Современные методы исследования клетки

1. Световая микроскопия.

Клетка и ее органеллы были открыты с помощью светового микроскопа. Изображение некоторых органелл было сложно рассмотреть, так как они были прозрачны. В последствии были разработаны различные методы окрашивания препаратов. Эти методы позволяли получать препараты, на которых ядро было окрашено одним цветом, а цитоплазма – другим.

Также были открыты методы, которые позволяли окрашивать органеллы, содержащие определенный фермент, а также определить его миграцию.

Разрешающая способность светового микроскопа ограничена длиной световой волны: чем меньше длина волны, тем выше разрешающая способность.

Разрешающая способность – это способность давать раздельное изображение двух близких друг другу объектов.

С помощью светового микроскопа принципиально невозможно увидеть предметы, которые существенно меньше, чем длина световой волны. Такие мелкие предметы свет обойдет, не заметив препятствия.

Длина волны видимого света = 400 – 800 нм, и эта величина составляет предел возможностей светового микроскопа.

2. Электронная микроскопия.

Физики предложили использовать вместо пучка света пучок электронов. Электроны могут отражаться от мелких предметов, которые невидимы в световой микроскоп. Движением электронов управляют электрические и магнитные поля. Разрешающая способность электронного микроскопа – 0,1 нм.

Трансмиссионный электронный микроскоп

Электроны проходят сквозь объект. В результате пучок электронов создает изображение объекта на фотографической пластинке.

Недостаток электронного микроскопа состоит в том, что в камере объектов должен поддерживаться высокий вакуум. Для электронов это необходимо, потому что в воздухе они отклоняются и подхватываются молекулами газа. Живая материя не может существовать в высоком вакууме, так как испаряется вода.

Сканирующий электронный микроскоп

Электроны отражаются от поверхности объекта и создают изображение при движении в обратном направлении. Разрешающая способность – 5 – 20 нм. Этому микроскопу не глубокий вакуум. С помощью сканирующего электронного микроскопа можно изучать живые объекты с достаточно жесткими покровами. Также можно получать превосходные фотографии, содержащие мельчайшие детали строения поверхности некоторых живых существ.

Электронный микроскоп высокого напряжения.

Напряжение – 500 000 – 1000 000 В. Большое ускорение электронов позволяет им проходить через сравнительно толстые срезы. С помощью этого микроскопа можно получать трехмерное изображение структур и изучать их.

3. Метод меченых атомов и ультрацентрифугирование.

Иногда необходимо проследить за каким-либо химическим соединением в клетке: узнать, куда оно транспортируется, во что превращается и т.д.

Исследователи научились заменять один из атомов в молекуле на радиоактивный изотоп. Такая молекула будет нести радиоактивную метку, которую легко можно обнаружить с помощью счетчика радиоактивных частиц.

Если необходимо выделить какие-либо отдельные части клетки, например, ядра или части мембран, используется метод ультрацентрифугирования. Фрагменты обычно имеют разные размеры и различную плотность. Они оседают на дно пробирки с разной скоростью. Чтобы процесс оседания шел быстрее, пробирки крутят на центрифуге. Центробежная сила превышает силу тяжести. Это ускоряет процесс оседания всех частиц.