МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК. Найбільш важливою й загальною рисою європейської філософії другої половини ХІХ-ХХ ст
Найбільш важливою й загальною рисою європейської філософії другої половини ХІХ-ХХ ст. є перехід від класичного типу філософствування до некласичного, сучасного. Класичний стиль філософського осмислення світу складався в Європі з античних часів до Нового Часу і знайшов своє найбільш закінчене відображення у філософії Канта, Фіхте, Шеллінга, Гегеля, Фейєрбаха. Його головною ідеєю був раціоналізм, а основними принципами – Розум, Наука, Освіта, Демократія. Для класичної філософії є характерним культ Розуму, який розглядається і як одна з пізнавальних здібностей людини, і як дещо позаіндивідуальне, позаособисте, як духовна основа всесвіту. Припускалося, що природа, історія, людська діяльність рухомі внутрішньо притаманною їм розумністю. Осягнути цю розумність – ось головний зміст філософствування, а головний шлях до цього осягнення – Наука. Стверджувалася віра у вдосконалення розуму через прогрес науки, а прогресу науки – через освіту мас, вдосконалення пізнавальних здібностей кожної окремої людини, що неможливо без демократії як свободи, рівності та братства всіх людей. Найкращі уми Нового часу щиро вважали, що цей наш "найкращий із світів", у якому панує потаємний внутрішній – розумний – порядок стане підкореним людині. Настане ера повної гармонії людини з навколишнім світом, з космосом, як тільки людський розум знайде прості та ясні правила (Рене Декарт) пізнання і докази істинності пізнаного. Але не лише проблеми навколишнього світу, пізнання, знання, а й питання про Бога, віру та релігію передбачалося вирішувати з позиції Розуму, раціоналістично, шляхом логічних міркувань (один з творів І.Канта мав назву "Релігія у межах тільки розуму"). Філософи-класики щиро вірили, що можуть бути пізнані і раціонально з'ясовані загальнолюдські гуманістичні ідеали та принципи. Свій обов'язок вони вбачали у тому, щоб надбудовувати будівлю практики, науки, культури найвищими поверхами – роздумами про всезагальне: про цільність буття, про людину і її всезагальну сутність, про суспільство як таке, про загальнозначущі принципи і методи пізнання, про всезагальні – абсолютні та вічні – норми моралі і т.ін. Філософія, таким чином, сприймалась як "наука наук", як чисто умоглядний рефлексивно-спекулятивний світогляд, "метафізика". Розвінчування культу Розуму, перетворення і його в об'єкт сумніву та критики і, одночасно, переоцінка претензій філософії на роль "науки наук" почалися ще в 30-40-х роках XIX ст. Початківцями цього можна вважати О.Конта (1798-1857р.р.), Дж.Ст.Мілля (1806-1873рр.), Г.Спенсера (1820-1903рр.). Ці мислителі піддали класичну філософію як "метафізику" нищівній критиці за її абстрактність, загромадження напівмістичними поняттями ("абсолютний дух", "чистий розум", "чисте буття" і т.п.); за відірваність від дослідного пізнання. З цієї причини вони запропонували стару філософію як плутане, негативне знання, яке спотворює дійсність, "викинути за борт філософії" та створити нову, справжню, наукову, позитивну філософію, котра повинна бути орієнтована на суворі зразки природнонаукового, математизованого знання. Цим була започаткована одна із наймогутніших течій некласичної філософії – позитивізм, представлений на межі століть махізмом (емпіріокритицизмом),що у XX ст. широко розповсюдився як "філософія науки" у вигляді неопозитивізму, критичного раціоналізму, постпозитивізму, аналітичної філософії, структуралізму, герменевтики та деяких інших. Докорінному перетворенню піддали класичну філософію К.Маркс та Ф.Енгельс. В основу всіх філософських міркувань вони поклали практику як цілеспрямовану предметно-чуттєву діяльність людини. Не відкидаючи загальної раціоналістичної тенденції, вони визначили розуму з його абстрактними принципами другорядне, службове місце. У раціональному, абстрактно-логічному пізнанні світу марксисти вбачають дуже важливу, але зовсім не всесильну духовну зброю, яка може й повинна бути використана у процесі революційно-практичного перетворення світу. Відкинувши претензії класичної філософії на роль "науки наук", марксизм зберіг за нею статус однієї з наук, обмеживши її предмет всезагальними законами руху, розвитку природи, суспільства та мислення. У протиріччі з філософською класикою знаходяться вчення І.