Методичні вказівки до роботи студентів
Модуль 1. Біологічні особливості життєдіяльності людини.
Змістовий модуль 1. Молекулярно-клітинний рівень організації життя.
Конкретна ціль:
Трактувати поняття суті життя на сучасному рівні.
Визначати місце людини в системі живої природи.
Класифікувати біологічні системи та рівні організації живого.
Інтерпретувати значення для медицини вивчення кожної з біологічних систем і рівнів організації живого з метою пояснення механізмів виникнення та розвитку спадкових, інвазійних, інфекційних, соціальних й інших хвороб.
Засвоїти морфофізіологічні властивості клітини та трактувати значення порушення основних принципів її функціонування у виникненні патологічних процесів у людини.
Засвоїти сучасні методи вивчення структури клітин.
Тема 1. Вступ до курсу медичної біології. Рівні організації живого. Оптичні системи в біологічних дослідженнях.
ВИД ЗАНЯТТЯ:лабораторно-практичне, час проведення 2 години.
АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ: вивчення рівнів організації живого та оптичних систем в біології має велике теоретичне та практичне значення для розуміння механізмів регуляції життєдіяльності.
МЕТА (загальна):1. Медична біологія як наука про основи життєдіяльності людини вивчає закономірності спадковості, мінливості, індивідуального та еволюційного розвитку і морфо-фізіологічної та соціальної адаптацій людини до умов навколишнього середовища у зв'язку з її біосоціальною суттю.
2.Вивчити будову різних типів мікроскопів та правила користування для наступного оволодіння лабораторною діагностикою захворювань людини.
Конкретна мета –уміти:
- виготовляти тимчасові препарати;
- користуватися мікроскопом на малому та великому збільшенні.
При підготовці до заняття користуватися літературою:
Основна:
1. Медична біологія: Підручник /за ред.В.П.Пішака , Ю.І.Бажори.-Вінниця:Нова книга,2004.-С.28-30
2. Биология В 2кн. Кн.1: Учеб. для мед.спец. вузов /под ред. В.Н.Ярыгина. 6-е изд. -М.:Высшая школа,2004.-С.29-32
3. Слюсарєв А.О, Жукова С.В. Біологія: Підручник / Пер. з рос. В.О.Мотузний.- К.: Вища шк., 1992.- С.9-11
Додаткова:
4. Кемп П., Армс К. Введение в биологию: Пер. с англ.-М.:Мир, 1988.-С.19-21
5. Ченцов Ю.С. Общая цитология: учебник. 2-е изд..- М.: изд-во Моск. унив-та, 1984. – С.17-38
6. Лекційний матеріал
7. Графлогічної структури
Теоретичні питання:
1. Медична біологія як наука про основи життєдіяльності людини, що вивчає закономірності спадковості, мінливості, індивідуального та еволюційного розвитку і морфофізіологічної та соціальної адаптацій людини до умов навколишнього середовища у зв'язку з її біосоціальною суттю.
2. Сучасний етап розвитку загальної та медичної біології. Місце біології в системі медичної освіти.
3.Суть життя. Форми життя, його фундаментальні властивості й атрибути.
4.Еволюційно зумовлені структурні рівні організації життя; елементарні структури рівнів та основні біологічні явища, що їх характеризують.
5.Значення уявлень про рівні організації живого для медицини.
6.Особливе місце людини в системі органічного світу.
7.Співвідношення фізико-хімічних, біологічних і соціальних явищ у життєдіяльності людини.
8. Оптичні системи в біологічних дослідженнях. Будова світлового мікроскопа і правила роботи з ним.
9. Техніка виготовлення тимчасових мікропрепаратів, вивчення та описування.
Алгоритм практичної роботи:
Робота 1. ПОЗНАЙОМИТИСЬ ІЗ ВСІМА ВИДАМИ МІКРОСКОПІВ І ВИВЧИТИ БУДОВУ МІКРОСКОПУ «БІОЛАМ», ВИКОРИСТОВУЮЧИ ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ (ДОДАТОК № 2).
РОБОТА 2. НАБУТІ НАВИЧКИ РОБОТИ З МІКРОСКОПОМ ЗАСТОСОВУВАТИ ПРИ РОЗГЛЯДІ ГОТОВИХ МІКРОПРЕПАРАТІВ.
РОБОТА 3. ВМІТИ ПРИГОТУВАТИ ТА РОЗГЛЯНУТИ ПІД ЗБІЛЬШЕННЯМ ТИМЧАСОВІ МІКРОПРЕПАРАТИ ВАТИ.
РОБОТА 4. ПОЗНАЙОМИТИСЬ З ЗАГАЛЬНИМИ ПРАВИЛАМИ ВИГОТОВЛЕННЯ ПОСТІЙНИХ МІКРОПРЕПАРАТІВ І МІКРОСКОПІЮВАННЯ ЇХ
Методичні вказівки до роботи студентів.
