Методы молекулярной и клеточной биологии
| Метод | Суть и что позволяет увидеть или разделить |
|---|---|
| Световая микроскопия | Живые и фиксированные клетки, цветное изображение, увеличение до ~2000×. Видны ядро, хлоропласты, вакуоли, клеточная стенка, деление клетки, движение цитоплазмы. |
| Электронная микроскопия | Пучок электронов вместо света; только фиксированные (мёртвые) объекты, чёрно-белое изображение, увеличение до сотен тысяч раз. Видна ультраструктура: рибосомы, мембраны, кристы митохондрий, вирусы. |
| Дифференциальное центрифугирование | Разрушенные клетки вращают в центрифуге с нарастающей скоростью: структуры оседают по плотности и массе — сначала ядра, затем пластиды и митохондрии, потом рибосомы. Позволяет выделить органоиды для изучения. |
| Метод меченых атомов | В вещество вводят изотоп — радиоактивный (¹⁴C, ³H, ³²P, ³⁵S) или тяжёлый стабильный (¹⁵N, ¹⁸O) — и прослеживают его путь в реакциях обмена: радиоактивную метку выявляют радиоавтографией, тяжёлую стабильную — масс-спектрометрией или по плотности молекул. Так доказали, что O₂ при фотосинтезе выделяется из воды (метка ¹⁸O), а ДНК фага проникает в бактерию (метка ³²P). |
| Хроматография | Разделение смеси веществ по скорости их движения в адсорбенте (бумага, гель): пигменты листа расходятся полосками (хлорофиллы a и b, каротиноиды). |
| Электрофорез | Разделение заряженных молекул (белков, фрагментов ДНК) в электрическом поле по размеру и заряду; основа ДНК-идентификации. |
| Культивирование клеток | Выращивание клеток и тканей вне организма на питательной среде: изучение деления, действия веществ, получение вакцин, клонирование растений. |
| Микрохирургия | Пересадка ядра, удаление органоидов (опыты с ацетабулярией показали роль ядра). |
Почему методы дополняют друг друга. Микроскопия показывает, как расположены структуры, но не говорит, что они делают; центрифугирование выделяет органоид, но лишает его окружения; меченые атомы прослеживают процесс, но не показывают картинку. Поэтому вывод о функции органоида делают, сопоставляя данные нескольких методов: например, роль митохондрий в дыхании доказана и наблюдением крист под электронным микроскопом, и измерением поглощения кислорода выделенной фракцией.
| Метод | Суть и что позволяет увидеть или разделить |
|---|---|
| Световая микроскопия | Живые и фиксированные клетки, цветное изображение, увеличение до ~2000×. Видны ядро, хлоропласты, вакуоли, клеточная стенка, деление клетки, движение цитоплазмы. |
| Электронная микроскопия | Пучок электронов вместо света; только фиксированные (мёртвые) объекты, чёрно-белое изображение, увеличение до сотен тысяч раз. Видна ультраструктура: рибосомы, мембраны, кристы митохондрий, вирусы. |
| Микрохирургия | Пересадка ядра, удаление органоидов (опыты с ацетабулярией показали роль ядра). |
| Метод | Что даёт | Пример результата |
|---|---|---|
| Световая микроскопия | Увеличение до 2000×, разрешение ≈ 0,2 мкм; видны клетки, ядро, хлоропласты, хромосомы при делении | Подсчёт хромосом, наблюдение за делением живой клетки |
| Электронная микроскопия | Увеличение в сотни тысяч раз, разрешение до долей нанометра; препарат фиксированный, не живой | Открытие рибосом, крист митохондрий, строения мембран и вирусов |
| Дифференциальное центрифугирование | Разделение органоидов по плотности и массе после разрушения клеток | Фракция митохондрий для изучения дыхания отдельно от клетки |
| Метод меченых атомов | Прослеживание судьбы вещества по радиоактивной или тяжёлой метке | Опыт Мезельсона и Сталя: репликация ДНК полуконсервативна |
| Хроматография и электрофорез | Разделение смеси веществ (пигментов, белков, фрагментов ДНК) | Разделение хлорофиллов a и b и каротиноидов; ДНК-профиль |
| Культура клеток и тканей | Выращивание клеток вне организма на питательной среде | Испытание лекарств, получение вакцин, клеточная инженерия |
| Микроскопическая техника окрашивания | Контрастирование структур красителями и флуоресцентными метками | Выявление хромосом (кариотип), локализация белка в клетке |
Разновидности микроскопии. В просвечивающем (трансмиссионном) электронном микроскопе электроны проходят сквозь ультратонкий срез, контрастированный солями тяжёлых металлов, — видно внутреннее строение органоидов. Сканирующий (растровый) электронный микроскоп обегает пучком поверхность образца, покрытого тонким слоем металла, и даёт объёмное изображение поверхности (реснички, пыльцевые зёрна, клетки крови). Среди световых методов важны фазово-контрастная микроскопия — живые прозрачные клетки видны без окраски — и флуоресцентная: нужные молекулы метят светящимися красителями или флуоресцентными белками и видят, где именно в клетке они находятся.
Приготовление препарата для светового микроскопа: взять тонкий срез или мазок → поместить на предметное стекло в каплю воды (или красителя) → накрыть покровным стеклом, избегая пузырьков → рассматривать сначала при малом увеличении, затем при большом. Увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра.
Закрепите теорию: 7 терминов и 3 задания с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward