КСЕ часть II 2-е издание учебн пособие

Рис. 36. Копирование масштабной сетки в буфер обмена

Рис. 37. Открытие файла изображения с помощью программы «Paint»

31

Рис. 38. Наложение масштабной сетки на изображение

Рис. 39. Сохранение изображения с наложенной масштабной сеткой

17.Наложите на картинку, полученную с увеличением 80, соответствующую масштабную сетку. Для этого:

откройте с помощью программы «Paint» файл «Масштабная клетка для красного объектива С11.bmp». Для этого щелкните по файлу правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберите пункт «Открыть с помощью Paint» (см.

рис. 34);

после этого в главном окне программы «Paint» откройте меню «Правка» (см. рис.

35)и щелкните по пункту «Выделить все» (см. рис. 35), а затем – по пункту «Копировать» (см. рис. 36);

32

после этого закройте файл масштабной сетки, нажав на крестик в правом верхнем углу окна программы «Paint»;

откройте файл, содержащий картинку с увеличением 80, с помощью программы

«Paint» (рис. 37);

в меню «Правка» нажмите на пункт «Вставить» (см. рис. 38). На рисунке появится масштабная сетка. Если эта сетка закроет изображение, нажмите на самую нижнюю кнопку бокового меню (см. рис. 38);

теперь сохраните полученное изображение с нанесенной на него масштабной сеткой (см. рис. 39).

Рис. 40. Масштабная сетка для желтого объектива

Рис. 41. Масштабная сетка для синего объектива

33

Рис. 44. Изображение, полученное с помощью синего объектива с наложенной масштабной сеткой

18.Проделайте аналогичную процедуру со своими картинками, полученными с увеличением 200 (желтый объектив) и 800 (синий объектив). Для желтого объектива используйте файл Масштабная клетка для желтого объектива.bmp (рис. 40), а для синего – файл Масштабная клетка для синего объектива.bmp (рис. 41). В нашем случае для красного, желтого и синего объективов получаются картинки, изображенные на рис. 42, 43 и 44 соответственно.

Имейте в виду, что на картинках в описании вовсе не постоянные препараты

из набора «Общая биология», а свежеприготовленные временные препараты водорослей13. Вы должны увидеть (и показать преподавателю) совсем другую

картинку. Какую – увидите. И покажете.

19.С помощью полученных файлов оцените приближенно размеры клетки и размеры ядра.

20.Оцените сверху толщину мембраны.

21.Продемонстрируйте преподавателю свои картинки на экране монитора и поделитесь полученными оценками размеров клетки и ее органоидов.

Вопросы

1.Кто и когда изобрел микроскоп? Как он устроен?

2.Кто и когда первым применил микроскоп в биологии? Что открыл?

3.Кто и когда открыл микроорганизмы?

4.Что такое увеличение микроскопа? Как оно зависит от увеличения объектива и окуляра?

5.Какова разрешающая способность невооруженного глаза?

6.Что такое конденсор?

7.Что такое разрешение микроскопа? Как связано разрешение микроскопа с его увеличением?

13 Видно, что их характерный размер – 10 мкм в длину и 3-5 мкм в ширину и что они предпочитают жить «четверками», а не поодиночке.

35

8.Каково предельное разрешение оптического микроскопа? Почему?

9.С какого увеличения следует начинать наблюдения – с минимального или максимального?

10.Как осуществляется наводка на резкость? Надо приближать предметный столик к объективу или отодвигать?

11.Что такое иммерсионный микроскоп? Как устроен и зачем?

12.Что такое электронный микроскоп?

13.Что такое видеоокуляр?

14.В чем состоят преимущества микроскопа с видеоокуляром по сравнению с микроскопом с обычным оптическим окуляром?

15.В чем состоят преимущества микроскопа с обычным оптическим окуляром по сравнению с микроскопом с видеоокуляром?

16.Как можно измерить размеры микрообъекта при использовании видеоокуляра?

36

Лабораторная работа № 3 Клеточная теория

Цель работы

Ознакомиться с основами клеточной теории, с помощью микроскопа изучить органоиды клетки, провести наблюдения различных типов растительных, животных и бактериальных клеток.

Введение

Первые систематические попытки исследования живой природы были проведены античными врачами и философами («отцом медицины» Гиппократом14, великим философом Аристотелем15, его учеником (и основоположником ботаники) Теофрастом16, великим врачом Галеном17).

