Методы цитологических исследований – биология

Клеточный уровень. Методы цитологических исследований | Биология

Клеточный уровень. Методы цитологических исследований

Методы исследований по использованию светового (оптического) микроскопа называют световой микроскопией. Базируются на том, что сквозь прозрачный или полупрозрачный объект исследований проходят лучи света. Дает возможность изучать общий план строения клетки и отдельных ее органелл, размеры которых не меньше 200 нм.

Современные световые микроскопы имеют кратность увеличения объекта в 2-3 тыс. раз. Существуют разные виды световой микроскопии: поляризационная, флуоресцентная, ультрафиолетовая, фазово-контрастная и т. п. Под световым микроскопом можно наблюдать общее строение клеток или определенные процессы их жизнедеятельности – движение клетки, деление, перемещение цитоплазмы и т. п.

Возможно прижизненное изучение клетки.

Метод электронной микроскопии

Исследование клетки с помощью электронного микроскопа называется электронной микроскопией. Способна увеличивать изображение объектов до 500 000 раз и больше. Позволяет изучать мелкие объекты, органеллы маленьких размеров (рибосомы и т. п.

), строение плазматических мембран. Для электронной микроскопии препараты определенным образом обрабатывают (преимущественно тяжелыми металлами).

После этого органеллы и прочие клеточные структуры приобретают разную степень поглощения электронов и потому выделяются на экране или фотопленке.

Электронный микроскоп подобен по принципу конструкции световому. В магнитном поле вместо потока света движется поток электронов от катода к аноду, который ускоряется высоким различием потенциалов между полюсами. Электромагниты выполняют роль линз.

Они могут изменять направление движения электронов, собирать (фокусировать) их в пучок и направлять его на объект исследования. Часть электронов может рассеиваться, отражаться, поглощаться, взаимодействовать с объектом или проходить через него без изменений.

Электроны попадают на люминесцентный экран (возбуждают его свечение), или на особую фотопленку (можно фотографировать изображение объекта).

Метод трансмиссионной электронной микроскопии

Метод трансмиссионной электронной микроскопии – при рассеивании пучка электронов объектом создается изображения на флуоресцентном экране микроскопа. Чем больше способность рассеивать поток электронов тем или иным участком, тем более темными они выглядят на экране.

Метод растровой (сканирующей) электронной микроскопии

Метод растровой (сканирующей) электронной микроскопии позволяет изучить трехмерное изображение поверхности клетки вследствие пробегания пучка электронов по поверхности объекта.

Метод меченых атомов

Метод меченых атомов: для изучения места хода тех или других биохимических процессов в клетку вводят вещество, в котором один из атомов определенного элемента замещен его радиоактивным изотопом (кислорода, углерода, азота, фосфора). С помощью особых приборов, способных фиксировать эти изотопы, определяют локализацию и характер биохимических процессов, можно проследить за миграцией изотопов в клетке.

Метод фиксирования живых объектов

Метод фиксирования живых объектов используют, применяя определенные вещества (формалин, спирты и т. п.), или быстрым замораживанием, или высушиванием.

Особыми красителями окрашивают отдельные структуры фиксированных клеток. Эти красители окрашивают только определенные структуры клетки, что позволяет получить их контрастную окраску.

Метод центрифугирования

Метод центрифугирования применяют для изучения отдельных клеточных структур. Измельченные объекты размещают в центрифуге. При очень быстрых оборотах эти объекты будут оседать слоями, так как разные клеточные структуры имеют неодинаковую плотность.

Более плотные органеллы будут оседать на дне. Слои разделяют и изучают в отдельности.

Клеточный уровеньУровни организации живого

Источник: https://xn—-9sbecybtxb6o.xn--p1ai/obshchaya-biologiya/kletochnyj-uroven-metody-tsitologicheskih-issledovanij/

Цитология. Задачи и методы исследования

Цитология (греч. kytos — ячейка, клетка) — наука о клетке. Предметом цитологии является клетка как структурная и функциональная единица жизни.

В задачи цитологии входит изучение строения и функционирования клеток, их химического состава, функций отдельных клеточных компонентов, познание процессов воспроизведения клеток, приспособления к условиям окружающей среды, исследование особенностей строения специализированных клеток, этапов становления их особых функций, развитие специфических клеточных структур и др. Для решения этих задач в цитологии используются различные методы.

Основным методом исследования клеток является световая микроскопия. Для изучения мелких структур применяют оптические приборы — микроскопы. Разрешающая способность микроскопов составляет 0,13-0,20 мкм, т.е.

примерно в тысячу раз выше разрешающей способности человеческого глаза.

С помощью световых микроскопов, в которых используется солнечный или искусственный свет, удается выявить многие детали внутреннего строения клетки: отдельные органеллы, клеточную оболочку и т.п.

