Микроскопические методы
Для изучения строения биологических объектов используются специальные приборы: микротомы (для подготовки тончайших срезов), ручные или штативные лупы, а также световые и электронные микроскопы.
Световая микроскопия использует видимый свет или ультрафиолетовое излучение. В зависимости от типа объекта и задач применяют разные модификации метода:
- Фазово-контрастная микроскопия. Существенно повышает контрастность изображения, что особенно важно для изучения прозрачных и неокрашенных структур.
- Поляризационная микроскопия. Опирается на явление двойного лучепреломления (анизотропии). В таком микроскопе анизотропные структуры выглядят как ярко светящиеся элементы на абсолютно темном фоне.
- Интерференционная микроскопия. Световой луч разделяется: одна часть проходит сквозь клетку, другая — мимо нее. Прошедший луч получает фазовый сдвиг, а итоговая картинка строится на разнице плотности участков клетки (чем плотнее, тем выше контрастность).
- Микроскопия в темном поле. Изображение создается за счет отражения света от изучаемого объекта. Мельчайшие частицы предстают как светящиеся точки на темном фоне, поскольку прямой свет не попадает в объектив.
- Ультрафиолетовая микроскопия. Базируется на способности клеточных компонентов специфически поглощать лучи определенной длины волны. Позволяет выявлять структуры без предварительного окрашивания.
- Флуоресцентная микроскопия. Применяется для живых клеток в ультрафиолетовом свете. Оценивается либо собственное свечение веществ, либо свечение после добавления красителей (флуорохромов). Помогает визуализировать жиры, витамины и нуклеиновые кислоты.
Электронная микроскопия достигает высочайшего разрешения за счет использования пучка электронов вместо обычного света.
- Трансмиссионная (просвечивающая). Изображение возникает на флуоресцирующем экране при рассеивании электронного пучка. Чем выше рассеивающая способность конкретного участка (он задерживает больше электронов), тем темнее он выглядит.
- Сканирующая (растровая). Пучок электронов проходит по поверхности, что позволяет получить изображение трехмерной поверхности клетки.
Изучение химического состава
Помимо структуры, исследователям важно понимать химический состав и распределение веществ внутри клетки. Для этого используется отдельная группа методов:
- Цитохимические методы. Опираются на специфическое связывание определенных красителей с конкретными химическими компонентами клетки.
- Авторадиография. В клетку вводятся вещества, меченные радионуклидами (радиоактивными изотопами), после чего приборы регистрируют их перемещение и накопление.
- Иммуногистохимические методы. Используют реакцию «антиген-антитело» для точного определения антигенов в клетках и обнаружения тканевых антител.
- Цитоспектрофотометрия. Позволяет количественно оценивать содержание веществ. Метод основан на измерении поглощения световых лучей определенной длины волны.
- Рентгеноструктурный анализ. Узкоспециализированный метод, применяемый для расшифровки пространственной конфигурации сложных молекул, в первую очередь — белков и нуклеиновых кислот.
Физиологические и витальные исследования
Чтобы понять, как клетка функционирует в реальном времени, применяют прижизненные (витальные) методы:
- Прижизненное окрашивание. Живые клетки обрабатывают красителями в очень низких концентрациях. Это позволяет избежать токсического эффекта и гибели объекта.
- Метод культуры тканей. Живые клетки (например, клетки культуры ткани) помещают в искусственную питательную среду, где они могут автономно расти и размножаться вне организма.
- Цитофизиологический метод. Подразумевает изучение физиологических процессов на изолированных клетках — например, на клетках мышц, нервных стволов или ганглиев.
- Витальное изучение клеток. Наблюдение за живыми свободноживущими простейшими или клетками крови.
- Микрохирургия. Проведение тончайших операций на самой клетке и ее органоидах с применением специальных микроманипуляторов.
Метод фракционирования
Для детального изучения состава отдельных клеточных компонентов используется дифференциальное ультрацентрифугирование. Этот метод базируется на разделении органелл и внутриклеточных включений по их плотности. Ткань помещается в специальный прибор — ультрацентрифугу. За счет очень быстрого вращения органеллы выпадают в осадок, формируя четкие слои в соответствии со своей плотностью. В дальнейшем эти слои аккуратно разделяют и подвергают отдельному изучению.
Для запоминания видов световой микроскопии используйте фразу: «Фазан Полностью Игнорировал Темную Ультра-Флуоресценцию» (Фазово-контрастная, Поляризационная, Интерференционная, Темнопольная, Ультрафиолетовая, Флуоресцентная).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем разница между трансмиссионной и сканирующей электронной микроскопией?
Трансмиссионная микроскопия формирует изображение за счет рассеивания пучка электронов при прохождении сквозь объект, показывая внутреннюю структуру. Сканирующая используется для получения объемного изображения трехмерной поверхности клетки.
На чем основан метод дифференциального центрифугирования?
На использовании ультрацентрифуги, вращающейся с высокой скоростью. Органеллы разделяются и выпадают в осадок слоями, строго в соответствии со своей плотностью.
Как работает флуоресцентная микроскопия?
Метод оценивает свечение живой клетки в ультрафиолете. Изучается либо собственная флуоресценция веществ, либо свечение после добавления специальных красителей — флуорохромов.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы специфического связывания красителей в цитохимии
- Принцип работы микротома и этапы подготовки гистологических срезов
- Особенности реакции «антиген-антитело» в иммуногистохимическом методе
- Свойства радиоактивных изотопов, применяемых в авторадиографии
- Подбор питательных сред для метода культуры тканей
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Методы исследования клетки» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Основы цитологии»
Весь раздел «Основы цитологии»Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.