С.Пірса (1839-1914 рр.), У.Джемса (1892-1910 рр.), Д.Дьюї (1859 – 1952 рр.), котрі отримали назву прагматизму ("прагма" – справа, дія). У них філософські (так само, як і наукові та релігійні) знання проголошуються всього лише "інструментами", правилами до дії. Ті, що приводять до успіху, дають користь, вигоду, – істинні. Та, мабуть, найбільш рішуче класична філософія з її культом Розуму була атакована датським Філософом С.К'єркегором (1813 – 1855 рр.), німецькими філософами А.Шопенгауером (788-1860 рр.), Ф.Ніцше (1844 – 1900 рр.), В.Дільтеєм (1833 – 1911рр.). Французом Анрі Бергсоном, австрійцем З.Фрейдом (1856 – 1939 рр.) та їх послідовниками, їх погляди справедливо були названі "бунтом проти Розуму" і в XX ст. отримали розвиток у вигляді таких течій, як екзистенціалізм, персоналізм, "філософія життя", філософська антропологія, фрейдизм. Культу Розуму вони протиставили культ Антирозуму, раціоналістичній орієнтації класичної філософії – орієнтацію на нераціональне і у бутті, і у пізнанні. Нераціональне – це несвідоме, не контрольоване або слабо контрольоване розумом у людській психіці (відчуття, емоції, почуття, переживання), вольові акти (бажання, потяг, намагання), інстинкти (статевий, самозбереження та ін.), інтуїція, сновидіння, а також різного роду психопатологічні явища (галюцинації, гіпноз, екстази, параноя, шизофренія та ін.). Люди давно знають про них, але їх природа, механізми дії та наповнення змістом (снів, галюцинацій, параноїчного марення) і нині повною мірою не можуть бути пояснені. Знали, зрозуміло, про них і філософи, але не надавали їм фундаментального, світоглядного значення, а якщо й розглядали, то як духовні явища другого порядку, у остаточному рахунку підконтрольні (повинні бути підконтрольними) розуму. Найвищим завданням самовдосконалення людини якраз і вважалося вироблення здібності підкоряти почуття, волю, інстинктивні порухи розуму – уміння володіти собою. Інакше підійшли до оцінки місця та ролі нераціонального у бутті світу та людини К'єркегор, Шопенгауер, Ніцше, Фрейд та інші представники цієї течії некласичної філософії. По-перше, вони серйозно поставили проблему нераціонального у філософії і тим самим ініціювали наукові досліди у цьому напрямку, тобто почали раціональне осмислення нераціонального. По-друге, вони запропонували такі системи філософствування, у яких нераціональне (відчуття, емоції, воля, інстинкти, інтуїція) приймається за основу буття людини, а буття людини ("екзистенція") вважається єдиним можливим реальним буттям. Можна по-різному ставитися до філософських поглядів подібного роду, але не слід їх ототожнювати з ірраціоналізмом. Ірраціоналізм – течія, представники якої, зіткнувшись з важкими моментами у пізнанні нераціональних явищ людської психіки, містифікують їх таємною, надприродною, демонічною силою (наприклад: "теорія психотрансмутації" Г.І.Гюрджієва, "містичний космізм" О.П.Блаватської, "антропософія" Рудольфа Штейнера та їм подібні). Насправді ці "теорії" не мають нічого спільного з філософією як систематизованим теоретичним світоглядом. Філософію вони можуть цікавити тільки як потворні феномени збіднілого духовного життя: що їх породжує і чому у певні періоди історії вони користуються популярністю? Таким чином, перехід до некласичного типу філософствування ознаменувався зміною установки на раціональне осмислення розумно створеного світу на установку на осмислення нераціональних – несвідомих та неусвідомлюваних – компонентів людської психіки, що уявляються якщо не єдино можливим реальним буттям, то його фундаментом, основою, переходом від спроб пізнати загальне, сутність світу і людини, до спроби розкрити способи існування одиничного, індивідуального, від субстанціонального підходу до осмислення буття – до функціонального, тобто, від пошуків відповідей на питання: "Що це є?" до відповідей на питання: "Як воно існує?", від обожнювання науки, освіти – до скептичного ставлення до них, аж до обскурантизму (ворожого ставлення). Філософія була скинута з п'єдесталу "науки наук" до менш почесної, зате більш виразної ролі або інтелектуальної гри окремих найталановитіших осіб ("мислячої еліти"), або, у кращому випадку, логіки пізнання. Цей перехід здійснювався у протиборстві з вченнями, спрямованими на збереження і розвиток класичного філософського спадку – під лозунгами: "Назад до Канта!" (неокантіанці – Г.