С помощью какого метода изучают строение клеток различных живых организмов: 1)С помощью какого метода изучают строение различных живых организмов?а)Сравнительного;

тест по биологии | Тест по биологии по теме:

А1 Биологические системы. Общие признаки биологических систем, обмен веществ и  превращение энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция.

А2 Методы познания живой природы.

1.        Способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства называется…

1) наследственность        2) изменчивость      3) онтогенез        4) филогенез

2.        Как называется метод, позволяющий изучать явления природы в заданных условиях?

1) метод наблюдения        2) метод описания  3) сравнительный метод        4) метод эксперимента

3.        Наука о строении и форме организма, его органов и их систем называется…

1) анатомия        2) физиология  3)гигиена        4)валеология

4.        К какому уровню организации живой материи относится хлоропласт?

1) молекулярному        2) субклеточному  3) клеточному        4)органно-тканевому

5.        К какому признаку (свойству) живых организмов относится их способность поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов?

постоянный химический состав                                      3) саморегуляция

обмен веществ и энергозависимость                              4) самовоспроизведение

6.        Отличием живого от неживого является…

рост объекта  2) взаимодействие с окружающей средой  3) обмен веществ и энергозависимость  4)наличие углерода

7.        Наука о тканях живых организмов называется…

1) цитология        2)гистология  3) эмбриология        4) материаловедение

8.        На каком уровне организации живой материи происходят процессы биосинтеза белка?

1) молекулярном        2) клеточном   3) организменном        4) биогеоценотическом

9.        Примером биоценотического уровня организации живой материи является…

1) берёзовая роща        2) стадо коров  3) амёба обыкновенная        4) биосфера

10.        На каком уровне организации живой материи происходит взаимодействие различных видов живых организмов?

1) организменном        2) популяционно-видовом  3) биогеоценотическом        4) биосферном

11.        Какая наука изучает строение и жизнедеятельность клетки?

1) анатомия        2) гистология        3) физиология        4) цитология

12.        На каком уровне организации происходит «запись» наследственной информации?

1) молекулярном        2) клеточном  3) органном        4) организменном

13.        Как называется способность организмов поддерживать относительно постоянный физико-химический состав?

1) гомеостаз        2) осмос        3) обмен веществ        4) питание

14.        Кто из перечисленных учёных сформулировал хромосомную теорию наследственности?

1) Ч.Дарвин       2) Т. Морган       3) Г. Мендель      4) Н.И. Вавилов

15.        С помощью какого метода проверяют в науке гипотезы?

1) сравнительного        2)описательного  3) исторического ,        4) экспериментального

16.        Какая наука изучает строение и жизнедеятельность грибов?

1) микология        2) гистология        3) ботаника        4) цитология

17.        На каком уровне организации живых организмов происходит передача наследственной информации и превращение веществ и энергии?  1) молекулярном        2) клеточном 3) органном        4) организменном

18.        Как называется способность организмов приобретать в течение жизни новые признаки и свойства?

1) гомеостаз        2) изменчивость 3) обмен веществ        4) наследственность

19.        Кто из перечисленных учёных сформулировал закон гомологических рядов наследственности?

1) Ч.Дарвин       2) Т. Морган       3) Г. Мендель       4) Н.И. Вавилов

20.        С помощью какого метода изучают строение клеток различных живых организмов?

1) сравнительного        2) описательного  3)исторического        4)инструментального

21.        Какая наука изучает строение и жизнедеятельность водорослей?

1) микробиология     2) альгология     3) ботаника     4) систематика

22.        Как называется способность организмов реагировать на определённые воздействия окружающей среды той или иной активной реакцией, позволяющей им выживать?

1) гомеостаз        2) раздражимость  3) обмен веществ        4) питание

23.        Кто из перечисленных учёных является основоположником науки генетики?

1) Ч.Дарвин       2) Т.Морган       3) Г.Мендель       4) Н.И.Вавилов

24.        С помощью какого метода изучают влияние различных факторов на живой организм?

1)сравнительного        2)описательного  3) исторического        4) экспериментального

25. И.П. Павлов в своих работах по пищеварению применял метод исследования:

исторический  2)  описательный        3) экспериментальный          4) биохимический

26. Предположение Ч. Дарвина о том, что у каждого современного вида или группы видов были общие предки — это:   1) теория    2)  гипотеза        3) факт  4) доказательство

27. Эмбриология изучает

развитие организма от зиготы до рождения     3) послеродовое развитие человека

строение и функции яйцеклетки                         4)развитие организма от рождения до смерти

28. Количество и форма хромосом в клетке устанавливается методом исследования

биохимическим   2) цитологическим        3) центрифугированием        4) сравнительным

29. Селекция как наука решает задачи

создания новых сортов растений и пород животных    3) создания агроценозов

сохранения биосферы                                                       4)создания новых удобрений

30. Закономерности наследования признаков у человека устанавливаются методом

экспериментальным      2)  гибридологическим 3) генеалогическим        4) наблюдения

31. Систематика — это наука, занимающаяся

изучением внешнего строения организмов     3)выявлением связей между организмами

изучением функций организма                         4)классификацией организмов

§11. Методы изучения клетки. Общий план строения клетки

 

1. Какие организмы относятся к эукариотам? К прокариотам?

Растения, грибы, протисты, бактерии, животные.

К эукариотам относятся растения, грибы, протисты и животные.

К прокариотам относятся бактерии.

 

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

Поверхностный аппарат клетки + ? + ядро = эукариотическая клетка

Цитоплазма = органоиды + включения + цитоскелет + ?

Надмембранный комплекс + ? = поверхностный аппарат клетки

В первом «уравнении» вопросительным знаком заменено понятие «цитоплазма», во втором – «гиалоплазма», в третьем – «цитоплазматическая мембрана (плазмалемма)».

 

3. Назовите и охарактеризуйте основные методы изучения клетки.

● Световая микроскопия 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. С помощью световых микроскопов была открыта клетка и некоторые её структуры (ядро, клеточная стенка, пластиды, вакуоли).

● Электронная микроскопия даёт возможность детального изучения клеточных структур. Этот метод позволяет увидеть составные компоненты клеток размером до 0,1 нм, например, биологические мембраны (толщина 6–10 нм), рибосомы (диаметр около 20 нм).

● Метод дифференциального (разделительного) центрифугирования применяется для выделения и изучения отдельных компонентов клетки. Разрушенные клетки помещают в центрифугу, где пробирки с клеточным материалом вращаются на очень высокой скорости. Разные клеточные структуры имеют различные массу, размеры и плотность, поэтому под действием центробежной силы в растворах определённых веществ (например, сахарозы или хлорида цезия) они оседают с разной скоростью и останавливаются в определённом слое жидкости, что даёт возможность отделить одни компоненты клетки от других.

● Методы цитохимии и гистохимии используются для изучения локализации отдельных химических веществ в клетках. Эти методы основаны на избирательном действии реактивов и красителей на определённые химические вещества, содержащиеся в той или иной клеточной структуре.

● Метод авторадиографии позволяет проследить за каким-либо химическим веществом в клетке. Для этого в молекулы вещества вводят радиоактивную метку (заменяют один из атомов на радионуклид), а затем устанавливают локализацию вещества с помощью счётчика радиоактивных частиц или по засвечиванию фотоплёнки.

● Метод рентгеноструктурного анализа даёт возможность определять пространственное расположение атомов и их группировок в молекулах (например, ДНК, белков), входящих в состав клеточных структур.

● Метод клеточных культур представляет собой выращивание клеток многоклеточных организмов на питательных средах в контролируемых условиях и используется для изучения процессов деления клеток, их дифференцировки и специализации.

● Методы микрохирургии (удаление отдельных клеточных компонентов, их пересаживание из одних клеток в другие, микроинъекции различных веществ и т. д.) применяется для исследования живых клеток, выяснения функций отдельных органоидов и др.

● Замедленная кино- или видеосъёмка через мощные световые микроскопы позволяет проследить за процессами, происходящими в живой клетке в течение длительного времени.

 

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

Клетка состоит из трёх основных частей: поверхностного аппарата, цитоплазмы и ядра (только у эукариот).

Проверхностный аппарат представлен цитоплазматической мембраной и надмембранным комплексом. Цитоплазма включает гиалоплазму (внутреннюю среду клетки) и погружённые в неё цитоскелет, органоиды и включения. Ядро содержит ДНК, обеспечивая хранение и реализацию наследственной информации, а также её передачу дочерним клеткам.

Единый план строения клеток свидетельствует о родстве живых организмов, общности их происхождения.

 

5. Как устроен поверхностный аппарат клеток?

Поверхностный аппарат клеток образован цитоплазматической мембраной (плазмалеммой) 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).

Примечание: Надмембранный комплекс животных клеток представлен гликокаликсом (этот материал будет рассмотрен в §12).

 

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

Органоиды – постоянные структуры цитоплазмы, т.е. они всегда присутствуют в клетке. Включения – непостоянные внутриклеточные образования, которые могут появляться в процессе жизнедеятельности, исчезать и вновь образовываться. Много включений содержат клетки запасающей паренхимы растений. Эта ткань хорошо развита в семенах, сочных плодах, корневищах, клубнях и луковицах.

 

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

а) Определение толщины цитоплазматической мембраны клетки.

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

в) Подсчёт числа лейкопластов (бесцветных пластид) в клетках клубня картофеля.

г) Определение формы молекулы белка и построение её объемного изображения.

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

е) Подсчёт числа эритроцитов в 1 мм³ крови человека.

а) Электронная микроскопия, т.к. цитоплазматическая мембрана очень тонкая и увидеть её в световой микроскоп невозможно.

б) Дифференциальное центрифугирование, поскольку именно этот метод используется для выделения отдельных компонентов клеток.

в) Световая микроскопия в сочетании с окрашиванием (методами цито- и гистохимии). Лейкопласты – достаточно крупные органоиды. Однако они бесцветные и для того, чтобы хорошо различать лейкопласты под световым микроскопом, необходимо окрашивание.

г) Рентгеноструктурный анализ. Крупные белковые молекулы можно увидеть под электронным микроскопом, однако для детального изучения формы молекулы, выяснения её пространственной конфигурации и построения объёмного изображения больше подходит метод рентгеноструктурного анализа.

д) Размножить лейкоциты можно с помощью метода клеточных культур. Для выяснения того, смогут ли они выполнять свои функции без ядра, нужно удалить ядро, т.е. осуществить оперативное воздействие на клетку (микрохирургия).

е) Световая микроскопия, причём окрашивание проводить не обязательно, т.к. красные кровяные тельца будут достаточно хорошо различимы под микроскопом.

 

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?

Потребности клетки в питательных веществах и кислороде, в выведении конечных продуктов обмена зависят от её объёма, а интенсивность транспорта веществ в клетку и из неё – от площади поверхности. Увеличение размеров клеток сопровождается отставанием интенсивности транспорта веществ (пропорциональна квадрату линейного размера) от потребностей клеток (пропорциональны кубу линейного размера). Следовательно, увеличение размеров приводило бы к замедлению процессов жизнедеятельности и в конечном итоге – к гибели клеток.

Поэтому крупных размеров могут достигать, например, те клетки, которые не принимают активного участия в метаболизме, а служат хранилищами запасных веществ (яйцеклетки, клетки мякоти плодов, эндосперма семян и т. п.) или клетки, имеющие отростки (нейроны), поскольку это увеличивает площадь поверхности.

Уменьшение размеров клеток также имеет предел. Любая клетка должна иметь объём, достаточный для содержания хотя бы минимального количества нуклеиновых кислот, ферментов и других макромолекул, необходимых для поддержания жизнедеятельности и для размножения. Самые мелкие из известных клеток имеют диаметр 0,1-0,15 мкм (микоплазмы). Учёные подсчитали, что в такой клетке может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая		Следующая >

Тема 1 «Биология как наука. Методы научного познания. Признаки и уровни организации живой природы» — Документ

Темы курса

Тема 1 «Биология как наука. Методы научного познания. Признаки и уровни организации живой природы»

Биология — наука о жизни
Структура биологии. Предмет биологии, методы познания. Этапы развития биологии. Методы биологии. Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира.
Системность в природе. Признаки живых систем. Уровни организации живой природы. Структурно-функциональный подход в современном понимании жизни.
Многообразие организмов. Клеточные и неклеточные формы жизни. Научная и экологическая классификации организмов. Систематические категории и таксоны. Формы жизни и жизненные формы

Задания

1. Изучите имеющийся материал по заданной теме, используя учебники для средней школы и любое пособие для поступающих в ВУЗы.