Ультратонкое строение клеточных структур изучают с помощью метода электронной микроскопии. В отличие от световых в электронных микроскопах вместо световых лучей используется пучок электронов.

Разрешающая способность современных электронных микроскопов составляет 0,1 нм, поэтому с их помощью выявляют очень мелкие детали.

В электронном микроскопе видны биологические мембраны (толщина 6—10 нм), рибосомы (диаметр около 20 нм), микротрубочки (толщина около 25 нм) и другие структуры.

Для изучения химического состава, выяснения локализации отдельных химических веществ в клетке широко используются методы цито- и гистохимии, основанные на избирательном действии реактивов и красителей на определенные химические вещества цитоплазмы.

Метод дифференциального центрифугирования позволяет детально исследовать химический состав органелл клетки после их разделения с помощью центрифуги.

Метод рентгеноструктурного анализа дает возможность определять пространственное расположение и физические свойства молекул (например, ДНК, белков), входящих в состав клеточных структур.

Для выявления локализации мест синтеза биополимеров, определения путей переноса веществ в клетке, наблюдения за миграцией или свойствами отдельных клеток широко используется метод авторадиографии — регистрации веществ, меченных радиоактивными изотопами. Многие процессы жизнедеятельности клеток, в частности деление клетки, фиксируют с помощью кино- и фотосъемки.

Для изучения клеток органов и тканей растений и животных, процессов деления клетки, их дифференциации и специализации используют метод клеточных культур — выращивание клеток (и целых организмов из отдельных клеток) на питательных средах в стерильных условиях.

При исследовании живых клеток, выяснении функций отдельных органелл используют метод микрохирургии — оперативное воздействие на клетку, связанное с удалением или имплантированием отдельных органелл, их пересаживанием из клетки в клетку, введением в клетку крупных макромолекул.

Источник: http://jbio.ru/citologiya-zadachi-i-metody-issledovaniya

Методы цитологических исследований — Науколандия

Основными методами цитологических исследований являются световая и электронная микроскопия, т. е. использование световых и электронных микроскопов, позволяющих увидеть внешнее и внутреннее строения клеток.

Световые микроскопы позволяют в том числе наблюдать и за живыми клетками (обычно для этого используются одноклеточные организмы, клетки крови). Однако разрешающая способность световых микроскопов не так велика как у электронных.

Разрешающая способность увеличительного прибора — это минимальное расстояние между двумя видимыми отдельно точками. У световых микроскопов это расстояние измеряется сотнями нанометров, а у электронных — десятками и единицами нанометров.

Если в первых используется световой поток (разрешающая способность обратнопропорционально зависит от длины волны), то во вторых — поток электронов.

Существует два вида электронных микроскопов — просвечивающие и сканирующие. Разрешающая способность первых несколько выше, однако с помощью вторых можно получить объемное изображение. Для просвечивающих микроскопов готовят очень тонкие срезы, через которые проходит пучок электронов. В сканирующих микроскопах пучок электронов отражается от объекта.

В цитологических исследованиях также используется метод флуоресцентной микроскопии, который заключается в том, что к живым клеткам добавляются определенные красящие вещества, которые, соединяясь с различными компонентами клетки, начинают светиться. Таким образом, можно в световой микроскоп наблюдать клеточные структуры (хлоропласты, микротрубочки и др.).

Кроме микроскопии в современной цитологии используются и другие методы исследования. Цитохимический метод позволяет изучать химический состав клеток. Данный метод базируется на химических реакциях определенных веществ. Добавляя реагенты к клеткам, можно выявить наличие в них ДНК, определенных белков и др., а также определить их количество.

Метод радиоавтографии предполагает введение вещества, содержащего меченые (радиоактивные) атомы. Меченые молекулы через некоторое время включаются в биополимеры клетки, и по ним можно отследить протекание метаболических процессов в клетке.

С 20-х годов XX века хорошо известен такой метод цитологических исследований как центрифугирование (или метод фракционирования клеточных структур).

Он основан на том, что клеточные структуры имеют разную массу и при центрифугировании осаждаются с разной скоростью.

Таким образом, если разрушить клетки, то после центрифуги смесь разделится на фракции, где внизу будут находиться более тяжелые структуры (обычно это клеточные ядра), а вверху — более легкие.

Относительно новым является метод клеточных культур, позволяющий вне организма в специально созданных условиях выращивать одинаковые клетки (колонии) из одной или нескольких исходных. Данный метод позволяет отдельно от организма изучать свойства его клеток, проводить цитологические, генетические и другие исследования.

Новым методом цитологических исследования является метод микрохирургии. С помощью микроманипулятора, соединенного с микроскопом, из клеток извлекают или вносят различные компоненты, вводят вещества.

Источник: https://scienceland.info/biology10/cytological-methods

Предмет и задачи курса цитологии. Место цитологии в системе биологических дисциплин

Лекция №1

ВВЕДЕНИЕ В ЦИТОЛОГИЮ

Предмет и задачи курса цитологии.

Место цитологии в системе биологических дисциплин

Цитология (от греч. Kytos – ячейка, клетка) – наука о клетке. Современная цитология изучает строение клеток, их функционирование как элементарных живых систем; исследует функции отдельных клеточных компонентов, процессы воспроизведения клеток, их приспособления к условиям среды и многие другие процессы, позволяющие судить об общих для всех клеток свойствах и функциях.

Цитология рассматривает также особенности специализированных клеток, этапы становления их особых функций и развития специфических клеточных структур.

За последние 40-45 лет цитология из описательно-морфологической превратилась в экспериментальную науку, ставящую перед собой задачи изучения физиологии клетки, ее основных жизненных функций и свойств, ее биологии. Другими словами – это физиология клетки.

Возможность такого переключения интересов исследователей возникла в связи с тем, что цитология тесно сопряжена с научными и методическими достижениями биохимии, биофизики, молекулярной биологии и генетики.

Вообще, цитология тесно связана практически со всеми биологическими дисциплинами, так как все живое на Земле (почти все!) имеет клеточное строение, а цитология как раз и занимается изучением клеток во всем их многообразии.

Цитология тесно связана с зоологией и ботаникой, поскольку изучает особенности строения растительных и животных клеток; с эмбриологией при изучении строения половых клеток; с гистологией – строение клеток отдельных тканей; с анатомией и физиологией, так как на основе цитологических знаний изучается строение тех или иных органов и их функционирование.

Клетка имеет богатый химический состав, в ней протекают сложные биохимические процессы – фотосинтез, биосинтез белка, дыхание, а также происходят важные физические явления, в частности, возникновение возбуждения, нервного импульса, поэтому цитология тесно связана с биохимией и биофизикой.

Чтобы понять сложные механизмы наследственности, нужно изучить и понять их материальные носители – гены, ДНК, которые являются составными компонентами клеточных структур. Из этого возникает тесная связь цитологии с генетикой и молекулярной биологией.

Данные цитологических исследований широко используются в медицине, сельском хозяйстве, ветеринарии, в различных отраслях промышленности (пищевая, фармацевтическая, парфюмерная и др.). Важное место также занимает цитология в преподавании биологии в школе (курс общей биологии в старших классах).

Краткий исторический очерк развития цитологии

В целом цитология – наука довольно молодая. Из среды других биологических наук она выделилась немногим более ста лет назад. Впервые обобщенные сведения о строении клеток были собраны в книге Ж.Б.

Карнуа «Биология клетки», вышедшей в 1884 г.

Появлению этой книги предшествовал длительный и бурный период поисков, открытий, дискуссий, который привел к формулированию так называемой клеточной теории, имеющей огромное общебиологическое значение.

Выделим некоторые важные вехи в истории изучения биологии клетки.

Конец 16 – начало 17 столетия. Изобретателями микроскопа по разным данным являются Захария Янсен (1590 г., Голландия), Галилео Галилей (1610 г., Италия), Корнелиус Дреббель (1619-1620 гг., Голландия).

Первые микроскопы были весьма громоздкими и дорогими и использовались знатными людьми для собственного развлечения.

Но постепенно они усовершенствовались и стали превращаться из игрушки в инструмент научных исследований.

1665 г. Роберт Гук (Англия), пользуясь микроскопом, сконструированным английским физиком Х. Гюйгенсом, изучал строение пробки и впервые употребил термин «клетка» для описания структурных единиц, из которых состоит эта ткань. Он считал, что клетки пустые, а живое вещество – это клеточные стенки.

1675- 1682 гг. М. Мальпиги и Н. Грю (Италия) подтвердили клеточное строение растений

1674 г. Антонио ван Левенгук (Голландия) открыл одноклеточные организмы, в том числе бактерии (1676 г.). Он же впервые увидел и описал животные клетки – эритроциты крови, сперматозоиды.

Источник: http://refleader.ru/otrpoljgeaty.html

Цитологическое исследование – методы, материал для исследования, показания

В ходе цитологического исследования изучают структуру клеток для выявления злокачественных, доброкачественных опухолей и поражений неопухолевой природы. Основное назначение исследования – подтверждение или опровержение факта злокачественности взятых для анализа клеток.

Методы цитологического исследования основаны на изучении под микроскопом строения клеток, клеточного состава жидкостей и тканей.