При підготовці до данного заняття необхідно, щоб студент знав історічні відомості про предмет, а також оприділення поняття життя на сучасному рівні, яке належить вітчизняному вченому Н. В. Волькенштейну «Живі тіла існуючі на землі представляють собою відкриті саморегулюючі і самопродукуючі системи, побудовані із біополімерів – білків та нуклеїнових кислот». А також постулати, оприділяючі, що:
1. Живі організми характеризуються високоупорядкованою будовою.
2. Живі організми отримують енергію із оточуючого середовища на підтримку та посилення своєї високої уопорядковоності
3. Живі організми активно реагують на оточуюче їх середовище.
4. Живі організми розвиваються.
5. Всі живі організми розмножуються.
6. інформація необхідна кожному організму для того. щоб вижити, розвиватися та розмножуватись, розчіплятися в ньому і передаватися від кожного індивідуума його нащадкам.
7. Живі організми адаптуються до оточуючого середовища.
Молекулярно-генетичний
1.1. Кожна жива система проявляється на рівні функціонування біологічних макромолекул – біополімерів: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів тощо. З цього рівня починаються важливі процеси життєдіяльності організму: обміну речовин перитворення енергії, передача спадкової інформації та ін. Елементарною одиницею цього рівня є ген – фрагмент молекули ДНК, в якому записаний визначений в якісному та кількісному відношенні об’єм біологічної інформації. Елементарною структурною одиницею являються коди спадкової інформації, що представляють собою послідовність триплетів нуклеотидів молекул ДНК.
Елементарним явищем – матричний синтез (конваріантна редуплікація молекули ДНК).
1.2. Субклітинний рівень. Методи електронної мікроскопії гісто- і цитохімії дають можливість виявити в субклітинних структурах локалізацію та кількість окремих хімічних речовин.
1.3. Клітинний рівень. На клітинному рівні поєднуються механізми передачі генетичної інформації та перетворення речовин і енергії. Певні явища представлені реакціями клітинного метаболізму. Елементарною одиницею організації живої природи є клітина. Елементарні явища – життєві цикли клітини.
1.4. Тканевий рівень. Тканина представляє собою сукупність схожих за будовою клітин, поєднаних загальною функцією.
1.5. Органний рівень. Орган – структурно-функціональне об’єднання декількох типів тканин (наприклад, шкіра людини включає в себе епітелій та сполучну тканину, які разом виконують цілий ряд функцій, серед яких є найбільш відповідальною - захисна).
1.6. Організмовий рівень. Багатоклітинний організм представляє собою цілісну систему органів, спеціалізованих для виконання різних функцій. Елементарне явище – комплекс фізіологічних процесів, що забезпечують життєдіяльність. Елементарну структуру представляють організми та системи органів, з яких вони складаються.
1.7. Популяційно-видовий рівень. Сукупність організмів одного і того ж виду, об’єднані спільним місцем проживання і складає популяцію як систему надорганізмового порядку і являється елементарною одиницею цього рівня, а зміна генофонду – елементарне явище.
1.8. Біоценотичний рівень. Біоценоз – історично сформований взаємозумовлений комплекс живих і неживих компонентів певної ділянки земної поверхні, пов’язаних між собою обміном речовин і енергії.
1.9. Біосферний рівень. Біосфера – оболонка земної кулі, склад, структура і енергетика якої в суттєвих рисах зумовлені минулою або сучасною діяльністю живих організмів.
Таблиця 1.
Рівні організації і дослідження, що виділяються в багатоклітинному організмі (за Е. де Робертису, В.Новінському, Ф.Саесу, 1967, із змінами)
| Рівні організації (по об’єкту дослідження) | Об’єкту дослідження | Рівень дослідження | Типові розміри |
| Молекулярний | Молекули і біополімери | Фізико-хімічний (молекулярний) | Менше 1 нм |
| Субклітинний | Клітинні компоненти | Ультраструктурний | 1-200 нм |
| Клітинний | Клітини (еу- і прокаріот) | Цитологічний | 200 нм (0,2 мкм) – 10 мкм |
| Тканевий | Тканини | Гістологічний | 10-100 мкм |
| Органний і організменний | Органи і організми | Анатомічний | Від 100 мкм (0,1 мм) і більше |
Мікроскоп світловий (від грецьк. мікрос - малий і скопео -дивлюсь, роздивлявсь) - оптичний прилад для розглядання в збільшеному вигляді об'єктів, які не можна побачити неозброєним оком.
