Лазарев К. Л., Ромашова М. Ф., Прохорова Н.С.

Молекулярно-клеточный уровень организации жизни -Симферополь, 2012. – 65 с.

В учебном пособии излагается: современное микроскопирование биологических объектов, структурная организация соматических клеток. Также представлены данные по вопросам биологии наследственного аппарата клетки.

Каждый раздел начинается с изложения теоретических вопросов необходимых для понимания механизмов биологических процессов, а завершается контрольными тестами и Крок 1 для самоконтроля.

Пособие необходимо для самостоятельной подготовки студента к практическим занятиям по медицинской биологии.

© К.Л.Лазарев, М.Ф.Ромашова, Н.С.Прохорова, 2012

«Медицина, взятая в плане теории

это, прежде всего, общая биология»

(И. В. Давыдовский)

Биология — наука о живом. Она изучает жизнь как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Предметом изучения медицинской биологии являются живые организмы, их строение, функции, взаимоотношение между организмами, природные сообщества организмов. Человек представляет не­отъемлемую часть живой природы, он входит в природные биоценозы, является важной составной частью различных наземных экосистем. Современный человек — носитель био­логической и социальной форм движения материи, в нем сфокусирована вся высшая сложность строения и регуля­ции материальных явлений.

Биологические проявления жизнедеятельности челове­ка служат отражением единства существования и эволюции живых систем, структурно-функциональную основу кото­рых составляет клетка. Поэтому практическая работа первокурсника на кафедре медицинской биологии начинается с изучения клетки, ее морфологии и физиологии, основ наследственности, реакции на внешние воздействия.

З А Н Я Т И Е 1

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО.

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЯХ

1.1. ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ. Медицинская биология как наука про основы жизнедеятельности человека, которая изучает закономерности наследственности, изменчивости, индивидуального и эволюционного развития и морфологической и социальной адаптации человека к условиям окружающей среды в связи с ее биосоциальной сутью.

1.2. ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ. Общая: Современные этапы развития общей и медицинской биологии. Место биологии в системе медицинского образования.

Суть жизни. Формы жизни, ее фундаментальные особенности и атрибуты. Эволюционные изменения структурные уровни организации жизни; элементарные структурные уровни и основы биологического явления, которые их характеризуют. Значение явлений про уровни организации живого для медицины.

Оптические системы в биологических исследованиях. Строение светового микроскопа и правила работы с ним. Техника изготовления временных микропрепаратов, изучение и описание.

1.3. КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ: У м е т ь

1.3.1. Охарактеризовать назначение основных час­тей микроскопа.

1.3.2. Работать с малым и большим увеличением микроскопа при изучении микропрепаратов.

1.3.3. Изготовить временный микропрепарат.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Методы микроскопирования

Световая микроскопия. Микрокопирование — основной метод изучения препаратов — используется в биологии уже более 300 лет. С момента внедрения первых микроскопов они постоянно совершенствовались. Современ­ные микроскопы представляют собой разнообразные сложные оптические системы, обладающие высокой разрешающей способ­ностью. Они позволяют изучать очень тонкие детали строения клеток и тканей. Размер самой маленькой структуры, которую можно видеть в микроскопе, определяется наименьшим разре­шаемым расстоянием (d₀). В основном оно зависит от длины световой волны , и эта зависимость приближенно выража­ется формулой d₀ = ½ . Таким образом, чем меньше длина световой волны, тем меньше разрешаемое расстояние и тем мень­шие по размерам структуры можно видеть в препарате.

Для изучения биологических препаратов чаще применяют различные световые микроскопы, в которых источником освещения является естественный или искусственный свет. Минимальная длина волны видимой части спек­тра света соответствует примерно 0,4 мкм. Следовательно, для обычного светового микроскопа разрешаемое расстояние равно приблизительно 0,2мкм (d₀ = ½ х 0,4мкм = 0,2 мкм), а общее увеличение (произведение увеличения объектива на увеличение окуляра) достигает 2500 раз.

Конструктивные основные части микроскопа:

ü штатив, объединяющий механические приспособления;

ü оптическая система, дающая увеличенное изображение исследуемого материала;

ü осветительная система для направления световых лучей на рас­сматриваемый объект (рис. 1).

Штатив состоит из подставки и тубусодержателя, подвижно сое­диненного с ней. Тубусодержатель несет цилинд­рическую трубку — тубус, имеющую оптическую систему. Для перемещения тубуса используется макрометрический винт, с помощью которого осуществ­ляется предварительная фокусировка. Точная наводка на фокус достигается вращением микрометрического винта. К штативу крепится предметный столик. На него помещается препарат.

Оптическая система представлена объективами и окулярами. Объективы ввинчиваются в подвижное плато — револьвер и обращены к рассматриваемым пред­метам. Окуляры вставляются в отверстие тубуса и направ­ляются к глазу исследователя. Объектив дает истинное увеличение объекта, но обратное. Окуляр вторично увели­чивает изображение, делает его мнимым, оставляя обрат­ным. На объективы и окуляры нанесены цифры, характе­ризующие силу увеличения. Для практической работы студенты обычно использу­ют объектив малого увеличения — 8, большого увеличе­ния — 40, иммерсионный — 90, окуляры 7, 10, 15. Общее увеличение, даваемое микроскопом, равно произведению увеличения окуляра и объектива (например, – ок. 7 х об. 8 = ув. 56).