Различают такие методы цитологических исследований:

световая микроскопия;
электронная микроскопия;
метод центрифугирования. Его используют, когда необходимо отделить мембраны клеток от общей структуры;
метод меченых атомов. Применяют для изучения биохимических процессов в клетках: для этого в них вводят меченый радиоактивный изотоп;
прижизненное изучение. Этот метод исследования позволяет изучить динамические процессы, происходящие в клетке.

Заключение цитологического исследования основывается на особенностях изменения цитоплазмы, ядра клетки, ядерно-цитоплазменного соотношения, образования комплексов и структур клеток.

Применяют цитологический анализ при профилактическом осмотре, для уточнения диагноза, во время операции, для своевременного выявления рецидивов, контроля над ходом лечения.

Цитологическое исследование мазков

В качестве материалов для анализа используют:

жидкости: мочу, секрет предстательной железы, мокроту, смывы, полученные при эндоскопии разных органов, выделения из сосков, отпечатки и соскобы с язвенных и эрозированных поверхностей, ран и свищей, жидкости из серозных и суставных полостей;
пунктаты: биологические материалы, полученные при диагностической пункции, проводимой тонкой иглой;
мазки из полости и шейки матки.

Большинство из указанных цитологических исследований мазков проводится при необходимости, для постановки и уточнения диагноза.

Но цитологическое исследование мазка из шейки матки (мазок Папаниколау) рекомендуется проходить: один раз в год – женщинам после 19 лет, ведущим половую жизнь; два раза в год – женщинам, которые принимают гормональные контрацептивы, переболели генитальным герпесом; чаще чем два раза в год – женщинам, которые страдают бесплодием, маточными кровотечениями, ожирением, которые часто меняют половых партнеров, принимают эстрогены, у которых есть бородавки на гениталиях, выявлен генитальный герпес.

Цитологическое исследование шейки матки

Для цитологического исследования шейки матки мазок берут с наружной и внутренней частей шейки и со сводов влагалища с помощью специального деревянного шпателя. Потом его переносят на стекло и фиксируют.

Цитологическое исследование шейки матки проводят для выявления раковых изменений клеток, и в заключении врач указывает одну из пяти стадий состояния клеток:

стадия 1. Клетки с отклонениями не найдены;
стадия 2. Есть незначительные изменения в структуре клеток, вызванные воспалением внутренних половых органов. Опасение такое состояние клеток не вызывает, но женщине рекомендуют пройти дополнительное обследование и лечение;
стадия 3. Найдено небольшое количество клеток с отклонениями в структуре. В этом случае рекомендуется сдать мазок повторно или провести гистологическое исследование измененной ткани;
стадия 4. Найдены отдельные клетки со злокачественными изменениями. Окончательный диагноз не ставят, назначают дополнительное обследование;
стадия 5. В мазке обнаружено большое количество раковых клеток.

Достоверность такого цитологического исследования высока, но информацию оно может дать только об участке, из которого брали клетки для анализа. Для того чтобы оценить состояние маточных труб, яичников, матки следует пройти комплексное обследование.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.

Источник: https://www.neboleem.net/citologicheskoe-issledovanie.php

Цитология – наука о клетке Современные методы исследования

Галилео-Галилей ( 1564 -1642 ) ( итальянский философ, математик, физик и астроном, оказавший значительное влияние на науку своего времени; изобретатель микроскопа) Один из первых микроскопов (1876)

Микроскоп Левенгука Микроскоп Гука Микроскоп как предмет роскоши

Световая микроскопия Роберт Гук (1635 -1703)1665 г – монография «Микрография» , где описаны его микроскопические и телескопические наблюдения

Современный световой микроскоп

КЛЕТКА КАК ЧУДО ИНЖЕНЕРИИ ПРИРОДЫ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ШКАЛА РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕВООРУЖЕННОГО ГЛАЗА, СВЕТОВОГО И ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПОВ

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОСКОПА Современный световой микроскоп 1. Механическая часть 1. 1. Корпус 1. 2. Механический (предметный) столик 1. 3. Бинокулярная насадка 1. 4. Фокусировочный механизм 2. Осветительная система 2. 1. Источник света 2. 2. Коллектор 2. 3. Конденсор 3. Оптическая часть 3. 1. Объективы 3. 2. Окуляры

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОСКОПА Осветительная система светового микроскопа

Ход лучей в стандартном микроскопе источник света конденсор образец объектив окуляр глаз Ход лучей в современном микроскопе источник света образецколлектор конденсор объектив окуля р изображение образца. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОСКОПА

Угол раскрытия объектива : РАЗРЕШЕНИЕ МИКРОСКОПА Формула Рэлея : Разрешение микроскопа по полю – минимальное расстояние между двумя точками формируемого им изображения, пока они еще видны раздельно.

