ЗНАКОМСТВО С УСТРОЙСТВОМ МИКРОСКОПА И ТЕХНИКОЙ МИКРОСКОПИРОВАНИЯ. СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ. ПЛАСТИДЫ: ХЛОРОПЛАСТЫ, ХРОМОПЛАСТЫ, ЛЕЙКОПЛАСТЫ. ДВИЖЕНИЕ ЦИТОПЛАЗМЫ.

Цель работы:

1. Познакомиться с устройством светового микроскопа, освоить навыки микроскопирования и приготовления временных препаратов.

2. Изучить строение растительной клетки.

3. Познакомиться со строением и функцией разных типов пластид: хлоропластов, хромопластов, лейкопластов.

МИКРОСКОП. ПРАВИЛА РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ.

Строение тканей и органов высших растений на клеточном уровне возможно изучить только с помощью микроскопа. Микроскоп – сложный оптико-механический прибор, служащий для рассмотрения объектов, недоступных невооруженному глазу. Микроскоп дает мнимое, обратно увеличенное изображение. В зависимости от метода получения увеличенного изображения объекта различают световую и электронную микроскопию, которые позволяют изучить микроскопическое и ультрамикроскопическое изучение объекта.

Световой микроскоп состоит из оптической и механической систем. Оптическая система микроскопа включает объектив, окуляр, конденсор, зеркало.

Объектив представляет наиболее важную часть оптической системы: именно от него зависит четкость и увеличение изображения.  На объективе имеются цифровые и буквенные обозначения. Цифры 8, 10, 20, 40, 90 указывают на собственное увеличение объектива. Цифры 0,2; 0,4; 0,65; 0,75, 0,95 отвечают апертуре объектива, которая связана с разрешающей способностью. Следовательно, чем выше апертура объектива, тем более тонкую структуру объекта можно рассмотреть, но при этом уменьшается глубина резкости.

Окулярустроен намного проще объектива и состоит всего из двух линз,вставленных в металлический цилиндр. Он строит мнимое изображение и увеличивает его, не выявляя подробностей строения.

Для определения общего увеличения микроскопа увеличение объективаумножают на увеличение окуляра.

Конденсор с апертурной диафрагмой служит для наилучшего освещения изучаемого объекта. Изменением положения конденсора и размера апертурной (ирисовой) диафрагмы регулируют яркость освещения и четкость изображения. Увеличение диаметра отверстия диафрагмы уменьшает освещение объекта, но увеличивает глубину резкости. Конденсор позволяетосветить объект широко расходящимся пучком лучей, что особенно необходимо при работе с большим увеличением.

Освещение служит для направления лучей от источника света через конденсор и отверстия предметного столика на объект.

Механическая система предназначена для удобства пользования оптикой микроскопа. Она состоит из основания (штатива, подставки ), тубусодержателя , механизмов макрометрической (макровинт ) и микрометрической (микровинт ) фокусировок , т у б у са, револьвера и предметного столика.

Тубусодержатель, подвижно соединен со штативом. С помощью подающих механизмов его можно передвигать по вертикали для наведения на фокус.

Тубус– полый цилиндр, в верхнее отверстие которого вставляется окуляр, а к нижней части подвижно присоединяется револьвер. Он предназначен для быстрой смены объективов и представляет собой диск с гнездами, в которые ввинчиваются объективы, дающие разное увеличение.

Предметный столик, служит для установки микроскопа он имеет круглую или квадратную форму и неподвижно соединен со штативом микроскопа. Как правило, он имеет округлую или квадратную форму и на некоторых марках подвижно соединен со штативом микроскопа. В центре столика имеется отверстие, в которое входит верхняя часть конденсора. Отверстия на поверхности столика служат для установления зажимов (клемм), закрепляющих препарат, и препаратоводителя.

Организация рабочего места и правил работы с микроскопом:

1.Микроскоп устанавливается на столе против левого плеча, примерно на 2 см от края стола. Его ставят тубусодержателем к себе, перпендикулярно к краю стола, и не сдвигают до конца занятий.

