какие методы используются для изучения клетки

Какие методы используются для изучения клетки

Выберите два верных ответа из пяти. Какие методы используют для изучения строения и функций клетки?

1) генная инженерия

3) цитогенетический анализ

Цитологические методы (методы изучения строения и функций клетки):

1) микроскопия (микроскопирование) – изучение строения (морфологии) клетки с помощью светового (световая микроскопия) или электронного (электронная микроскопия) микроскопа;

2) физико-химические методы:

— хроматографии – метод разделения смеси веществ (например, растительных пигментов), основанный на разной скорости движения веществ (с разной молекулярной массой) через адсорбент (фильтравальную бумагу);

— электрофорез – метод разделения смеси веществ (например, белков) с помощью электрического тока;

— метод меченных атомов – метод изучения жизнедеятельности клетки, позволяет проследить путь вещества (с меткой в виде радиактивного изотопа какого-либо химического элемента) и его превращений в клетке;

3) центрифугирования – метод разделения клеточных структур (органоидов) и макромолекул с целью их дальнейшего изучения, основан на разно скорости оседания клеточных структур во время центрифугирования в зависимости от размеров и плотности (сначала оседают самые тяжелые структуры клетки – ядра, затем митохондрии, затем рибосомы);

4) метод культуры клеток и тканей – выращивания клеток и тканей на искусственных средах (в том числе, клеток многоклеточных вне организма) с целью изучения их роста, развития, деления, влияния на клеточные процессы различных веществ;

5) метод рекомбинантных ДНК – метод, позволяющий изучать функцию исследуемых генов, для это участок ДНК организма «вырезают» и встраивают в ДНК бактерии или вируса.

(1) генная инженерия – создание новых комбинаций генетического материала;

(2) микроскопирование – метод изучения строения клетки;

(3) цитогенетический анализ – метод генетики, позволяющий изучать структуру и количество хромосом и выявлять хромосомные (изменение хромосомы) и геномные (изменение количества хромосом) мутации;

(4) гибридизация – метод селекции, позволяющий получать гибридных потомков, сочетающих признаки двух родителей с разными признаками;

(5) центрифугирование – метод изучения строения клетки.

Источник

Какие методы используются для изучения клетки

«Биология отрицает законы математики: при делении происходит умножение» Валерий Красовский

Методы изучения клетки

Основными методами изучения клетки являются: микроскопия, центрифугирование (ультрацентрифугирование), культивирование клеток, метод рекомбинантных ДНК, метод меченных атомов, хроматография, электрофорез.

Также в цитологии используют:

Теоретический вопрос ДНЯ

Советы, которые помогут эффективно подготовиться к ЕГЭ по БИОЛОГИИ

1. Познакомься с актуальными демоверсией, спецификацией, кодификатором на официальном сайте, чтобы четко понимать, что тебя ждет и какие требования предъявляются к уровню подготовки.

2. Определись, сколько баллов ты хотел бы получить.

3. Составь расписание своих занятий и старайся максимально его соблюдать. Регулярность занятий очень важна.

4. Используй несколько источников для подготовки: школьные учебники, пособия для поступающих в ВУЗы, видео уроки и т.п.

5. Главное – понимание! Старайся разобраться в теме, а потом можно зазубрить некоторые понятия.

6. Учись внимательно читать и понимать задание.

7. Начинай с легкого и постепенно усложняй материал. Но не бойтесь сложных заданий, если хочешь высокий балл.

8. Постоянно повторяй пройденный материал, решай тесты, задачи и теоретические вопросы.

Повторять рекомендуется сразу в течение 15-20 минут, через 8-9 часов и через 24 часа. Полезно повторять материал за 15-20 минут до сна и утром, на свежую голову.

9. Систематизируй материал, создай целостную и структурированную систему знаний.

10. И не забывай высыпаться, сбалансированно питаться и вести здоровый образ жизни. Это хорошо влияет на память:)

Источник

Основные методы исследования строения и функций клетки: световая и электронная микроскопия, методы центрифугирования и меченых атомов и другие

Основные методы исследования строения и функций клетки

Усовершенствование приборов, развитие физических и химических методов исследования напрямую повлияли на достижения в области науки о клетке.

Какие методы используют для изучения строения и функций клеток?

Сегодня в цитологии используются методы исследования клетки, основывающиеся на наработках в области химии, биохимии, молекулярной биологии. Все они нацелены на изучение структуры, функций и химизма клеток.

Среди всех методов изучения клетки особенно стоит выделить микроскопические и, в первую очередь, электромикроскопические. Благодаря им есть возможность уточнить детали строения клеток на различных уровнях — начиная клеточным и заканчивая молекулярным.

Световая микроскопия

Микроскопирование как метод изучения мелких биологических объектов вроде клеток и тканей применяется более чем 300 лет. Начиная с первого использованного в исследовательских целях микроскопа происходило постоянное его совершенствование.

Световая микроскопия основана на том, что лучи света проходят через прозрачный объект и попадают затем на систему линз объектива и окуляра микроскопа. Важная часть микроскопа — его разделительная способность: он может предоставлять отдельные изображения двух объектов, расположенных в непосредственной близость друг от друга.

Но у разделительной способности есть ограничение: это длина волны света. Чем меньше этот показатель, тем выше его разделительная способность.

Световой микроскоп имеет разделительную способность, которую ограничивает длина волну фиолетовой части видимого света — это 200 нм. Увеличение в световом микроскопе достигает 2500 раз.

Электронная микроскопия

Шаг вперед в области микроскопирования — электронный микроскоп, который был сконструирован в 1931 году Эметом Руска.

Роль светового луча в электронном микроскопе отводится пучку электронов: он фокусируется магнитами, а не линзами.

Если говорить о трансмиссионном электронном микроскопе, то здесь электроны проходят через объект исследования так же, как лучи света в световом микроскопе. Но важно, чтобы поддерживался высокий уровень вакуума. Как итог — пучок электронов создает на фотопленке изображение объекта.

В случае сканирующего электронного микроскопа, электроны отбиваются от поверхности объекта и в движении создают изображение. Благодаря такому микроскопу стало возможным исследовать некоторые объекты при их жизни.

Любые микроскопы позволяют получить изображение за счет того, что одни части исследуемого объекта поглощают или отбивают больше света или электронов, чем другие. Световые микроскопы работают с красителями. В трансмиссионных микроскопах вместо красителей применяется напыление платиной или золотом — у них есть способность отбивать электроны.

Для получения покрытой льдом поверхности при работе со сканирующим микроскопом практикуют замораживание материала.

Методы центрифугирования и меченых атомов

При помощи метода центрифугирования ученые изучают отдельные клеточные структуры. Для этого клетки проходят предварительное измельчение, после чего центрифугируются. Отдельные образовавшиеся фракции — и есть предмет изучения ученых.

Если нужно изучить место, в котором произошли определенные биохимические процессы в клетке, то используется метод меченых атомов. Если один из атомов определенного клеточного элемента заменить радиоактпвным изотопом, то с помощью прибора можно будет увидеть миграцию, локализацию и превращение этих веществ в клетке.

Метод культуры клеток и тканей

Какие методы используют для изучения строения и функций клетки помимо цитологических исследований?

Методы цитологических исследований, описанные выше, в качестве материала для исследований используют клетку (перед этим она умерщвляется). Однако не менее интересными являются исследования, материалом которых выступает живая клетка. Метод культуры клеток и тканей — один из тех методов, с помощью которого есть возможность изучить определенные моменты жизнедеятельности клеток, инкубированные в специальные питательные среды. Это наиболее простой метод изучения жизнедеятельности клетки.

С помощью метода культуры клеток и тканей — современного метода исследования клетки — выращиваются многоклеточные организмы и ткани — из одной клетки, помещенной в питательную среду.

Этот метод изучения клеток считается достаточно ценным как минимум по двум причинам. Во-первых, в центре его внимания — клетка как природная модель, единица биоактивности, которая делает условия эксперимента близкими к нативным. Во-вторых, клетка или ткань освобождаются из-под влияния коррелятивных связей и зависимостей материнского организма. Речь идет о создании условий in vitro — они поддаются управлению и регуляции.

В этом случае нельзя говорить об обеспечении полных условий жизни ткани, так как регуляторные влияния организма отсутствуют. Но с помощью этого метода у ученых есть возможность исследовать рост, деление и движение клеток, изучать, как на клетки влияют различные физические и химические факторы.