где – длина волны используемого света, n – показатель преломления среды, – угол раскрытия объектива.

источник света образецколлектор конденсор объектив окуля р изображение образца Формула Аббе: где NA – численная апертура объектива, равная n sin ( /2). NAd 61, 0 2/sin 2 n d

2 114 n. NA ndz Разрешение микроскопа по глубине – глубина фокуса. Формула Янга :

Дифракция лазерного луча с длиной волны 650 нм, прошедшего через отверстие диаметром 0, 2 мм МИКРОСКОП КАК ДИФРАКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ dxxuixuxfu. F)]2 sin()2)[cos(()( Прямое преобразование Фурье Обратное преобразование Фурье duxuixuu. Fxf)]2 sin()2)[cos(()( Закон масштаба, который гласит, что чем меньше размеры объекта, тем больше размеры его диффракционной картины

МЕТОДЫ МИКРОСКОПИИ 1) Метод светлого поля: метод светлого поля в проходящем свете метод косого поля метод светлого поля в отраженном свете 2) Метод темного поля 3) Метод фазового контраста 4) Метод поляризационной микроскопии 5) Метод интерференционной микроскопии 6) Метод флуоресцентной микроскопии 7) Метод люминисцентной микроскопии 8) Метод электронной микроскопии сканирующая электронная микроскопия

Методы основанные на использовании специфических красителей (судан черный) Проведение химической реакции на срезе на предметном стекле (реакция Фельгена на выявление ДНК)Методы современной цитологии Цитохимия

Методы современной цитологии Цитохимия С помощью цитохимических цветных реакций в клетках выявляют полисахариды, специфические аминокислоты в белках, нуклеиновые кислоты , жиры , липиды и множество ферментов , участвующих в метаболических процессах обмена и превращения веществ. Ферменты обычно выявляют по наличию продуктов их активности.

Методы современной цитологии Иммуноцитохимия Новое направление цитохимии – иммуноцитохимия, в настоящее время является одним из самых передовых методов клеточной биологии.

Для этого метода используются люминисцентные микроскопы. Разрешение таких микроскопов соответствует световым.

Их особенность в том, что препарат освещается снизу не пучком видимого света, а ультрафиолетовым лучом определенной длины волны.

ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ МИКРОСКОПИИ Устройство флуоресцентного микроскопа Упрощенная схема хода лучей во флуоресцентном микроскопе

ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ МИКРОСКОПИИ Возможности технологии флуоресцентной микроскопии и не только

Другая особенность метода в том, что используются не обычные, а люминисцентные , или флюоресцентные красители для окрашивания препаратов. Такие красители под воздействием ультрафиолета дают яркое свечение.

Исследователь видит препарат на темном фоне, где ярко светятся окрашенные участки клеток. Культура стромальных стволовых клеток человека. Зеленым флюоресцирует цитоплазма, содержащая нестин, синим — ядерный материал.

красным цветом флуоресцирует ДНК клеток, зеленым – клеточная стенка и цитоплазма с содержащимися в ней пластидами. Методы современной цитологии Иммуноцитохимия

С помощью метода иммуноцитохимии изучили состав и расположение элементов цитоскелета клеток растений и животных, какие особенности цитоскелета характерны для опухолевых клеток. С помощью этого метода научились выявлять индивидуальность хромосом человека, что необходимо при изучении развития патологий, а так же в судебной медицине.

Метод иммуноцитохимии позволил выявить на поверхности разнообразных клеток свои индивидуальные маркеры, что облегчило понимание многих патологических процессов, позволило выяснить, какие клеточные типы являются отправной точкой в развитии ряда болезней. Например, показана роль макрофагов и гладкомышечных клеток кровеносных сосудов в развитии атеросклероза.

Электронная микроскопия дает в 100 раз большее разрешение биологических объектов по сравнению со световой микроскопией. В электронном микроскопе изображение строится с помощью узкого пучка электронов, с высокой скоростью проходящего через срез ткани и взаимодействующего с ним.

Электронная микроскопия

Сканирующий электронный микроскоп

Сканирующая электронная микроскопия Помимо трансмиссионной электронной микроскопии существует растровая (сканирующая) электронная микроскопия, когда изображение строится с помощью электронного луча, отраженного с поверхности изучаемого объекта. Такие электронные микроскопы называются сканирующими.

В микроскопе образец сканируется узким пучком электронов. Когда луч электронов попадает на образец, то поверхность образца, на которую нанесен тонкий слой золота, испускает «вторичные электроны» . Они регистрируются прибором и преобразуются в изображение на телевизионном экране.

