С какого объектива начинается изучение объекта?
А. С иммерсионного объектива. В. С объектива большого увеличения.
С Со специального объектива. Д.Можно начинать с любого объектива
Е.С объектива малого увеличения.
2-тема. Строение клетки. Цитоплазма.
Клетка является элементарной структурной, функциональной и генетической единицей живого. Знания о структуре и функции клетки служат фундаментом для освоения морфологических и медико-биологических дисциплин. Врачи в своей практической деятельности используют данные цитологических исследований. По структуре клетки различаются на прокариотические и эукариотические.
К прокариотическим клеткам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. У них отсутствует ядро, вместо которого содержится одна кольцевидная хромосома.
Эукариотические клетки разделяются на простейшие (одноклеточные) и клетки многоклеточные (табл-2). На практических занятиях мы изучаем эукариотические клетки.
Форма клеток зависит от выполняемых функций. Например, сократительная функция мышечных клеток обеспечивается их вытянутый формой, длинные отростки нервных клеток определяют проводимость нервных импульсов.
Размеры клеток широко варьируют (от 2-3микрометров до 100 и более). Яйцеклетки некоторых организмов могут достигать до 10см. Лимфоциты и эритроциты человека относятся к мелким клеткам. Основными структурными компонентами эукриотической клетки являются: клеточная оболочка, цитоплазма и ядро . Клеточная оболочка окружает цитоплазму и отделяет ее от окружающей среды. В состав клеточной оболочки входят плазмолемма, надмембранные органические молекулы и субмембранные органоиды цитоскелета. У растительных клеток (рис.2.) надмембранный толстый слой состоит в основном из целлюлозы. У животных клеток (рис.3.) образуется надмембранный гликокаликс, состоящий из сложных гликопротеинов, толщина которого не превышает 10-20 нм.
Основу плазмолеммы составляет бимолекулярный липидный слой,белковые молекулы по разному погружены в этот липидный слой.
Функции плазмолеммы : защита цитоплазмы от факторов внешней среды, обеспечение транспорта веществ. Рецепторы плазмолеммы обеспечивают ответ клетки на действие гормонов и других биологически активных веществ.
Цитоплазма состоит из гиалоплазмы, органоидов, и включений . Гиалоплазма –матрикс цитоплазмы, сложная, бесцветная коллоидная система. В ней содержатся белки, РНК, липиды, полисахариды. В гиалоплазме обеспечивается транспорт веществ и их взаимодействие, буферные и осмотические свойства клетки.
Таблица-2
Э
УКАРИОТЫ
I.Поверхностный аппарат II.Цитоплазма III.Ядро
(клеточная оболочка)
Поверхностный аппарат
I.Плазмолемма II.Надмембранный комплекс III.Субмембранный
(гиалоплазма) опорно-сократительный
Состав аппарат
(по жидкостно- Состав
Мозаичной модели) а) ферменты
А) фосфолипидный б) гликопротеины а)микрофибриллы
Бислой б)микротрубочки
Б)белки Функции в)скелетные фибриллярные фибриллярные
В)липиды структуры
Г)гетерогенные
Макромолекулы рецепторная внеклеточное
Пищеварение
Участие в адгезии
Если вы давно интересовались микроскопами и их строением, но до сих пор не нашли полезной информации, то сегодняшняя статья разъяснит детали, которые, возможно, вы ещё не знали. Итак, начинаем.
Сам микроскоп представляет из себя оптический прибор, с помощью которого можно получить микроскопическое изображение любого объекта и изучить его самые маленькие детали и так далее. Глаза, конечно же, не позволяют человеку видеть так, как это видит микроскоп.
Увеличение бывает разное, например, бесполезное и полезное. Полезное увеличение представляет из себя увеличение, выявляющее самые мелкие детали. А вот бесполезное представляет из себя увеличение, которое, как правило, не выявляет самые мелкие детали даже тогда, когда объект увеличили в несколько сотен раз и больше.
Как правило, в лабораториях (учебных) пользуются световыми микроскопами - на таких микроскопах микропрепараты рассматривают при помощи искусственного, а также естественного света. Самые часто используемые микроскопы (световые биологические) - это МБС, МБИ, БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР. Благодаря таким микроскопам увеличение может быть произведено от пятидесяти шести раз до тысячи трёхсот пятидесяти раз. МБС, или стереомикроскопы - такой микроскоп позволяет получить подлинный объём объекта, увеличение может быть произведено от трёх с половиной раз до восьмидесяти восьми раз.
