Ультрафиолетовая микроскопия

Ультрафиолетовая микроскопия, основанная на способности некоторых веществ избирательно поглощать ультрафиолетовые лучи с определенной длиной волны, принципиально почти ничем не отличается от обычной световой микроскопии и осуществляется при помощи микроскопов с кварцевой или отражательной (зеркальной) оптикой. Изображение рассматривается на флюоресцирующем экране визуально, а также фотографируется.

Микроскопирование объектов позволяет выявить исследуемые вещества, не применяя окрашивания.

Поскольку крайний предел разрешения, достижимый с наилучшей линзой, равен половине длины волны применяемого света, единственным возможным путем увеличения разрешения может быть использование света более коротких длин волн, чем видимый.

Таким светом является ультрафиолетовое излучение. Длина волны зеленого света составляет 5000 А. Из соображений, обусловленных источниками света и используемыми для линз материалами, самый коротковолновый реально применимый на практике ультрафиолетовый свет — это мощное излучение ртутной дуги, длина волны которого очень близка к 2500

А, т. е. как раз к половине длины волны зеленого света. В самом лучшем случае использование этого ультрафиолетового света может только удвоить разрешающую способность; достижение не такое уж значительное, тем не менее достаточно желательное.

Однако существует иное и, может быть, большее основание пользоваться ультрафиолетовым светом в микроскопии, оеобенно в применении к биологическим объектам.

Было найдено, что различные участки образца могут (на самом деле это совсемно редкий случай) поглощать ультрафиолетовый свет по-разному. Вследствие этого прохождение света через объект может выявить совершенно новые контрасты и обнаружить области различной структуры при условии, что существует какое-нибудь устройство, позволяющее наблюдателю «увидеть» ультрафиолетовое изображение.

В наше время ультрафиолетовые микроскопы изготовляются оптической промышленностью.

При этом «приходится решать три задачи.

Необходимо создать безвредные для здоровья интенсивные источники ультрафиолетового излучения, которые не излучали бы видимого света; в противном случае видимый свет будет маскировать искомые эффекты.

В настоящее время этой цели служит ртутная дуга в кварцевой оболочке, поскольку кварц прозрачен в требуемой области длин волн (обычное стекло для такого света непрозрачно).

Источник помещается в контейнер из специального стекла, которое обладает нужным свойством задерживать видимый свет, но пропускать значительную часть ультрафиолета.

Метод чисторадиографии

Метод чисторадиографии основан на действии излучений, испускаемых радиоизотопами, на фотопластинку. Он применяется как один из способов качественного и количественного определения радиоактивности горных пород и минералов.

Различают две разновидности метода: обычную, или контрастную, радиографию и следовую, или микроавторадиографию. При обычной радиографии изучаемый образец отшлифовывается, накладывается на эмульсию фотопластинки, закрепляется на ней и экспонируется в темноте в течение определенного времени, зависящего от активности образца.

Чем выше радиоактивность образца, тем интенсивнее (после проявления) почернение фотопластинки. Такая радиография дает возможность решить вопрос о распределении в образце радиоактивных элементов и оценить их суммарное содержание путем сравнения с эталонным образцом. В контрастной радиографии используется действие α-, β- и отчасти γ-излучения.

Способность сильно ионизирующих α-частиц оставлять в проявленной пластинке четкие прямолинейные следы (треки), видимые под микроскопом примерно при 500-кратном увеличении, используется в микроавторадиографии.

Для трековой авторадиографии используются специальные фотопластинки с толстым слоем эмульсии (не менее 50 мкм) и большой концентрацией бромистого серебра, не чувствительные к β- и γ-излучению, но четко фиксирующие α-частицы различных энергий, а следовательно, различных пробегов R. Определение пробегов необходимо для изучения природы радиоактивности и раздельного измерения урана и тория.

Вопрос 2

Способы деления клеток. Сходства и различия митотического, редукционного и эквационного деления клетки. Приведите примеры клеток, размножающихся посредством указанных видов деления

Деление клеток - основа размножения и индивидуального развития организмов. Жизненный цикл клетки. Митотический цикл клетки, митоз (амитоз).

Жизнь клетки завершается делением или, как у многоклеточных организмов, старением и смертью. Только благодаря способности воспроизводить себе подобных осуществляется преемственность и непрерывность жизни на Земле. В основе размножения и индивидуального развития организмов лежит непрерывная серия клеточных делений.