2. Направляют зеркало к источнику освещения и устанавливают свет.

3. С правой стороны от микроскопа размещают тетрадь для зарисовок и записи наблюдений, оборудование и материалы.

4. Тщательно чистят предметные и покровные стекла. Недостаточно чистые стекла делает изображения мутным и затрудняет изучение объекта.

Работа с микроскопом

1. Работают с микроскопом только сидя.

2. Проверяют чистоту оптической системы микроскопа. В случае загрязнения линзы протираются сухой чистой тряпочкой из хлопчатобумажной ткани. Если грязь не удаляется, тряпочку смачивают бензином или смесью спирта с эфиром.

3. Микроскопирование всегда начинают при малых увеличениях (объектив х8).

4. Конденсор поднимают в крайне верхнее положение, полностью раскрывают апертурную диафрагму.

5. Направляют зеркало, в том случае если микроскоп оснащен зеркалом, к источнику света и устанавливают максимальную освещенность, контролируя ее через окуляр. Включают осветитель, если микроскоп оснащен им.

6. Помещают препарат на предметный столик так, чтобы оптическая ось проходила через объект.

7. Проводят фокусировку механизмом макрометрической настройки и приступают к исследованию объекта.

8. При переходе к работе с большим увеличением (объективы х20 и х40) объект или интересующую часть объекта устанавливают в центр поля зрения, препарат закрепляют клеммами. Затем поворотом револьвера устанавливают в рабочее положение объектив с необходимым увеличением.

9. Проводят фокусировку механизмами макро- и микрометрической настройки. Вращать винты следует плавно, не допуская рывков и применения силы. Микрометрический винт можно вращать влево и вправо только на полоборота.

10. По окончании работы микроскоп снова переводят на малое увеличение и только после этого снимают препарат с предметного столика. Со штатива убирается пыль и следы жидкости, и микроскоп переносят на место хранения. Микроскоп переносят двумя руками: одной берут за изгиб тубусодержателя, другой поддерживают за основание.

Приготовление временных препаратов

Временные препараты готовятся непосредственно в процессе занятия.

Основные моменты приготовления таких препаратов сводятся к следующему:

1. Тщательно вычистить предметные и покровные стекла.

2. На середину предметного стекла капнуть воды и поместить в нее исследуемый объект;

3. Накрыть каплю покровным стеклом так, чтобы вода вытеснила воздух и заполнила все пространство под покровным стеклом. Для этого большим и указательным пальцами правой руки взять покровное стекло за уголки, завести его за каплю и противоположным краем стекла, наклоняя его под острым углом к предметному, коснуться краем капли. Затем осторожно и постепенно опустить стекло на каплю. При этом вода Если опускать покровное стекло резко, в препарате могут оказаться пузырьки воздуха, которые под микроскопом видны в виде сферических тел с черными контурами, что затрудняет изучение объекта. Если вода не заполняет всего пространства под покровным стеклом, то пипеткой или стеклянной палочкой сбоку покровного стекла добавляют небольшую каплю. В силу поверхностного натяжения капля втягивается под стекло и заполняет под ним все пространство. Если вода выступит за края покровного стекла, ее следует удалить, прикладывая сбоку полоску фильтровальной бумаги.

СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Клетка является основной, структурной единицей растительного организма. Организм одноклеточных растений представлен одной клеткой,которая осуществляет все жизненные функции, характерные для целого организма – питание, дыхание, размножение, накопление запасов, выделение продуктов обмена. И. т.д. Клетки, составляющие тело многоклеточного организма, как правило, неоднородны, имеют разную структуру, и выполняют различные функции.

Живая клетка растений представляет собой объемное тело, состоящее из протопласта, окруженного оболочкой. Протопласт (от греч. протос – первый, пластос – вылепленный) состоит из цитоплазмы и ядра. Ядро – обязательный органоид растительной клетки, состоящий из двумембранной липопротеидной оболочки, отделяющей его содержимое от цитоплазмы, хроматина, ядрышка, кариоплазмы и продуктов синтетической активности.

Цитоплазма неоднородна по строению и составу и включает в себя гиалоплазму, мембранные и немембранные компоненты. К мембранным компонентам относится вакуолярная система (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы, вакуоли) и двумембранные компоненты (митохондрии и пластиды). К н е мембранным компонентам относят рибосомы, микротрубочки, микрофиламенты и немембранные макромолекулярные комплексы.

Гиалоплазма (от греч. гиалине – прозрачный), основная плазма или матрикс цитоплазмы, представляет собой сложную систему истинных и коллоидных растворов различных веществ, среди которых основную роль играют высокомолекулярные соединения, главным образом белки. Важнейшая роль гиалоплазмы заключается в том, что эта среда объединяет все клеточные структуры и обеспечивает химическое взаимодействие их друг с другом.

В живой растительной клетке основное вещество находится в постоянном движении. Это движение называется током цитоплазмы или циклозом. Он, несомненно, облегчает передвижение веществ в клетке и обмен ими между клеткой и окружающей средой. Циклоз прекращается в мертвой клетке.

Клетки высших растительных организмов в цитоплазме содержат вакуоли . У молодых клеток может быть несколько мелких вакуолей, которые по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну или несколько крупных вакуолей, занимающих до 80% объема всей клетки. Мембрана, ограничивающая вакуоли носит название тонопласта. Полость вакуоли заполнена клеточным соком, представляющим собой водный раствор, в который входят различные неорганические соли, сахара, органические кислоты и их соли, и другие низкомолекулярные соединения, а также некоторые высокомолекулярные вещества, например, белки. Одной из главных функций вакуолей является поддержание тургорного давления клеток.

Оболочка является продуктом жизнедеятельности протопласта и представляет собой более или менее плотную пленку. Оболочка защищает живое содержимое от повреждений, принимает участие в поглощении и передвижении веществ, транспирации и выделении секретов. Очень часто оболочка растительной клетки выполняет жизненно важные функции, и после отмирания живого содержимого.

Материал и оборудование

1. Чешуя лука репчатого (красного сорта).

2. Микроскопы.

3.Предметные и покровные стекла, капельницы с дистиллированной водой, препаровальные иглы, пипетки, марлевые салфетки, фильтровальная бумага, пинцеты, скальпели.

4. Учебники и методические руководства.

Задание

1. Познакомиться с устройством микроскопа, записать название его частей и основные правила работы с ним.

2.Приготовить временный препарат эпидермиса сочной чешуи луковицы лука репчатого (Allium cepa L.). Рассмотреть и зарисовать строение клетки, отметить оболочку, ядро, цитоплазму, вакуоли.

Пояснение к заданию.

При выполнении первого задания необходимо внимательно изучить принципы устройства микроскопа и познакомиться с основными частями оптической и механической систем. Особе внимание обратить на цифровые и буквенные обозначения, имеющиеся на объективах и окулярах и чистоту их линз. Освоить основные приемы и правила работы с микроскопом и подготовить его к просмотру препарата при малом увеличении. В альбоме сделать записи согласно заданию.

Для выполнения второго задания необходимо прежде всего подготовить предметные и покровные стекла. Для этого поместить стекло в складку марлевой салфетки между большим и указательным пальцами руки и протереть их легкими и круговыми движениями пальцев. Затем на середину предметного стекла нанести каплю воды. Внутреннюю мясистую чешую лука слегка надрезать и препаровальной иглой или пинцетом снять кожицу с вогнутой или наружной стороны. Эпидермис расправить препаровальной иглой в капле воды на предметном стекле и накрыть покровным.

При малом увеличении микроскопа в поле зрения будут видны множество плотносомкнутых клеток многоугольной формы и разных размеров(рис. 1).