Механическая, а также оптическая - это те две системы, на которые разделён микроскоп. Оптическая включает в себя специальные окуляры, приборы, которые излучают свет, и так далее.
Строение микроскопа.
Объектив - это самая главная часть, так как именно он помогает определить объективное (полезное) увеличение. Как устроен объектив: цилиндр (металлический), внутри которого располагается линза - их количество всегда различно. Цифры показывают объективное увеличение. В обучении практически всегда пользуются х40, х8 объективами. Чем лучше разрешающая способность, тем лучше объективное качество.
Окуляр - это одна из частей микроскопа, которая более понятнее устроена, чем объектив. Как устроен окуляр: в него входят несколько линз, а если быть точнее, то две-три линзы, которые располагаются внутри цилиндра (металлического). Линзы между собой располагают диафрагму, благодаря которой определяются границы поля зрения. Линза, которая расположена снизу, помогает сфокусировать объективное изображение. Благодаря окулярам не получится найти какие-то новые детали, раньше которые знакомы не были, поэтому их увеличение никакой важной роли не играет. Можно даже сказать, что оно бесполезно. Окуляр похож на лупу, так как так же, как и она, изображение какого-то конкретного объекта получается мнимое.
Прибор для освещения - это прибор, который почти полностью устроен с помощью зеркал; также в этот прибор входят светофильтр, конденсор и так далее. Их предназначение - это когда свет светит пучком.
Зеркало - помогает в регулировке света, который проходит через конденсор. На зеркале расположены несколько поверхностей: вогнутая, плоская. В тех лабораториях, в которых свет рассеян, пользуются зеркалом с вогнутой поверхностью.
Конденсор - это прибор, в который входят две или три линзы, которые также расположены в цилиндре (металлическом). Когда его либо опускаешь, либо поднимаешь, он свет рассеивает, который падает на объект, отражаясь от зеркала.
Подставка - основание.
Тубус - это цилиндр. Сверху окуляры вставляют. Фиксируется он по-разному, винтом (стопорным). Тубус снимают только тогда, когда ослаблен винт (стопорный).
Как работать с микроскопом
Вот некоторые правила работы с микроскопом:
1. Работа с микроскопом должна производиться в положении сидя;
2. Перед работой микроскоп нужно проверить на наличие пыли, вытереть её, если есть, и только потом начать работать;
3. Микроскоп должен быть расположен рядом, где-то два или три сантиметра от края должно быть; когда производится работа, его не двигать;
4. Диафрагма должна быть полностью открыта, конденсор поднят вверх;
5. Увеличение должно производиться постепенно;
6. Объектив в рабочем опущенном положении;
7. На микроскоп должен светить свет, например, электроосветитель;
Лабораторное занятие по ботанике №1
Тема: «Строение микроскопа. Приготовление временных препаратов. Строение растительной клетки. Плазмолиз и деплазмолиз.»
Цель: 1. Изучить строение микроскопа (марок - МБР, МБИ, Биолам), назначение его частей. Усвоить правила работы с микроскопом.
- 2. Усвоить методику приготовления временных препаратов.
- 3. Изучить структурные основные компоненты растительной клетки: оболочку, цитоплазму, ядро, пластиды.
- 4. Познакомиться с явлением плазмолиза и деплазмолиза.
- 5. Научиться сравнивать между собой клетки различных тканей, находить в них одинаковые и различные черты.
Оборудование: микроскоп, набор для микрокопирования, раствор хлористого натрия или сахарозы, раствор йода в йодистом калии, полоски фильтровальной бумаги, глицерин, метиленовый синий, ломтики арбуза, томата, лук с антоцианом. микроскоп препарат клетка
- 1. Ознакомиться с устройством биологического микроскопа МБР - 1 или Биолам. Записать назначение основных частей.
- 2. Ознакомиться с устройством стереоскопических микроскопов МБС - 1.
- 3. Записать правила работы с микроскопом.
- 4. Усвоить методику изготовления временных препаратов.
- 5. Изготовить препарат эпидермы сочной чешуи лука и рассмотреть при малом увеличении участок эпидермы, состоящий из одного слоя клеток с хорошо заметными ядрами.
- 6. Изучить строение клетки при большом увеличении, сначала в капле воды, затем в растворе йода в йодистом калии.
