Устройство светового микроскопа. Техника микроскопирования

Микроскоп – это оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов, невидимых невооруженным глазом. Различают световые и электронные микроскопы. Световые микроскопы с двумя линзами были изобретены в XVI веке. Однако автором первого микроскопа считают Антона Левенгука (XVII), увеличивающего объект в 200-300 раз.

Световой микроскоп в качестве источника света использует осветительный аппарат или зеркало, фокусирующее солнечные лучи. В микроскопе различают механическую и оптическую части.

Механическая часть включает штатив, предметный столик, тубус и систему винтов для передвижения. Тубус может быть наклонным и прямым. В его верхнюю часть вставляется окуляр. Передвижение тубусодержателя и смонтированных на нем систем осуществляется при помощи винтов. Для грубой наводки служит макровинт, для более точной – микровинт, полный оборот которого поднимает или опускает тубусодержатель на 0,1 мм.

Оптическая часть включает объективы, окуляры и осветительный аппарат. Цифры на объективах и окулярах показывают увеличение этих систем. Окуляры вставлены в верхнюю часть тубуса и способствуют увеличению исследуемого объекта в 7-ми, 10-ти, 15-ти, 20-ти, 90- кратном размере. Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра. Так, при увеличении объектива ×8 и окуляра ×7 увеличение микроскопа будет равно 56. Максимальное увеличение светового микроскопа не может быть выше 1500 раз.

Основные правила пользования микроскопом:

- поставить микроскоп штативом к себе на расстоянии 5-8 см от края стола;

- поставить в рабочее положение объектив малого увеличения, поворачивая револьвер до легкого щелчка;

- глядя в окуляр левым глазом, вращать зеркало в разных направлениях до тех пор, пока поле зрения не будет освещено ярко и равномерно;

- поместить препарат на предметный столик и закрепить там предметное стекло двумя зажимами;

- глядя с боку, пользуясь макровинтом, плавно опустить тубус так, чтобы нижний край объектива оказался на расстоянии 1-2 мм от препарата;

- смотря в окуляр, медленно поднимать тубус, пока не появится четкое изображение предмета;

- после получения хорошего изображения при малом увеличении можно перевести револьвер на объектив с большим увеличением, настроить резкость изображения при помощи микровинта.

Электронные микроскопы были изобретены в 30-х годах прошлого столетия. Их действие основано на том, что пучок электронов обнаруживает волновые свойства подобно световому пучку. Максимальное увеличение электронного микроскопа достигает 750000 раз.

Различают постоянные и временные препараты. Последние изготавливают следующим образом (на примере кожицы лука): на чистое предметное стекло наносят пипеткой большую каплю воды, помещают в нее небольшой кусочек кожицы лука, снятой при помощи препаровальной иглы. Добавляют в каплю воды немного раствора йода для окрашивания мембраны и ядер клеток кожицы. Накрывают сверху покровным стеклом, стараясь не допустить появления пузырьков воздуха под предметным стеклом. Лишнюю воду убирают ватой или фильтровальной бумагой. Препарат готов к изучению.

СУЩНОСТЬ ЖИВОГО

Свойства живого

Выделяют следующие свойства живого:

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот, водород. Органические вещества живого в основном состоят из четырех групп веществ – нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды, липиды.

2. Обмен веществ и энергии. Это свойство обеспечивает постоянство внутренней среды организмов (гомеостаз) и связь организмов с окружающей средой, что является условием для поддержания жизни организмов. Живые клетки поглощают энергию из внешней среды в форме энергии света либо энергии химических связей и, благодаря ряду химических реакций, превращают ее в энергию АТФ. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения многих работ, например для синтеза структурных компонентов клетки, осмотической работы, обеспечивающей транспорт разных веществ в клетки и вывод из них ненужных веществ, и механической работы, обеспечивающей сокращение мышц и передвижение организмов.

3. Самовоспроизведение (репродукция). Это свойство является важнейшим среди всех остальных. На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих специфику организмов. На других уровнях оно характеризуется чрезвычайным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образования специализированных половых клеток (мужских и женских). Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддерживает существование видов, определяет специфику биологической формы движения материи.

4. Наследственность и изменчивость. Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, между поколениями организмов, что в свою очередь обеспечивает непрерывность и устойчивость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерывность жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК которых зашифрована генетическая информация о структуре и свойствах белков. Характерной особенностью генетической информации является ее чрезвычайная стабильность.

Изменчивость связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и определяется изменениями в генетических структурах. Наследственность и изменчивость создают материал для эволюции организмов.

5. Рост и развитие. Рост организмов происходит путем прироста массы за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается развитием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнением структур и функций. В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и среды. Филогенез сопровождается появлением гигантского разнообразия организмов, органической целесообразностью. Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю и нейрогуморальной регуляции.

6. Раздражимость. Для живых организмов характерна реакция на внешние раздражители – факторы, вызывающие реакцию организма или его органа. Таковыми являются свет, температура, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.

7. Внутренняя регуляция. Процессы, протекающие в клетке подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с участием ферментов, обеспечивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез – распад – ресинтез. Например, понижение концентрации АТФ в клетке служит сигналом, запускающим процесс ее синтеза. По восполнении количества АТФ синтез этого вещества прекращается, уменьшение числа клеток в результате травмы вызывает их усиленный рост в месте травмы.

8. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные ритмы сна и бодрствования, сезонные ритмы активности и спячки и др.).

9. Специфичность организации. Единицей организации (структуры и функции) является клетка. В свою очередь клетки специфически организованны в ткани, те в органы, а последние – в системы органов. Организмы не «разбросаны» случайно в пространстве. Они специфически организованы в популяции, а популяции в биогеоценозы и экосистемы, которые являются элементами биосферы.

10. Движение. Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов, а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном движении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокращении мышц.

Функции живого

В. И. Вернадский выделял девять функций живого вещества: газовую, кислородную, окислительную, кальциевую, восстановитель­ную, концентрационную и другие. В настоящее время название этих функций несколько изменено, некоторые из них объединены. Мы приводим их в соответствии с классификацией А. В. Лапо (1987).

1. Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определен­ный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В час­тности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биогенном веществе (органические остатки, известняки и т. п.) В результате этого шло постепенное уменьшение содержания углерода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО₂) в атмосфере с десятков процентов до современных 0,03%. Это же относится к накоплению в ат­мосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсифи­кацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления, прежде всего, в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводо­рода, а также метана. Это, в частности, делает практически без­жизненными глубинные слои болот, а также значительные придон­ные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная – способность организмов концентриро­вать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на не­сколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных орга­низмов - в миллионы раз). Результат концентрационной деятельно­сти - залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторож­дения и т. п.

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом от­ношении выполняют низшие формы жизни – грибы, бактерии (дес­трукторы, редуценты).

6. Транспортная - перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осу­ществляется на колоссальные расстояния, например, при миграци­ях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, на­пример, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониаль­ные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других фун­кций). С ней, в конечном счете, связано преобразование физико-хи­мических параметров среды. Средообразующая функция живого веще­ства проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вернадс­кий, как отмечалось выше, почву называл биокосным телом, под­черкивая тем самым большую роль живых организмов в ее созда­нии и существовании. Роль живых организмов в образовании почв убедительно показал Ч. Дарвин в работе «Образование раститель­ного слоя земли деятельностью дождевых червей».

8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выде­ляется противоположная ей по результатам – рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при раз­ного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насе­комыми и т. п.

9. Важна также информационная функция живого вещества, вы­ражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накап­ливают определенную информацию, закрепляют ее в наследствен­ных структурах и затем передают последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов.