Лекция 1. Предмет и методы цитологии. История развития учения о клетке.

1. ЦИТОЛОГИЯ Лекция 1. Предмет и методы цитологии. История развития учения о клетке.

2. Цитология – наука о клетке, ее функциях, структуре, закономерностях развития, наука о микроскопическом и субмикроскопическом строении организма.

3. Методы цитологии • Микроскопический – световая микроскопия; электронная микроскопия; фазово-контрастная микроскопия; флуоресцентная микроскопия… • Цито-, гистохимический; • Метод культивирования in vitro клеток, тканей на искусственных питательных средах.

4. История развития цитологии

5. Развитие оптики • Оптические свойства изогнутых поверхностей (Евклид, 300 л. до н.э.; Птоломей 121-157 гг.). • Изобретение первых очков (Арлеати, 1285). • Изобретение лупы и использование для изучения мелких объектов (Л. Да Винчи, Мауролико, XVI). • Первый микроскоп – две линзы внутри одной трубки, увеличение от 3 до 10 раз (братья Янсены).

6. Микроскоп от греческих «микрос» - небольшой и «скопео» - рассматриваю.

7. Открытие клетки Роберт Гук 1650 г.

8. Клеточная теория • Бактерии, грибы, водоросли имеют клеточную структуру (Левенгук, 1673). • Открытие ядра (Броун, 1831). • Открытие протоплазмы (Пуркинье, 1839). • Ядро и цитоплазма важнейшие компоненты клетки (Моль, 1847). • Клеточная теория (Шлейден, 1838; Шван, 1839). • Теория целлюларной патологии (Вирхов, 1859). Антони Ван Левенгук

9. Положения клеточной теории • Клетка – есть последний морфологический элемент, способный к жизнедеятельности. • Каждая клетка возникает только от клетки. • Вне клетки ничего живого не может возникнуть de novo. Жизнь начинается только с клетки. • Организм – есть сумма клеток.

10. М. Шлейден Х. Моль

11. Микроскоп Левенгука

12. Развитие микроскопов

13. Развитиемикроскопов

14. Развитиемикроскопов

16. Отечественные ученые - цитологи • С.Г. Навашин (двойное оплодотворение). • И. Чистяков (митоз). • В. Беляев (мейоз). • Н. Горожанкин (оплодотворение). • М.С. Навашин (кариология, морфология хромосом). • Г.А. Левитский (цитогенетика). • Л.П. Бреславец (первый учебник по цитологии).

17. Значение цитологии для генетики и селекции • Цитогенетика. • Слияние протопластов. • Клеточная селекция. • Гаметная селекция.

18. Методы наблюдений • Метод светлого поля. • Метод фазового контраста. • Метод темного поля. • Методы наблюдения в поляризованном свете. • Флуоресцентная микроскопия. • Конфокальная микроскопия. • Электронная микроскопия.

19. Устройство микроскопа

20. Устройствосветового микроскопа Устройство микроскопа Микмед-1 с встроенным осветителем: 1 – окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 – револьверное устройство; 4 – объектив; 5 – предметный столик; 6 – конденсор; 7 – корпус коллекторной линзы; 8 – патрон с лампой; 9 – шарнир.

21. Устройствосветового микроскопа Бинокулярная насадка Окуляры

22. Устройствосветового микроскопа Револьверное устройство Объективы

23. Устройствосветового микроскопа Разрешающая способность объектива – способность давать раздельное изображение точек объекта, расположенных близко друг к другу. Зависит от нумерической апертуры и длины волны. NA=n×sinα

24. Устройствосветового микроскопа Иммерсионные системы.

25. Устройствосветового микроскопа Выбор окуляра для работы микроскопа (правило подбора окуляра) должен производиться так, чтобы общее увеличение микроскопа не превышало величину 1000 NA, т. е. предельную величину полезного увеличения микроскопа.

26. Устройствосветового микроскопа Аберрации оптики микроскопа: • Сферическая аберрация – изображение точки передается в виде кружка рассеяния. • Астигматизм – изображение точки передается в виде кружка рассеяния эллипсоидной формы. • Кома – резкость изображения снижается от центра к границе поля зрения. • Кривизна поля зрения не позволяет одновременно видеть резко центр и края поля зрения. • Дисторсия – нарушение подобия между объектом и его изображением вследствие разного линейного увеличения на краях и в центре поля зрения. • Хроматизм положения – изображения, созданные разными цветами, располагаются на разном расстоянии от оптической системы. • Хроматизм увеличения – изображения находятся в одной плоскости, но имеют неодинаковые размеры.

27. Метод светлого поля • Прозрачные объекты – исследования в проходящем свете, непрозрачные – в отраженном свете. • Окрашенные объекты. • Предельное полезное увеличение – 1600 раз. • Разрешающая способность при косом освещении:

28. Метод темного поля • Изображение создается за счет дифракции световых волн, возникающей на границах мельчайших частиц . • Используется для исследования живых объектов, а также выявления живых и неживых объектов при совместном наблюдении. • Применяется специальный конденсор. • Разрешающая способность выше, чем при светлом поле (d=20NA)

29. Метод темного поля Диатомовая водоросль http://micro.magnet.fsu.edu

30. Метод темного поля Часть крыла бабочки http://micro.magnet.fsu.edu

31. Метод темного поля Кристаллическая ДНК концентрированный раствор http://micro.magnet.fsu.edu

32. Фазово-контрастная микроскопия • Принцип метода: изменение фазы света и снижение интенсивности света нулевого порядка и в результате уравнивание его с другими порядками. • Используется для исследования как живых, неокрашенных объектов, так и окрашенных. • Применяется специальный конденсор (либо пластина, вставляемая в него), специальный объектив и вспомогательный микроскоп.

33. Фазово-контрастная микроскопия

34. Фазово-контрастная микроскопия Пыльца в фазовом контрасте http://micro.magnet.fsu.edu

35. Фазово-контрастная микроскопия Пустула листовой ржавчины на листе пшеницы в фазовом контрасте http://micro.magnet.fsu.edu

36. Повышение контраста • Использование специальных устройств; • Использование красителей; • Использование светофильтров; • Использование механизмов микроскопа.

37. Интерференционная микроскопия • Принцип: разложение света и использование определенных пучков. • Используется для изучения поверхности объекта, для определения концентрации веществ, определения толщины объекта. • Применяются специальные специальные объективы для интерференционных наблюдений. http://micro.magnet.fsu.edu

38. Интерференционная микроскопия Зародыш курицы http://micro.magnet.fsu.edu

39. Интерференционная микроскопия Мейоз у лягушки http://micro.magnet.fsu.edu

40. Интерференционная микроскопия Мейоз у лилии http://micro.magnet.fsu.edu

41. DIC ФК Сравнение интерференционной микроскопии и фазового контраста Диатомовые водоросли http://micro.magnet.fsu.edu

42. DIC ФК Сравнение интерференционной микроскопии и фазового контраста Tilia http://micro.magnet.fsu.edu

43. Сравнение интерференционной микроскопии и фазового контраста Мейоз у лягушки http://micro.magnet.fsu.edu

44. Поляризованный свет http://micro.magnet.fsu.edu

45. гранит нефрит глауконит Поляризованный свет http://micro.magnet.fsu.edu

46. лён хлопчатник конопля Поляризованный свет Волокна хлопчатника, льна, конопли http://micro.magnet.fsu.edu

47. Флуоресцентная микроскопия • Принцип: способность некоторых веществ за счет поглощения коротких длин света. • Используется для выявления флуоресцирующих пигментов (хлорофилла), витаминов, жиров, пыльцы (первичная люминесценция) и для окрашивания флуорохромами (акридин оранжевый – ДНК окрашивается в зеленый, РНК в красный цвет. • Разрешающая способность до 1000 раз выше.

48. Флуоресцентная микроскопия • Применяются специальные микроскопы, имеющие источник освещения светом коротких длин волны, комплекты светофильтров. • Флуоресцентная гибридизация in situ - FISH, GISH.

49. http://micro.magnet.fsu.edu

50. Флуоресцентная микроскопия http://micro.magnet.fsu.edu