Комплексные методы исследования клеток

Перечисленные основные методы исследования клеток позволяют утверждать, что методом изучения в цитологии более чем достаточно. С их помощью можно провести точный анализ: от структуры клетки до молекулярной композиции отдельных ее частей. При этом, у всех методов есть определенные минусы. К примеру, если выращивать клетки в искусственной среде, то они лишаются регуляторного влияния организма.

В случае методов, в ходе которых происходит фиксация и окрашивание клеток, можно говорить об изменении определенным образом их структуры и появлении некоторых отклонений.

Комплексное исследование определенных явлений в жизнедеятельности клеток помогает со всех сторон изучить биологию клетки, ее строение, развитие, химизм, функции, дифференциацию и старение. Так минимизируются минусы отдельных методов исследования.

Оптические приборы в тандеме с компьютером помогают исследовать клетку со всех сторон, смоделировать физиологические и биохимические процессы (с помощью комплексных методов изучают процессы деления клеток, в том числе), изучить ее химический состав, цитофизиологию.

В некоторых случаях исследования проводят в разных лабораториях с помощью разных методов: это позволяет получить дополняющие друг друга данные и целостное представление о процессах, происходящих в живых клетках.

Генная инженерия — новый подход в изучении клеток. Под ней понимают изучение генотипа растительного, животного и человеческого организмов, а также возможностей в них вмешаться — чтобы исправить генетическую патологию.

Основные методы изучения клеток в таблице:

Это вся информация, необходимая для подготовки сообщения на тему методов изучения жизнедеятельности клеток.

Источник

Методы изучения клетки — таблица основных исследований и приемов

Клетки характеризуются довольно скромными размерами. Несмотря на это, они имеют весьма сложное строение. Специально для того чтобы детально разобраться в их устройстве, учеными разработаны научные методы, позволяющие изучить особенности строения и функционирования клеток. Световое микроскопирование выступает единственным доступным вариантом на первичном этапе развития цитологии. Но и существует немало иных методов изучения клетки, таблицы с их классификацией можно изучить самостоятельно.

Применение микроскопии

В таблице представлены существующие сегодня основные и дополнительные приемы и способы изучения клетки. Ниже они рассмотрены более детально:

Этот метод цитологии является ключевым при изучении клетки. Для его детального разбора необходимо изучить основные термины. Так, в микроскопии повсеместно используется понятие разрешения. Так обозначается способность различать 2 отдельно взятых объекта. В случае с оптическим прибором этот термин указывает на минимальное расстояние, имеющееся между двумя точками. Они располагаются по отдельности друг от друга и не соединяются. Чем меньше такое расстояние, тем более мелкие объекты удается исследовать.

Человеческий глаз имеет разрешение, составляющее около 0,1 мм. Важно принимать во внимание, что объект должен быть контрастным. Иногда, смотря с помощью бокового света, можно различить на темном фоне крупных инфузорий, амеб и других одноклеточных, размеры которых достигают от 100 до 200 мкм. Приходится делать достаточно тонкие срезы, чтобы отличать клетки от растительных и животных организмов. Исследование их происходит под микроскопом. Так называется специальный аппарат, обладающий увеличивающими способностями. Как обычно происходит этот процесс:

Световая технология

В большинстве случаев находят применение световые микроскопы. Здесь освещение объекта происходит посредством видимого света. Таковым называют свет, представляющий собой электромагнитное излучение. Длина волны в указанном случае варьируется от 400 до 700 нм. В зависимости от длины волны человеческий глаз может воспринимать такие лучи, как различные цвета.

Красный является самым длинным волновым светом. У фиолетового, напротив, наиболее короткая волна. Белый цвет считается комбинацией различных лучей, которые отличаются по длине волны. Его можно разделять в спектр, то есть радугу, используя для этого призму.

Существуют ограничения в плане длины волны. Она предполагает минимальный размер объектов, которые можно исследовать под микроскопом. Важно, чтобы волна огибала объект, вот почему нет возможности изучать предмет, который меньше по размеру, по сравнению с длиной световой волны. У видимого света имеется длина волны, которая составляет 0,6−0,7 мкм. По этой же причине световой микроскоп имеет разрешение около 0,5 микрометров, когда применяется белый свет.

