1) Временные препараты
Для изучения растительных объектов с помощью светового микроскопа необходимо приготовить микропрепарат. Микропрепараты, не предназначенные для длительного хранения, называются временными. Изучаемый объект помещают на предметное стекло в каплю воды, глицерина, раствора, реактива или красителя и накрывают покровным стеклом. Такие препараты можно хранить в течение нескольких дней, поместив во влажную атмосферу.
2) Постоянные препараты
Постоянные препараты готовятся по специальным методикам, обеспечивающих их хранение в течение десятков лет. К постоянным препаратам относятся мазки, тотальные препараты и срезы. Мазки используются при изучении клеток крови, культур микроорганизмов, изолированных тканевых клеток. Тотальные препараты представляют собой отдельные прозрачные и тонкие объекты Учебные срезы можно сделать вручную, с помощью бритвы. Однако качественные срезы с заданной толщиной 10...22 микрометра обычно изготавливают с помощью специальных приборов – микротомов. Такие срезы часто называют микротомными препаратами. Для получения более тонких срезов (0,01...0,05 мкм, или 10...50 нанометров) используют ультрамикротомы.
Кратко рассмотрим основные этапы приготовления постоянных препаратов.
1. Фиксация материала. Сразу после окончания фиксации производится промывка материала или водой (после водных фиксаторов), или 80%-ным спиртом (после спиртовых фиксаторов). Количество смен промывных жидкостей – не менее 3. Время – до 24 часов.
2. Обезвоживание в спиртах возрастающей концентрации. Параллельно происходит уплотнение материала. Последовательное перемещение материала через ряд растворов называется проводка. После водных фиксаторов используется 8 смен спирта: 20%, 40%, 80%, две смены по 96%, две смены по 100%. После спиртовых фиксаторов – 4 смены спирта: две смены по 96% и две смены по 100%. В каждой смене материал выдерживается по 1 часу.
3. Просветление. Это пропитывание материала растворителем парафина – ксилолом (бензолом, хлороформом). Образец помещается на 1 час последовательно в каждый из последующих растворов: 3 части спирта + 1 часть ксилола, затем 2 части спирта + 2 части ксилола, затем 1 часть спирта + 3 части ксилола, затем две смены ксилола.
4. Заливка в парафин. Это замещение ксилола парафином. Образец помещают в смесь ксилола и парафина при температуре 55...57 градусов и оставляют в термостате при этой температуре до полного испарения ксилола (от нескольких часов до нескольких суток). Затем при температуре 55...57 градусов производится проводка через парафин I (6...12 часов), парафин II (6...12 часов) и заливка в парафин III. Парафины I, II, III отличаются только чистотой: парафин III – это окончательная среда, которая должна обладать наибольшей чистотой. В итоге получаются парафиновые блоки, в которых заключены образцы материала. Эти блоки можно резать в любом направлении.
5. Окрашивание срезов. Парафиновые срезы наклеивают на чистое предметное стекло. В качестве клея можно использовать смесь белка куриного яйца с глицерином (в соотношении 1: 2) с добавлением антисептика (тимола или фенола). Обычно производят депарафинирование срезов. Для этого стекла с наклеенными срезами проводят через ксилол, спирты убывающей концентрации (100%, 96%, 80%, 70%) и дистиллированную воду. Время нахождения в каждой среде – 2...3 минуты. Далее окрашивают согласно методикам.
6. Обезвоживание и просветление окрашенных срезов. Выполняется путем проводки через спирты возрастающей концентрации, а затем через ксилол.
7. Заключение в среды (заливка). Для длительного хранения препаратов их необходимо заключить в среду, предохраняющую препарат от окисления воздухом и от поражения грибками. Для заливки используются специальные смолы (канадский бальзам, пихтовый бальзам), которые растворяют в ксилоле до консистенции жидкого меда. Каплю такого раствора наносят на срез и покрывают покровным стеклом.
6. Химический состав клеточного вещества. Микро и макроэлементы.