Усвоив материал этой темы, вы должны знать:

1)Что является предметом изучения биологии. Каковы методы, задачи и достижения биологии как науки. Роль биологии в жизни и практической деятельности человека.

2) Что такое жизнь? Каковы основные признаки биологических систем.

3)Какие уровни организации характерны для живой материи.

2. Дайте развернутые ответы на вопросы:

1. Дайте определение «биологии». Кто предложил данный термин?

2. Почему современную биологию считают комплексной наукой? Из каких подразделов состоит современная биология?

3. Какие специальные науки можно выделить в биологии? Дайте их краткую характеристику.

4. Какие методы исследования используют в биологии?

5. Приведите определение понятия «жизнь».

6. Почему живые организмы называют открытыми системами?

7. Перечислите основные свойства живого.

8. Чем отличаются живые организмы от неживых тел?

9. Какие уровни организации характерны для живой материи?

3. Ответьте на проблемные вопросы:

1. Какие проблемы человечества зависят от уровня биологических знаний?

2. Как вы понимаете выражения: «прикладная биология», «приложение биологических знаний в практическую жизнь»?

3. Видите ли вы различие понятий «моделирование жизни» и «искусственный синтез жизни»?

4. Чем отличается биологическая система от объектов неживой природы?

5. Дано утверждение: «Моделирование жизни нельзя представлять, как конструирование человеком из искусственных полимеров и других органических соединений различных органелл и объединение их в клетку». Выскажите ваше отношение к этому утверждению, подкрепив его знанием критериев живого.

6. Можно ли говорить о биологической системе на молекулярном уровне организации живого?

4. Выполните тестовые задания

1.1.Биология как наука, её достижения, методы исследования, связи с другими науками.

Задания с выбором ответа:

1. Сезонные изменения в живой природе изучают с помощью метода:

1. экспериментального

2. наблюдения

3. проведения опытов

4. палеонтологического

2. Генеалогический метод исследования использует наука:

1. систематика

2. генетика

3. цитология

4. физиология

3. Развитие организма животного от момента образования зиготы до рождения изучает наука:

1. генетика

2. физиология

3. морфология

4. эмбриология

4.Изучением многообразия организмов, их классификацией занимается наука:

1. генетика

2. систематика

3. физиология

4. экология

5.Для выявления общих признаков царств живой природы используются методы:

1. моделирования

2. центрифугирования

3. сравнения

4. генной инженерии

6.Предмет «Общая биология» изучает:

1. строения и функции организма

2. природные явления

3. закономерности развития и функционирования живых систем

4. строение и функции растений и животных

7.Круговорот в природе химических элементов и воды, осуществляемый при участии живых организмов изучает раздел науки:

1. палеонтологии

7. 2. молекулярной биологии

3. сравнительной физиологии

4. экологии

8. С помощью какого метода было установлено наследование дальтонизма у человека:

1. гибридологического

2. близнецового

3. генеалогического

4. биохимического

9. Эмбриология – наука, которая изучает:

1.ископаемые остатки организмов

2.причины мутаций

3.законы наследственности

4.зародышевое развитие организмов

10. Изучение закономерностей изменчивости при выведении новых пород животных – задача науки:

1. селекции

2. физиологии

3. ботаники

4. цитологии

11. Наука, занимающаяся классификацией организмов на основе их родства, названа:

1. генетикой

2. систематикой

3. морфологией

4. селекцией

12. Получением высокоурожайных полиплоидных растений занимается наука:

1.селекция

2.генетика

3.физиология

4.ботаника

13.Последовательность стадий внутриутробного развития млекопитающих животных изучает наука:

1.зоология

2.эмбриология

3.систематика

4.генетика

14.Исследованием процесса двойного дыхания птиц занимается наука:

1. цитология

2. зоология

3. физиология

4. морфология

15. Наука физиология растений изучает:

1. строение хлоропластов и хромопластов

2. передвижение веществ от корня к побегу

3. строение слоев и тканей корня

4. расположение почек и листьев на побеге

16. Наука морфология растений изучает:

1. отличие простых и сложных листьев

2. строение и функции вакуолей

3. синтез органических веществ в пластидах

4.необходимые условия прорастания семян

17. Наука физиология растений изучает:

1. транспорт молекул через мембрану клетки

2. клеточное дыхание в митохондриях

3. строение семян двудольных растений

4. всасывание веществ корневыми волосками

18. Наука биохимия изучает:

1. ферментативную функцию белков клетки

2. строение эндоплазматической сети

3. образование веретена деления

4. транспорт веществ по сосудам древесины

19.Процесс деления клетки покровной ткани изучает наука:

1. ботаника

2. генетика

3. эмбриология

4. цитология

20. Какая наука изучает утомляемость икроножной мышцы голени человека?

1. анатомия

2. цитология

3. физиология

4. биохимия

21. Какая наука изучает наследование окраски цветка при скрещивании?

1.генетика

2.ботаника

3.физиология

4.цитология

22. Какая наука изучает преобразование хорды в процессе развития организма птицы?

1. анатомия

2. зоология

3. физиология

4. эмбриология

23. Метод фистул для исследования биологических объектов применяют в науке:

1. физиологии животных

2. селекции микроорганизмов

3. морфологии растений

4. микробиологии

24. Производство необходимых человеку продуктов из живых клеток или продуктов их жизнедеятельности называют:

1. цитологией

2. биотехнологией

3. микробиологией

4. генетикой

25. Метод внедрения в бактериальную клетку нужных человеку генов применяют в:

1. систематике бактерий

2. физиологии растений

3. селекции микроорганизмов

4. классической генетике

26. Классификацией разных групп беспозвоночных животных занимается:

1. систематика

2. экология

3. генетика

4. биогеография

27. Метод наблюдения за развитием организма из оплодотворенной яйцеклетки лягушки применяют в:

1.цитологии

2.эмбриологии

3.генетике

4.физиологии

28. Классификацией хромосомных мутаций занимается наука:

1.генетика

2.систематика

3. физиология

4. морфология

29. Организменный уровень организации живой материи является предметом исследования науки:

1.цитологии

2. биохимии

3. анатомии

4. экологии

30. Созданием новых пород домашних кур, обладающих повышенной яйценоскостью, занимается наука:

1. генетика

2. экология

3. эмбриология

4. селекция

31.Метод наблюдения за последовательной сменой растительных сообществ при заболачивании почв применяют в:

1.экологии

2. систематике

3. ботанике

4. физиологии

32. Метод наблюдения за последовательной сменой фаз деления клетки применяют в:

1.генетике

2. физиологии

3. цитологии

4. биохимии

33.Метод электронной микроскопии для изучения строения хлоропластов применяют в:

1. генетике

2. физиологии

3. биохимии

4. цитологии

34. Увеличительные приборы для изучения строения тела моллюсков применяют в:

1. зоологии

2. физиологии

3. эмбриологии

4. цитологии

35. Увеличительные оптические приборы для изучения строения завязи пестика применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. ботанике

36. Увеличительные оптические приборы для изучения строения зародышевых оболочек применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. зоологии

37. Метод меченных атомов для изучения проницаемости плазматических мембран применяют в:

1.физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4.анатомии

38. Метод окрашивания микропрепарата для изучения строения геалинового хряща организма человека применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. гистологии

39. Метод окрашивания микропрепарата для изучения строения семени однодольного растения применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. ботанике

40. Влажные препараты для изучения внутреннего строения лягушки применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. зоологии

41. Метод микрофотографирования для изучения движения цитоплазмы применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. цитологии

4. генетике

42. Метод прижизненной окраски для изучения органоидов клетки применяют в:

1. физиологии

2. эмбриологии

3. генетике

4. цитологии

43. Качественные методы, с помощью которых можно определить состав белковой молекулы, применяют в:

1.физиологии

2. биохимии

3.генетике

4.цитологии

44. Качественные методы, с помощью которых можно определить углеводы, содержащиеся в клетке, применяют в:

1. физиологии

2. биохимии

3. генетике

4. цитологии

45. Изменение структуры хромосом изучают с помощью метода:

1. центрифугирования

2. гибридологического

3. цитогенетического

4. биохимического

46. Объектом изучения цитологии является уровень:

1. клеточный

2. тканевый

3. организменный

4. популяционный

47. Закономерности появления и развития организмов позволяет выяснить метод:

1.исторический

2.описательный

3. сравнительный

4.эксперементальный

48. Как называется метод, позволяющий изучать явления природы в заданных условиях:

1. метод наблюдения

2. метод описания

3. сравнительный метод

4. метод эксперимента

49.Наука о строении и форме организма, его органов и их систем называется:

1. анатомия

2. физиология

3. гигиена

4. валеология

50. Наука о тканях живых организмов называется:

1. цитология

2. гистология

3. эмбриология

4. материаловедение

51. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность клеток:

1. анатомия

2. гистология

3. физиология

4. цитология

52. Кто из перечисленных ученых сформулировал хромосомную теорию наследственности:

1.Ч. Дарвин

2. Т. Морган

3.Г.Мендель

4. Н.И.Вавилов

53. С помощью какого метода в науке проверяют гипотезы:

1. сравнительного

2. описательного

3. исторического

4.эксперементального

54. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность грибов:

1. микология

2. гистология

3. ботаника

4. цитология

55. Кто из перечисленных ученых сформулировал закон гомологических рядов наследственности:

1. Ч.Дарвин

2. Т.Морган

3. Г.Мендель

4. Н.И.Вавилов

56. С помощью какого метода изучают строение клеток различных живых организмов:

1. сравнительного

2. описательного

3. исторического

4. инструментального

57. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность водорослей:

1. микробиология

2. альгология

3. ботаника

4. систематика

58. Кто из перечисленных ученых является основоположником науки генетики:

1. Ч.Дарвин

2. Т.Морган

3. Г.Мендель

4. Н.И.Вавилов

59. С помощью какого метода изучают влияние различных факторов на живой организм:

1. сравнительного

2. описательного

3. исторического

4. эксперементального

60. Полиплоидная крупнозернистая высокоурожайная гречиха была выведена благодаря исследованиям в области

1. физиологии растений

2. селекции

3. биохимии

4. биогеографии

61. Ученые, изучающие влияние антропогенных факторов на окружающую среду, — это

1. генетики

2. экологи

3. селекционеры

4. систематики

62. Получение многолетнего пшенично-пырейного гибрида относят к выдающимся достижениям:

1. ботаники

2. селекции

3. анатомии

4. физиологии

63. Распределением организмов по родственным группам занимается наука:

1. генетика

2. селекция

3. систематика

4. эмбриология

64. С помощью какого метода изучают строение эндоплазматической сети

1. центрифугирования

2. электронной микроскопии

3. моделирования

4. экспериментального

65. Какая наука изучает многообразие организмов и объединяет их в группы на основе их родства

1. морфология

2. систематика

3. экология

4. физиология

66. C помощью какого метода была изучена хромосомная болезнь человека – синдром ДАУНА

1. близнецового

2. биохимического

3. генеалогического

4. цитогенетического

67. Общая биология изучает:

1. строение и функции организма животных и растений

2. взаимосвязь живой и неживой природы

3. закономерности развития и функционирования живых систем

4. проблемы исторического развития жизни на Земле

68. Отделить от других определенные органоиды клетки на основе различий в их плотности можно методом:

1. биохимическим

2. хроматографическим

3. цитологическим

4. центрифугированием

69. Изменение числа хромосом изучают с помощью метода

1. центрифугирования

2. гибридологического

3. цитогенетического

4. биохимического

70. Метод генетики, основанный на анализе закономерностей наследования отдельных свойств и признаков при половом размножении называется

1. гибридологическим

2. цитогенетическим

3. биохимическим

4. генеалогическим

71. метод генетики, основанный на изучении родословной человека, позволяющий выявить тип и характер наследования признаков в поколениях, называется

1. гибридологический

2. биохимический

3. центрифугирования

4. генеалогическим

72. Метод генетики, основанный на изучении числа и строения хромосом с помощью светового и электронного микроскопа, называется:

1. гибридологический

2. цитогенетический

3. биохимический

4. генеалогический

73. Классификацией живых существ занимается наука:

1. зоология

2. систематика

3. цитология

4. антропология

74. Наука о происхождении человека и его рас является:

1. социология

2. зоология

3. антропология

4. анатомия

75. Наука о наследственности и изменчивости:

1. селекция

2. цитология

3. физиология

4. генетика

76. Биология как наука изучает:

1. общие признаки строения растений и животных

2. взаимосвязь живой и неживой природы

3. процессы, происходящие в живых системах

4. происхождение жизни на Земле.

77. И.П. Павлов в своих работах по пищеварению применял метод исследования:

1. исторический 3. экспериментальный

2. описательный 4. биохимический

78. Предположение Ч. Дарвина о том, что у каждого современного вида или группы видов были общие предки – это:

1. теория 3. факт

2. гипотеза 4. доказательство

79. Эмбриология изучает

1. развитие организма от зиготы до рождения

2. строение и функции яйцеклетки

3. послеродовое развитие человека

4. развитие организма от рождения до смерти

80. Количество и форма хромосом в клетке устанавливается методом исследования

1. биохимическим 3. центрифугированием

2. цитологическим 4. сравнительным

81. Селекция как наука решает задачи

1. создания новых сортов растений и пород животных

2. сохранения биосферы

3. создания агроценозов

4. создания новых удобрений

82. Закономерности наследования признаков у человека устанавливаются методом

Тема 1. БИОЛОГИЯ КАК НАУКА Flashcards

На современном этапе развития биотехнологии большое внимание уделяется разработке подходов к созданию новых процессов в медицинской биотехнологии. Это различные методы модификации микроорганизмов, растений и животных, в т.ч. культивирование растительных клеток как источника получения новых веществ; конструирование молекул, нанотехнологии, компьютерное моделирование, биокаталитическая трансформация веществ и т.д.

Так, например, существуют многочисленные разработки лекарственных препаратов, созданных на основе морских организмов. Использование морских природных соединений в качестве основы лекарств — весьма перспективный путь создания новых фармацевтических препаратов, особенно методами биотехнологии. Коллекция морских микроорганизмов ТИБОХ, из которых можно продуцировать биологически-активные соединения, содержит 800 штаммов бактерий, актиномицетов и грибов. Эти штаммы можно культивировать, что важно для решения проблемы сохранения биологического равновесия.

Таким образом, в получении лекарственных препаратов, производимых биотехнологическим способом, можно выделить как бы два пула — новые соединения, получаемые с помощью биотехнологических процессов, комбинаторной химии, и новые мишени, которые идентифицируются в процессе изучения геномов. Это дает возможность отбирать молекулы, обладающие новыми биологическими и физиологическими свойствами, которые и будут выполнять роль лекарств.

Прежде всего, обратимся к медицинской ветви биотехнологии. Рассматривая различные классы соединений, используемые в клинической практике, и получаемые методами биотехнологии, в первую очередь, необходимо назвать антибиотики — самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. К этому же классу относятся противогрибковые агенты, противоопухолевые лекарства и алкалоиды. Производство антибиотиков исчисляется тысячами тонн. Пенициллины, как известно, были выделены при выращивании грибов рода Penicillium. В 1945 г. из пробы морской воды была выделена плесень Cephalosporium acremonium, синтезирующую несколько антибиотиков; один из них, цефалоспорин С, оказался особенно эффективен против устойчивых к пенициллину грамположительных бактерий.

Из нескольких тысяч открытых антибиотиков львиная доля принадлежит актиномицетам. Среди актиномицетов наибольший вклад вносит род Streptomyces, один только вид Streptomyces griseus синтезирует более пятидесяти антибиотиков. Антибиотики используются грибами и актиномицетами в конкурентной борьбе в естественной среде обитания. Человек применил эти соединения для терапии инфекционных и онкологических заболеваний.

1978 — фирма «Genentech» впервые выпустила человеческий инсулин, полученный с помощью Е. соli

Ответ:24

Методы цитологии — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Для изучения функционирования клеток применяют самые разнообразные методы.

Световая микроскопия

• В \(1590\) г. был создан первый микроскоп (братьями Янсен).
• В начале \(XVII\) века были созданы первые микроскопы, в которых увеличение изображения создавалось за счёт использования системы линз. 
• В \(1665\) году английский физик и ботаник Роберт Гук применил микроскоп для исследования живых организмов (он рассматривал ветку бузины) и увидел клетки (на самом деле это были клеточные стенки, но Гук ввёл название «клетка»).
• В \(1696\) году Антони ван Левенгук в своей книге «Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов» описал эритроциты, сперматозоиды, микроорганизмы (поэтому ван Левенгук и считается основоположником биологической микроскопии).

Световой микроскоп был основным «оружием» биологов в \(XVIII\)–\(XIX\) вв. В настоящее время они тоже широко применяются, однако с их помощью невозможно изучать объекты, размер которых меньше длины световой волны (\(400\)–\(800\) нм), т. к. световая волна не может быть отражена очень маленьким предметом (она просто обогнёт его).

 

 

В начале \(30\)-х годов \(XX\) века был создан электронный микроскоп, давший биологам возможность увидеть составные части клеток размером всего \(1\) нм. В электронном микроскопе вместо луча света пучок электронов, которые способны отражаться от мельчайших объектов.

 

 

Современные методы флуоресцентной и конфокальной микроскопии позволяют получать микроскопические изображения с максимальным разрешением.

 

 

Сканирующий электронный микроскоп даёт возможность получать объёмные изображения предметов.

 

 

Существенный недостаток электронного микроскопа — невозможность исследования живых клеток (перед исследованием с помощью электронного микроскопа клетки необходимо подвергать особой обработке, в результате которой они погибают). Поэтому, если необходимо пронаблюдать длительные процессы, происходящие в живой клетке, используют замедленную киносъёмку через мощные световые микроскопы.

 

Если требуется проследить за судьбой какого-либо химического соединения в клетке, то можно заменить один из атомов в его молекуле на радиоактивный изотоп (чаще всего используют изотопы фосфора (\(32\)Р), водорода (\(3\)Н) и углерода (\(14\)С)). Тогда эта молекула будет иметь радиоактивную метку, по которой её можно обнаружить с помощью специальных приборов или по её способности засвечивать фотоплёнку.

 

Для выделения и изучения отдельных органоидов клетки используется метод ультрацентрифугирования: клетки в пробирках вращают с очень большой скоростью в особых приборах — центрифугах. Так как разные составные части клеток имеют различные массу, размеры и плотность, то они под действием центробежной силы оседают на дно пробирки с разными скоростями. Таким методом выделяют митохондрии, рибосомы и некоторые другие органоиды клетки.

 

 

В распоряжении учёных сейчас имеется также целый ряд химических и физических методов, позволяющих проводить исследования на молекулярном уровне, в связи с чем активно развивается наука — молекулярная биология.

 

 

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://fs.nashaucheba.ru/docs/2129/index-486196.html?page=2

http://www.help-rus-student.ru/pictures_fail/29/267_4.htm

Введение в клеточную биологию :: Теория и практика :: Методы исследования клетки

Классический световой микроскоп обладает низкой разрешающей способностью, что не позволяет изучать детали строения клетки размером менее 0,25 мкм. Второй этап изучения клетки относится к тому времени, когда микроскописты трудились над усовершенствованием своих приборов. В это же время – конец 18 в. – французский ученый Антуан де Лавуазье и англичанин Джозеф Пристли создают новую науку — химию. В отличие от морфологии, которая развивается от сложного к простому, химия продвигается от простого к сложному. Начиналась химия с идентификации элементов, атомов и затем продвигалась по пути изучения некоторых их наиболее простых комбинаций — молекул.

Пересечь границу между неорганической и органической химией и позволить проникнуть в живой мир химии помог, впервые проведенный в 1828 г. Немецким ученым Фридрихом Велером, синтез биологической молекулы мочевины. Это стало началом применения химического подхода к изучению клетки. В последующие сто лет были открыты, очищены, структурно изучены и получены синтетическим путем аминокислоты, сахара, жиры, пурины, пиримидины и др. небольшие молекулы. Ученым удалось составить представление о метаболизме этих веществ в организме и путях образования из них основных биологических молекул: белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот. Но опять возникли труднопреодолимые препятствия на пути прогресса: перед сложностями структурной комплексности этих крупных молекул классическая химия оказалась бессильна. В течение длительного времени клетки изучали в основном путем наблюдения за ними. Но по мере развития экспериментального метода в естественных науках к нему начали прибегать и при исследовании живых организмов. Это облегчалось мощными биомедицинскими исследованиями проводимыми во второй половине 19 в. В начале 20 в. американец Росс Гаррисон и француз Алексис Каррель установили, что клетки животных можно культивировать в пробирке наподобие того как это делают с одноклеточными организмами. Тем самым они продемонстрировали способность клеток к независимой жизни и создали метод культивирования, который сейчас является одним из самых актуальных.

Но все эти методы, по сути революционные, по-прежнему, были непрямыми, клетка оставалась закрытым черным ящиком. Сохранялась неизведанной огромная пропасть между наименьшей различимой в световом микроскопе частицей и наиболее крупной молекулой, доступной химическому исследованию. В этом неизведанном пространстве были скрыты важные понятия и концепции, неизвестными оставались функции, описанных клеточных структур, их связь с известными биомолекулами – без всего этого жизнь клетки оставалась неразгаданной.

В свою очередь биохимия также обогатилась целым рядом принципиально новых приборов и методов. Особый интерес представляла хроматография, основанная на очень простом феномене – образовании каемки или ореола вокруг пятна (то, что мы видим, когда пытаемся вывести пятно специальным раствором). В основе этого явления лежат различия в скорости движения разных красок в потоке растекающейся жидкости. В начале 20 века русский физиолог и биохимик Михаил Семенович Цвет первым использовал этот феномен. Пропуская экстракт из листьев через вертикальную трубку, заполненную адсорбирующим порошком, он сумел разделить основные пигменты листьев – зеленый и оранжевый – и получить их в виде отдельных окрашенных полос или колец вдоль трубки. Свой метод он назвал хроматография (греч. khroma – цвет, graphein – записывать). Цвет умер относительно молодым и потенциальные возможности его метода оставались неиспользованными до начала 40-х гг. Сейчас существует множество вариантов хроматографии – применимой ко всем веществам, которые могут быть идентифицированы химически.

Близким к хроматографии является электрофорез в геле, при котором не поток растворителя, а электродвижущая сила способствует передвижению и разделению электрически заряженных компонентов. Эти методы произвели переворот в области химического анализа. Теперь на следовых количествах смеси практически любого состава можно провести анализ.

Вторым методом, радикально изменившем химическое исследование живых клеток, явился метод изотопного мечения. Изотопы – это разновидности одного и того же химического элемента, отличающиеся по атомной массе. Некоторые изотопы существуют в природе, многие могут быть получены искусственным путем в процессе ядерных реакций. Изотопы используются для специфического мечения определенных молекул, такие молекулы можно отличить от им родственных без нарушения общей структуры. Этот метод используется при анализе биосинтетических процессов, которые не могли быть изучены другим способом. Например, с получением меченых аминокислот появилась возможность изучать их соединение в белки в живом организме или в экспериментальных условиях, даже, несмотря на бесконечно малое количество вновь образованного белка, благодаря его радиоактивности. Широкое распространение этот метод получил с созданием атомных реакторов и производством широкого спектра радиоизотопов. Без метода меченых атомов достижения клеточной и молекулярной биологии были бы невозможны.

Таким образом, и морфология, и биохимия, обогащенные новыми методами постоянно совершенствовались, разрыв между их знанием становился все меньше и исчез совсем, когда появилась возможность разделить клетку на части таким образом, чтобы каждую часть можно было бы независимо изучить.

Методы, применяемые для такого фракционирования, основываются главным образом на центрифугировании. Этот метод использует различия в физических свойствах, в частности величине и плотности, тех или иных составных частей клетки для отделения их друг от друга. Это позволило изучить большую часть клетки и объединить морфологическое и биохимическое знание.

Однако одна часть клетки – ее важнейшая центральная часть, ядро – оставалась в значительной степени недоступной, пока не произошло еще одно событие. А началось оно с попытки проанализировать с помощью генетики особенности некоторых простых вирусов, инфицирующих бактерии и названные бактериофагами или пожирателями бактерий. Это исследование оказалось верным подходом к решению проблемы генетической организации, которая даже у простейших неклеточных организмов была необыкновенно сложной. Длительное время новая дисциплина известная сегодня как молекулярная биология, ограничивалась изучением вирусов и бактерий, но затем она буквально ворвалась в эукариотическую клетку, позволив изучать регуляцию жизнедеятельности клетки.

Для изучения молекулярных основ организации клетки необходим детальный биохимический анализ. Для него необходимо значительное количество клеток определенного типа, поэтому невозможно использовать кусочки ткани, ведь они содержат клетки разных типов. На первом этапе работы кусочки ткани превращают в суспензию. Это можно сделать, разрушив межклеточное вещество и межклеточные связи. Для этого ткань обрабатывают протеолитическими ферментами, разрушающими белки (трипсин, коллагеназа). В соединении клеток, их слипании большую роль играет кальций, поэтому используют и вещества хелатирующие, которые связывают кальций. Затем ткани подвергают мягкому механическому разрушению и разделяют на отдельные клетки. Второй этап – разделение суспензии на отдельные фракции. Для этого используют центрифугирование, с помощью которого крупные клетки отделяют от мелких, а легкие – от тяжелых или используют антитела, и способность клеток с разной прочностью прикрепляться к стеклу или пластмассе. Третий этап – введение выделенных клеток в культуру. Первые опыты были проведены в 1907 г. Гаррисоном, он культивировал спинной мозг амфибий в сгустке плазмы. Среды для культивирования имеют довольно сложный состав. Стандартная среда была разработана в начале 70-х, она содержит набор из 13 аминокислот, 8 витаминов, минеральные соли. Кроме того, в среду могут включаться глюкоза, пенициллин, стрептомицин, сыворотка лошади или теленка. Как показали Хайфлик и Мурхед в 1961 г., большинство клеток млекопитающих погибает в культуре после определенного числа делений. Клетки кожи человека делятся в культуре 50-100 раз. Однако в культуре иногда появляются мутантные клетки, которые могут размножаться бесконечно, образуя клеточную линию. В 1952 г. была выделена перевиваемая клеточная линия из раковой опухоли шейки матки, известная как линия HeLa. Такие линии хранят при температуре -70 С, после размораживания они сохраняют способность делиться. Метод культивирования растительных клеток был разработан к 1964 г. Пользуясь им, удалось вырастить in vitro целое растение моркови из клеток корня.

Некоторые важные вехи в истории биологии клетки

ДЗ№ 1

§ 1. А1. Методы биологической науки, признаки живо­го, уровни организации жизни

Вариант № 1

1. Способность живых организмов приобретать новые признаки и свой-
ства называется…

1) наследственность 2) изменчивость

3) онтогенез 4) филогенез

2. Как называется метод, позволяющий изучать явления природы в задан-
ных условиях?

1) метод наблюдения 2) метод описания

3) сравнительный метод 4) метод эксперимента

3. Наука о строении и форме организма, его органов и их систем называ-
ется…

1) анатомия 2) физиология

3) гигиена 4) валеология

4. К какому уровню организации живой материи относится хлоропласт?

1) молекулярному 2) субклеточному

3) клеточному 4) органно-тканевому

5. К какому признаку (свойству) живых организмов относится их способ-
ность поддерживать постоянство своего химического состава и интенсив-
ность обменных процессов?

1) постоянный химический состав

2) обмен веществ и энергозависимость

3) саморегуляция

4) самовоспроизведение

Вариант № 2

1. Отличием живого от неживого является…

1) рост объекта

2) взаимодействие с окружающей средой

3) обмен веществ и энергозависимость

4) наличие углерода

2. Наука о тканях живых организмов называется…

1) цитология 2) гистология

3) эмбриология 4) материаловедение

3. На каком уровне организации живой материи происходят процессы
биосинтеза белка?

1) молекулярном 2) клеточном

3) организменном 4) биогеоценотическом

4. Примером биоценотического уровня организации живой материи явля-
ется…

1) берёзовая роща 2) стадо коров

3) амёба обыкновенная 4) биосфера

5. На каком уровне организации живой материи происходит взаимодей-
ствие различных видов живых организмов?

1) организменном 2) популяционно-видовом

3) биогеоценотическом 4) биосферном

Вариант № 3

1. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность клетки?

1) анатомия 2) гистология 3) физиология 4) цитология

2. На каком уровне организации происходит «запись» наследственной ин-
формации?

1) молекулярном 2) клеточном

3) органном 4) организменном

3. Как называется способность организмов поддерживать относительно
постоянный физико-химический состав?

1) гомеостаз 2) осмос 3) обмен веществ 4) питание

4. Кто из перечисленных учёных сформулировал хромосомную теорию на-
следственности ?

1) Ч.Дарвин 2) Т.Морган 3) Г.Мендель 4) Н.И.Вавилов

5. С помощью какого метода проверяют в науке гипотезы?

1) сравнительного 2) описательного

3) исторического 4) экспериментального

Вариант № 4

1. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность грибов?

1) микология 2) гистология 3) ботаника 4) цитология

2. На каком уровне организации живых организмов происходит передача
наследственной информации и превращение веществ и энергии?

1) молекулярном 2) клеточном

3) органном 4) организменном

3. Как называется способность организмов приобретать в течение жизни
новые признаки и свойства?

1) гомеостаз 2) изменчивость

3) обмен веществ 4) наследственность

4. Кто из перечисленных учёных сформулировал закон гомологических ря-
дов наследственности?

1) Ч.Дарвин 2) Т. Морган 3) Г. Мендель 4) Н.И. Вавилов

5. С помощью какого метода изучают строение клеток различных живых
организмов?

1) сравнительного 2) описательного

3) исторического 4) инструментального

Вариант № 5

1. Какая наука изучает строение и жизнедеятельность водорослей?

1) микробиология 2) альгология 3) ботаника 4) систематика

2. На каком уровне организации происходит круговорот веществ и превра-
щение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов?

1) молекулярном 2) клеточном

3) биосферном 4) организменном

3. Как называется способность организмов реагировать на определённые
воздействия окружающей среды той или иной активной реакцией, позво-
ляющей им выживать?

1) гомеостаз 2) раздражимость

3) обмен веществ 4) питание

4. Кто из перечисленных учёных является основоположником науки гене-
тики?

1) Ч.Дарвин 2) Т.Морган 3) Г.Мендель 4) Н.И.Вавилов

5. С помощью какого метода изучают влияние различных факторов на жи-
вой организм?

1) сравнительного 2) описательного

3) исторического 4) экспериментального

ДЗ№ 2

НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ ВЕХИ В ИСТОРИИ БИОЛОГИИ КЛЕТКИ

Клеточная биология | Изучайте науку в Scitable

Клеточная биология — это исследование клеточной структуры и функций, и оно вращается вокруг концепции, согласно которой клетка является фундаментальной единицей жизни. Сосредоточение внимания на клетке позволяет детально понять ткани и организмы, из которых состоят клетки. У некоторых организмов есть только одна клетка, в то время как другие организованы в кооперативные группы с огромным количеством клеток. В целом клеточная биология фокусируется на структуре и функциях клетки, от самых общих свойств, присущих всем клеткам, до уникальных, весьма сложных функций, присущих специализированным клеткам.

Отправной точкой для этой дисциплины можно считать 1830-е годы. Хотя ученые веками использовали микроскопы, они не всегда понимали, на что смотрят. За первым наблюдением Роберта Гука в 1665 году стенок растительных клеток в срезах пробки вскоре последовали первые описания Антони ван Левенгук живых клеток с явно движущимися частями. В 1830-х годах два ученых, которые были коллегами — Шлейден, изучавший клетки растений, и Шванн, впервые изучавший клетки животных, — дали первое четко сформулированное определение клетки.В их определении говорилось, что все живые существа, как простые, так и сложные, состоят из одной или нескольких клеток, а клетка является структурной и функциональной единицей жизни — концепция, которая стала известна как теория клеток.

По мере того, как микроскопы и методы окрашивания совершенствовались в девятнадцатом и двадцатом веках, ученые могли видеть все больше и больше внутренних деталей внутри клеток. Микроскопы ван Левенгука, вероятно, увеличивали образцы в несколько сотен раз. Сегодня мощные электронные микроскопы могут увеличивать образцы более чем в миллион раз и определять формы органелл в масштабе микрометра и ниже.С помощью конфокальной микроскопии можно комбинировать серию изображений, что позволяет исследователям создавать подробные трехмерные изображения клеток. Эти улучшенные методы визуализации помогли нам лучше понять удивительную сложность клеток и структур, которые они образуют.

В клеточной биологии есть несколько основных подполей. Одним из них является изучение клеточной энергии и биохимических механизмов, поддерживающих клеточный метаболизм. Поскольку клетки сами по себе являются машинами, внимание к клеточной энергии совпадает с поиском вопросов о том, как энергия впервые возникла в изначальных первичных клетках миллиарды лет назад.Другое подразделение клеточной биологии касается генетики клетки и ее тесной взаимосвязи с белками, контролирующими высвобождение генетической информации из ядра в цитоплазму клетки. Еще одно подполе сосредоточено на структуре компонентов клетки, известных как субклеточные компартменты. Многие биологические дисциплины пересекаются с дополнительным подполем клеточной биологии, который связан с клеточной коммуникацией и передачей сигналов, концентрируясь на сообщениях, которые клетки передают и получают от других клеток и от самих себя.И, наконец, есть подполе, в первую очередь связанное с клеточным циклом, чередование фаз, начинающихся и заканчивающихся делением клеток, и сфокусировано на различных периодах роста и репликации ДНК. Многие клеточные биологи останавливаются на пересечении двух или более из этих подполей, поскольку наша способность анализировать клетки более сложными способами расширяется.

В соответствии с постоянно растущим количеством междисциплинарных исследований недавнее появление системной биологии затронуло многие биологические дисциплины; это методология, которая поощряет анализ живых систем в контексте других систем.В области клеточной биологии системная биология позволила задавать и отвечать на более сложные вопросы, такие как взаимоотношения между регуляторными сетями генов, эволюционные отношения между геномами и взаимодействия между внутриклеточными сигнальными сетями. В конечном счете, чем шире объективы наших открытий в клеточной биологии, тем больше вероятность, что мы сможем расшифровать сложности всех живых систем, больших и малых.

Изображение любезно предоставлено Авророй М. Неделку.

3.1 Как изучаются клетки — концепции биологии

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите роль клеток в организме
• Сравнение и контрастирование световой микроскопии и электронной микроскопии
• Обобщите теорию клеток

Клетка — это мельчайшая единица живого существа. Живое существо, как и вы, называется организмом. Таким образом, клетки являются основными строительными блоками всех организмов.

В многоклеточных организмах несколько клеток одного определенного вида взаимосвязаны друг с другом и выполняют общие функции по формированию тканей (например, мышечной ткани, соединительной ткани и нервной ткани), несколько тканей объединяются, образуя орган (например, желудок, сердце или мозг), и несколько органов составляют систему органов (например, пищеварительная система, система кровообращения или нервная система).Несколько систем, функционирующих вместе, образуют организм (например, слон).

Существует много типов клеток, и все они сгруппированы в одну из двух широких категорий: прокариотические и эукариотические. Клетки животных, клетки растений, клетки грибов и клетки протистов классифицируются как эукариотические, тогда как клетки бактерий и архей классифицируются как прокариотические. Прежде чем обсуждать критерии определения того, является ли клетка прокариотической или эукариотической, давайте сначала рассмотрим, как биологи изучают клетки.

Микроскопия

Ячейки различаются по размеру. За некоторыми исключениями, отдельные клетки слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, поэтому ученые используют микроскопы для их изучения. Микроскоп — это инструмент, увеличивающий объект. Большинство изображений клеток делаются с помощью микроскопа и называются микрофотографиями.

Световые микроскопы

Чтобы дать вам представление о размере клетки, типичный человеческий эритроцит составляет около восьми миллионных долей метра или восемь микрометров (сокращенно мкм) в диаметре; Головка булавки составляет около двух тысячных метра (миллиметра или мм) в диаметре.Это означает, что на булавочной головке может поместиться около 250 эритроцитов.

Оптика линз светового микроскопа изменяет ориентацию изображения. Образец, который находится на предметном стекле микроскопа правой стороной вверх и обращен вправо, при просмотре через микроскоп будет выглядеть перевернутым и повернутым влево, и наоборот. Точно так же, если слайд сдвинуть влево, глядя в микроскоп, будет казаться, что он движется вправо, а если сдвинуть вниз, будет казаться, что он движется вверх. Это происходит потому, что микроскопы используют два набора линз для увеличения изображения.Из-за того, как свет проходит через линзы, эта система линз создает перевернутое изображение (бинокль и рассекающий микроскоп работают аналогичным образом, но включают дополнительную систему увеличения, которая делает окончательное изображение вертикальным).

Большинство студенческих микроскопов классифицируются как световые микроскопы (рис. 3.2 а ). Видимый свет проходит через систему линз и изгибается, чтобы пользователь мог видеть образец. Световые микроскопы удобны для наблюдения за живыми организмами, но поскольку отдельные клетки, как правило, прозрачны, их компоненты не различимы, если они не окрашены специальными пятнами.Однако окрашивание обычно убивает клетки.

Световые микроскопы, обычно используемые в лаборатории студенческого колледжа, увеличивают примерно до 400 раз. В микроскопии важны два параметра: увеличение и разрешающая способность. Увеличение — это степень увеличения объекта. Разрешающая способность — это способность микроскопа различать две соседние структуры как отдельные; чем выше разрешение, тем ближе могут быть эти два объекта и тем выше четкость и детализация изображения.Когда используются масляные иммерсионные линзы, увеличение обычно увеличивается до 1000 раз для изучения более мелких клеток, таких как большинство прокариотических клеток. Поскольку свет, попадающий в образец снизу, фокусируется на глазу наблюдателя, образец можно рассматривать с помощью световой микроскопии. По этой причине, чтобы свет проходил через образец, он должен быть тонким или полупрозрачным.

Концепции в действии

Чтобы еще раз взглянуть на размер ячеек, попробуйте интерактивную программу HowBig.

Второй тип микроскопов, используемых в лабораториях, — это препаровальный микроскоп (Рисунок 3.2 б ). Эти микроскопы имеют меньшее увеличение (от 20 до 80 раз больше размера объекта), чем световые микроскопы, и могут обеспечить трехмерное изображение образца. Толстые объекты можно исследовать, одновременно находясь в фокусе многих компонентов. Эти микроскопы предназначены для получения увеличенного и четкого изображения структуры тканей, а также анатомии всего организма. Как и световые микроскопы, большинство современных препаровальных микроскопов также являются бинокулярными, что означает, что они имеют две отдельные системы линз, по одной для каждого глаза.Системы линз разделены на определенное расстояние и, следовательно, обеспечивают ощущение глубины в поле зрения объекта съемки, что упрощает ручные манипуляции. Рассматривающие микроскопы также имеют оптику, которая корректирует изображение, чтобы оно выглядело так, как если бы оно было видно невооруженным глазом, а не как перевернутое изображение. Свет, освещающий образец под диссекционным микроскопом, обычно исходит сверху, но также может быть направлен снизу.

Рис. 3.2 (a) Большинство световых микроскопов, используемых в биологических лабораториях колледжа, могут увеличивать клетки примерно до 400 раз.(b) Рассеивающие микроскопы имеют меньшее увеличение, чем световые микроскопы, и используются для исследования более крупных объектов, таких как ткани.

Электронные микроскопы

В отличие от световых микроскопов, в электронных микроскопах вместо луча света используется пучок электронов. Это не только обеспечивает большее увеличение и, следовательно, большую детализацию (рис. 3.3), но также обеспечивает более высокую разрешающую способность. Подготовка образца к просмотру под электронным микроскопом убьет его; поэтому живые клетки нельзя рассматривать с помощью этого типа микроскопии.Кроме того, электронный луч лучше всего движется в вакууме, что делает невозможным просмотр живых материалов.

В сканирующем электронном микроскопе пучок электронов движется вперед и назад по поверхности клетки, отображая детали характеристик поверхности клетки путем отражения. Ячейки и другие структуры обычно покрыты металлом, подобным золоту. В просвечивающем электронном микроскопе электронный луч проходит через кювету и дает подробную информацию о внутренней структуре клетки. Как вы можете себе представить, электронные микроскопы значительно более громоздкие и дорогие, чем световые микроскопы.

Рис. 3.3 (a) Salmonella бактерий просматривают с помощью светового микроскопа. (b) На этой микрофотографии, полученной с помощью сканирующего электронного микроскопа, видно, что бактерий Salmonella и (красным цветом) вторгаются в клетки человека. (кредит a: модификация работы CDC, Институт патологии вооруженных сил, Чарльз Н. Фармер; кредит b: модификация работы Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Career Connection

Цитотехнолог

Вы когда-нибудь слышали о медицинском тесте, который называется мазок Папаниколау (Рисунок 3.4)? В этом тесте врач берет небольшой образец клеток из шейки матки пациента и отправляет его в медицинскую лабораторию, где цитотехнолог окрашивает клетки и исследует их на предмет любых изменений, которые могут указывать на рак шейки матки или микробную инфекцию.

Цитотехнологи ( цито — = клетка) — это профессионалы, изучающие клетки с помощью микроскопических исследований и других лабораторных тестов. Их обучают определять, какие клеточные изменения находятся в пределах нормы или являются ненормальными.Их фокус не ограничивается цервикальными клетками; они изучают образцы клеток, взятых из всех органов. Когда они замечают отклонения, они обращаются к патологу, который является врачом, который может поставить клинический диагноз.

Цитотехнологи играют жизненно важную роль в спасении человеческих жизней. Когда аномалии обнаруживаются на ранней стадии, лечение пациента может начаться раньше, что обычно увеличивает шансы на успешное лечение.

Рис. 3.4 Эти клетки шейки матки, рассматриваемые в световой микроскоп, были получены из мазка Папаниколау.Слева — нормальные клетки. Клетки справа инфицированы вирусом папилломы человека. (кредит: модификация работы Эда Усмана; данные шкалы от Мэтта Рассела)

Cell Theory

Микроскопы, которые мы используем сегодня, намного сложнее, чем те, которые использовались в 1600-х годах Энтони ван Левенгук, голландским продавцом, обладавшим большим мастерством в изготовлении линз. Несмотря на ограничения своих теперь уже устаревших линз, ван Левенгук наблюдал за движениями простейших (тип одноклеточного организма) и сперматозоидов, которые он в совокупности назвал «анималкулами».”

В публикации 1665 года под названием Micrographia ученый-экспериментатор Роберт Гук ввел термин «клетка» (от латинского cella , что означает «маленькая комната») для коробчатых структур, которые он наблюдал, рассматривая пробковую ткань через линзу. В 1670-х годах ван Левенгук открыл бактерии и простейшие. Более поздние достижения в области линз и конструкции микроскопов позволили другим ученым увидеть различные компоненты внутри клеток.

К концу 1830-х годов ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн изучали ткани и предложили единую клеточную теорию, согласно которой все живые существа состоят из одной или нескольких клеток, что клетка является основной единицей жизни и что все новые клетки возникают из существующих клеток.Эти принципы действуют и сегодня.

морфология | Определение и примеры

Морфология , в области биологии, изучение размера, формы и строения животных, растений и микроорганизмов, а также взаимоотношений их составных частей. Термин относится к общим аспектам биологической формы и расположения частей растения или животного. Термин анатомия также относится к изучению биологической структуры, но обычно предполагает изучение деталей грубой или микроскопической структуры.Однако на практике эти два термина используются почти как синонимы.

типов листьев

Обычная морфология листьев.

Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

Biology Bonanza

Что означает слово «миграция»? Сколько комплектов ножек у креветки? От ядовитых рыб до биоразнообразия — узнайте больше об изучении живых существ в этой викторине.

Обычно морфология противопоставляется физиологии, которая занимается изучением функций организмов и их частей; Однако функция и структура настолько тесно взаимосвязаны, что их разделение несколько искусственно. Первоначально морфологи интересовались костями, мышцами, кровеносными сосудами и нервами, составляющими тела животных, а также корнями, стеблями, листьями и частями цветов, составляющими тела высших растений. Развитие светового микроскопа сделало возможным изучение некоторых структурных деталей отдельных тканей и отдельных клеток; Развитие электронного микроскопа и методов получения ультратонких срезов тканей создало совершенно новый аспект морфологии, связанный с детальной структурой клеток.Электронная микроскопия постепенно выявила удивительную сложность многих структур клеток растений и животных. Другие физические методы позволили биологам исследовать морфологию сложных молекул, таких как гемоглобин, газообразный белок крови и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), из которых состоит большинство генов. Таким образом, морфология включает изучение биологических структур в огромном диапазоне размеров, от макроскопических до молекулярных.

Тщательное знание структуры (морфологии) имеет фундаментальное значение для врача, ветеринара и патолога растений, каждый из которых озабочен видами и причинами структурных изменений, являющихся результатом конкретных заболеваний.

Историческая справка

Свидетельства того, что доисторические люди ценили форму и строение своих современных животных, сохранились в виде картин на стенах пещер во Франции, Испании и других местах. Во время ранних цивилизаций Китая, Египта и Ближнего Востока, когда люди учились приручать определенных животных и выращивать множество фруктов и злаков, они также приобрели знания о строении различных растений и животных.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишись сейчас

Аристотель интересовался биологической формой и структурой, и его Historia animalium содержит превосходные описания животных Греции и Малой Азии, четко узнаваемые у сохранившихся видов. Он также интересовался морфологией развития и изучал развитие цыплят до вылупления и методы разведения акул и пчел. Гален был одним из первых, кто анатомировал животных и тщательно записывал свои наблюдения за внутренними структурами.Его описания человеческого тела, хотя они оставались непререкаемым авторитетом в течение более 1000 лет, содержали несколько замечательных ошибок, поскольку они были основаны на вскрытии свиней и обезьян, а не людей.

Хотя трудно точно определить возникновение современной морфологии как науки, одной из первых вех была публикация в 1543 году Андреаса Везалиуса De humani corporis fabrica , чьи тщательные вскрытия человеческих тел и точные рисунки его наблюдений показали многие неточности в более ранних описаниях Галена человеческого тела.

В 1661 году итальянский физиолог Марчелло Мальпиги, основатель микроскопической анатомии, продемонстрировал наличие мелких кровеносных сосудов, называемых капиллярами, которые соединяют артерии и вены. Существование капилляров было постулировано 30 годами ранее английским врачом Уильямом Харви, чьи классические эксперименты по направлению кровотока в артериях и венах показали, что между ними должны существовать мельчайшие связи. Между 1668 и 1680 годами голландский микроскопист Антони ван Левенгук использовал недавно изобретенный микроскоп для описания эритроцитов, сперматозоидов человека, бактерий, простейших и различных других структур.