В реальности присутствие дополнительных ограничений приводит к тому, что стандартный микроскоп способен хорошо различать объекты размером около 1 мкм. Те из них, которые имеют габариты менее 0,5 мкм, также видны, но при условии излучения или света. В данный момент эффективно используется во флуоресцентной микроскопии. Какие составляющие имеются у светового микроскопа:

Флуоресцентное излучение

Ее применяют для исследования объектов, которые имеют свою собственную флуоресценцию. Примером может служить вещество хлорофилл. При наблюдении в синем цвете у него наблюдается явление флуоресценции красным. Также микроскопия рассматриваемого типа позволяет изучать образцы окрашенных волос с ценными красителями либо антителами. В этом случае исследование имеет целью выявление тех или иных структур внутри клетки.

Существует возможность размещать объекты на светлом фоне, а также в темном поле и при косом освещении. Такой подход позволяет детализировать объект и увидеть самые тончайшие части структуры. Есть также интерференционная и фазово-контрастная микроскопия. Но здесь приборы применяются для визуализации фазы, выступающей одной из характеристик света.

Для фазы характерно движение во время прохождения через отдельно взятый предмет. Лучи при этом в той или иной степени сдвигаются.

Такой метод микроскопии дает возможность просматривать тонкие детали в живых объектах. При этом не приходится их подвергать окрашиванию или же специально фиксировать.

Электронные приборы

Они имеют преимущество перед световыми микроскопами, так как обеспечивают большее разрешение, нежели они. Здесь находит применение пучок электронов. Фиксация данных исследования производится детекторами электронов. В такое устройство нельзя смотреть через окуляр. Вакуум позволяет избежать ситуации, когда электронный пучок рискует рассеяться.

По сообщениям ученых, это один из наиболее оптимальных методов выделить ключевые особенности клетки и определить происходящие в ней процессы. Недостатком технологии является необходимость в сложной подготовке. Она включает следующие этапы:

Обязательными этапами являются напыление с применением солей тяжелых металлов либо окрашивание. Только такие соединения способны существенно замедлить движение электронов. В итоге получается изображение, которое не является цветным. В дальнейшем можно искусственным путем раскрасить его.

Выделяют два типа электронных микроскопов:

Культивирование клеток

Культивирование нередко требуется для исследования клеток. Это означает, что их приходится выращивать, задействовав при этом питательные среды. Такой подход дает возможность изучить их потребность в тех или иных веществах, а также молекулы, выделяемые такими клетками. Организмы, которые подвергают культивированию, зачастую выделяют полезные для человека вещества в окружающую среду.

Примером могут послужить антибиотики. Чтобы обеспечить рост необходимых организмов, требуется придерживаться стерильности. Это значит, что любые другие микроорганизмы и их споры не должны попадать в питательную среду. Достигается это применением одноразовых сосудов. Это может быть, допустим, чашка Петри. Если закрыть ее крышкой, микробы из воздуха не могут попадать внутрь. Но есть и многоразовое оборудование для исследования клеток, которое приходится периодически стерилизовать.

Для работы с такими сосудами требуется применение резиновых перчаток, а также спецодежды. Хранят их в шкафах, где воздух подвергается фильтрации. Также применяется здесь и проточная система циркуляции для большей надежности. Во время любых манипуляций поблизости стоит зажженная горелка.

Биохимический метод

Отдельные клетки можно гомогенизировать, чтобы получить из них необходимые вещества. Сущность этого метода изучения жизнедеятельности клетки состоит в том, что соединение измельчается, пока не примет консистенцию однородной кашицы. Далее проводятся другие манипуляции, в том числе обработка специальными веществами.

Так называемый метод меченых атомов часто используются в биохимии. Его целью является изучение метаболизма. При этом производится введение соединений в организме. В них присутствуют специальные радиоактивные изотопы, которые в дальнейшем обнаруживаются в различных веществах. Это дает возможность отследить их превращение, изучая параллельно биохимические реакции, протекающие в живых организмах.

