Методы исследования клетки

Световая микроскопия. Первые увеличительные стекла (линзы) появились в XI веке, а в конце XIII столетия в Северной Италии были изготовлены первые очки, которые в то время считались дорогостоящим предметом роскоши. В конце XVI века (1590) в Голландии в Мильдебурге был создан первый микроскоп. Сыновья оптического мастера Янсена, играя в мастерской отца, случайно соединив две линзы, обнаружили сильно увеличивающий эффект. Это послужило основанием для конструирования примитивного микроскопа. Голландец А. Левенгук (1632-1723) впервые изготовил 247 различных линз, дающих увеличение 250-300 раз. Это позволило открыть мир мельчайших одноклеточных существ. Результаты его исследований в Королевской Академии наук (Англия) не были оценены по достоинству и только естествоиспытатель и изобретатель Р.Гук обратил на эти открытия внимание. Он самостоятельно сконструировал настоящий микроскоп с окуляром и объективами и впервые обнаружил клетки (1665г.). Появление микроскопа в России связывают с путешествиями Петра I (1698г.) и встречу его с А. Левенгуком. Совершенствованием микроскопа в России (под руководством академика Л. Эйлера) занимались И.П. Кулибин и В.И. Беляев.

Световая микроскопия дает представление о строении организмов на клеточном уровне.

Следует отметить, что, несмотря на максимальное увеличение в 2 и более тысяч раз, обеспечиваемое световым микроскопом, большинство структурных элементов клетки при работе с ним все же остается незамеченным. Даже на препарате хорошего качества из-за фиксации может быть искажена истинная картина клеточной структуры. «В световой микроскоп цитоплазма представлялась гомогенной, оптически пустой, а пластиды в процессе их развития нельзя было отличить от митохондрий». До самого последнего времени не был решен вопрос о том, является ли так называемый аппарат Гольджи реально существующей структурой или это артефакт (цитир. Фрей-Висслинг).

Электронная микроскопия. Обладает хорошей разрешающей способностью и при увеличении в 2000-2500 раз, ученые исследуют клетку на субмикроскопическом уровне. С помощью электронного микроскопа была изучена структура цитоплазмы и отдельных органелл клетки. Данные по структуре клеточных элементов дали возможность объяснить целый ряд физиологических процессов живого организма

Люминесцентная и фазово-контрастная микроскопия. Данный метод открыл широкие возможности в познании живых клеток, их органелл и всевозможных включений в неповрежденном виде. Так, хлорофилл, содержащийся в хлоропластах растительных клеток, обладает ярко красной люминесценцией и может быть обнаружен в дифференцирующихся клетках меристем, а митохондрии в живой клетке пленки лука в фазово-контрастном микроскопе находятся в броуновском движении, при этом клетка выглядит не плоскостным, а объемным препаратом.

Гистохимические методы. Используя специфические реактивы, исследователь указанным методом может установить химическую природу минеральных и органических включений в клетках. Этот метод особенно важен при исследовании лекарственных растений, так как может помочь в диагностике сырья и определении его качества.

Метод микрохирургии. Указанный метод начал применяться с конца XIX века. С помощью микрохирургии производятся операции по извлечению и трансплантации ядра из одной клетки в другую. Он позволяет изолировать ядро из клетки для выяснения роли ядра в ее жизни.

Авторадиография. Используя свойства меченых радиоактивных изотопов исследователь, вводя в организм функционирующего растения органические вещества, способен определить локализацию вещества не только в самих клетках, но и в отдельных органеллах. Этот метод дает ценные данные по месту синтеза и перемещению пластических веществ клетки.

Метод скоростного (фракционного) центрифугирования. Метод скоростного (фракционного) центрифугирования дает возможность изолировать отдельные органоиды и способствует изучению не только химизма отдельных составных частей клетки, но и их функций.

Метод культуры тканей. Первые попытки выращивания в искусственных условиях мельчайших кусочков растительных тканей осуществил Rectinger (1893г.), но опыты не дали положительных результатов. В 1902г. Haberlandt выращивал клетки различных тканей, но из-за отсутствия соответствующей техники не мог достичь значительных успехов. Его историческая заслуга заключается в предвидении значимости указанного метода для биологических исследований в будущем. Сейчас с помощью этого метода выращивают штаммы клеток и целые организмы, устойчивые против различных патологий. Метод дает возможность установить степень участия клеток различных органов растений в синтезе тех или иных групп природных соединений, а также выяснить природу химических предшественников биологически активных веществ. Интересную информацию с помощью культуры тканей можно получить по анатомо-морфологической характеристике каллусных клеток. Его паренхимные клетки очень полиморфны, хотя по форме клетки похожи. При изучении каллусных клеток исследователь может выявить характер морфологической и биохимической дифференциации. В России метод культуры стал использоваться в 60-х годах 20-го столетия. Инициатором этой работы является коллектив московских физиологов под руководством проф. Р.Г. Бутенко. Пионером в использовании метода культуры тканей лекарственных растений в Сибири стала кафедра фармакогнозии СГМУ (проф. Л.Н. Березнеговская и ее ученики).