Отговорите на задачи 1–21 са поредица от числа, число или дума (фраза).

1

Помислете за предложената схема на посоки на еволюция. Запишете липсващия термин, посочен на диаграмата, с въпросителен знак в отговора

2

Изберете два правилни отговора от пет и запишете числата, под които са посочени.

С помощта на светлинна микроскопия в растителна клетка е възможно да се разграничи

1. рибозоми

2. вакуола

3. микротубули

4. клетъчна стена

5. ендоплазмен ретикулум

3

Колко ДНК молекули има в клетъчното ядро ​​след репликация, ако диплоидният набор съдържа 46 ДНК молекули? В отговора запишете само съответния номер.

Отговор: ______

4

Всички изброени по -долу признаци, с изключение на два, се използват за описание на процесите, протичащи в интерфазата. Определете два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете числата, под които са посочени в таблицата.

1. репликация на dna

2. Синтез на АТФ

3. формиране на ядрената обвивка

4. синтез на всички видове РНК

5. спирализация на хромозоми

5

Установете съответствие между характеристиките и органелите на клетката: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона

СПЕЦИФИКАЦИИ

А. затворена молекула на ДНК

Б. окислителни ензими върху криста

Б. вътрешно съдържание - кариоплазма

Г. линейни хромозоми

Д. наличието на хроматин в интерфазата

Д. сгъната вътрешна мембрана

ОРГАНОИДИ

2. митохондрията

6

Колко различни фенотипа се образуват в потомството, когато се кръстосват две хетерозиготни сладки грахови растения с розови цветя (червеното непълно доминира над бялото)? В отговора запишете само броя на фенотиповете.

7

Всички характеристики с изключение на две по -долу се използват за описание на мутационната вариабилност. Определете две характеристики, които „изпадат“ от общия списък, и запишете числата, под които са посочени в таблицата

1. образуван от рентгенови лъчи

2. има промяна в посоката

3. промени в нормалния диапазон на реакция

4. образуван в резултат на нарушение на мейозата

5. възниква внезапно при индивиди

8

Установете съответствие между примери и методи на разпространение: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.

А. възпроизвеждане на теменужки по листа

Б. живородено в акула

Б. наполовина реснички-обувки

D. хидра пъпка

Д. хвърляне на хайвера на риба

Д. партеногенеза на пчелите

МЕТОДИ НА РАЗВИТИЕ

1. сексуален

2. сексуален

9

Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени в таблицата.

Следните характеристики са характерни за гъбите:

2. имат ограничен растеж

3. по вид храна - хетеротрофи

4. има коренови косми

5. изпълняваща ролята на редуктори в екосистемата

6. са предядрени организми

10

Установете съответствие между характеристиките и класовете на членестоноги: за всяка позиция, посочена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.

СПЕЦИФИКАЦИИ

А. наличието на две двойки антени

Б. прехвърляне на някои видове болести, опасни за хората

Б. външно храносмилане

Г. борба с насекомите

Д. пречистване на резервоари от органични остатъци

Д. наличието на четири двойки крайници

ЧЛЕНОВЕ КЛАСОВЕ

1. Ракообразни

2. Паякообразни

11

Установете реда на систематичните таксони, започвайки с най -малките. Запишете съответната последователност от числа в таблицата

2. Членистоноги

3. Двукрили

4. Насекоми

5. Малариен комар

6. Животни

12

Изберете три правилно маркирани надписи за чертежа на човешкия череп. Запишете числата, под които са посочени в таблицата.

1. челна кост

2. тилна кост

3. слепоочна кост

4. теменна кост

5. челюстна кост

6. Зигоматична кост

13

Установете съответствие между човешките органи и телесните кухини, в които се намират тези органи: за всяка позиция, посочена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.

ЧОВЕШКИ ОРГАНИ

Сърце

Б. белите дробове

Г. трахея

D. черен дроб

Е. далак

КУПИТЕЛ НА ТЯЛОТО

1. гръден

2. коремна

14

Установете последователност за преминаване на сигнали през сензорната визуална система. Запишете съответната последователност от числа в таблицата.