Техника центрифугирования

Для разделения по плотности различных структур клеток и органоидов применяют центрифугирование. При этом используют специальные приборы, в которых осуществляется раскручивание клеток. Ключевым компонентом центрифуги является ротор. Скорость его вращения может достигать сотен тысяч оборотов за минуту. Это обеспечивает стремительное оседание всего содержимого пробирки и разделение на отдельные частицы. Чтобы обеспечить оседания частиц по плавучей плотности, применяются плотные солевые растворы.

Если для дифференциального центрифугирования применяется, допустим, хлористый цезий, формируется градиент плотности. Это значит, что происходит некое разделение, в результате чего менее плотные частицы располагаются вверху, а более плотные — внизу. При помещении различных частиц в этот раствор во время обработки центрифугой они могут останавливаться в определенном слое. Имеется в виду область, где плавучая плотность указанных частиц соответствует плотности окружающего их раствора.

Такой метод дает возможность поделить разные макромолекулы и комплексы молекул. Примером может быть разъединение субъединиц рибосом.

Прочие приемы

Авторадиография дает возможность проследить присутствие того или иного химического компонента в клетках. Для этого делают специальную радиоактивную метку на молекуле, заменяя при этом на радионуклид отдельно взятый атом. Далее, применяя особый счетчик, находят местоположение вещества. Также в определении локализации помогает и засвечивание фотопленки. Избирательное действие реактивов и красящих веществ наблюдается в случае использования методов цитохимии.

Существует также рентгеноструктурный анализ. Если кратко охарактеризовать этот метод, то он необходим для выявления пространственного положения групп атомов в молекулах или отдельных образцов. Такой прием используется при работе с белками, структурой ДНК и другими клеточными включениями. Микрохирургия также является одним из используемых сегодня методов изучения клетки. При этом производится удаление тех или иных компонентов, пересаживание клеток друг друга, внедрение разных веществ в форме микроинъекции и т. д. Целью здесь выступает изучение деления, специализации и дифференциации клеток и их групп.

С целью формирования современной естественно-научной картины мира учащимся 5 класса на уроке биологии освещают тему истории изучения клетки. Также преподаватели рассказывают о современных методах исследования. Рассматриваемая тема включается в перечень вопросов по ЕГЭ по биологии.

Учащиеся медицинских колледжей и университетов также изучают данную тему. Для них разработаны специальные пособия.

Примером может послужить книга о безопасности жизнедеятельности И. В. Свитнева, которая рассматривает вопросы, связанные с изменениями в структуре клетки в различных ситуациях.

Источник

Какие методы используются для изучения клетки

Рассмотрите таблицу «Методы биологических исследований» и заполните пустую ячейку, вписав соответствующий термин.

Микроскопия – изучение морфологии клетки.

Хроматография – физико-химический метод, используемый в цитологии для разделения смеси веществ, основанном на разной скорости движения веществ через адсорбент, например, разделение смеси пигментов растений.

Метод меченых атомов – введение в вещество радиоактивного изотопа химического элемента для изучения путей его превращения в клетке. Метод используется для изучения жизнедеятельности клетки.

Биохимический метод – метод, используемый в цитологии для обнаружения и оценки количества веществ в клетках и тканях организмов, изучение структуры веществ.

Центрифугирование – метод разделения клеточных структур и макромолекул с помощью центрифуги, позволяющий дифференцировано осаждать клеточные структуры, отличающиеся друг от друга своей массой.

Метод культуры клеток и тканей – изучение жизнедеятельности клеток и тканей путем культивирования их на искусственных средах.

Гибридологический – генетический анализ потомства (гибридов), полученного от родителей, отличающихся по одному или нескольким признакам.

Цитогенетический – изучение количества и структуры хромосом с помощью микроскопа, позволяет выявить хромосомные (изменение структуры хромосом) и геномные (изменение количества хромосом) мутации.

Близнецовый – метод сравнительного изучения наследования признаков у близнецов, позволяет установить роль среды и наследственности в определении признака.

Генеалогический – изучение наследование признака на основе анализа родословных, позволяет определять характер наследования признака, а также особенности наследования признаков, обусловленных генными мутациями.

Популяционно-статистический – определение частоты встречаемости различных генов в популяциях организмов.

Избирательно выделять органоиды клетки позволяет метод цитологии – центрифугирование.

Источник