В составе клетки обнаружено более 80 химических элементов, при этом каких-либо спеуиальных элементов, характерных только для живых организмов, не выявлено. Однако, только в отношении 27 элементов известно, какие функции они выполняют. остальные 53 элемента, вероятно, попадают в организм из внешней среды.
1. Макроэлементы
Они составляют основную массу вещества клетки. На их долю приходится около 99% массы всей клетки. Особенно высока концентрация четырех элементов: кислорода (65-75%), углерода (15-18%), азота (1.5-3%) и водорода (8-10%). К макроэлементам относят также элементы, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это, например, калий, магний, фосфор, сера, железо, хлор, натрий.
2. Микроэлементы К ним относятся преимущественно атомы металлов, входящие в состав ферментов, гормонов и
других жизненно важных веществ. В организме эти элементы содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов бор, кобальт, медь, молибден, цинк, йод, бром и др.
3. Ультрамикроэлементы
Концентрация их не превышает 0,000001%. К ним относят уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий и другие редкие элементы. Физиологическая роль большинства этих элементов в организмах растений, животных, грибов и бактерий пока не установлена.
Практические занятия биологией основаны на исследованиях при помощи наблюдательной оптики объектов живой природы и их взаимосвязей с окружающей средой. Для осуществления этих целей необходимо сделать препараты для микроскопа . Они являются неотъемлемой частью процесса изучения микромира, наглядно показывают строение микроорганизмов на клеточном уровне. Микропрепаратом называется подготовленная для просмотра в увеличительный прибор ткань животного происхождения, а также невидимый невооруженным глазом организм или их колония, помещенная в питательный субстрат.
Чтобы сделать препарат для микроскопа в домашних условиях, понадобятся специальные стекла со стандартизированными размерами, используемые в медицине и научной деятельности:
Способы склеивания стеклышек:
Тончайшие срезы
Чтобы сделать препарат из биологической ткани применяется устройство, называемое микротом. В любительской микроскопии от реализован просто: в круглой пластиковой формочке, напоминающей колесо, размещено лезвие. Внутрь колесика, в отверстие, просовывается кусочек биоткани. Поворотом выпирающей рукоятки получается поперечный или продольный срез не более 40-50 микрометров, для последующего рассматривания на увеличении 40-640 крат.
Подкрашивание
Целесообразно для контрастирования и четкой детализации картинки при микроскопировании. Можно приготовить классический раствор Люголя: калиевую соль, состоящую из бесцветных кристаллов, растворяют с йодом в воде в пропорции: 5:10:85. Еще в качестве красителей можно брать зеленку, марганец, метиловый синий, красно-коричневый порошок эозин. Прокрашивание осуществляется путем смачивания концентрированным цветным веществом или его нанесением ватной палочкой.
Долгосрочное хранение
Препарат будет долговечным, если при приготовлении использовать фиксирующую жидкость. Ее действие заключается в том, что полностью останавливается жизнеспособность органоидов изучаемого микрообразца. Продолжительность консервации от 10-15 минут до часа. Хорошо зарекомендовали себя этиловый спирт и формидрон, содержащий формалин. При работе с фиксаторами не допускайте их попадания на открытые участки кожи.
С готовыми комплектами микропрепаратов можно ознакомиться в каталоге интернет-магазина. А в разделе статей и обзоров на нашем сайте вы найдете дополнительную информацию по приготовлению препаратов для микроскопа в домашних условиях: висячая или раздавленная капля, фиксированный мазок, отпечаток и многое другое.
Под лупой можно рассматривать части растений непосредственно, без всякой обработки.Чтобы рассмотреть что-либо под микроскопом, нужно приготовить микропрепарат. Объект помещают на предметное стекло. Для лучшей видимости и сохранности его кладут в каплю воды и покрывают сверху очень тонким покровным стеклом. Такой препарат называют временным, после работы его можно смыть со стекла. Но можно сделать и постоянный препарат, который будет служить многие годы. Тогда объект заключают не в воду, а в специальное прозрачное смолистое вещество, которое быстро затвердевает, прочно склеивая предметное и покровное стёкла. Существуют разнообразные красители, с помощью которых окрашивают препараты. Так получают постоянные окрашенные препараты.