14Гиппократ (Hippocrates) — знаменитейший греческий врач с острова Кос. Родился за 460 до Р. Хр., ум. в 356 г. до Р. Хр. в Лариссе, в Фессалии, где ему и поставлен памятник; принадлежал к известному в древней Греции роду Асклепиадов и ближайшими предками имел врачей. Первоначальное медицинское образование получил от отца — врача Гераклида — и других врачей о. Коса; затем, с целью научного усовершенствования, в молодости много путешествовал и изучил медицину в разных странах по практике местных врачей и по обетным таблицам, которые всюду вывешивались в стенах храмов Эскулапа. История его жизни мало известна; существуют предания и рассказы, относящиеся к его биографии, но они носят легендарный характер. Имя Гиппократа, подобно Гомеру, сделалось впоследствии собирательным именем.

15Аристотель родился в 384 до н. э. в Стагире на полуострове Халкидика в Северной Греции, умер в 322 до н. э. в Халкисе, на острове Эвбея, в Средней Греции. Великий древнегреческий ученый, философ, основатель Ликея, учитель Александра Македонского.

16Теофраст (371—286 г. до Р. Хр., см. рис. 45) — знаменитый греческий ученый, называемый отцом ботаники, родом с острова Лесбоса из города Эреза, откуда и прозвание — Theophrastos Eresios. Слушал сначала Левкиппа в родном городе, потом Платона, а после его смерти перешел к Аристотелю, с которым не расставался уж более, пока великий философ не покинул навсегда Афины. Жизнь Теофраста протекла сравнительно спокойно и счастливо. Это был умный, богато одаренный человек, в то же время добрый, гуманный, с отзывчивой душой. Он был превосходным оратором и, по преданию, за свое красноречие получил от Аристотеля прозвание «Theophrastos», что значит «божественный оратор»; оно заменило его первоначальное имя — Tyrtamos. Так ли это было на самом деле или нет, во всяком случае, Теофраст был самым выдающимся и самым любимым учеником Аристотеля, получил от него в наследство всю его библиотеку, все рукописи, а после смерти учителя стал во главе школы перипатетиков. Число его учеников, по показаниям древних, достигало 2 000 человек, и слава о нем далеко распространилась за пределы Греции. Ему приписывают 227 сочинений; большая их часть потеряна, и ни одно не сохранилось вполне, не пострадав от времени и переписчиков.

17Гален (Клавдий) — после Гиппократа знаменитейший врач древности, род. 131 по Р. X. в Пергаме, сын архитектора Никона. Гален после основательного и полного изучения философии у сторонников четырех главных школ того времени: стоической, платоновской, перипатетической и эпикурейской, на 17 году жизни, приступил к изучению врачебного искусства, занимаясь у разных знаменитых врачей в своем родном городе, Смирне и Коринфе. Затем, для расширения своих познаний, он предпринял путешествие в Ликию и Палестину, после чего жил долгое время в Александрии, средоточии тогдашнего ученого мира, чтобы усовершенствоваться здесь преимущественно в анатомии. Возвратясь в 158 году по Р. X. в Пергам, он занял место врача при гладиаторах. В 164 году, вследствие одного возмущения, он удалился в Рим, где вскоре приобрел громкую известность удачной врачебной практикой и чтениями по физиологии. В 167 или 168 году он возвратился в Пергам, но уже в следующем году был призван императорами Марком Аврелием и Луцием Вером в Аквилею, а по смерти последнего Марк Аврелий пригласил Галена сопровождать его в Германию, от чего он отказался, оставшись в Риме медиком Коммода. Здесь он воспользовался досугом для окончательной разработки многих сочинений, из которых большая часть погибла во время большого пожара, бывшего в 191 году. Он жил в Риме еще при императорах Пертинаксе и Септиме Севере и умер около 200 года в Риме или Пергаме.

37

Рис. 45. Теофраст. «Отец ботаники», ученик Аристотеля

Вэпоху Возрождения их труды положили начало ботанике и зоологии, а также анатомии и физиологии человека (Везалий18).

ВXVII и XVIII веках в биологию проникают экспериментальные методы. На основе количественных измерений и применения законов гидравлики был открыт механизм кровообращения (У. Гарвей, 1628). Изобретение микроскопа, его усовершенствование и систематическое применение позволило установить клеточное строение живых существ. Поэтому теория клеточного строения живых существ неотделима от успехов микроскопии.

Первые блестящие успехи применения микроскопа в научных исследованиях связаны

сименем великого английского физика (и не только физика) Р. Гука. В 1665 Роберт Гук, рассматривая в усовершенствованный им микроскоп тонкие срезы бутылочной пробки, сердцевины бузины и древесины различных растений, обнаружил их клеточное строение.

Нидерландский натуралист А. Левенгук в 1673-77 годах открыл с помощью

микроскопа микроорганизмы.