Способы деления клеток представлены в схеме:

Результат деления клетки - появление двух дочерних из одной материнской. Этот процесс циклически повторяется, совершаясь через строго определенное время. Разные виды клеток обладают разной скоростью и способностью к делению.

Время существования клетки от деления к делению называют жизненным циклом клетки.

Перед изучением этой темы повторите содержание понятий: ДНК, хромосомы, хроматиды, клеточный центр, кариотип, гомологичные хромосомы, постоянство числа хромосом.

Клеточный цикл эукариот состоит из интерфазы и мтоза. В период интерфазы в клетке происходят следующие процессы:

1) удвоение хромосом - редупликация ДНК (удвоенная хромосома состоит из двух хроматид, каждая из которых содержит одну молекулу ДНК).

2) биосинтез белков, накопление АТФ, Удвоение важнейших структур клетки.

Вслед за интерфазой наступает относительно короткий период в жизни клетки при котором происходит равномерное распределение хромосом и цитоплазмы по двум дочерним клеткам - МИТОЗ.

Митоз представляет собой сложное деление с образованием специального аппарата для равномерного распределения хромосом по дочерним клеткам (митотического веретена). В митозе условно можно выделить несколько последовательных фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из нее двумя дочерними клетками. В результате митоза все клетки тела, кроме половых, получают одну и ту же генетическую информацию. Такие клетки называются соматическими (от греч. "сома" - тело).

Митотическое деление клеток (митоз) приводит к увеличе­нию числа клеток, росту организма. Таким способом обеспечи­вается обновление клеток при их износе, гибели. В настоящее время известно, что клетки эпидермиса живут 10-30 дней, эритроциты - до 4-5 мес. Нервные и мышечные клетки (волокна) живут в течение всей жизни человека. У всех клеток при размножении (делении) наблюдаются изменения, укладывающиеся в рамки клеточного цикла. Клеточным циклом называют процессы, которые происходят в клетке от деления до деления или от деления до смерти (гибели) клет­ки. В клеточном цикле выделяют подготовку клетки к делению (интерфаза) и митоз (процесс деления клетки).

В интерфазе, которая длится примерно 20-30 ч, скорость биосинтетических процессов возрастает, увеличивается количество органелл. В это время удваивается масса клетки и всех ее структурных компонентов, в том числе центриолей. Происходит репликация (повторение, удвоение) молекул нуклеиновых кислот. Этот процесс передачи генетической ин­формации, хранящейся в родительской ДНК, путем точного ее воспроизведения в дочерних клетках. Родительская цепь ДНК служит матрицей для синтеза дочерних ДНК. В итоге репликации каждая из двух дочерних молекул ДНК состоит из одной старой и одной новой цепей. В период подготовки к митозу в клетке синтезируются белки, необходимые для деления клетки. К концу интерфазы хроматин в ядре конденсирован.

Мейоз (или редукционное деление клетки) — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Происходит в два этапа (редукционный и эквационный этапы мейоза). Мейоз не следует смешивать с гаметогенезом — образованием специализированных половых клеток, или гамет, из недифференцированных стволовых.

С уменьшением числа хромосом в результате мейоза в жизненном цикле происходит переход от диплоидной фазы к гаплоидной. Восстановление плоидности (переход от гаплоидной фазы к диплоидной) происходит в результате полового процесса.

В связи с тем, что в профазе первого, редукционного, этапа происходит попарное слияние (конъюгация) гомологичных хромосом, правильное протекание мейоза возможно только в диплоидных клетках или в чётных полиплоидах (тетра-, гексаплоидных и т. п. клетках). Мейоз может происходить и в нечётных полиплоидах (три-, пентаплоидных и т. п. клетках), но в них, из-за невозможности обеспечить попарное слияние хромосом в профазе I, расхождение хромосом происходит с нарушениями, которые ставят под угрозу жизнеспособность клетки или развивающегося из неё многоклеточного гаплоидного организма.

Этот же механизм лежит в основе стерильности межвидовых гибридов. Поскольку у межвидовых гибридов в ядре клеток сочетаются хромосомы родителей, относящихся к различным видам, хромосомы обычно не могут вступить в конъюгацию. Это приводит к нарушениям в расхождении хромосом при мейозе и, в конечном счете, к нежизнеспособности половых клеток, или гамет. Определенные ограничения на конъюгацию хромосом накладывают и хромосомные мутации (масштабные делеции, дупликации, инверсии или транслокации).