Что делаем. Приготовьте микроскоп к работе, настройте свет. Предметное и покровное стёкла протрите салфеткой. Пипеткой капните каплю слабого раствора йода на предметное стекло (1).
Что делать. Возьмите луковицу. Разрежьте её вдоль и снимите наружные чешуи. С мясистой чешуи оторвите иголкой кусочек поверхностной плёнки пинцетом. Положите его в каплю воды на предметном стекле (2).
Осторожно расправьте кожицу препаровальной иглой (3).
Что делать. Накройте покровным стеклом (4).
Временный микропрепарат кожицы лука готов (5).
Что делаем. Приготовленный микропрепарат начните рассматривать при увеличении в 56 раз (объектив х8, окуляр х7). Осторожно передвигая предметное стекло по предметному столику, найдите такое место на препарате, где лучше всего видны клетки.Что наблюдаем. На микропрепарате видны продолговатые клетки, плотно прилегающие одна к другой (6).
Что делаем. Можно рассмотреть клетки на микроскопе при увеличении в 300 раз (объектив х20, окуляр х15).
Что наблюдаем. При большом увеличении (7) можно рассмотреть плотную прозрачную оболочку с более тонкими участками — порами. Внутри клетки находится бесцветное вязкое вещество — цитоплазма (окрашена йодом).
В цитоплазме находится небольшое плотное ядро, в котором находится ядрышко. Почти во всех клетках, особенно в старых, хорошо заметны полости — вакуоли.
Вывод: живой растительный организм состоит из клеток. Содержимое клетки представлено полужидкой прозрачной цитоплазмой, в которой находятся более плотное ядро с ядрышком. Клеточная оболочка прозрачная, плотная, упругая, не даёт цитоплазме растекаться, придаёт ей определённую форму. Некоторые участки оболочки более тонкие — это поры, через них происходит связь между клетками.Таким образом, клетка — это единица строения растения.
Для приготовления временных микропрепаратов необходимо иметь набор предметных и покровных стекол, препаровальные иглы, бритвы, скальпели, стеклянные палочки для воды, пинцеты, фильтровальную бумагу, некоторые реактивы.
Предметное и покровное стекла промывают водой и протирают досуха мягкой тряпочкой. Тонкий срез растительного объекта помещают в каплю воды на предметное стекло и накрывают покровным стеклом. Если жидкость на препарате выступает за края покровного стекла, то излишек ее удаляют полосками фильтровальной бумаги. Если вода не покрывает всю площадь под покровным стеклом, пипеткой наносят близ края покровного стекла еще каплю, которая сама втягивается под стекло.
При необходимости введения какого-либо красящего реактива воду из-под покровного стекла отсасывают с помощью фильтровальной бумаги, а капельку реактива наносят с противоположной стороны в край покровного стекла.
Красящими реактивами могут быть следующие вещества:
1) йод, растворенный в йодиде калия (для окрашивания зерен крахмала в клетках);
2) хлор-цинк-йод (для окрашивания целлюлозных клеточных оболочек);
3) флороглюцин и соляная кислота (для окрашивания одревесневших оболочек);
4) фуксин (для окрашивания цитоплазмы);
5) гематоксилин (для окрашивания ядер);
6) глицерин (для просветления препарата).
Клетка – основная структурная и функциональная единица тела растения. У одноклеточных растений клетка функционирует как целый организм, у многоклеточных организмов наблюдается дифференциация клеток. Поэтому размеры, форма и строение клеток у таких организмов весьма разнообразны. Взрослая живая растительная клетка состоит из протопласта, окруженного клеточной оболочкой и содержащего неживые включения (запасные вещества и конечные продукты метаболизма).