Максимальное разрешение сканирующего микроскопа меньше, чем трансмиссионного, и составляет 10 нм для биологических объектов, а увеличение Х 20 000. С помощью сканирующих микроскопов изучают внутренние поверхности кровеносных сосудов, поверхности клеток и небольших структур.

Сканирующий микроскоп дает объемное изображение.

Пыльца под сканирующим электронным микроскопом

Фракционирование клеток С середины ХХ века цитологи получили возможность исследовать не только целые клетки, но и отдельные органоиды, выделенные из клеток в жизнеспособном состоянии. Для этого используется метод фракционирования клеток, основанный на дифференциальном центрифугировании.

Метод фракционирования Центрифуга Разные органоиды осаждаются на дно пробирки при разных скоростях центрифугирования. Скорость оседания зависит от размера частицы и ее плотности. При низких скоростях центрифугирования в первую очередь осаждаются ядра.

Получив осадок ядер, оставшуюся суспензию переливают в другую пробирку для следующего этапа центрифугирования. Осадок, состоящий из клеточных ядер, размешивают и используют в экспериментальной работе. Так повторяют несколько раз, увеличивая скорость и продолжительность центрифугирования.

Самые высокие скорости центрифугирования необходимы для получения самых маленьких органелл – рибосом.

С помощью этого метода впервые в клетках были открыты лизосомы – небольшие вакуоли, содержащие гидролитические ферменты и выполняющие пищеварительные функции в клетках.

После открытия лизосом методом фракционирования, их обнаружили на срезах клеток под световым и электронным микроскопом с помощью метода цитохимии, выявив работу специфических ферментов.

Возможность получения чистых фракций отдельных органоидов позволила изучить их химический состав, набор ферментов и, в конечном итоге, понять, как работает та или иная клеточная структура. Метод фракционирования

Метод авторадиографии используют для выяснения, в каких местах в клетке идет синтез тех или иных полимерных молекул, для изучения, куда переносятся синтезированные вещества. Иначе метод называют радиоавтографией. Этот метод может использоваться применительно и к световой, и к электронной микроскопии.

Метод позволяет обнаруживать в клетке биологические полимерные молекулы, меченые радиоактивными изотопами. Ядра радиоактивных изотопов нестабильны, подвергаются распаду, испуская заряженные частицы или γ-лучи. Экспериментатор регистрирует этот радиоактивный распад на фотопленке.

Метод авторадиографии

Метод авторадиографии Авторадиограмма, показывающая распределение фосфора в листьях томата Включение в ядра соединительнотканных клеток меченного тритием тимина (Н 3 -Т)

Именно методом авторадиографии было показано, что ДНК всегда находится в ядре и никуда оттуда не выходит. РНК , напротив, синтезируется в ядре, а затем выходит в цитоплазму. Белок никогда не синтезируется в ядре. Место синтеза белка – рибосомы цитоплазмы. Отсюда белок может перемещаться и в ядро, и внутрь органелл цитоплазмы. Метод авторадиографии

Для получения клеточной культуры небольшие кусочки ткани диссоциируют на отдельные клетки, используя ферментативную и механическую обработку, и получают суспензию клеток. Затем клетки помещают в специальные сосуды с плоским дном: стеклянные или пластиковые, и заливают искусственной питательной средой.

Для каждого типа клеток среда индивидуальна. Для большинства животных клеток питательная среда имеет в своем составе глюкозу, незаменимые аминокислоты, витамины и небольшой процент сыворотки крови. Важно поддерживать нейтральную реакцию среды, оптимальную температуру, не допускать инфекционного заражения.

Метод клеточных культур

Раковые клетки продолжают расти и после того, как заполнят всю поверхность субстрата, образуя мультислой. Микрофотография (сканирующий электронный микроскоп) клеток линии А 431: эпидермальная карцинома человека. Стрелками показаны места «наползания» клеток друг на друга.

Ослабленным контактным торможением характеризуются раковые клетки Именно с помощью метода клеточных культур впервые были описаны особенности опухолевых клеток. Первая особенность – способность к бесконечному делению. В 50 -ые годы ХХ века была получена перевиваемая клеточная культура раковых клеток опухоли молочной железы. Культура получила название He.

La по инициалам оперированной пациентки. Эти клетки живы до сих пор, и с ними работают во многих лабораториях мира. За прошедшие годы ученые вырастили тонны этих клеток, хотя самой пациентки давно уже нет. Другая особенность раковых клеток – отсутствие контактного торможения. Они не прекращают делиться, заполняя всю поверхность сосуда.

Клетки наползают друг на друга, могут образовывать второй и третий слой. Нетрансфор-мирова нные нормальные клетки могут делиться ограниченное количество раз.