Коген, П.Наторп, З.Касірер, В.Віндельбанд, Г.Рікьорт та ін.), "Назад до Гегеля!" (неогегельянці – Р.Кронер, Р.Ласон, Б.Кроче, Дж.Джентіле, Ф.Бредлі, Дж.Ройс, Ж.Баль, А.Кожев, Ж..Іпполіт та ін.), "Назад до Фоми Аквінату!" (неотомісти – Ж.Марітен, Е.Жильсон та ін.) і навіть "Назад до Платона й Арістотеля!". У цьому протиборстві класичного з некласичним, традиційного з новаторським, сучасним, особливе місце займає проблема науково-технічного прогресу, суті та ролі у бутті людини та природи науки і техніки. У підходах до її вирішення у суспільній свідомості західної філософії у цілому явно визначилися дві лінії, дві точки зору – сцієнтизм та антисцієнтизм. Сцієнтизм ("сцієнта" – наука) та неподільно пов'язаний з ним техніцизм (технократизм) – це ніщо інше, як сучасна варіація класичного культу розуму у його науково-технічному втіленні. Його прибічники (Е.Дюркгейм, М.Вебер, У.Ростоу, Д.Белл, Є.Масуда, А.Тоффлер, Дж.Насбіт та ін.) вважають, що науково-технічний прогрес прямо та безпосередньо позитивно впливає на соціальний розвиток, на життя людей, і автоматично приведе до вирішення усіх соціальних протиріч, до побудови "суспільства загального добробуту", під яким вони розуміють "інформаційне суспільство як постіндустріальне суспільство" (таку назву має книга японського спеціаліста Є.Масуди, в якій він подає райдужно-оптимістичний план формування "нового середовища" життя людей, яке цілком базується на комп'ютерних системах). Антисцієнтизм, антитехніцизм – це реакція на сцієнтизм і техніцистські утопії – антиутопії, в яких розкриваються негативні, руйнівні наслідки невтримного, неконтрольованого людиною науково-технічного прогресу (письменники Г.Уельс, А.Франк, Е.Пінклер, Дж.Лондон, К.Воннегут, Р.Бредбері, Дж.Оруел, О.Хакслі та інші). Характерною рисою західної (і всієї світової) філософії ХХ ст. є також гостре протистояння марксистської ("марксистсько-ленінської") і немарксистської (тобто всієї іншої) філософії. У самому факті наявності у філософії, у духовному житті людей однієї й тієї ж історичної епохи різних – навіть діаметрально-протилежних – вчень, світоглядних позицій, як ми вже знаємо, немає нічого дивного: філософія як "пошук шляхів до істини" існує – тільки й може існувати! – як боріння думки, як боротьба ідей, точок зору, методів рефлексування. Плюралізм – обов'язкова і необхідна умова буття філософської думки. Особливість тут у тому, що внаслідок відомих історичних обставин так звана "марксистсько-ленінська філософія", по-перше, вкрай заідеологізована – оголошена тільки світоглядом одного класу – пролетаріату – і як така була піднесена до рангу партійно-державної філософії в колишньому СРСР та в інших країнах "світової соціалістичної системи", а по-друге, вона була догматизована – її становище, висновки, оцінки (досить-таки суперечливі і далеко не безперечні), її методи осмислення світу були проголошені абсолютними істинами. Усі інші погляди, навіть найменші спроби піддати сумніву "основоположні істини марксизму-ленінізму" категорично відкидалися, оголошувалися ворожими та жорстоко переслідувалися. Саме такий статус "марксистсько-ленінської" (фактично – сталінської) філософії, а ніяк не її конкретний позитивний зміст, надавали її взаємостосункам з іншими філософськими школами гостро-драматичний характер. У той же час багато ідей матеріалістичної діалектики та історичного матеріалізму асимілювалися світовою філософською думкою, збагачували її, стали надбанням світової культури. І сьогодні, коли філософські погляди К.Маркса, Ф.Енгельса, В.Леніна поступово звільняються від заідеологізованості та догматизму, мова повинна йти не про віддання їх забуттю, не про огульне паплюження і відкидання, а про творче, критичне включення їх до великої та доброї справи – у процес пошуків кращими умами людства шляхів до істини, до більш повного та глибокого осмислення таємниць Природи, Людини та Суспільства.
Питання для самоконтролю
1. Яку особливість філософії мали на увазі Г.Гегель і К.Маркс, коли визначали її як "епоху, схоплену думкою", як "духовну квінтесенцію епохи"? 2. Які характерні риси світового суспільного процесу в XX ст.? 3. Сформулюйте основні принципи класичної філософії. 4. У чому виявився перехід від класичного до некласичного типу філософствування на межі XIX – XX ст.? 5. Що таке сцієнтизм та антисцієнтизм у філософії? 6. У чому полягає принципова відмінність марксистської філософії від філософської класики, яке її місце і роль у духовній культурі XX ст.?
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТОК
1. Световая микроскопия 2. Электронная микроскопия, преимущества и недостатки. Разновидности электронной микроскопии 3. Метод культуры клеток и тканей 4. Авторадиография 5. Дифференциальное центрифугирование
Клетки очень малы по размерам и в тоже время сложно устроены. Поэтому для успешного изучения строения и функционирования клетки необходимо знать и владеть соответствующими экспериментальными методами. На первом этапе развития цитологии единственным способом изучения клетки было световое микроскопирование. Микроскоп – это прибор, позволяющий получить увеличенное изображение мелких объектов, не видимых невооруженным глазом. В микроскопии принято использовать следующие единицы длины: микрометр (1 мкм – 10-6 м); нанометр (1 нм – 10-9 м); ангстрем (1Å – 10-10 м). Существуют световое и электронное микроскопирование. В световом микроскопе для получения увеличенного изображения используется свет, в электронном - поток электронов. Качество изображения определяется разрешающей способностью микроскопа. Разрешающая способность – это наименьшее расстояние, на котором оптика микроскопа может различить раздельно две близко расположенные точки. Разрешающая способность человеческого глаза составляет около 100 мкм. Это означает, что невооруженным глазом с расстояния 25 см наблюдатель со средней остротой зрения может отличить одну точку от другой, если они отстоят друг от друга на расстоянии не менее 100 мкм. Если рассматриваемые точки находятся на расстоянии менее 100 мкм, то они кажутся одной расплывчатой точкой. Лучший современный световой микроскоп дает возможность рассмотреть структуры с расстоянием между элементами около 0,25 мкм, электронный микроскоп - порядка 1,5 А. Световое микроскопирование - это совокупность методов наблюдения микрообъектов с помощью различных оптических микроскопов. Эти методы существенно зависят от типа объектива микроскопа, вспомогательных приспособлений к нему, вида микрообъекта и способа подготовки его для наблюдения, а также от характера его освещения при наблюдении. Разрешающая способность светового микроскопа ограничена размерами, сравнимыми с длиной световой волны (0,4–0,7 мкм для видимого света). Однако многие элементы клеточной структуры значительно меньше по размерам. Кроме того, при использовании обычного светового микроскопа большинство структур живой клетки являются оптически пустыми. Оптически пустыми называют структуры, которые прозрачны и почти не отличаются по показателю преломления от окружающей их среды. Для выявления таких структур были разработаны различные способы фиксации и окраски материала. Фиксация – это обработка, которая быстро прерывает процессы жизнедеятельности клетки и по мере возможности сохраняет неизменными структуру клеток и тканей. После фиксации клетки становятся проницаемыми для красителей, фиксируется местоположение и стабилизируется структура макромолекул. Окрашивание применяется для оптической дифференциации клеточных структур, а также в цитохимических исследованиях для выявления мест локализации химических соединений. Например, основные красители (гематоксилин) обладают сродством к содержимому ядра, а кислотные красители (эозин) окрашивают цитоплазму. Для изучения живых клеток используются витальные (прижизненные) красители. Витальные красители сравнительно легко проникают в живые клетки и окрашивают некоторые структуры, не повреждая их. Все же витальные красители не совсем безвредны для клетки, и после длительного воздействия приводят ее к гибели. К витальным красителям относятся нейтральный красный (для окрашивания цитоплазмы), метиленовый синий (окраска комплекса Гольджи) и др. При помощи витальных красителей удалось доказать существование некоторых органоидов клетки, которых раньше принимали за артефакты. Артефакт – изменение, которое возникает в ходе приготовления препарата. Перед проведением исследований клетки или кусочки ткани обычно заливают в расплавленный парафин или специальную смолу. Использованная для заливки среда охлаждается или полимеризуется. В результате этого образуется твердый блок, который режут на очень тонкие срезы с помощью микротома. Обычно толщина срезов для световой микроскопии составляет 1-10 мкм. Недостатком этого метода является повреждение ряда структур клетки. Поэтому применяют метод приготовления срезов с помощью быстрого замораживания. Замороженную ткань режут на специальном микротоме (криотоме), оборудованном холодной камерой (криостатом). Помимо обычной световой микроскопии изучение клетки проводится с помощью темнопольной, фазово-контрастной, флюоресцентной и некоторых других видов световой микроскопии. Темнопольное микроскопирование. Темнопольный микроскоп в отличие от обычного снабжен специальным конденсором. В конденсоре имеется темная диафрагма, не пропускающая свет в центр поля зрения, так что объект освещается косым пучком. При этом в объектив микроскопа попадают только лучи, отраженные и рассеянные от поверхности объекта, что повышает контрастность некоторых структур и делает их видимыми. Темнопольную микроскопию применяют для наблюдения ряда структур в живой клетке. В частности темнопольную микроскопию используют для определения частоты повреждений акросомы у спермиев сельскохозяйственных животных. Фазовоконтрастное микроскопирование. Фазовоконтрастный микроскоп был сконструирован Фрицем Зернике в 1932 г. Фазовоконтрастная микроскопия является отличным методом прижизненного наблюдения за клетками. Ее используют для изучения многих органоидов клетки и хромосом во время деления. В конденсоре фазовоконтрастного микроскопа имеется кольцевая диафрагма, через которую свет проходит в виде полого конуса, а остальные лучи поглощаются. В объективе находится фазовая пластинка, представляющая собой прозрачный диск, имеющий выемку. Форма и размер выемки совпадают с прямым изображением кольцевой диафрагмы. При помещении объекта между конденсором и объективом в задней фокальной плоскости объектива, кроме прямого изображения, появляется несколько перекрывающих друг друга дифракционных изображений диафрагмы. Выемка фазовой пластинки рассчитывается так, чтобы оба пучка лучей, образующих прямое и дифракционное изображение, отличались по оптическому пути на четверть длины волны. Таким образом, фазовые различия, которые раньше не улавливались глазом, превращаются в различия интенсивности и становятся видимыми. Флуоресцентная микроскопия является хорошим методом прижизненного наблюдения клеток. Флуоресцентный микроскоп позволяет наблюдать флуоресценцию (свечение) ряда веществ и структур клетки. Флуоресценция объекта возбуждается ультрафиолетовыми или сине-фиолетовыми лучами от специальных источников света. Излучение объекта всегда имеет большую длину волны, чем возбуждающий свет. Объект рассматривается в лучах его флуоресценции, которые отделяются от лучей возбуждающего света при помощи светофильтров. Ряд веществ (некоторые витамины, пигменты, липиды) обладают собственной (первичной) флуоресценцией. Вещества клетки, не обладающие этим свойством, предварительно окрашивают специальными красителями – флюорохромами, а затем наблюдают вторичную флуоресценцию. Электронное микроскопирование. В электронном микроскопе для построения изображения вместо света используют поток электронов в вакууме. Фокусировка электронного пучка производится не линзами, как в световом микроскопе, а электромагнитными полями. Изображение наблюдают на флюоресцирующем экране и фотографируют. Объекты при электронной микроскопии находятся в глубоком вакууме, поэтому предварительно их подвергают фиксации и специальной обработке. По этой причине с помощью электронного микроскопа можно изучать только убитые клетки. Кроме того, они должны быть очень тонкими, так как поток электронов сильно поглощается объектом. В этой связи в качестве объектов используют ультратонкие срезы толщиной 20-50 нм, помещенные на тончайшие пленки. В трансмиссионном (просвечивающем) электронном микроскопе электроны проходят сквозь объект так, как в световом микроскопе через него проходит свет. Просвечивающая электронная микроскопия применяется для изучения ультратонких срезов микробов, тканей, а также строения мелких объектов (вирусов, жгутиков и др.). В сканирующем электронном микроскопе точно сфокусированный пучок электронов движется взад и вперед по поверхности образца. При этом отраженные от его поверхности электроны собираются и формируют изображение. Преимущество использования этой разновидности электронного микроскопа заключается в том, что создается трехмерное изображение. Поэтому сканирующая электронная микроскопия используется для изучения поверхности объектов. Электронный микроскоп имеет разрешающую способность около 1–2 нм. Этого достаточно для изучения макромолекул. Авторадиография. Этот метод основан на применении меченными радиоактивными изотопами веществ. Если добавить в среду радиоактивный изотоп, поглощаемый клетками в процессе метаболизма, то его внутриклеточную локализацию можно впоследствии выявить с помощью авторадиографии. При использовании этого метода тонкие срезы клеток помещают на пленку. Пленка темнеет под теми местами, где находятся радиоактивные изотопы. В качестве изотопов используют фосфор (P32), железо (Fe59), серу (S35), углерод (С14), тритий (H3) и др. Центрифугирование. Начало методу было положено в 1926 г., когда Сведберг изобрел аналитическую центрифугу и использовал ее для определения молекулярной массы гемоглобина. Перед центрифугированием необходимо разрушить клеточную оболочку. Разрушение проводят, используя ультразвуковую вибрацию, осмотический шок, измельчение, продавливание через маленькое отверстие. При осторожном разрушении некоторые органоиды клетки сохраняются в интактном состоянии. Измельченные ткани с разрушенными клеточными оболочками помещают в пробирки и вращают в центрифуге с большой скоростью. Метод основан на том, что различные клеточные органоиды имеют разную массу и плотность. Более плотные органоиды осаждаются в пробирке при низких скоростях центрифугирования, менее плотные - при высоких. Эти слои изучают отдельно. Так ядра и неразрушенные клетки, быстро оседают при относительно низких скоростях и образуют осадок на дне центрифужной пробирки. При более высокой скорости выпадают в осадок митохондрии, а еще при более высоких скоростях и длительных периодах центрифугирования осаждаются рибосомы. Обычно такие очищенные компоненты сохраняют высокую биохимическую активность. Метод культуры клеток и тканей состоит в том, что из одной или нескольких клеток на специальной питательной среде можно получить группу однотипных клеток. Этот метод имеет колоссальные перспективы не только для цитологии, но и для медицины, сельского хозяйства. Так клеточные культуры используют для выяснения закономерностей дифференцировки, взаимодействия клеток со средой, адаптации, старения, трансформации и др. В биотехнологии клеточные культуры применяют при производстве вакцин и биологически активных веществ. В фармакологии их используют в качестве тест-объектов при испытании новых лекарственных препаратов. Основоположником этого метода является американский зоолог и эмбриолог Р. Гаррисон (1879-1959), которому в 1907 г. удалось культивировать клетки саламандры в искусственной среде вне организма. Впоследствии многие типы растительных и животных клеток выращивались in vitro, и этот метод позволил сделать ряд важных открытий в области физиологии клеток. Выражение in vitro (по-латыни «в стекле) означает, что исследование проведено не на живом организме, а в стеклянном сосуде того или иного рода. В противоположность первому выражению in vivo указывает на эксперимент с целым, живым организмом. Культуры, приготовленные непосредственно из тканей организма, называют первичными культурами. В большинстве случаев клетки первичной культуры можно перенести из культуральной чашки и использовать для получения большого количества вторичных культур. Клеточные линии можно использовать для получения кло6нов, которые происходят