Протопласт – живое содержимое клетки – состоит из органоидов, или органелл, окруженных гиалоплазмой. Органеллы можно разделить на три группы: двумембранные – ядро, пластиды, митохондрии; одномембранные – эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть – ЭПС), аппарат (комплекс) Гольджи, вакуоль, лизосомы, плазмалемма; немембранные – рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты. Гиалоплазма представляет собой непрерывную коллоидную фазу клетки, обладающую определенной вязкостью. Она окружает все органеллы и обеспечивает их взаимодействие. Гиалоплазму с органеллами, за вычетом ядра и пластид, называют цитоплазмой .
Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации. Ядро также служит центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Снаружи ядро покрыто двойной мембраной – ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма с погруженными в нее хроматином и ядрышками, и рибосомами.
Митохондрии – присутствуют во всех живых эукариотических клетках. Их внутренняя мембрана образует выросты в полость митохондрии в виде пластин или трубок, называемые кристами. Пространство между кристами заполнено однородным матриксом. В матриксе встречаются рибосомы и собственная ДНК. Основная функция митохондрий – обеспечение энергетических потребностей клетки путем дыхания.
Пластиды – органеллы, встречающиеся только в растительной клетке. Они представлены хлоропластами (зеленые), хромопластами (желтые, оранжевые, красно-оранжевые) и лейкопластами (бесцветные). Хлоропласты имеют двумемранную оболочку. Внутренняя мембрана вдается в полость хлоропласта немногочисленными выростами. Между выростами находится строма. Выросты и строма формируют в полости хлоропласта сложную систему мембранных поверхностей, отграничивающих особые плоские мешки, называемые тилакоидами или ламеллами. Тиллакоиды образуют стопки – граны . В мембранах тилакоидов сосредоточен главнейший пигмент зеленых растений – хлорофилл и вспомогательные пигменты – каротиноиды.
Эндоплазматическая сеть – трехмерная система вакуолей и канальцев, имеющая форму плоских мешочков или цистерн. Шероховатая ЭПС является местом синтеза белка и покрыта многочисленными рибосомами. Гладкая ЭПС лишена рибосом и служит местом образования липидов.
Вакуоли
– полости в протопласте эукариотических клеток. Вакуоли – это производные ЭПС, ограниченные мембраной – тонопластом
и заполненные водянистым содержимым – клеточным соком. В молодых растительных клетках вакуоли представляют сиситему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются и сливаются в одну большую вакуоль. Она занимает 70-90% объема клетки, а протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя. В основном увеличение размеров клетки
происходит за счет роста вакуоли. В результате возникает тургорное давление и поддерживается упругость клеток и тканей.
Клеточный сок представляет собой водный раствор минеральных солей и различных органических соединений: углеводов (моно-, ди- и полисахариды), белков, органических кислот и их солей (наиболее часто встречаются лимонная, яблочная, янтарная, щавелевая кислоты и их производные), алкалоидов (азотсодержащие соединения, многие из которых – растительные яды, некоторые используются человеком – кофеин, атропин, хинин, морфин, кодеин), танинов (фенольные производные), гликозидов (производные cахаров). Среди последних наиболее интересна группа флавоноидов (это пигменты двух основных цветов: флавоны – желтые и антоцианы – красно-фиолетовые). Наиболее часто флавоноиды содержатся в клетках околоцветника цветков, которым они придают разнообразную окраску. Интересно, что антоцианы способны изменять цвет в зависимости от реакции клеточного сока: при слабокислой – красные, а при нейтральной или основной – сине-фиолетовые. Изменение окраски антоцианов можно наблюдать при раскрывании цветков незабудки, медуницы или окопника шероховатого. У бутонов этих растений венчики розовые, а у раскрывшихся цветков – синие или фиолетовые. Помимо лепестков антоцианы могут содержаться в других частях растения – листьях, стеблях, корнях, придавая им характерный цвет.
Аппарат Гольджи состоит из отдельных диктиосом и пузырьков Гольджи. Диктиосомы – стопки плоских, не соприкасающихся друг с другом дисковидных цистерн, ограниченных мембранами. Пузырьки Гольджи отчленяются от краев диктиосомных пластинок или концов трубок и направляются в сторону плазмалеммы или вакуоли. Пузырьки Гольджи транспортируют образовавшиеся полисахариды.