- 7. В клетках чешуи лука вызвать плазмолиз, воздействуя раствором хлористого натрия. Затем перевести в состояние деплазмолиза. Зарисовать.
Общие замечания
Биологический микроскоп - это прибор, с помощью которого можно рассмотреть различные клетки и ткани растительного организма. Устройство этого прибора довольно просто, однако неумелое пользование микроскопом приводит к его порче. Вот почему необходимо усвоить строение микроскопа, основные правила работы с ним. В микроскопе любой марки выделяют следующие части: оптическую, осветительную и механическую. К оптической части относят: объективы и окуляры.
Объективы служат для увеличения изображения объекта и состоят из системы линз. Степень увеличения объектива находятся в прямой зависимости от числа линз. Объектив с большим увеличением имеет 8 - 10 линз. Первую линзу, обращенную к препарату, называют фронтальной. Микроскоп МБР - 1 снабжен тремя объективами. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами: 8х, 40х, 90х. Различают рабочее состояние объектива, т. е. расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы. Рабочее расстояние при объективе 8х равно 13,8 мм, при объективе 40х - 0,6 мм, при объективе 90х - 0,12 мм. Необходимо очень аккуратно и бережно обращаться с объективами большего увеличения, чтобы ни в коем случае не повредить фронтальную линзу. С помощью объектива в тубусе получают увеличенное, действительное, но обратное изображение объекта и выявляют детали его структуры. Окуляр служит для увеличения изображения, идущего от объектива и состоит из 2 - 3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Увеличение окуляра обозначено на нем цифрами 7х, 10х,15х.
Для определения общего увеличения следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.
Осветительное устройство состоит из зеркала, конденсора с ирисовой диафрагмой и предназначено для освещения объекта пучком света.
Зеркало служит для собирания и направления лучей света, падающего от зеркала на объект. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором, состоит из тонких металлических пластинок. Диафрагма служит для регулирования диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект.
Механическая система микроскопа состоит из подставки микро - и макровинтов, тубусодержателя, револьвера и предметного столика. Микрометрический винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а и объектива, на расстояния, измеряемые микрометрами (мкм). Полный оборот микровинта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление на 2 мкм. Во избежание порчи микрометрического механизма разрешается поворачивать микрометрический винт в сторону не более чем на половину оборота.
Макровинт используют для значительного перемещения тубусодержателя. Обычно пользуются им при фокусировке объекта на малом увеличении. В тубус - цилиндр сверху вставляют окуляры. Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчены в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.
Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата, который фиксируется на нем с помощью двух замков.
Правила работы с микроскопом
- 1. мягкой салфеткой протирают оптическую часть микроскопа.
- 2. ставят микроскоп у края стола так, чтобы окуляр находился на против левого глаза экспериментатора и в течение работы микроскоп не передвигают. Тетрадь и все предметы, необходимые для работы располагают справа от микроскопа.
- 3. открывают полностью диафрагму. Конденсор ставят в полуопущенное положение.
- 4. при помощи зеркала настраивают солнечный «зайчик», глядя в отверстие предметного столика. Для этого линза конденсора, находящегося под отверстием предметного столика, должна быть ярко освещена.
- 5. переводят микроскоп при малом увеличении (8х) в рабочее положение - устанавливают объектив на расстоянии 1 см от предметного столика и, глядя в окуляр, проверяют освещенность поля зрения. Оно должно быть ярко освещено.
- 6. на предметный столик помещают изучаемый объект и медленно поднимают тубус микроскопа до появления четкого изображения. Просматривают весь препарат.
- 7. для изучения какого - либо участка объекта при большом увеличении сначала ставят этот участок в центр поля зрения малого объектива. После этого поворачивают револьвер так, чтобы объектив 40х занял рабочее положение (объектив не поднимать!). С помощью микроскопа добиваются четкой видимости изображения объекта.
- 8. после окончания работы переводят револьвер с большого увеличения на малое. Снимают с рабочего столика объект, переводят микроскоп в нерабочее состояние.
Методика приготовления микропрепарата
- 1. на предметное стекло наносят каплю жидкости (вода, спирт, глицерин).
- 2. препаровальной иглой берут часть объекта и помещают его в каплю жидкости. Иногда делают срез изучаемого органа при помощи бритвы. Затем, выбрав самый тонкий срез, кладут его на предметное стекло в каплю жидкости.