из одиночной клетки-предшественника. Можно осуществить слияние клеток одного или разных видов. Чтобы добиться слияния, клетки подвергают воздействию вирусных ферментов или полиэтиленгликоля. Эти вещества повреждают плазматическую мембрану клеток, что приводит к образованию клетки с двумя отдельными ядрами. Спустя определенное время такая клетка делится путем митоза, образуя гибридную клетку. В гибридной клетке все хромосомы объединены в одно большое ядро. Такие гибридные клетки можно клонировать и получить гибридную клеточную линию. Используя этот метод, удалось получить гибридные клетки человека и мыши, человека и жабы. Поученные гибридные клетки нестабильны и после многочисленных клеточных делений теряют большинство хромосом либо одного, либо другого вида. Конечный продукт становится, например, по существу клеткой мыши, где человеческие гены отсутствуют или имеются лишь в незначительном количестве. Поэтому эту методику с успехом можно использовать для картирования генов в хромосомах человека. Микрургия. Этот метод основан на использовании микроманипуляторов. Они представляют собой приборы, обеспечивающие точные движения микроинструментов в клетке. Микроинструменты обычно делают из стекла. Их форма определяется задачами микрургических операций. Они могут быть в виде игл, шприцев, пипеток, шпателей, скальпелей и т. д. С помощью микроманипуляторов над клетками можно производить разнообразные операции (инъекции в клетку веществ, извлечение и пересадка ядер, локальное повреждение клеточных структур и т.д.). Особенно хорошо микрургические операции удаются на крупных клетках (одноклеточные, яйцеклетки амфибий, клетки зародышей некоторых животных). Так клетку амебы удается разделить на три основных компонента – мембрану, цитоплазму и ядро. Затем эти компоненты можно вновь собрать и получить живую клетку. Таким путем могут быть получены искусственные клетки, состоящие из компонентов разных видов амеб. Микрургические операции производятся не только микроинструментами, но сфокусированным пучком ультрафиолетовых лучей (лучевой микроукол). Кроме названных методов при изучении клетки используют хроматографию, электрофорез и некоторые другие. Новые методы позволили достичь огромных успехов в изучении клетки. Однако следует помнить, что классические методы цитологии, основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под световым микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.
Лекция 1. Структура растительной клетки Методы изучения растительной клетки Световая микроскопия Электронная микроскопия Метод замораживания-скалывания Дифференциальное центрифугирование Метод культуры клеток Клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов. Клетки эмбриональных (неспециализированных) тканей животных и растений в общем плане строения очень сходны. Именно это обстоятельство в свое время явилось причиной для появления и развития клеточной теории. Морфологические различия проявляются уже в дифференцированных клетках специализированных тканей растений и животных. Особенности строения растительной клетки, как и растения в целом, связаны с образом жизни и способом питания. Большинство растений ведет относительно неподвижный (прикрепленный) образ жизни. Специфика питания растений состоит в том, что вода и питательные вещества: органические и неорганические, находятся вокруг в рассеянном виде и растению приходится их поглощать путем диффузии. Кроме того, зеленые растения на свету осуществляют автотрофный способ питания. Благодаря этому, эволюционно сложились некоторые специфические особенности строения и роста растительных клеток. К ним относятся:
