§ 11. Методы изучения клетки



1. Какие организмы относятся к эукариотам? К прокариотам?

Эукариоты: растения, грибы, протисты, животные. Прокариоты: бактерии.

2. Какие понятия пропущены в биологических «уравнениях» и заменены вопросительными знаками?

Поверхностный аппарат клетки + цитоплазма + ядро = эукариотическая клетка

Цитоплазма = органоиды + включения + цитоскелет + гиалоплазма

Надмембранный комплекс + цитоплазматическая мембрана = поверхностный аппарат клетки

3. Назовите и охарактеризуйте основные методы изучения клетки.

А) Исторически первым методом стала световая микроскопия, которая основана на том, что через прозрачный или полупрозрачный объект исследования проходят лучи света, попадающие затем в систему линз объектива и окуляра. Линзы увеличивают объект исследования. Б) В начале 1930-х гг. был создан электронный микроскоп, который дал возможность детально рассмотреть клеточные структуры размером до 0,1 нм. В электронном микроскопе вместо световых лучей используется пучок электронов. В) Для выделения и подробного изучения отдельных органоидов клетки часто используется метод дифференциального (разделительного) центрифугирования: разрушенные клетки помещают в центрифугу. Разные клеточные структуры имеют различные массу, размеры и плотность, поэтому под действием центробежной силы в растворах определенных веществ они оседают с разной скоростью и останавливаются в определенном слое жидкости, что дает возможность отделить одни частицы от других. Г) Для изучения локализации отдельных химических веществ в клетке широко используются методы цито- и гистохимии. Они основаны на избирательном действии реактивов и красителей на определенные химические вещества, содержащиеся в той или иной клеточной структуре. Д) Если требуется проследить за каким-либо химическим соединением в клетке, то можно заменить один из атомов в его молекулах на радионуклид. Такие молекулы будут иметь радиоактивную метку, по которой их можно обнаружить с помощью счетчика радиоактивных частиц или по способности засвечивать фотопленку. Такой метод получил название авторадиографии. Е) Метод рентгеноструктурного анализа дает возможность определять пространственное расположение атомов и их группировок в молекулах, входящих в состав клеточных структур. Ж) Для изучения процессов деления клеток, их дифференцировки и специализации используют метод клеточных культур — выращивание клеток многоклеточных организмов на питательных средах в контролируемых условиях.

4. Каков общий принцип строения клеток? О чем свидетельствует тот факт, что клетки различных организмов имеют общий план строения?

Несмотря на многообразие клеток, все они имеют единый принцип организации. Клетка состоит из трех основных частей: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядра (у эукариот). Данный факт говорит о единстве происхождения всех организмов.

5. Как устроен поверхностный аппарат клеток?

Поверхностный аппарат образован цитоплазматической мембраной и надмембранным комплексом. Поверхностный аппарат ограничивает внутреннее содержимое клеток, защищает его от внешних воздействий, осуществляет обмен веществ между клеткой и внеклеточной средой. Надмембранный комплекс клеток растений, грибов и многих протистов представлен плотной, часто многослойной, разнообразной по строению клеточной стенкой (оболочкой). Клетки животных покрыты только цитоплазматической мембраной.

6. Чем органоиды отличаются от включений? В клетках каких тканей и органов растений содержится больше всего включений?

Органоиды — постоянные структуры цитоплазмы. Включения — непостоянные внутриклеточные образования. Они могут появляться в процессе жизнедеятельности, исчезать и вновь образовываться.

Включения в основном представляют собой запасные вещества или конечные продукты обмена веществ клетки. Это могут быть, например, липидные капли, гранулы (зерна) крахмала или гликогена, кристаллы солей, поэтому их содержание большое в корнях растений.

7. Подберите методы, подходящие для каждого цитологического исследования. Объясните свой выбор.

а) Определение толщины цитоплазматической мембраны клетки. = метод электронной микроскопия. Цитоплазматическая мембрана тонкая и в световой микроскоп рассмотреть ее нельзя.

б) Выделение из нейронов ядер и их сбор в отдельную пробирку для дальнейшего изучения. = дифференциальное центрифугирование

в) Подсчет числа лейкопластов (бесцветных пластид) в клетках клубня картофеля. = методы цито- и гистохимии (окрашивание), световая или электронная микроскопия.

г) Определение формы молекулы белка и построение ее объемного изображения. = метод рентгеноструктурного анализа

д) Размножение в лаборатории лейкоцитов человека и определение, смогут ли они выполнять свои функции без ядра. = метод клеточных культур

е) Подсчет числа эритроцитов в 1 мм3 крови человека.= световая микроскопия

8. В связи с чем некоторые клетки достигают сравнительно крупных размеров (яйцеклетки птиц и акул, клетки мякоти плодов и эндосперма семян, нейроны с отростками более 1 м)? Есть ли пределы увеличению (уменьшению) размеров клеток? Чем они обусловлены?

Яйцеклетки птиц и акул, клетки мякоти плодов и эндосперма семян содержат в себе большой запас питательных веществ, который нужен зародышу, поэтому они имеют крупные размеры. Пределы по увеличению (уменьшению) размеров клеток существуют. Минимальный размер клетки должен позволять ей содержать в себе нуклеиновые структуры, необходимые органеллы, ферменты и пр.