Для характеристики объектива существенное значение имеет его разрешающая способность. Она определяется наименьшим расстоянием между двумя точками, изобра­жение которых наблюдается раздельно в данной оптиче­ской системе. При исследовании в проходящем свете при обычном освещении разрешающая способность микроско­па равна 0,2 мкм. В практической работе улучшить разре­шающую способность можно, используя иммерсионное масло, которое вводится между исследуемым препаратом и специальным иммерсионным объективом. По­казатель преломления иммерсионного масла в 1,5 раза выше показателя преломления воздуха, кроме того, он совпадает с показателем преломления объектива, что обусловливает более полное использование светосилы объектива.

Осветительная система состоит из подвижного зеркала (10), необходимого для направления световых лучей в сто­рону исследуемого предмета и конденсора — систе­мы линз, которые собирают лучи от зеркала и концентрируют их на исследуемом объекте. Зеркало имеет две по­верхности — плоскую и вогнутую. Для получения более интенсивного освещения при отсутствии конденсора поль­зуются вогнутой поверхностью зеркала. При работе с боль­шими и особенно иммерсионными объективами применяют конденсор и плоское зеркало. Конденсор имеет ирис-диа­фрагму, регулирующую световой поток и кольцо свето­фильтра. Осветительный аппарат (конденсор, диафрагма, светофильтр) перемещается по вертикали вращением руко­ятки конденсора.

Для научных исследований применяются более сложные конструкции микроскопов (например, Laboval 4, Olympus-IMT2), с помощью которых можно фотографировать биологический объект.

Правила работы с биологическим микроскопом

1.Микроскоп хра­нят в футляре для защиты от пыли, влаги и света. Перенося мик­роскоп без футляра, правой рукой берут его за ручку штатива, ле­вой — поддерживают снизу.

2. Приступая к работе с микроскопом, окуляр, объектив и зеркало протирают мягкой тряпкой. То же делают после окончания работы. Если линза объекти­ва загрязнилась, необходимо протереть ее смоченной в бензине тряпочкой и вытереть насухо.

3. Начинают рассматривать препарат с малого увеличения (объектив 8х).

4. Перед началом работы необходимо осве­тить поле зрения микроскопа, для чего смотрят в окуляр левым глазом, поворачивают зеркало в направлении светового потока, пока поле зрения не будет хорошо и равномерно освещено.

5. Пре­парат помещают на предметный столик покровным стеклом кверху.

6. Для установления препарата в фокусе пользуются макрометрическим винтом. Для этого, глядя сбоку, а не в окуляр, поворотами винта опускают объектив почти до са­мого препарата. Затем, глядя в окуляр, начинают вращать винт в обратном направлении, поднимая тубус, пока в поле зрения не появится четкое изображение предмета. Одновременно смотреть в окуляр и опускать тубус запрещается во избежание повреждения линзы объектива и препарата. Микрометрический винт можно поворачи­вать не более чем на пол-оборота в обоих направлениях. Объект изучения должен быть в центре поля зрения.

7. Пере­ходя с меньшего на большее увеличение, нужно поворотом ре­вольвера поставить объектив большого увеличения (об. 40х) против нижнего отверстия тубуса, опустить объектив почти до самого препарата и лишь после этого смотреть в окуляр. Наводить на резкость надо только микровинтом.

8. Работая с иммерсионным объективом (об.90х), на предметное стекло наносят каплю масла, на которое опускают объектив иммерсии. Масло создает однородную среду для преломления световых лучей и значительно улучшает освеще­ние объекта, что весьма необходимо при работе на большом уве­личении.

9. Никогда не следует развинчивать окуляр и объектив.

Методика изготовления препаратов. Для изуче­ния объектов изготовляют временные или постоянные микропрепараты, для чего необходимы предметные и покровные стекла и объект исследования.

Предметное стекло представляет собой пластинку размером 76х40 мм, толщи­ной до 3 мм, а покровное — прямоугольную пластин­ку (24х24 или 18х18 мм), толщиной 0,15...0,2 мм.

Для изготовления временного микропрепарата объект помещают на предметное стекло в каплю воды и накрывают покровным стеклом. Чтобы не появились воздушные камеры, необходимо дотронуться до края капли одной из сторон покровного стекла и постепенно опускать его до горизонтального положения.

Воды берут столько, чтобы заполнить щель между предметным и покровным стеклами. Если жидкости много и она выступает за границы покровного стек­ла, ее убирают фильтровальной бумагой. Если же воды мало, ее вводят под покровное стекло пинцетом или стеклянной палочкой.

ПРОВЕРКА ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Медицинская биология как наука про основы жизнедеятельности человека, которая изучает закономерности наследственности и изменчивости, индивидуального и эволюционного развития морфологической и социальной адаптации человека к условиям окружающей среды в связи с биосоциальной сутью.

Современные этапы развития медицинской биологии. Место биологии в системе медицинского образования.

Суть жизни. Формы жизни, ее фундаментальные свойства и атрибуты. Эволюционно организованы структурные уровни жизни; элементарные структуры уровней и основы биологических явлений, которые их характеризуют. Значение явлений про уровни организации живого для медицины.

Особое место человека в системе органического света. Отношение физико-химических, биологических и социальных явлений жизнедеятельности человека.

Оптические системы в биологических исследованиях. Строение светового микроскопа и правила работы с ним. Техника изготовления временных микропрепаратов, изучение и описание.