Строение клетки в самом общем виде известно вам еще из курса общей биологии и при подготовке к вступительным экзаменам вы достаточно хорошо штудировали эту тему. Эта тема в разных аспектах рассматривается и в соответствующих университетских курсах (например, зоология беспозвоночных, низшие растения). Кроме того, более детальное знакомство с клеткой на высоком уровне предстоит в курсе "цитология". Нам же важно акцентировать внимание на специфических особенностях строения растительной клетки, причем преимущественно клетки высшего растения. При самом поверхностном рассмотрении структуры типичной растительной клетки в ее составе обнаруживаются три основных компонента: (1) клеточная стенка, (2) вакуоль, занимающая в зрелых клетках центральное положение и заполняющая практически весь их объем и (3) протопласт, оттесняемый вакуолью к периферии в виде постенного слоя. Именно эти компоненты обнаруживаются на малом увеличении светового микроскопа. Причем клеточная оболочка и вакуоль являются продуктами жизнедеятельности протопласта. Живое тело клетки? протопласт состоит из органоидов, погруженных в гиалоплазму. К организмам клетки относятся: ядро, пластиды, митохондрии, диктиосомы, эндоплазматический ретикулум, микротельца и др. Гиалоплазма с органеллами за вычетом ядра составляет цитоплазму клетки. Для выражения размеров субклеточных структур используются определенные меры длины: микрометр и нанометр. Микрометр в системе единиц измерения СИ величина, равная 10-6 м. Говоря другими словами, микрометр (аббревиатура мкм) составляет 1/1000000 долю метра и 1/1000 долю миллиметра. 1 мкм = 10-6 м. Старое название этой меры микрон. Нанометр в той же системе представляет миллионную долю миллиметра 1 нм = 10-9 м и тысячную долю микрометра. Размеры и форма растительных клеток варьируются в широком диапазоне. В типичном случае размеры клеток высшего растения колеблются в пределах 10 - 300 мкм. Правда, встречаются клетки - гиганты, например, клетки сочной мякоти плодов цитрусовых составляют в поперечнике несколько миллиметров или чрезвычайно длинные лубяные волокна у крапивы достигают 80 мм длины при микроскопической толщине. По форме различают изодиаметрические клетки, у которых линейные размеры во всех направлениях равны или отличаются незначительно (то есть длина, ширина и высота этих клеток сопоставимы). Такие клетки называют паренхимными (паренхима). Сильно вытянутые клетки, у которых длина во много раз (иногда в сотни и тысячи) превышает высоту и ширину, называют прозенхимными (прозенхима).
Методы изучения растительной клетки Для изучения клеток разработано и применяется множество методов, возможности которых определяют уровень наших знаний в этой области. Успехи в изучении биологии клетки, включая наиболее выдающиеся достижения последних лет, как правило, связаны с применением новых методов. Поэтому для более полного понимания клеточной биологии необходимо иметь хотя бы некоторое представление о соответствующих методах исследования клетки. Световая микроскопия Самым древним и, вместе с тем, наиболее распространенным методом изучения клетки является микроскопия. Можно сказать, что и начало изучения клетки было положено изобретением светового оптического микроскопа. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм. Это означает, что если вы смотрите на две линии, которые находятся друг от друга на расстоянии меньше 0,1 мм, они сливаются в одну. Чтобы различить структуры, расположенные более тесно, применяют оптические приборы, например, микроскоп. Но возможности светового микроскопа не безграничны. Предел разрешения светового микроскопа задается длиной световой волны, то есть оптический микроскоп может быть использован только для изучения таких структур, минимальные размеры которых сопоставимы с длиной волны светового излучения. Лучший световой микроскоп имеет разрешающую способность около 0.2 мкм (или 200 нм), то есть примерно в 500 раз улучшает человеческий глаз. Теоретически построить световой микроскоп с большим разрешением невозможно. Многие компоненты клетки близки по своей оптической плотности и без специальной обработки практически не видны в обычный световой микроскоп. Для того, чтобы сделать их видимыми, используют различные красители, обладающие определенной избирательностью. В начале XIX в. Возникла потребность в красителях для окрашивания текстильных тканей, что в свою очередь вызвало ускоренное развитие органической химии. Оказалось, что некоторые из этих красителей окрашивают и биологические ткани и, что было уж совсем неожиданно, часто предпочтительно связываются с определенными компонентами клетки. Использование таких избирательных красителей дает возможность более тонко исследовать внутреннее строение клетки. Приведем лишь несколько примеров:
|