При большом увеличении микроскопа внимательно изучить одну-две клетки. Работая микровинтом и изменяя диаметр диафрагмы добиться четкой видимости всех структур клетки. Обратить внимание, что каждая клетка имеет собственную оболочку. В клетке различимы несколько вакуолей с окрашенным соком. Внутреннюю поверхность клеточной оболочки выстилает тонкий слой цитоплазмы с зернистыми включениями, от которого отходят тяжи, пересекающие полость клетки. Они образуют ядерный кармашек, в котором располагается ядро округлой формы с хорошо различимым ядрышком.

Рис.1. Клетки эпидермиса мясистой чешуи лука.

При большом увеличении микроскопа зарисовать в крупном масштабе одну-две клетки. Обозначить оболочку, ядро цитоплазму, вакуоли.

ПЛАСТИДЫ: ХЛОРОПЛАСТЫ, ХРОМОПЛАСТЫ, ЛЕЙКОПЛАСТЫ. ДВИЖЕНИЕ ЦИТОПЛАЗМЫ.

Пластиды – специфические органоиды растительной клети. В них происходят процессы синтеза углеводов, белков и жиров. Каждая пластида окружена собственной оболочкой, состоящей из двух элементарных мембран. Внутри пластиды различают мембранную систему и более или менее гомогенное вещество – строму . Пластиды эукариотических водорослей обычно называют хроматофорами (от греч. хрома – краска, фрео – несу). Они имеют разнообразную форму (чашевидную, звездчатую, лентовидную и др.), крупные размеры и содержатся в клетке в небольшом количестве, часто в числе одной - двух.

У высших растений наблюдается морфологическая и функциональная дифференциация пластид. В зависимости от состава пигментов и выполняемой функции они подразделяются на три типа: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.

Хлоропласты (от греч. хлорос – зеленый, пластос – вылепленный) – пластиды зеленого цвета. Их окраска обусловлена содержанием хлорофиллов а и b. Кроме того, в хлоропластах присутствуют пигменты из группы каротиноидов: оранжево-красный каротин и желтый ксантофилл, которые маскируются зеленой окраской хлорофилла. Структура хлоропласта достаточна сложна. Его оболочка хлоропласта состоит из двух элементарных мембран, строма пронизана развитой системой мембран в виде плоских пузырьков, называемых тилакоидами . Тилакоиды собраны в стопки – граны , напоминающие столбики монет. Тилакоиды отдельных гран связаны друг с другом тилакоидами стромы, или межгранными тилакоидами. Хлорофиллы и каротиноиды встроены в тилакоидные мембраны.

Хлоропласты выполняют функцию фотосинтеза – синтеза органических веществ из неорганических за счет использования солнечной энергии. Кроме того, хлоропласты участвуют в синтезе аминокислот и жирных кислот и служат хранилищем запасов крахмала.

Хромопласты (от греч. хрома – цвет, пластос – вылепленный) – пластиды желтого, оранжевого или красного цвета. Их окраска обусловлена содержанием пигментов из группы каротиноидов: каротина, ксантофилла, ликопина и др. Форма хромопластов разнообразна: эллипсовидная, веретеновидная, игловидная, ромбовидная и т.д. Хромопласты могут развиваться из зеленых хлоропластов; последние при этом теряют хлорофилл и внутренние мембранные структуры и накапливают каротиноиды.

Хромопласты придают яркую окраску цветкам и плодам, что способствует насекомоопылению и распространению плодов и семян птицами и другими животными.

Лейкопласты (от греч. лейкос – белый, пластос – вылепленный) – непигментированные пластиды. Они встречаются практически во всех растительных клетках, особенно в клетках запасающих тканей. Имеют небольшие размеры (1-2 мкм) и располагаются обычно около ядра. Форма лейкопластов довольно разнообразна: округлая, овальная, яйцевидная, палочковидная. На свету лейкопласты могут превращаться в хлоропласты.

Функция лейкопластов заключается в синтезе вторичного крахмала (амилопласты), белка (протеопласты) и липидов (олеопласты).

Материал и оборудование

1. Листья элодеи, листья традесканции (слегка подвяленные), плоды рябины.

2. Микроскопы.

3. Предметные и покровные стекла, иглы, пинцеты, скальпели, марлевые

салфетки.

4. Учебники и методические руководства.

Задание. Рассмотреть и зарисовать: 1. хлоропласты в клетках листа элодеи (Elodea Canadensis Rich); 2. хромопласты в клетках околоплодника плодов рябины (Sorbus aucuparia L.); 3. лейкопласты в клетках нижнего эпидермиса традесканции (Tradescantia zebrina Hort.).

Отметить форму пластид, подсчитать их количество в клетке, указать пигменты и функцию пластид.

Пояснение к заданию.

Для выполнения задания необходимо отделить лист элодеи, расположенный на верхушке побега и поместить его в каплю воды на предметном стекле морфологически верхней стороной кверху. Накрыть покровным стеклом, при этом внимательно следить, чтобы весь лист был погружен в воду и препарат не содержал пузырьков воздуха. Для детального изучения клеток с хлоропластами на малом увеличении необходимо найти участок в основании листовой пластинки между ее краем и жилкой. При большом увеличении внимательно изучить форму и расположение хлоропластов. Обратить внимание, что в клетке хлоропласты обычно располагаются вдоль клеточной оболочки, в постенном слое цитоплазмы (рис.3).

Они имеют форму двояковыпуклой линзы и при рассмотрении сверху видны в виде округлых телец, а при рассмотрении сбоку – в виде овальных. Регулируя освещение, можно заметить внутри хлоропластов блестящие зернышки первичного крахмала. На препарате можно увидеть, как хлоропласты передвигаются. Движение хлоропластов пассивно – они увлекаются током цитоплазмы и по их движению можно судить о характере движения цитоплазмы.

Рис.3. Пластиды: А-хлоропласты в клетках листа элодеи; Б-хромопласты в клетках мякоти плодов рябины; В-лейкопласты в клетках листа традесканции (Из Ильиной, 1979; Барыкиной и др., 1979)

При большом увеличении микроскопа в альбоме зарисовать в крупном масштабе 1-2 клетки листа элодеи, показав пластиды в разном положении. Обозначить оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоли, хлоропласты с зернами ассимиляционного крахмала. Направление движения цитоплазмы указать стрелками.

Для изучения хромопластов необходимо приготовить временный препарат клеток околоплодников плода рябины. Для этого кончиком иглы или пинцета необходимо захватить немного мякоти прямо под кожицей. Мякоть поместить в каплю воды на предметное стекло и равномерно распределить ее в капле. Препарат накрыть покровным стеклом. При малом увеличении выбрать клетку, в которой наиболее четко видны хромопласты. Обратить внимание, что клетки околоплодника рябины имеют округлую, овальную или слегка угловатую форму. Оболочка клеток прозрачная и очень тонкая. Под оболочкой различим постенный слой цитоплазмы с хромопластами и ядром. Хромопласты имеют желто-оранжевый или оранжево-красный цвет и разнообразную форму – ромбическую, игольчатую, серповидную, треугольную.

Зарисовать 1-2 клетки, показав разнообразие форм хромопластов. Подсчитать количество пластид в клетке и сделать соответствующие обозначения

Для изучения лейкопластов необходимо приготовит временный препарат нижнего эпидермиса листа традесканции зебровидной. Для этого большим и указательным пальцем взять лист и обернуть вокруг указательного пальца морфологически нижней стороной листа кверху. Скальпелем или бритвой сделать на листе неглубокий поперечный надрез в области жилки ближе к основанию листа, захватить край надреза пинцетом и потянуть вдоль листа от основания к верхушке. При этом вместе с мякотью листа отрывается тонкий однослойный кусочек эпидермиса. Его положить на предметное стекло в каплю воды, расправить препаровальными иглами и накрыть покровным стеклом. При малом увеличении микроскопа хорошо видно, что эпидермис состоит из шестиугольных плотносомкнутых клеток. При большом увеличении хорошо различимы в цитоплазме, особенно около ядра, мелкие бесцветные округлые тельца – лейкопласты.

При большом увеличении изобразить 1-2 клетки, показав форму и расположение лейкопластов. Обозначить оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоли, пластиды.