Клеточная теория

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ
М. Шлейден, Т. Шванн (30-е годы 19 века)
1) Все живые существа состоят из клеток.

Исключение - вирусы. (РНК+белок)

2) Клетка образуется из клетки. Либо деление (бесполое размножение), либо слияние клеток - гамет (половое размножение)
3) Клетки - родственны друг-другу, но отличаются, т.к. они специализируются.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК
Биохимический, рентгенографический, генетический, УЗИ …..
Микроскопия - исследование с помощью микроскопа.
Цитология - изучает строение и функции клеток.

Гистология - изучает строение и функции тканей.
МИКРОСКОПИЯ
1) Световой микроскоп
конец 17-го века, Р. Гук, 2 линзы в картонном тубусе, увидел клетки коры дерева.

Один из микроскопов Гука.

Световой микроскоп Nikon (Япония)

Любой микроскоп состоит из 3-х основных частей
1) Источник излучения

2) Фокусирующая система

3) Воспринимающая система
Особенности светового микроскопа:
1) Источник излучения - видимая часть спектра.

2) Фокусирующая система - линзы объектива и окуляра.

3) Воспринимающая система - глаз, фото-видеокамера.

Изображение, полученное с помощью светового микроскопа:

мышечные волокна поперечнополосатой мышцы.
Преимущества:
а) Простота

б) Дешевизна

Недостатки:
а) Свет проходит через объект => объект должен быть прозрачным => нужно делать тонкие срезы => функции клеток нарушаются

б) Объекты нужно окрашивать => функции клеток нарушаются

в) Увеличение максимум до 2500^х
Почему до 2500^х ?
а) При облучении объекта часть спектра излучения отражается, часть - поглощается объектом и нагревает его, часть - огибает объект.

б) Мы видим лишь отражённую часть спектра.

в) Отражается от объекта лишь те волны, чья длина волны сопоставима

с размерами объекта (излучение с меньшей длиной волны поглощается,

с большей - огибает объект)

г) Видимый свет имеет очень большую длину волны (400-700 нм).

д) При больших увеличениях нужно приближать объектив светового микроскопа

всё ближе и ближе к объекту, наконец расстояние от объектива до объекта становится меньше толщины покровного стекла (поэтому школьники часто раскалывают объективом покровное стекло)
е) Для наблюдения маленьких объектов нужно использовать излучения с малой длиной волны, то есть высокочастотные излучения, например, пучок электронов.

f=C/λ (f-частота, C-скорость света, λ-длина волны)

Так и появляется электронный микроскоп.
Электронный микроскоп
1) Источник излучения - электронная пушка или лазер.

2) Фокусирующая система - электромагнитное поле

3) Воспринимающая система - детектор электронов, матрица с монитором.
3 типа электронных микроскопов.
а) Трансмиссионный

б) Сканирующий

в) Туннельный
Трансмиссионный микроскоп
Создан в 20-е годы 20-го века.

Трансмиссионный микроскоп фирмы FEI (США)

Преимущества:
а) Большое увеличение, до 1500000^х за счет малой длины волны излучения пучка электронов.
Недостатки:
а) Электроны проходят сквозь объект => тонкие срезы => функции клеток нарушаются

б) Внутри микроскопа - вакуум => функции клеток нарушаются.

в) Дороговизна и сложность эксплуатации.

Изображение, полученное с помощью трансмиссионного микроскопа.

Сканирующий микроскоп
50-е годы 20-го века
Особенности:
а) Очень качественные, контрастные изображения поверхности объектов

б) Увеличение до нескольких сотен тысяч^Х

в) Рассматривает поверхность => электроны не проходят сквозь объект => он может быть непрозрачным ….

г) Вакуум не столь глубокий => функции объектов нарушаются меньше

д) Сканы выглядят увлекательно и понятно для публики => интерес к науке возрастает => наука получает инвестиции.

Сканирующий микроскоп JEOL (Япония)

Изображение, полученное с помощью сканирующего микроскопа:

пыльца растений.

Изображение, полученное с помощью сканирующего микроскопа:

голова комнатной мухи.
Туннельный микроскоп
Особенности:
а) Увеличение до нескольких миллионов^Х (можно увидеть атомы)

б) Рассматривает поверхность: при приближении тончайшей иглы (+ потенциал)

к объекту (- потенциал) на достаточно близкое расстояние возникает

утечка электронов через вакуум (туннельный ток).

Перемещая иглу в координатах Х, У и Z можно исследовать

всю поверхность объекта.

в) Вакуум очень глубокий => функции живых объектов нарушаются

Первый туннельный микроскоп был создан в IBM. Если люди смогли расположить атомы ксенона на кремниевой подложке в виде IBM, значит они эти атомы видели.

Туннельный микроскоп Omicron (Германия)

Изображение, полученное с помощью туннельного микроскопа:

атомы кристаллической решётки кремния (Si).