1. роговица

2. зрителната област на кората на главния мозък

3. стъклено тяло

4. зрителния нерв

5. лещата

6. ретина

15

Прочети текста. Изберете три изречения, които описват екологичния критерий за растителен вид Pemphigus vulgaris. Запишете числата, под които са посочени.

(1) Pemphigus vulgaris се среща главно в средиземноморския регион на Европа и Африка. (2) Pemphigus vulgaris расте в канавки, езера, застояли и бавно течащи водни басейни, блата. (3) Листата на растенията са разчленени на множество нишковидни дялове, листата и стъблата са снабдени с мехурчета. (4) Пемфигусът цъфти от юни до септември. (5) Цветовете са жълти, 5-10 на дръжка. (6) Pemphigus vulgaris е насекомоядно растение.

16

Установете съответствие между характеристиките и начините за постигане на биологичен прогрес: за всяка позиция, посочена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона

СПЕЦИФИКАЦИИ

А. частни адаптации към условията на живот

Б. появата на класове животни

Б. формиране на раждане в семействата

Г. повишаване нивото на организация на организмите

Д. появата на разделения на растения

НАЧИНИ ЗА ПОСТИГНАНЕ НА БИОЛОГИЧЕН ПРОГРЕС

1. ароморфоза

2. идиоадаптация

17

Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Естествените биогеоценози включват

1. дъбова горичка

6. пасища

18

Установете съответствие между черти и екосистеми: за всеки елемент, даден в първата колона, изберете съответния елемент от втората колона.

ЗНАКИ

А. ниска саморегулация

Б. разнообразие от производители

Б. доминиране на монокултурата

Г. къси хранителни вериги

Д. разклонени мрежи за захранване

Д. видово разнообразие на животните

ЕКОСИСТЕМИ

1. пшенично поле

2. перушина тревна степ

19

Установете последователността на етапите на развитие на чернодробния метил, започвайки с освобождаването на яйца от крайния гостоприемник във външната среда. Запишете съответната поредица от числа.

1. образуване на киста

2. вмъкване на ларвата в тялото на малък езерски охлюв

3. размножаването на ларвата

4. освобождаването на ларвата от яйцата във водата

5. прикрепване на ларвата на опашката към водни обекти

6. излизането на ларвата от тялото на малък езерски охлюв

20

Помислете за чертеж, изобразяващ фаза на сърдечния цикъл. Определете името на тази фаза, нейната продължителност и посоката на кръвния поток. Попълнете празните клетки в таблицата, като използвате изброените термини и процеси. За всяка буква с букви изберете подходящия термин или процес от предоставения списък.

Списък на термините и процесите:

1. притока на кръв от атриума към вентрикула

2. притока на кръв от камерата към артерията

3. притока на кръв от вените към атриума

4. предсърдна систола

6. систола на вентрикула

21

Анализирайте таблицата „Време, необходимо за разпознаване на тестовото изображение“. На субектите бяха показани номера с различни цветове и черно-бели изображения с различна сложност. Записано е времето, необходимо на субекта да разпознае и да даде име на обекта.

Изберете твърдения, които могат да бъдат формулирани въз основа на анализа на представените данни

1. Колкото по -прост е обектът, толкова по -малко светлина е необходима за разпознаването му.

2. Времето за разпознаване на числата не зависи от цвета им.

3. Черните предмети се разпознават по -бързо от цветните.

4. Цветните числа се разпознават по -бързо от сложното изображение

5. Привечер разпознаването на цветен обект е отслабено.

Част 2.

Първо запишете номера на задачата (22, 23 и т.н.), след това подробното решение. Запишете отговорите ясно и четливо.

В плодовете на някои сортове растения (портокали, мандарини) липсват семена. Какви класически методи за размножаване се използват за получаване на тези сортове и как се размножават тези растения?

Покажи отговора

Елементи за реакция:

1. Класически методи на размножаване - за получаване на сортове растения без семена се използва изкуствена мутагенеза с последваща хибридизация на растенията.

2. Безсеменните сортове се размножават вегетативно. Например, вегетативно размножаване на тези сортове е възможно чрез присаждане на пъпки (резници), третирани с мутагени в короната на немутантните растения.

Определете вида и фазата на делене на оригиналната диплоидна клетка, показана на диаграмата. Дайте мотивиран отговор.

Покажи отговора

Елементи за реакция:

1. Тип разделение: мейоза.

2. Фаза на разделяне: Метафаза на мейоза II.

3. Диаграмата показва мейоза - метафаза II на мейозата, тъй като хромозомите имат две хроматиди, но са представени от една двойка (няма хомоложна двойка). Диаграмата показва метафаза, така че хромозомите са подредени в екватора на клетката в една линия.

Намерете три грешки в горния текст. Посочете броя на изреченията, в които са допуснати грешки, поправете ги.

(1) Рибите са обитатели на водната среда. (2) По произход и структурни характеристики рибите се делят на два класа: хрущялни и костисти. (3) Главата, насочена отпред, е слета с тялото, което започва от свободния ръб на оперкулумите и завършва с опашната област. (4) При всички риби хрилете се отварят извън тялото с хрилни прорези. (5) Всички риби имат плувен мехур. (6) Най-древната от костните риби цис-перки. (7) Те се характеризират с месести, люспести перки, нотохорд, развит при възрастни риби, слабо развит плувен мехур и други характеристики.

Покажи отговора

Елементи за реакция:

Допуснати са грешки в изречения 3, 4, 5.

(3) Главата, заострена отпред, е слета с тялото, което започва от свободния ръб на оперкулумите и завършва с аналната перка (или ануса).

(4) Не всички риби хриле се отварят извън тялото чрез хрилни прорези; при костните и остеохондралните те са покрити с хрилни капаци.

(5) Не всички риби имат плувен мехур.

Какви структурни характеристики на ставата я правят здрава, подвижна и намалява триенето между костите? Посочете четири характеристики. Обяснете отговора.

Покажи отговора

Елементи за реакция:

1. Ставата е покрита със ставната капсула, която се състои от съединителна тъкан и й придава здравина.

2. Ставната глава съответства на гленоидната кухина, което осигурява подвижността на ставата.

3. Ставите са подсилени с връзки.

4. Вътре в ставната капсула се отделя течност, което намалява триенето.

В резултат на продължителната употреба на пестициди в полетата могат да се наблюдават огнища на нарастване на броя на вредителите. Обяснете защо могат да възникнат такива огнища на нарастване на населението. Посочете поне четири причини

Покажи отговора

Елементи за реакция:

1. В резултат на използването на пестициди, хищниците, които се хранят с вредители, загиват, тъй като висока концентрация на пестициди се натрупва в края на хранителната верига.

2. В резултат на наследствена променливост (мутация) и естествен подбор вредителите са придобили устойчивост към пестициди и не умират от тях.

3. Поради високата степен на размножаване, насекомите предават тези характеристики на следващите поколения.

4. Насекомите, придобили устойчивост към пестицида, са в много добри условия (изобилие от храна, липса на конкуренти и хищници), така че има рязко увеличаване на техния брой.

Известно е, че всички видове РНК се синтезират върху ДНК матрица. Фрагмент от молекула на ДНК, върху който се синтезира област от централния контур на тРНК, има следната нуклеотидна последователност: GAAGCTGTTCGGACT. Установете нуклеотидната последователност на тРНК областта, която се синтезира върху този фрагмент, и аминокиселината, която тази тРНК ще носи в процеса на биосинтеза на протеин, ако третият триплет съответства на тРНК антикодон. Обосновете последователността на вашите действия. Използвайте таблицата с генетичен код, за да решите проблема.

Генетичен код (иРНК)

Правила за използване на таблицата

Първият нуклеотид в триплета е взет от левия вертикален ред; вторият - от горния хоризонтален ред и третият - от десния вертикален ред. Там, където линиите от трите нуклеотида се пресичат е желаната аминокиселина

Покажи отговора

Схемата за решаване на проблема включва:

1. Според принципа на комплементарност, основан на ДНК, откриваме нуклеотидната последователност на тРНК нуклеотидната последователност на тРНК областта TsUU-TsGA-TsAA-GCC-UGA.

2. Нуклеотидната последователност на CAA антикодон (трети триплет) съответства на кодона на GUU иРНК.

3. Според таблицата на генетичния код, този кодон съответства на аминокиселината VAL (валин), която тази тРНК ще носи.

Забележка. В този тип задачи ключовите думи са: "всички видове РНК се синтезират върху ДНК шаблон". Тоест, трябва да намерим точно тРНК - молекули, състоящи се от 70-90 нуклеотиди, които са сгънати по определен начин и приличат на форма на детелина по форма и носят аминокиселини в биосинтеза на протеини.

Следователно, първо на ДНК, според принципа на комплементарност, ние определяме мястото на тРНК. След това откриваме този триплет, който е централен, именно него, според принципа на комплементарност, ние превеждаме в иРНК и едва сега откриваме аминокиселината според таблицата на генетичния код.

При кръстосване на растения от сладък грах с антени по издънките и ярки цветя и растения без антени върху издънки с бледи цветя, всички хибриди F 1 се оказаха с антени и ярки цветя. При анализираното кръстосване на F 1 хибриди са получени растения: 323 с антени и ярки цветя, 311 без антени и с бледи цветя, 99 с антени и бледи цветя, 101 без антени и с ярки цветя. Направете схеми за пресичане. Определете генотиповете на родителите и потомството при двете кръстоски. Обяснете образуването на четири фенотипни групи в потомството.

Покажи отговора

A, a - алели, които определят съответно наличието и отсъствието на антени;

В, в - алели, определящи съответно наличието на ярки и бледи цветя.

Р1 ♀ ААВВ - с антени по леторастите и ярки цветя; ♂ aavv - без антени по издънки с бледи цветя

F1 A? B? - с антени и ярки цветя.

Хибридът от първия кръст - A? B? - с антени и ярки цветя; aavv - без антени по издънки с бледи цветя - t. анализиращ кръст е кръст с рецесивна дигомозигота.

323 с антени и ярки цветя,

311 без антени и с бледи цветя,

99 с гъбички и бледи цветя,

101 без антени и с ярки цветя.

Схемата за решаване на проблема включва:

1) P1 ♀ AABB x ♂ aavv (така че няма разделяне в първото поколение).

Гамети ♀ AB ♂ AV

100% дихетерозигот с антени и ярки цветове.

2) Анализиране на пресичане. Защото при потомството разделянето на 1: 1: 1: 1 се нарушава, което означава, че гените AB / ab / са свързани - ние определяме това по броя на индивидите, които не са кръстосани (трябва да има повече от 323 и 311).

Р2 ♀ AаBв × ♂ аавв

Гамети ♀AB /, ♀ Av, ♀aB, ♀ av / и ♂av /

F2 AB // av (323 с антени и ярки цветя), av // av (311 без антени и с бледи цветя), Aavb (99 с антени и бледи цветя), Aavb (101 без антени и с ярки цветя)

Така малкото потомство 99 с антени и бледи цветя, 101 без антени и с ярки цветя се появи в резултат на пресичане.

Генотипове на родителите на първия кръст: AABB, aavv.

Генотипът на потомството при първото кръстосване: AaBv.

Генотипове на родителите на второто пресичане: AB // av, av // av.

Генотипове на потомството на второто кръстосване: AB // av (323 с антени и ярки цветя), av // av (311 без антени и с бледи цветя), Aavv (99 с антени и бледи цветя), Aavv (101 без антени и с ярки цветя).

Образуването на четири фенотипни групи в потомството се обяснява с факта, че черти с антени - ярки цветя и без антени - бледи цветя са свързани, но връзката е непълна и при индивида AaBb има процес на пресичане.

За изследване на клетки са разработени и приложени много методи, чиито възможности определят нивото на нашите познания в тази област. Напредъкът в изследването на клетъчната биология, включително най -забележителните постижения през последните години, обикновено се свързва с прилагането на нови методи. Следователно, за по -пълно разбиране на клетъчната биология е необходимо поне известно разбиране на съответните методи за клетъчно изследване.

Светлинна микроскопия

Най -древният и в същото време най -разпространеният метод за изследване на клетка е микроскопията. Можем да кажем, че началото на изследването на клетката е поставено от изобретението на светлинния оптичен микроскоп.

Невъоръженото човешко око има разделителна способност около 1/10 мм. Това означава, че ако погледнете две линии, които са на по -малко от 0,1 мм една от друга, те се сливат в една. За да се разграничат структури, разположени по -близо, се използват оптични инструменти, например микроскоп.

Но възможностите на светлинен микроскоп не са неограничени. Границата на разделителната способност на светлинния микроскоп се определя от дължината на светлинната вълна, тоест оптичен микроскоп може да се използва само за изследване на такива структури, чиито минимални размери са сравними с дължината на вълната на светлинното излъчване. Най -добрият светлинен микроскоп има разделителна способност от около 0,2 микрона (или 200 nm), което е около 500 пъти по -добро от човешкото око. Теоретично е невъзможно да се изгради светлинен микроскоп с висока разделителна способност.

Много компоненти на клетката са близки по своята оптична плътност и са практически невидими без специална обработка в конвенционален светлинен микроскоп. За да бъдат видими, се използват различни багрила с определена селективност.

В началото на XIX век. Възникна необходимостта от багрила за боядисване на текстилни тъкани, което от своя страна доведе до ускорено развитие на органичната химия. Оказа се, че някои от тези багрила също оцветяват биологичните тъкани и съвсем неочаквано често се свързват преференциално с определени компоненти на клетката. Използването на такива селективни багрила дава възможност за по -тънко изследване на вътрешната структура на клетката. Ето само няколко примера:

· Оцветителят хематоксилин оцветява някои компоненти на ядрото в синьо или виолетово;

· След третиране с флороглуцинол и след това със солна киселина, удължените клетъчни мембрани стават вишневочервени;

· Судан III багрило оцветява коркови клетъчни мембрани в розово;

· Слаб разтвор на йод в калиев йодид оцветява нишестените зърна в синьо.

За микроскопски изследвания повечето тъкани се фиксират преди оцветяване. След фиксирането клетките стават пропускливи за багрилата и клетъчната структура се стабилизира. Едно от най -често срещаните фиксиращи средства в ботаниката е етилов алкохол.

Фиксирането и оцветяването не са единствените процедури, използвани за приготвяне на препарати. Повечето тъкани са твърде дебели, за да се видят веднага при висока разделителна способност. Следователно, тънки срезове се извършват върху микротом. Този уред използва принципа на нарязване на хляб. Малко по -дебели участъци са направени за растителни тъкани, отколкото за животни, тъй като растителните клетки обикновено са по -големи. Дебелината на участъците от растителна тъкан за светлинна микроскопия е около 10 µm - 20 µm. Някои тъкани са твърде меки, за да се режат веднага. Следователно, след фиксиране, те се изсипват в разтопен парафин или специална смола, които напояват цялата тъкан. След охлаждане се образува твърд блок, който след това се нарязва на микротом. За растителните тъкани обаче пълненето се използва много по -рядко, отколкото за животните. Това се дължи на факта, че растителните клетки имат здрави клетъчни стени, които изграждат тъканната рамка. Особено здрави са обвитите обвивки.

Вграждането обаче може да наруши структурата на клетката, затова се използва друг метод, при който тази опасност е намалена? бързо замразяване. Можете да направите без поправка и попълване тук. Замразената тъкан се нарязва на специален микротом (криотом).

Замразените филийки, приготвени по този начин, имат явно предимство, тъй като запазват по -добре характеристиките на естествената структура. Те обаче са по -трудни за приготвяне, а наличието на ледени кристали все още нарушава някои от детайлите.

Микроскопистите винаги са били загрижени за възможността за загуба и изкривяване на някои клетъчни компоненти по време на фиксиране и оцветяване. Следователно получените резултати се проверяват по други методи.

Възможността да се изследват живи клетки под микроскоп изглеждаше много примамлива, но по такъв начин, че подробностите за тяхната структура бяха по -ясно проявени. Такава възможност се предоставя от специални оптични системи: фазов контраст и интерференционни микроскопи. Добре известно е, че светлинните вълни, подобно на водните вълни, могат да се намесват една в друга, увеличавайки или намалявайки амплитудата на получените вълни. В обикновен микроскоп, преминавайки през отделни компоненти на клетката, светлинните вълни променят своята фаза, въпреки че човешкото око не улавя тези различия. Но поради смущения вълните могат да се преобразуват и тогава различните компоненти на клетката могат да се разграничат един от друг под микроскоп, без да се прибягва до оцветяване. Тези микроскопи използват 2 лъча светлинни вълни, които си взаимодействат (наслагват) един върху друг, увеличавайки или намалявайки амплитудата на вълните, влизащи в окото от различни компоненти на клетката.