Шведский натуралист К. Линней19 (см. рис. 46) в 1735 году построил систему классификации растений и животных, которая применяется (правда, в сильно измененном виде) и сейчас.

18Везалий (Андрей Vesalius) — знаменитый хирург и основатель новейший анатомии, родился 31-го декабря 1514 года в Брюсселе, в семействе, насчитывавшем между своими предками несколько известных врачей (дед его — автор соч. «Комментарии к афоризмам Гиппократа»). Везалий получил образование в Лувене, Париже и Монпелье и особенно предался изучению анатомии человека, с опасностью для жизни, вследствие предрассудков своего времени, доставая человеческие трупы. Рассказывают, что даже сам Везалий пред каждым рассечением трупа горячо просил прощения у Бога за то, что он в интересах науки искал в смерти тайну жизни. Вскоре он получил славу опытного хирурга и был приглашен читать лекции по анатомии в Базеле, Падуе, Болонье и Пизе. В 1543 году Везалий издал свое знаменитое сочинение «De соrроris humani fabrica libri septem» (Базель), которое открыло новую эпоху в истории анатомии: авторитет Галена был окончательно низвергнут и анатомия человека была поставлена на почву точного опытного исследования. Сочинение Везалия вызвало, как и следовало ожидать, яростные нападки со стороны врачей-обскурантов, против которых Везалий защищался несколькими полемическими сочинениями. С 1544 году, в качестве лейбмедика императора Карла V, Везалий сопровождал его во всех путешествиях, но при его сыне, Филиппе II, испанской инквизиции удалось захватить в свои руки давно подстерегаемого врага. Обвиненный в том, что во время вскрытия трупа сердце умершего обнаружило некоторые признаки жизни, Везалий был осужден на смерть. Только благодаря заступничеству Филиппа II, смертная казнь была заменена паломничеством ко Гробу Господню. На возвратном пути буря забросила несчастного ученого на остров Занте, где он и умер (1564).

19Линней Карл (1707-78), шведский естествоиспытатель, создатель системы растительного и животного мира, первый президент Шведской АН (с 1739), иностранный почетный член Петербургской АН (1754). Впервые последовательно применил бинарную номенклатуру и построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных, описал около 1 500 видов растений. Выступал в защиту постоянства видов и креационизма. Автор «Системы природы» (1735), «Философии ботаники» (1751) и других книжек.

38

Рис. 46. Карл Линней – великий классификатор

В 1831 английский ботаник Р. Броун20 обнаружил в клетке ядро, что вместе с работами немецкого ботаника М. Шлейдена сыграло большую роль в создании клеточной теории, творцом которой был немецкий биолог Т. Шванн21 (см. рис. 47).

По современным представлениям, почти все живые организмы состоят из клеток. Исключение составляют только неклеточные формы жизни (вирусы). Да и те, строго говоря, вне клетки ведут себя как неживое вещество (вирион) и активизируются (в том числе и размножаются) только в чужой клетке.

Рис. 47. Теодор Шванн – создатель клеточной теории

Клетки же делятся на два типа – прокариоты (безъядерные, точнее доядерные клетки) и эукариоты (клетки с ядром). Прокариоты появились гораздо раньше эукариотов (примерно 3,5 млрд лет назад). Эукариоты гораздо «современнее» – примерно на три миллиарда лет. В свое время (теперь уже очень давно – примерно полмиллиарда лет назад) появление эукариотов было величайшим достижением эволюции. Эукариоты прогрессивнее прокариотов – прокариоты, например, так и не сумели образовать по-настоящему

20Броун (Браун) (Brown) Роберт (1773-1858), английский ботаник, иностранный член-корреспондент (1826) и почетный член (1827) Петербургской АН. Описал ядро растительной клетки и строение семяпочки. Установил основные различия между голосеменными и покрытосеменными растениями (1825), открыл броуновское движение (1827).

21Шванн (Schwann) Теодор (1810-82), немецкий биолог, основоположник клеточной теории. На основании собственных исследований, а также работ М. Шлейдена и других ученых в классическом труде «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» (1839) впервые сформулировал основные положения об образовании клеток и клеточном строении всех организмов. Труды по физиологии пищеварения, гистологии, анатомии нервной системы. Открыл пепсин в желудочном соке (1836).

39

многоклеточные организмы22 – пределом их «коллективизма» остались колониальные образования размером в несколько сантиметров (грубо говоря – комки слизи). Эукариотические же организмы бывают и одноклеточные, и многоклеточные.

Схема 1. Классификация живого по типу клеток

22 То есть организмы с существенно дифференцированными клетками разных тканей.

40