Клеточные компоненты — ядро ​​и ядрышко растительных клеток и хромосомы внутри ядра — и сложная последовательность ядерных событий (митоз), которые происходят во время деления клетки, описывались различными учеными на протяжении 19 века. Organographie der Pflanzen (1898–1901; Organography of Plants , 1900–05), великая работа немецкого ботаника Карла фон Гебеля, который был связан с морфологией во всех ее аспектах, остается классикой в ​​этой области.Британский хирург Джон Хантер и французский зоолог Жорж Кювье были пионерами в начале 19 века в изучении схожих структур у разных животных, то есть сравнительной морфологии. Кювье, в частности, был одним из первых, кто изучил структуру как ископаемых, так и живых организмов, и ему приписывают основоположник науки палеонтологии. Британский биолог сэр Ричард Оуэн разработал две концепции, имеющие фундаментальное значение для сравнительной морфологии: гомология, которая относится к внутреннему структурному сходству, и аналогия, которая относится к поверхностному функциональному сходству.Хотя эти концепции предшествовали дарвиновскому взгляду на эволюцию, анатомические данные, на которых они основывались, стали, в значительной степени в результате работы немецкого сравнительного анатома Карла Гегенбаура, важным доказательством в пользу эволюционных изменений, несмотря на стойкое нежелание Оуэна принять эту точку зрения. разнообразия жизни от общего происхождения.

Одним из основных направлений современной морфологии было выяснение молекулярных основ клеточной структуры. Такие методы, как электронная микроскопия, выявили сложные детали клеточной структуры, обеспечили основу для соотнесения структурных деталей с конкретными функциями клетки и показали, что определенные клеточные компоненты встречаются во множестве тканей.Исследования мельчайших компонентов клеток прояснили структурную основу не только сокращения мышечных клеток, но и подвижности хвоста сперматозоидов и волосовидных выступов (ресничек и жгутиков), обнаруженных у простейших и других клеток. Исследования, связанные со структурными деталями растительных клеток, хотя и начались несколько позже, чем те, которые касались животных клеток, выявили интересные факты о таких важных структурах, как хлоропласты, которые содержат хлорофилл, участвующий в фотосинтезе.Внимание также было сосредоточено на тканях растений, состоящих из клеток, которые сохраняют свою способность делиться (меристемы), особенно на концах стеблей, и их взаимоотношениях с новыми частями, которые они дают. Структурные детали бактерий и сине-зеленых водорослей, которые во многом похожи друг на друга, но заметно отличаются как от высших растений, так и от животных, были изучены в попытке определить их происхождение.

Морфология по-прежнему играет важную роль в таксономии, поскольку для ее идентификации используются морфологические особенности, характерные для конкретного вида.Поскольку биологи стали уделять больше внимания экологии, идентификация видов растений и животных, присутствующих в районе и, возможно, меняющихся в количестве в ответ на изменения окружающей среды, становится все более важной.

Структура ячеек | Протокол

Фон

Клетки представляют собой самые основные биологические единицы всех организмов, будь то простые одноклеточные организмы, такие как бактерии, или большие многоклеточные организмы, такие как слоны и гигантские секвойи.В середине 19, ^-го, -го века для определения клетки была предложена Теория клетки, которая гласила:

• Каждый живой организм состоит из одной или нескольких клеток.
• Клетки являются функциональными единицами всех организмов.
• Все ячейки возникают из уже существующих ячеек.

Все клетки имеют общие черты, такие как плазматическая мембрана, цитоплазма, ДНК и рибосомы. Плазматическая мембрана — это бислой фосфолипидов, окружающий клетку. Этот тонкий и жидкий слой вокруг клеток служит для изоляции содержимого клетки от окружающей среды и регулирует материальный обмен с окружающей средой, а также способствует взаимодействию с другими клетками.Внутри плазматической мембраны клетка заполнена гелеобразной жидкостью, называемой цитоплазмой, которая содержит органические молекулы, соли и другие материалы, жизненно важные для функций клетки. Следовательно, внутри цитоплазмы протекают биохимические реакции, поддерживающие жизнь, известные как метаболические процессы. Типы метаболических процессов, которые может выполнять клетка, зависят от ее генетической информации. Все клетки используют ДНК в качестве генетического материала, который является наследственной программой для создания клеточных структур и продуктов.Наконец, все клетки используют рибосомы для синтеза своих белковых продуктов.

В зависимости от местоположения генетического материала существует два типа клеток: прокариотические, что означает «до ядра», и эукариотические, что означает «истинное ядро». Следовательно, хотя оба типа организмов имеют ДНК, прокариоты, подобные бактериям, имеют нуклеоиды или «ядероподобные» компоненты вместо ядра, тогда как эукариоты обладают настоящими мембраносвязанными ядрами, содержащими их ДНК. Более того, прокариоты относительно небольшие, около 0.1–5,0 микрометров (мкм) по сравнению с эукариотами, размер которых обычно составляет от 10 до 100 мкм. Небольшой размер прокариот позволяет быстро и без усилий распределять материалы внутри клетки и выполнять метаболические процессы, а также быстро удалять отходы или другие продукты из клетки. Следовательно, эукариотические клетки обладают специализированными структурами, известными как органеллы, такими как митохондрии или аппарат Гольджи, для выполнения жизненно важных функций.

Эукариотическая клетка

Эукариотическая клетка является общим производным признаком всех эукариот, что означает, что у нее было единое происхождение, которое с тех пор унаследовано всеми эукариотами.Самые ранние эукариотические клетки обнаружены в окаменелостях около 2,4 миллиарда лет назад и узнаваемы, потому что они больше, чем прокариотические клетки ¹ . Происхождение этого типа клеток произошло в результате эндосимбиотического события, в котором одна амебоподобная клетка поглотила микрококковые бактерии и сформировала стабильное сосуществование ² . Поглощенные бактерии превратились в первые органеллы, производящие энергию, митохондрии, которые являются органеллами аэробного метаболизма в клетке. Митохондрии имеют собственный отдельный геном и по размеру близки к прокариотам.Они содержат два слоя мембран, которые охватывают два отдельных отсека. Некоторые из реакций, разрушающих биомолекулы с высокой энергией, происходят во внутреннем отделении, тогда как во внешнем отделении находятся реакции, которые захватывают энергию, выделяемую этими соединениями, в молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), которые используются в качестве энергетической валюты клетки.

Ядра и митохондрии — не единственные общие структуры эукариотических клеток. Другими распространенными эукариотическими органеллами являются гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть (ER), аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли.Эндоплазматический ретикулум просто означает «сеть внутри плазмы» и, как следует из названия, представляет собой большую сеть мембран внутри клетки, особенно вокруг ядра. Части грубого ЭПР отходят от ядерной мембраны и отличаются от гладкого ЭП своим грубым внешним видом из-за многочисленных рибосом на их поверхности. Грубый ER является местом синтеза белков, таких как белки, встроенные в плазматическую мембрану, или белки, которые секретируются из клетки. Напротив, гладкая ER производит продукты на основе липидов, но также содержит ферменты для детоксикации вредных химикатов.Следовательно, клетки печени содержат обильный гладкий ER. Кроме того, мышечные клетки содержат значительное количество гладкого ER из-за функции хранения кальция этой органеллы, которая необходима для сокращения мышц. Аппарат Гольджи сортирует, модифицирует и упаковывает клеточные продукты внутри пузырьков, которые сливаются с плазматической мембраной, высвобождая продукты. Некоторые из белков, которые производятся в грубом ER, являются внутриклеточными пищеварительными ферментами. Эти ферменты упакованы в аппарате Гольджи в специальные пузырьки, называемые лизосомами.Основная функция лизосом — переваривать частицы пищи, попавшие в клетку, а также старые части клетки. Вакуоли — это мешочки клеточной мембраны, которые служат хранилищами внутри клеток. Они могут служить для хранения воды для регулирования содержания воды в клетке, а также для хранения продуктов метаболизма или даже ядовитых молекул, в зависимости от типа клетки и организма.

Органеллы для королевства

Эукариотические клетки также развили отдельные органеллы, специфичные для каждого царства.Например, царство Plantae и Animalia являются эукариотами, однако органеллы растительных и животных клеток различаются ключевыми способами, которые позволяют им вести свою жизнь в качестве производителей и потребителей соответственно. Наземным растениям необходимо вырасти высокими и иметь жесткие стебли, чтобы удерживать листья, которые они используют для фотосинтеза. Они также должны удерживать воду, поглощаемую корнями. Их клетки отражают эти специфические потребности. В отличие от клеток животных, клетки растений имеют хлоропласты, которые используются для фотосинтеза и часто содержат зеленый пигмент хлорофилл.Кроме того, они окружены клеточными стенками, которые представляют собой жесткие внешние слои из целлюлозы, поддерживающие рост и удержание воды. Поскольку им необходимо хранить большое количество воды для поддержания давления воды в клетке, они имеют более крупные вакуоли, чем клетки животных. Кроме того, в растительных клетках есть еще один тип специализированных накопительных органелл, называемых пластидами, которые содержат пигменты, а также продукты фотосинтеза, такие как крахмал. Эти различия заметны и отличают клетки растений от клеток животных: клетки растений обычно имеют правильную прямоугольную форму из-за их жестких клеточных стенок, тогда как клетки животных имеют округлую форму и более неправильную форму.

Микроскопия

Некоторые клетки, например ооциты лягушки, достаточно велики, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, но большинство клеток невозможно увидеть без какой-либо визуальной помощи. Поэтому ученые используют методы микроскопии, чтобы изучать клеточные структуры и отличать типы клеток друг от друга. В то время как микроскопы могут увеличивать объекты, которые трудно или невозможно увидеть человеческим глазом, у большинства тканей естественная пигментация отсутствует. Поэтому были созданы растворы, которые могут избирательно окрашивать клетки в зависимости от их молекулярного состава.Это позволяет исследователям различать органеллы в клетке, типы тканей в стебле растения и жировые слои у животных, и это лишь несколько примеров. Краситель метиленовый синий окрашивает нуклеиновые кислоты мертвых клеток, связываясь с отрицательно заряженной ДНК. Раствор сафранина — еще один биологический краситель, окрашивающий ядра клеток в красный цвет. Клетки должны находиться в окрашивающих растворах только в течение короткого периода времени, и их можно установить сразу после этапа окрашивания. Обычно используемые методы монтажа — это влажный монтаж и погружение в масло.Влажное покрытие создается путем сбора образца и помещения его на предметное стекло с жидкостью между предметным стеклом и покровным стеклом. Образцы клеток суспендированы в жидкостях, таких как вода или глицерин. Глицерин лучше использовать с живыми культурами, потому что он предотвращает размножение бактерий ³ . Поверх покровного стекла можно добавить иммерсионное масло для улучшения обзора образца при большом увеличении. Это достигается благодаря тому, что масло имеет тот же показатель преломления, что и стекло, а это означает, что оно позволяет свету проходить через него так же, как стекло.Граница раздела стекло-воздух рассеивает свет сильнее, чем масло или стекло, поэтому четкость изображения ухудшается, когда образцы устанавливаются «сухими» или без масла. После того, как клетки окрашены и закреплены, они готовы к изучению под микроскопом.

Существуют различные методы микроскопии, от технологии электронного сканирования, которая позволила исследователям рассматривать объекты на атомном уровне, до флуоресцентной визуализации живых клеток, которая позволяет в реальном времени отслеживать движение молекул внутри отдельных клеток. ⁴ .Светлопольная микроскопия — это простейший метод микроскопии, требующий только галогенового источника света, конденсорной линзы для фокусировки света, окулярной линзы для просмотра изображения и линзы объектива для увеличения изображения. При работе с любой техникой микроскопии важно разбираться в деталях микроскопа, прежде чем использовать его. Как правило, составные микроскопы, используемые для получения изображений в светлом поле, имеют окуляр в верхней части прицела, который крепится к головке и объективам. Окуляр имеет 10-кратное увеличение, а линзы объективов настроены на определенное увеличение в диапазоне от 4 до 100 крат.В стандартном микроскопе имеется от трех до пяти объективов. Объективы указывают на сцену, на которую помещается образец для просмотра. У сцены часто есть механические части и зажимы, чтобы удерживать слайд и перемещать его во время просмотра. Отверстие — это отверстие в сцене, через которое проходит свет. Этот свет управляется регулируемой конденсорной линзой над осветителем или источником света. Для управления масштабированием сцены для просматриваемого объекта микроскопы оснащены ручками грубой и точной регулировки фокуса.Ручка грубой фокусировки перемещается в большем масштабе, чем точная фокусировка, но они находятся на одной оси. Точная фокусировка полезна, когда объект на сцене приближен к целям. Важно, чтобы линза объектива не касалась предмета на столе, так как это может поцарапать линзу. Объекты всегда следует сначала рассматривать с помощью объектива с наименьшим увеличением и четко сфокусировать, прежде чем переключаться на объективы с более высоким увеличением.

Микроскопия — важный инструмент для многих аспектов медицины, включая исследования, диагностику и лечение.Это применение нанотехнологий в медицине в качестве нового метода лечения вместо более инвазивной хирургии ⁵ . Хирурги также используют микроскопы, некоторые из которых были модифицированы для установки на голову хирурга и управляются с помощью ножных педалей. Они имеют гораздо меньшее увеличение, чем даже световые микроскопы, используемые сегодня, но они облегчают безопасное выполнение деликатных процедур, таких как оптические и нейрохирургические.

Список литературы

1. Bengtson S, Rasmussen B, Ivarsson M, Muhling J, Broman C, Marone F, Stampanoni M, Bekker A. Грибоподобные окаменелости мицелия в везикулярном базальте возрастом 2,4 миллиарда лет. Природа, экология и эволюция. 2017, Т. 1, Артикульный номер: 0141.
2. Веллаи Т., Вида Г. Происхождение эукариот: разница между прокариотическими и эукариотическими клетками. Proc. R. Soc. Лондон. Б. 1999, т. 266, 1571-1577.
3. Гуэ В., Роджер Г., Фонти С., Андре П. Влияние глицерина на рост, адгезию и целлюлолитическую активность целлюлолитических бактерий и анаэробных грибов рубца. Современная микробиология. 24, 1992, т. 4, 197-201.
4. Cognet L, Leduc C, Lounis B. Усовершенствования в отслеживании отдельных частиц живых клеток и динамической визуализации сверхвысокого разрешения. Curr Opin Chem Biol. 2014, июн; 20: 78-85.
5. Asiyanbola B, Soboyejo W. Для хирурга: введение в нанотехнологии. J Surg Educ. 2008, т. 65, 2 (155-61).

Клеточная биология — органеллы, циклы и деление, сигналы и методы

Органеллы, циклы и деление, сигналы и методы

В качестве суб-дисциплины биологии клеточная биология является занимается изучением структуры и функций клеток.Таким образом, это может объяснить структуру разных типов клеток, типов клеток компоненты, метаболические процессы клетки, жизненный цикл клетки и передача сигналов пути, чтобы назвать несколько.

Здесь мы рассмотрим некоторые из основных областей клеточного биология, включая некоторые из используемых инструментов.

---

Теория клеток — основной принцип в биологии его сформулировали Тодор Шванн, Матиас Шлейден и Рудольф Вирхов.

Согласно теории клеток:

• Все живые существа (организмы) состоят из клеток
• Клетка является основной единицей жизни
• Живые клетки происходят из существующие / живые клетки

Недавно теория была изменена, чтобы включить следующие идеи:

• Поток энергии имеет место внутри ячеек
• Передается информация о наследственности из одной ячейки в другую
• Все ячейки имеют одинаковые основной химический состав

Клеточная биология — Клетка

---

Клетка — это основная единица жизни.Это просто означает, что клетка — самая маленькая единица живого существа. Хотя некоторые организмы состоят только из одной клетки (бактерии, дрожжи и т. д.), другие же многоклеточные организмы, состоящие из множества клетки.

Хотя есть явная разница между одноклеточными и многоклеточными организмов, некоторые организмы могут перейти от одноклеточных организмов к многоклеточные организмы при определенных условиях.

Хорошим примером этого является слизистая плесень, которая имеет тенденцию переходить в многоклеточный организм при стрессе условия.Однако их просто описывают как частично многоклеточный. Следовательно, клетка является основным строительным блоком любого организма.

В многоклеточном организме клетки специализированы, что означает, что они имеют дифференцированный для выполнения данных функций.

Ниже приведены примеры специализированных клетки:

Сперматозоиды — Сперматозоиды служат для оплодотворения женской яйцеклетки сформировать зародыш.

Красные кровяные тельца — Красные клетки содержат молекула белка, известная как гемоглобин, и служит для транспортировки кислорода ко всем частям тела и изгоняют углекислый газ из организма.

Белые кровяные тельца — Есть разные типы лейкоцитов, которые служат для защиты организма от болезней, вызывающих организмы.

— Базофилы, лимфоциты, нейтрофилы, моноциты, эозинофилы

Кардиомиоциты — Это клетки сердечной мышцы, которые составляют сердечная мышца.

Нервные клетки (нейроны) — Это клетки нервная система, передающая информацию в разные части тела и из них (информация передается в виде электрических и химических сигналов).См. Также Сенсорные клетки.

---

Любая ячейка состоит из трех основных компонентов.

К ним относятся:

Клеточная стенка

Клеточная стенка представляет собой сложную высокоорганизованную структуру, которая определяет форму растительной клетки (она также встречается у бактерий, грибов, водорослей и архей) .

Помимо определения формы растительных клеток, клеточная стенка выполняет несколько других функций, которые включают поддержание структурной целостности клетки, действие линии защиты от множества внешних факторов, а также размещение различных каналов и пор. и рецепторы, регулирующие различные функции клетки.Таким образом, это многофункциональная структура в клетках растений, которая также способствует росту растений.

См. Биология растений.

Клеточная мембрана

Также известная как плазматическая мембрана, клетка мембрана — это билипидный мембранный слой (это двухмембранная структура) который также состоит из белков и углеводов. Эта текучая структура окружает ячейку, таким образом, содержащую ее содержимое.

Это также селективно проницаемый, что означает, что он позволяет использовать только определенные материалы (питательные вещества и минералы и т. д.), которые проходят через клетку.Клетка мембрана также защищает клетку и обеспечивает стабильность.

Ядро

Ядро можно охарактеризовать как самое большое органелла клетки. Само ядро ​​окружено двойной мембраной. (ядерная оболочка) и содержит генетическую информацию (гены), что делает его центр управления ячейкой. Таким образом, он контролирует метаболизм клеток. и размножение.

Цитоплазма

Цитоплазма представляет собой жидкий матрикс (желеобразный) находится внутри клетки (вне ядра).Различные виды органеллы и минералы (соли) взвешены в этом постоянно текущем потоке. жидкость. Цитоплазма не только содержит все клеточные органеллы, но и помогает сохранить форму клетки.

Органеллы клетки могут быть описаны как клеточные субъединицы, специализирующиеся на выполнении определенных функций внутри клетки. Есть различные типы органелл в клетках, которые выполняют заданные функции.

Ниже приведены некоторые органеллы, которые можно найти в клетке (за исключением клеточная мембрана, цитозоль и ядро, упомянутые выше):

Митохондрии — Митохондрии представляют собой органеллы в форме стержней и сайты синтеза АТФ.Митохондрии также окружены двойным мембрана (внутренняя мембрана сильно загнута, образуя кристы).

Это органеллу обычно называют генератором энергии, поскольку она преобразует кислород и питательные вещества превращаются в химическую энергию, известную как АТФ (аденозинтрифосфат) который обеспечивает энергию, необходимую для различных видов деятельности клетки.

Апарт митохондрия, являющаяся местом синтеза АТФ, также участвует в самоуничтожение клетки в процессе, известном как апоптоз.

Рибосомы — обнаружены в цитоплазме и на поверхности шероховатой эндоплазмы reticulum рибосомы состоят из РНК и белков. Их можно описать как «клеточные фабрики», учитывая, что они несут ответственность за синтез белковых молекул.

Лизосомы — Это мешковидные структуры, окруженные мембрана (одинарная мембрана). Лизосомы содержат пищеварительные ферменты, которые отвечает за расщепление белков, липидов и нуклеиновых кислот.Кроме того, лизосомы также участвуют в удалении молекул отходов, а также рециклинг молекулярных субъединиц.

Тело Гольджи — Это уплощенные структуры в клетке отвечает за временное хранение белка в клетке.

Вакуоли — Вакуоли также заключены в мембрану и служат для хранения такие материалы, как еда, вода, минералы и отходы среди прочего.

Некоторые другие органеллы включают:

---

Клеточный цикл относится к последовательности в активно делящиеся клетки, где клетки проходят несколько стадий, прежде чем в конечном итоге разделение.

Этапы клеточного цикла включают:

• Две фазы перерыва (G1 и G2)
• S-фаза (синтез)
• M-фаза

В GI происходят метаболические изменения. подготовка клетки к процессу деления. В заданной точке, известной как точка ограничения, клетка совершает деление клетки и переходит к следующему фаза.

S — S-фаза включает синтез ДНК. это на этом этапе репликация генетического материала начинается с каждого из хромосома, имеющая двух хроматических сестер.

G2 — Во время этой фазы метаболические изменения, которые собирают необходимые цитоплазматические материалы для митоза процесс и расщепление материнской клетки.

M — Фаза M — это место, где происходит ядерное разделение с последующим делением клетки.

У большинства животных клетки могут делиться путем митоза или мейоз. Хотя эти два процесса приводят к производству новых клеток, они разные и производят разные дочерние клетки.

Митоз

Митоз — это тип деления клеток, которое происходит во всех соматических клетках. Это типы клеток, из которых состоит тело ткани (кроме гамет / половых клеток). Следовательно, первостепенная роль митоза рост и замена изношенных клеток.

По сути, митоз приводит к диплоидным клеткам от одной клетки. Здесь копируется хромосома с последующим разделением копии на разных сторонах ячейки, прежде чем ячейка в конечном итоге разделится на два.В конце концов, каждая из новых клеток имеет копию хромосомы.

Подробнее о хромосомах.

Митоз имеет 5 основных фаз, которые включают:

Интерфаза — Здесь цепь ДНК реплицируется / копируется в производят так называемую двухвалентную хромосому (состоящую из двух хроматид или Нити ДНК, которые являются точными копиями друг друга). На межфазной стадии новая нить прикрепляется к исходной в точке, известной как центромера.

Профаза — Это вторая стадия митоза. Здесь двухвалентный хромосомы, образующиеся во время интерфазной конденсации, образуют плотные упаковки.

Метафаза — Это третий этап, на котором каждая хромосома выстраивается в линию. в центре клетки. Мембрана ядра уже начала растворяться с каждым из митотических веретен, прикрепляющихся к каждому из хроматиды. Здесь кажется, что хроматиды растягиваются в сторону любой полюс клетки.

Анафаза — Во время анафазы, четвертой стадии митоза, хроматиды прикрепленные к веретенам разделены (хроматиды разделены со своих копий) и тянули к обеим сторонам камеры. Это приводит к двум группы одновалентных хромосом.

Телофаза — В конце анафазы начинается другая стадия, где ядерная мембраны начинают формироваться вокруг двух сформированных групп хромосом.В волокна веретена, прикрепленные к хроматидам, разбираются. Здесь хромосомы также конденсируются.

В конце концов цитоплазма делится / расщепляется с клеткой мембрана формируется на каждой из двух дочерних клеток. Этот процесс известен как цитокинез. Каждая из новых ячеек имеет 46 моновалентных хромосом и генетическую информацию, идентичную Другой.

При митозе важно, чтобы генетическая информация копируется при формировании новых клеток. Это потому, что хромосомы иметь всю информацию о функциях клетки.