Клеточная терапия болезней миокарда 1. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) 2. Зигота делится надвое 3— 4. Митотическое деление продолжается 5. Через 5 дней образуется бластоциста — шарик из клеток, наружный слой которого должен дать начало плаценте, а внутренний — всем тканям нового организма 6.

Внутреннюю часть бластоцисты помещают на питательную среду 7. Используя разные химические сигналы, стволовые клетки превращают в клетки разных тканей: мышечные, эпителиальные, костного мозга и другие 8.

Клетки — предшественники миоцитов (клеток сердечной мышцы) впрыскивают вблизи очага поражения, чтобы они устранили дефект

37 Культуры in vitro тканей растений Схема (слева) фото (справа) получения регенерантов из протопластов протопласт →первое клеточное деление→микрокаллус→эмбриогенный каллус→соматический эмбриоид→проросток→растение протопласты микрокаллус эмбриоиды проросток

3838 Дифференциация адвентивных почек в каллусной ткани Через каллусную культуру успешно размножаются сахарная свекла, злаковые капустные, подсолнечник и другие культуры. Растение-регенеран т твердой пшеницы Каллус на питательной среде. Каллус — особая ткань, состоящая из недиф-ференцированн ых клеток

3939 Культуры in vitro тканей растений органогенез Дифференциация побегов из каллуса лен яблоня

4040 Микроклональное размножение – размножение растений in vitro , «в пробирке» .

Его преимущество перед другими способами получение генетически однородного посадочного материала; освобождение растений от вирусов; высокий коэффициент размножения (от 10 4 для хвойных до 10 6 — для травянистых растений); сокращение продолжительности селекционного процесса; ускорение перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития; размножение растений, трудно размножаемых традиционными способами; возможность проведения работ в течение всего года; возможность автоматизации процесса выращивания.

41 Регенерация риса cv. Fujisaka 5 Somatic embryos and complete plant of rice cv. Fujisaka 5.

42 Культуры in vitro тканей растений Виды эксплантов : Эксплантами для культивирования in vitro в зависимости от задач исследования могут быть все части растения: верхушки побегов, листья, пазушные почки, стебли, корни

Эрнст Аббе ( Ernst Abbe, 1840 — 1905) Разработал дифракционную теорию микроскопа Обосновал представления о дифракционном пределе разрешения микроскопа Стефан Хель (Stefan W. Hell, 1962 — ) Разработал метод управления разрешением светового микроскопа , позволяющий преодолеть предел Аббе

Конфокальная микроскопия Основное достоинство конфокального микроскопа – не увеличение разрешающей способности, а существенное увеличение контрастности изображения.

Конфокальный микроскоп дает две неоценимые возможности: он позволяет исследовать ткани на клеточном уровне в состоянии физиологической жизнедеятельности , а так же оценивать результаты исследований в четырех измерениях: высота, ширина, глубина и время.

В таком микроскопе используются принципы иммуноцитохимии с применением специальных люминисцентных красителей для конфокальных микроскопов.

Использование конфокального микроскопа позволило локализовать отдельные гены в структуре интерфазного ядра, изучать одновременно два или более белков, помеченных разными антителами, чтобы понять существует ли функциональная связь между ними, исследовать динамические процессы в клетке, в том числе и транспорт веществ через мембраны. Благодаря использованию научно-технических достижений ХХ и ХХ I веков, в цитологии были разработаны новые методы, позволившие перейти на новый молекулярный уровень исследований с возможностью изучения не только структур клетки, но и молекул, выполняющих разнообразные функции. Конфокальная микроскопия

Конфокальная микроскопия

Конфокальная микроскопия Фильтры. Точечная диафрагма Объектив Препарат. Детектор Лазер Трехмерная реконструкция клеточного ядра, на которой видно, что каждая хромосома занимает свою территорию ( G. Kreth et al. , 2000)

Источник: http://present5.com/citologiya-nauka-o-kletke-sovremennye-metody-issledovaniya/

Методы исследования строения и функций клетки

Все достижения науки о клетке связаны с усовершенствованием приборов и развитием физических и химических методов исследования.

Замечание 1

Цитология использует методы исследования, базирующиеся на достижениях химии, биохимии, молекулярной биологии и направлены на изучение структуры, функций и химизма клеток. Однако основными методами остаются микроскопические и, особенно, электромикроскопические, которые дают возможность выявить детали строения клеток на различных уровнях (от клеточного до макромолекулярного).

Световая микроскопия

Мелкие биологические объекты (клетки, ткани) изучаются путём микроскопирования на протяжении более чем 300 лет. С момента использования первых микроскопов в исследовательских целях они постоянно усовершенствовались.

