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

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕИЯ УКРАИНЫ

КРЫМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. С.И. ГЕОРГИЕВСКОГО

Кафедра медицинской биологии

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

Молекулярно-клеточный уровень организации жизни

Методические разработки

К практическим занятиям

По медицинской биологии

Симферополь

Рецензенты:

Барсуков Н. П. – доктор медицинских наук, профессор

Троценко Б.В. – доктор медицинских наук, профессор

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.и

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:

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.