- 3. закрывают объект покровным стеклом так, чтобы под него не попал воздух. Для этого покровное стекло берут двумя пальцами за грани, проводят нижнюю грань к краю капли жидкости и плавно опускают, придерживая его препаровальной иглой.
- 4. препарат помещают на предметный столик и рассматривают.
Ход лабораторного занятия
Из мясистой чешуи луковицы скальпелем вырезать небольшой кусочек (около 1 см 2). С внутренней стороны (вогнутой) пинцетом снять прозрачную пленку (эпидерму). Положить в приготовленную каплю и наложить покровное стекло.
При слабом увеличении найти наиболее освещенное место (наименее поврежденное, без складок и пузырьков). Перевести на сильное увеличение. Рассмотреть и зарисовать одну клетку. Отметить оболочку с порами, постенный слой цитоплазмы, ядро с ядрышками, вакуоль с клеточным соком. Затем с одной стороны покровного стекла капают раствор хлористого натрия (плазмолитик). С противоположной стороны, не сдвигая препарата, начинают отсасывать воду кусочками фильтровальной бумаги, при этом необходимо смотреть в микроскоп и следить за тем, что происходит в клетках. Обнаруживают постепенное отхождение протопласта от оболочки клетки, вследствие выхода воды из клеточного сока. Наступает такой момент, когда протопласт внутри клетки отделяется от оболочки полностью и принимает полный плазмолиз клетки. Затем меняют плазмолитик водой. Для этого осторожно помещают каплю воды на границу покровного стекла с предметными медленно отмывают препарат от плазмолитика. Наблюдают, что постепенно клеточный сок заполняет весь объем вакуоли, цитоплазма применяется к оболочке клетки, т.е. наступает деплазмолиз.
Следует зарисовать клетку в плазмолированном и деплазмолированном состояниях, обозначить все части клетки: ядро, оболочку, цитоплазму.
По таблицам зарисовать схему субмикроскопического строения растительной клетки, обозначить все компоненты.
Кожица лука
Цитоплазма ядро оболочка
Кожица лука. Органоиды клетки.
Цитоплазма - это обязательная составная часть клетки, в которой происходят сложные и разнообразные процессы синтеза, дыхания, роста.
Ядро - одно из важнейших органоидов клетки.
Оболочка - это поверхностный слой, обтягивающий покрывающий что - нибудь.
Плазмолиз при добавлении раствора натрий хлор
Плазмолиз - это отставание цитоплазмы от клеточной оболочки, которое происходит в результате потери воды вакуолью.
Деплазмолиз
Деплазмолиз - это явление при котором протопласт возвращается в обратное состояние.
Плазмолиз при добавлении сахарозы
Деплазмолиз при добавлении сахарозы
Вывод: Сегодня мы ознакомились с устройством биологического микроскопа, так же усвоили методику приготовления временных препаратов. Мы изучали основные структурные компоненты растительной клетки: оболочку, цитоплазму, ядро на примере кожицы лука. И ознакомились с явлением плазмолиза и деплазмолиза.
Вопросы для самоконтроля
- 1. Какие части клетки можно рассмотреть в оптический микроскоп?
- 2. Субмикроскопическое строение растительной клетки.
- 3. Какие органеллы составляют субмикроскопическую структуру ядра?
- 4. Каково строение цитоплазматической мембраны?
- 5. Отличия растительной клетки от животной?
- 6. Как доказать проницаемость клеточной мембраны?
- 7. Значение плазмолиза и деплазмолиза для растительной клетки?
- 8. Как осуществляется связь между ядром и цитоплазмой?
- 9. Место изучения темы «Клетка» в курсе общей биологии средней школы.
Литература
- 1. А.Е. Васильев и др. Ботаника (анатомия и морфология растений), «Просвещение», М,1978, с.5-9, с.20-35
- 2. Киселева Н.С. Анатомия и морфология растений. М. «Высшая школа»,1980, с.3-21
- 3. Киселева Н.С., Шелухин Н.В. Атлас по анатомии растений. . «Высшая школа»,1976
- 4. Хржановский В.Г. и др. Атлас по анатомии и морфологии растений. «Высшая школа», М., 1979, с.19-21
- 5. Воронин Н.С. Руководство к лабораторным занятиям по анатомии и морфологии растений. М., 1981, с.27-30
- 6. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений. М. «Высшая школа»,1980, с.3-21
- 7. Д.Т. Конысбаева ПРАКТИКУМ ПО АНАТОМИИ И МОРФОЛОГИИ РАСТЕНИЙ