Метод световой микроскопии базируется на том, что сквозь прозрачный объект проходят лучи света, попадающие потом на систему линз объектива и окуляра микроскопа. Главное – это разделительная способность микроскопа, то есть способность давать отдельное изображение двух близко расположенных объектов.

Разделительная способность ограничивается длиной волны света: чем меньше длина волны видимого света, тем больше его разделительная способность. Потому разделительная способность светового микроскопа ограничена длиной волны фиолетовой части видимого света – 200 нм.

Увеличение в световом микроскопе может достигать 2500 раз.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Электронная микроскопия

Электронный микроскоп, сконструированный в 1931 г. Эметом Руска, позволил сделать шаг вперёд в технике микроскопирования.

В случае электронной микроскопии роль светового луча выполняет пучок электронов, который фокусируется не линзами, а магнитами.

В трансмиссионном электронном микроскопе электроны проходят сквозь объект исследования как лучи света в световом микроскопе. Но при этом должен поддерживаться высокий вакуум. После этого пучок электронов создаёт изображение объекта на фотоплёнке.
В сканирующем электронном микроскопе электроны отбиваются от поверхности объекта и во время движения создают изображение получают благодаря тому, изображение в обратном направлении. Сканирующий микроскоп даёт возможность проводить прижизненные исследования некоторых объектов.

В любом микроскопе изображение получают благодаря тому, что одни части исследуемого объекта поглощают или отбивают больше света или электронов, чем другие.

В световой микроскопии используют красители, для трансмиссионного микроскопа вместо красителей используют напыление платиной или золотом, которые способны отбивать электроны.

Для сканирующего микроскопа материал часто замораживают, чтобы получить поверхность, покрытую льдом.

Метод центрифугирования

Этим методом пользуются для изучения отдельных клеточных структур. Клетки предварительно измельчают, центрифугируют и изучают отдельные образовавшиеся фракции.

Метод меченых атомов

Метод меченых атомов предназначен для изучения места совершения тех или иных биохимических процессов в клетке. Замещение радиоактивным изотопом одного из атомов определённого клеточного элемента даёт возможность понаблюдать с помощью приборов за миграцией, локализацией и превращением этих веществ в клетке.

Метод культуры клеток и тканей

Материалом для описанных выше методик цитологических исследований в основном являются клетки, которые предварительно умерщвляют. Однако, значительную заинтересованность вызывает возможность экспериментирования над живыми клетками. Потому разработаны методики изучения определённых сторон жизнедеятельности клеток, инкубированных в специальных питательных средах

Замечание 2

Методом культуры клеток и тканей выращивают из одной клетки, помещённой в питательную среду, многоклеточные организмы или ткани.

Ценность метода культуры тканей состоит в том, что, с одной стороны, объектом исследования является клетка как природная модель – единица биологической активности, приближающая условия эксперимента к нативным.

С другой стороны, с ческой активности (клетка, ткань) а биологической активности (клетка, ткань) вылучается из-под влияния коррелятивных связей и зависимостей материнского организма. Создаются условия in vitro, которые поддаются управлению и регуляции.

Такой метод не обеспечивает полных условий жизни ткани (отсутствуют регуляторные влияния организма), однако он даёт возможность исследовать под микроскопом движение, рост и деление клеток, изучать влияние на клетки различных физических и химических факторов.

Комплексные методы исследования клеток

Основные методы исследования клеток показывают богатство арсенала методов в цитологии и дают возможность осуществлять точный анализ, начиная со структуры клетки до молекулярной композиции отдельных её частей. Однако названым методикам свойственны определённые недостатки. Так, выращивание клеток на искусственной среде лишает их регуляторного влияния организма.

Другие методы исследования, в которых фиксация и окрашивание клеток изменяют определённым образом их прижизненную структуру, дают те или иные отклонения.

Потому, продолжая исследовать биологию клетки, изучая её строение, химизм, функции, развитие, дифференциацию и старение, учёные часто используют комплексное исследование тех или иных явлений в жизнедеятельности клеток, изучение определённого вопроса с разных сторон. Таким образом, сводятся к минимуму недостатки отдельных методик исследования.

Использование оптических приборов совместно с компьютером обеспечивает всестороннее исследование клетки, её химического состава, цитофизиологии, даёт возможность моделировать физиологические и биохимические процессы в клетках. Иногда исследования проводятся параллельно в различных лабораториях разными методами для того, чтобы получить данные, которые дополняли бы друг друга и в результате создавали представление о процессах в живых клетках.

Замечание 3

Особенную заинтересованность вызывает генная инженерия – изучение генотипа растительного, животного и человеческого организмов, а также возможностей вмешательства в него с целью исправления генетической патологии.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/metody_issledovaniya_stroeniya_i_funkciy_kletki/