Згідно новим джерелам відомо, що в 1590 році брати Ганс та Захарій Янсени створили мікроскоп з об'єктивом та окуляром; згідно іншим - присуджують створення мікроскопу видатному італійцю Г.Галілею (1610), згідно третім відомо, що мікроскоп був створений у 1617 ропі німецьким вченим Кемплером. Існують відомості, що в 1619 році Корнеліус Дреббель сконструював лінзу. Описують також, що Антон Левенгук (1674), у якого було хобі - виготовляти лінзи, створив мікроскоп, який представляв собою лише лупу (збільшення до 300 разів) з об'єктотримачем, і ним здійснив революцію в пізнанні природи. А в 1718 році француз Жабло випустив книжку про застосування мікроскопа. В Росії перші мікроскопи були виготовлені при Петрі І – І.І.Беляевим та І.П.Кулібіним (1721).
В ХУ - ХУІІ ст. значно знизились розробки з удосконаленням мікроскопії. Це було пов'язано з невмінням подолати хроматичну та сферичну аберацію.
На початку XIX ст. вдалося застосувати оптичні стекла нового складу, і це дало змогу досягти збільшення світлового мікроскопу до 4175 разів (об. х 167, ок. х 25).
Існуючі з теперішній час мікроскопи та різноманітні методи мікроскопування дають змогу розглядати віруси, бактеріофаги, а також досліджувати ультраструктуру клітини (мембрани, органоїди та включення) .
На практичних заняттях використовують світлові мікроскопи: МБР-І, МБІ-І, "Біолам" та інші (мал.І).
Будова мікроскопу – В мікроскопі розрізняють механічну частину, освітлювальну систему та оптику.
Механічна частинамікроскопупредставлена масивною основою (підкововидної форми), на якій укріплена колодка з предметним столиком та тубусотримачем. Предметний столик переміщається в горизонтальній площині боковими гвинтами. На ньому закріплюється препаратотримач. Грубе фокусування проводиться макрометричиим гвинтом, тонке-мікрометричним гвинтом.
Освітлювальна система мікроскопу складається з конденсатора, дзеркала та апертурної (ірисової) діафрагми. Методи освітлення поділяються на методи спостереження в денному світлі, що проходить і відбивається.
Оптична частина мікроскопу складається з окуляра, призначеного для розглядання з деяким додатковим збільшенням зображення, одержаного об'єктивом. На окулярі є позначення збільшення: х8, х10, х15. При візуальному спостереженні об'єкта, окуляр в мікроскопі дає збільшене та уявне зображення на відстані найкращого бачення людського ока (250 мм).
Об'єктив дає дійсно перевернуте збільшення предмета. Він представлений системою лінз. На оправі об'єктива гравіруються його основні показники: власне збільшення та чисельна апертура (х40; х0,65; х90; х 1,25).
Для практичної роботи, як правило, використовуються об'єктиви: малого збільшення - х8, великого збільшення - х40 та імерсійний -х90, а окуляри х7, х10, х15.
Слід пам'ятати, що зображення в мікроскопі - зворотне.
Загальне збільшення, що створюється в мікроскопі дорівнює добутку збільшення окуляра та об'єктива (наприклад, ок.х8 х об.х8 = збільшення становить 64).
Однією з найважливіших характеристик мікроскопу є його межа дозволу. Це така найменша відстань між двома точками предмета, коли ці точки розрізнюються, тобто приймаються за дві точки (коли дивитися в мікроскоп на певний об'єкт).
Крім цього, відзначають і вирішувальну здібність мікроскопу, яка вказує на здатність мікроскопу давати роздільне зображення дрібних деталей об'єкту, що розглядається.
Електронна мікроскопія. Слід відмітити, що вирішальна здібність світлового мікроскопу обмежена довжиною світлових хвиль. Максимально можливе дорівнює половині довжини хвилі використаного світла (середня довжина хвилі видимого світла складає приблизно 550 нм.).
Ця проблема була вирішена в 30 - 40 роки, коли створення електронного трансмісійного (просвічувального) мікроскопу викликало революцію в біологічній науці. Довжина хвилі електронів залежить від напруги, що подається для генерації електронного пучка. Електронний мікроскоп перевернутий (уверх дном), якщо порівнювати з світловим. Джерело електронів знаходиться в верхній частині колони, куди на вольфрамову нитку розжарювання подається напруга 50000 В, а сам об'єкт дослідження знаходиться знизу. Фокусування електронів проводять електромагніти. Внутрі колони створюється відповідний вакуум, щоб зберегти розсіювання електронів. Для вивчення можна використовувати тільки дуже тонкі зрізи.
Теоретична вирішувальна здібність складає 5 - 10 Å. Порівняно недавно ввійшов до ужитку новий тип мікроскопу – скануючий електронний мікроскоп. Перевага його в використанні полягає в тому, що деталі побудови поверхні об'єкту можна бачити з більшою глибиною різкості, що утворює ефект трьохмірності. Але вирішувальна здібність його нижча (5-20 нм.), хоча при цьому, можна працювати із зразками більшого розміру. Електронні мікроскопи високої напруги (500000 -1000000 В) дозволяють досліджувати порівняно товсті зрізи (І - 5 мкм) в трьохмірному зображенні.
Таблиця 2