Успешно копирование информации в новые ячейки гарантирует, что новая ячейка функционирует правильно. В случае возникновения проблемы новая ячейка не сможет чтобы выполнять свою функцию так, как должно быть. Это приведет к осложнениям в зависимости от функции клетки.

Мейоз

В отличие от митоза, мейоз производит гаплоидные клетки.

Диплоид — Две новые дочерние клетки из исходной клетки с тем же количество хромосом.

Гаплоид — При мейозе (редуктивный тип деления клеток) возникающий в клетках будет меньше хромосом.

Стадии

Мейоз также отличается от митоза тем, что Есть две фазы деления клеток. Это мейоз I и мейоз II.

Профаза 1 — Здесь гомологичные хромосомы спариваются и обмениваются ДНК образуют рекомбинантные хромосомы.Этот этап заканчивается волокнами веретена. начинает формироваться, чтобы прикрепиться к хромосомам.

Метафаза 1 — Двухвалентные хромосомы образуют двойной ряд прикрепив к веретену волокна.

Анафаза 1 — Гомологичные хромосомы (в каждом биваленте) разделяются и переходят к противоположным полюсам ячейки.

Телофаза 1 — При разделении хромосом ядерная мембрана начинает формироваться вокруг двух групп хромосом.Этот за ним следует цитокинез, при котором клетка расщепляется с образованием двух новых клеток. Это снова последовал мейоз II. Мейоз II следует тому же процессу, что и мейоз I. Однако это вдвое уменьшает количество хромосом.

* Мейоз — важный процесс, который приводит к генетическое разнообразие.

В чем разница между мейозом и митозом?

---

Все ячейки происходят из одной ячейки (одна оплодотворенная яйцеклетка). При клеточной дифференцировке клетки становятся специализированными как тело. развивается.Помимо единственной исходной клетки (оплодотворенной яйцеклетки), стволовая ячейки также неспециализированные. Однако при определенных условиях они могут дифференцируются, чтобы стать специализированными клетками, которые выполняют определенные функции.

Хотя дифференцированные соматические клетки отличаются тем, что они выполняют разные функции, они содержат один и тот же геном. Однако разные типы клеток экспрессируют только некоторые из этих генов, что приводит к морфологическим и физиологическим различиям между их.

Клеточная биология — передача сигналов / передача сигналов

---

В клетках передача сигналов включает передача молекулярных сигналов. Это особенно заметно снаружи клетка в ее внутреннюю часть для соответствующего клеточного ответа. Сигналы (биохимические изменения) могут происходить либо из среды, в которой находится клетка, либо из других клетки, которые вызывают изменения.

Клетки имеют рецепторы на поверхности клетки, который получает сигнал, требующий ответа. Чтобы ответ состоялся, сигнал должен передаваться через клеточную мембрану.

Некоторые из распространенных внутриклеточных мессенджеров включают:

• цАМФ,
• цГМФ,
• оксид азота,
• липиды
• ионы Ca2 +

Передача сигналов клеток очень важна, учитывая, что это помогает контролировать и поддерживать нормальные физиологические процессы в организме. Различные процессы передачи сигналов приведут к различным ответам, включая клеточные дифференциация, разрастание клеток, а также метаболизм среди прочего.

Методы клеточной биологии

---

Клеточная биология в значительной степени занимается изучением структуры и функций клеток (морфологических и физиологических). По этой причине необходимо использовать ряд методов.

Некоторые из основных методов клеточной биологии включают:

• Культура ткани / культура клеток
• Микроскопия изображений
• Окрашивание

Клетки и ткани можно культивировать с использованием сложные медиа.С клетками и тканями более сложных организмов культура СМИ должны быть более сложными, чтобы обеспечивать ту же среду, что и среда, из которой была получена клетка / ткань.

Что касается ткани, процесс культивирования также позволяет получать отдельные клетки из ткани под вопросом для дополнительных исследований.

Процесс культивирования требует следующего:

• Твердая среда — агаровая среда
• Ростовая среда — это содержит питательные вещества, такие как аминокислоты, витамины, соли, глюкоза и рост факторы среди прочего.

Культивирование клеток является важным методом что он позволяет использовать только образец (клетки или ткань), чтобы узнать больше о клетках без необходимости использовать организм в целом. Это также дает ученым прекрасную возможность изучать клетки при различных условия.

См. Также: Культура клеток

Микроскопы использовались с 1670-х годов для наблюдения клетки. Сегодня микроскопы стали незаменимым инструментом в клеточной биологии. Сегодня существует гораздо больше методов микроскопии, которые позволили лучше рассмотреть клетки.

В последние годы мир микроскопии опытные достижения в технологиях визуализации, позволяющие увеличивать объемы информации для микроскопического анализа.

Некоторые из наиболее распространенных методов, используемых в клетках биология включает:

Окрашивание идет рука об руку с микроскопией. Хотя окрашивание может рассматриваться как важная часть микроскопии, окрашивание сам по себе очень полезен в клеточной биологии. Это позволяет увеличить контраст что, в свою очередь, позволяет ученым ясно видеть различные части клетки.

Хотя окрашивание очень полезно, когда дело доходит до просмотра образца под микроскоп, его нельзя использовать, когда ученый хочет наблюдать живые клетки.

Заключение

---

Клеточная биология — важная дисциплина, имеющая позволяет просматривать и изучать клетки уже несколько десятилетий. Стало особенно важно дифференцировать и определять разные типы клеток, клетки процессы, а также понимание различных болезней и недугов, связанных с неисправной ячейкой.

С развитием различных методов клеточной биологии, становится легче узнать больше о клетках и клеточных процессах для эффективное вмешательство при необходимости.

---

Подробнее о клетках:

Эукариоты — клеточная структура и различия

Прокариоты — клеточная структура и различия

Протисты — открытие Kingdon Protista в микроскопии

Плесневые диатомеи

— Классификация и характеристики. Микроскоп, тип Aspergillus

Водоросли — размножение, идентификация и классификация

Простейшие — анатомия, классификация, жизненный цикл и микроскопия

Бактерии — морфология, типы, среда обитания, изучение анаэробов, определение, характеристики, примеры, эубактерии

Археи и классификация

Каковы функции липидов, белков и липосахаридов на клеточной мембране?

Узнайте о пассивной диффузии против активного транспорта

Взгляните на апоптоз

Узнайте о серотипе и антигенах

Дополнительная информация о одноклеточных организмах — обсуждение бактерий, простейших, грибов, водорослей и архей здесь

и многоклеточные организмы. Процессы и взаимодействия

Связанные и интересные статьи:

Грама — Цель, порядок и подготовки

эндоспоровой Stain — Понимание определения, методы и процедуры

Capsule Stain — Определения, методы и процедуры

Информация о микробиологии

Информация по цитохимии.

Ознакомьтесь с экспериментами с микроскопом для начинающих.

И более сложные микроскопические эксперименты, такие как трихомы и микроскопия, паразиты под микроскопом, костная ткань под микроскопом, культура ткани

В чем разница между клеткой растения и клеткой животного?

В чем разница между микробиологией и биохимией?

Возвращение из клеточной биологии в MicroscopeMaster Research Home

Ссылки

Хаусман, Джеффри М.Купер, Роберт Э. (2000). «Сигнальные молекулы и их рецепторы».

Карл-Герман Нойман и Джафаргхоли Имани, Ашвани Кумар (2009) Подразделение клеток, рост клеток, дифференциация клеток.

Лодиш, Харви (2013). Молекулярная клеточная биология.

Шай Шахам (2006) Методы клеточной биологии.

Ссылки

http://www.di.uq.edu.au/sparqcbecellintro

сообщить об этом объявлении

Что такое ячейка?: MedlinePlus Genetics

Клетки — это основные строительные блоки всего живого.Человеческое тело состоит из триллионов клеток. Они обеспечивают структуру тела, поглощают питательные вещества из пищи, преобразуют эти питательные вещества в энергию и выполняют специальные функции. Клетки также содержат наследственный материал тела и могут копировать себя.

Ячейки состоят из множества частей, каждая из которых выполняет свою функцию. Некоторые из этих частей, называемые органеллами, представляют собой специализированные структуры, которые выполняют определенные задачи внутри клетки. Клетки человека содержат следующие основные части, перечисленные в алфавитном порядке:

Цитоплазма

Внутри клетки цитоплазма состоит из желеобразной жидкости (называемой цитозолем) и других структур, окружающих ядро.

Цитоскелет

Цитоскелет представляет собой сеть длинных волокон, составляющих структурный каркас клетки. Цитоскелет выполняет несколько важных функций, включая определение формы клеток, участие в делении клеток и обеспечение движения клеток. Он также обеспечивает похожую на трек систему, которая управляет перемещением органелл и других веществ внутри клеток.

Эндоплазматическая сеть (ER)

Эта органелла помогает обрабатывать молекулы, созданные клеткой.Эндоплазматический ретикулум также транспортирует эти молекулы к их конкретным местам назначения внутри или за пределами клетки.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи упаковывает молекулы, обработанные эндоплазматическим ретикулумом, для транспортировки из клетки.

Лизосомы и пероксисомы

Эти органеллы являются центром переработки клетки. Они переваривают чужеродные бактерии, которые вторгаются в клетку, очищают клетку от токсичных веществ и перерабатывают изношенные компоненты клетки.

Митохондрии

Митохондрии — это сложные органеллы, которые преобразуют энергию пищи в форму, которую может использовать клетка. У них есть собственный генетический материал, отдельный от ДНК в ядре, и они могут делать копии самих себя.

Ядро

Ядро служит командным центром клетки, посылая ей указания расти, созревать, делиться или умирать. В нем также находится ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), наследственный материал клетки.Ядро окружено мембраной, называемой ядерной оболочкой, которая защищает ДНК и отделяет ядро ​​от остальной части клетки.

Плазменная мембрана

Плазматическая мембрана — это внешняя оболочка клетки. Он отделяет клетку от окружающей среды и позволяет материалам входить и покидать клетку.

Рибосомы

Рибосомы — это органеллы, которые обрабатывают генетические инструкции клетки для создания белков. Эти органеллы могут свободно плавать в цитоплазме или соединяться с эндоплазматической сетью (см. Выше).

Cell Lab

Клеточная мембрана имеет толщину около 10 нм и не может быть определена с помощью светового микроскопа. Пределы клетки можно визуализировать с помощью светового микроскопа, когда на поверхности клетки имеется высокая концентрация гликопротеинов или протеогликанов. Наличие большого количества углеводов на клеточной мембране делает Periodic acid-Schiff (PAS) эффективным методом окрашивания клеточной мембраны.

Ядро ограничено ядерной оболочкой, которая состоит из двух мембранных бислоев и ядерных пор, которые позволяют материалу входить и выходить из клетки.Хроматин, комплексы ДНК и белка, является основным компонентом ядра и состоит из двух гистологических структур. Гетерохроматин представляет собой конденсированный хроматин, разбросанный по ядру или накопленный вдоль внутренней поверхности ядерной оболочки. Гетерохроматин считается транскрипционно неактивным. Напротив, эухроматин в изобилии в клетках, участвующих в транскрипции. Эухроматин диспергирован и плохо окрашивается.

Ядро часто содержит одно или несколько ядрышек сферической или овальной формы, состоящих в основном из рибонуклеопротеидов.Ядрышки обычно окрашиваются основными красителями из-за высокого содержания в них РНК и заметны в клетках, которые активно участвуют в синтезе белка.

Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой систему взаимосвязанных мембранных мешочков, каналов или цистерн в цитоплазме. Он имеет два подтипа: грубый эндоплазматический ретикулум (RER) и гладкий эндоплазматический ретикулум (SER). RER — это ленточная структура, окружающая ядро ​​у основания клетки. Его поверхность кажется шероховатой из-за рибосом, прикрепленных к его мембране, и это первая органелла, в которую вставлены мембраносвязанные или внеклеточные белки.В SER отсутствуют рибосомы, и он участвует в синтезе липидов и детоксикации.

Аппарат Гольджи представляет собой систему перепончатых цистерн и пузырьков, расположенных стопками около ядра.