Прилади для вивчення морфології клітини

Основним приладом для безпосереднього спостереження клітини є мікроскоп. Мікроскоп – оптичний прилад для отримання сильно збільшеного зображення об’єкта і його структур, створеного відбитим світлом.

Оптичний мікроскоп при використанні білого світла дозволяє спостерігати структури, розміром приблизно 0,25 мкм, при використанні ультрафіолетових променів – 0,1 мкм, а інфрачервоних – 0,4 мкм. Нагадаємо, що розміри клітини тварин коливаються, як правило, в межах 3-30 мкм.

Мікроскоп, в якому джерелом світла служить пучок електронів, називають електронним. В електронному мікроскопі зображення формується в результаті розсіювання електронів. Його роздільна здатність висока, вона дозволяє спостерігати частинки, розміром 0,001 мкм. Клітини і їх компоненти прозорі, тому для отримання зображення зразки фарбують або використовують спеціальні методи підвищення контрастності зображення (флуоресцентний, поляризаційний та інші). За допомогою оптичного мікроскопа спостерігають органели живих клітин (наприклад, мітохондрії), ядерця і хромосоми клітинного ядра, орієнтацію молекул в структурах клітини і так далі. Електронний мікроскоп дає можливість безпосередньо вивчати біологічні ультраструктури.

Ще більш тонким методом вивчення будови клітини є рентгеноструктурний аналіз, заснований на дифракції ( “обгинанні перешкод”) рентгенівських променів. За цим методом на досліджуваний зразок направляють пучок рентгенівських променів і на фотоплівці, розміщеної за об’єктом, реєструють отриману дифракційну картину. Цей метод дає можливість не тільки визначати просторове розташування молекул, але і точно вимірювати відстань між ними і навіть виявляти їх внутрішньо-молекулярні організацію.

Широке застосування при вивченні структури клітини отримали і спектроскопічні методи – абсорбційна і флуоресцентна спектроскопія, дисперсія оптичного обертання і кругового дихроизм, ядерний магнітний резонанс.

Абсорбційна спектроскопія заснована на вимірі ступеня поглинання світла молекулами, яка залежить від їх структури і оточення. За допомогою цього методу можна проводити вимірювання концентрації розчинених речовин, дослідження хімічних реакцій, ідентифікацію речовин. Вимірювання поглинання здійснюють за допомогою спектрофотометра.

Для ряду молекул поглинання світла супроводжується випусканням (флуоресценцией) світла з більшою довжиною хвилі (тобто меншою енергією). Спектри випускання також залежать від оточення молекул, тому реєстрація і вимір таких спектрів дає інформацію про властивості макромолекул і їх взаємодіях з іншими молекулами. Прилад для вимірювання флуоресценції називають Спектрофлуориметр і за допомогою такого приладу вивчають будову і структурні особливості білків і нуклеїнових кислот, визначають в’язкість всередині живих клітин, проводять кількісне визначення ДНК і так далі.

Дисперсія оптичного обертання і кругового дихроизм – методи, засновані на вивченні взаємодії оптично активних молекул в поляризованому світлі. За допомогою цих методів можна вивчати структуру і просторові зміни в ферментах, нуклеїнових кислотах та інших біомолекул, що містять оптично активні центри.

Ядерний магнітний резонанс (ЯМР) – ще один спектроскопічний метод, здатний давати інформацію про структуру речовин, взаємодіях між молекулами і про молекулярному русі, зокрема в білках і нуклеїнових кислотах. Ампулу з зразком розміщують в магнітне поле і реєструють резонансну частоту переходу атомних ядер і її зміщення, обумовлене оточенням. Отриманий спектр порівнюють з розрахованим і з даними інших методів досліджень, і роблять відповідні висновки. Інтерпретація результатів ЯМР-спектроскопії, особливо стосовно молекулам великого розміру, дуже трудомістка і непроста задача, яка під силу тільки фахівцям – професіоналам в цій області.

Ще одним методом вивчення клітини або її частини є авторадіографія. Цей метод заснований на поглинанні радіоактивного ізотопу кліткою і виявленні його внутрішньоклітинної локалізації. Отримані цим методом зображення вивчають під мікроскопом. Таким способом можна, наприклад, підраховувати число молекул ДНК, вивчати вплив різних чинників на метаболізм клітини і так далі.

Дуже важливо відзначити, що вивчення структурної та хімічної організації клітин можна проводити тільки на спеціально підготовлених зразках. Для цього застосовують цілий ряд методів. Перед тим, як коротко охарактеризувати основні з них, слід виділити два основних шляхи дослідження клітин. Перший – це спостереження клітин в організмі або в Свежевиделенние з організму тканини, а другий – спостереження клітин, убитих за допомогою спеціальних методів, що зберігають їх морфологічну і хімічну структуру. Такі спеціальні методи називають фіксацією.

До методів дослідження живих клітин відносяться культура тканини і микрургии.

Культура тканини дозволяє спостерігати клітку в найбільш сприятливих умовах. Цей метод полягає в тому, що дрібні шматочки тканин поміщають в середу, в якій клітини здатні до автономного зростання і, підтримуючи температуру, властиву організму, спостерігають їх розвиток і зростання. Таким способом вивчають харчові потреби клітини, вплив на них різних експериментальних умов, а також отримують чисті клітинні лінії.

Микрургии полягає в тому, що всередину клітини вводять будь-якої мікроінструмент (микропипетка, Мікроголки, мікроелектрод і інші), руху якого в поле зору мікроскопа регулюються спеціальним пристосуванням. Таким методом можна розсікати клітини і отримувати деякі їх частини, вводити в клітку різні речовини, вимірювати її електричну активність або пересаджувати окремі органели з однієї клітини в іншу.

Фіксація є такий спосіб умертвіння клітини, який забезпечує збереження її прижиттєвої структури і до певної міри хімічного складу. Фіксацію проводять спеціальними реагентами (наприклад, суміш абсолютного спирту і крижаної оцтової кислоти), шляхом швидкого заморожування і подальшого зневоднення у вакуумі (лиофилизация) і іншими методами. Підготовлені зразки фарбують, роблять необхідні зрізи і досліджують за допомогою зазначених вище методів і приладів.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Позаутробний період