Светлинната микроскопия се използва за изследване на обекти, чиито размери надхвърлят разделителната способност * на човешкото просто око (приблизително 0,1–0,2 мм).

Подготовка за светлинна микроскопия (микропрепарат)е предмет, поставен върху стъклена пързалка и защитен отгоре с капак. При изследване на микропрепарат с помощта на оптични инструменти се получава увеличено изображение на обект или неговата област.

Елементарно устройство за получаване на увеличено изображение на обекти е лупа. - двойно изпъкнала леща, поставена в рамката на държача. В биологията се използва дисекционна лупасъс сменяеми лещи за окуляри (фиг. 1), които увеличават обектите с 10–40 пъти.

За да получите по -голямо увеличение на обекта, използвайте светлинен микроскоп.В биомедицинските изследвания най -често се използват следните:

директни светлинни микроскопи (биологични);

обърнати биологични микроскопи;

стереоскопични микроскопи;

анализатори на изображения.

Проектиране и предназначение на светлинни микроскопи

Биологичен микроскоппредназначени за наблюдение в пропускаща светлина боядисани и неоцветени предмети. Типичният светлинен микроскоп (фиг. 2) се състои от три основни части: механична, осветителна (електрическа) и оптична.

Механичната част включва стойка, сцена, стелаж (макроскопичен винт), микрометров винт, тръба и револвер.

Стативе основната механична единица на микроскопа. Състои се от държач за тръби (колона) и основа. Основните части на устройството са монтирани на колоната:

въртящо се устройство - въртящ се механизъм за смяна на лещи, който се монтира на „пързалка“ с помощта на специални водачи;

система от винтове за груби (макрометрични) и фини (микрометрични) настройки на микроскопа;

етап (фиксиран или подвижен) за поставяне на обекта на наблюдение;

устройство за закрепване и движение на кондензатора;

точка за закрепване за сменяеми приставки (фотографски, телевизионни и т.н.) - ако е предвидено от дизайна на устройството.

Основата придава стабилност на микроскопа; върху него също са инсталирани надземни или вградени източници на светлина.

Осветителната част осигурява равномерно осветяване на обекта. Той включва огледало (или електрически осветител) и кондензатор.

Огледалодвустранен микроскоп - с плоски и вдлъбнати отразяващи повърхности. Вдлъбната повърхност се използва при естествена светлина, а плоската - при изкуствена светлина.

Кондензатор -това е система от лещи, която събира светлинни лъчи в лъч с по -малко напречно сечение. Диаметърът на светлинния лъч може да се регулира чрез промяна на лумена на кондензаторната мембрана с помощта на специален лост.

Оптичната система на микроскопа се състои от окуляр и обектив, свързани с куха тръба - тръба.

Окулярпоставен в горния отвор на тръбата; предназначени да проектират изображение върху ретината на окото на наблюдателя. Отпред или отгоре на корпуса на окуляра има обозначение, което показва неговото увеличение и размера на видимото поле на изображението (в мм); например "10? / 18".

Образователният микроскоп използва сменяеми окуляри с увеличение 7 ?, 10 ? и 15 ?, често оборудвани с микроуказател под формата на радиална тъмна ивица. Окулярът се състои от две групи лещи: око (най -близо до окото на наблюдателя) и поле (насочено към обектива).

Лещизавинтени в револвера и разположени в долния край на тръбата. Той включва няколко обектива, общият брой на които може да бъде до 14. Колкото повече обективи, толкова по -високо е качеството на изображението.

На тялото на всяка леща е посочена информация за нея:

увеличаване - 4?, 8?, ... 90?, 100?;

бленда (диаметър на полевата леща) - 0,20; 0,65;

допълнителна буквена маркировка, ако обективът е специален (фаза - Ф ( Рh), поляризиращ - П ( Пол), луминисцентно - L ( L) и др.).

Потапящите лещи са маркирани с цветен пръстен и буквено обозначение на типа потапяне *: черен пръстен - MI ( 0il), бяло - VI ( W), оранжево - GI ( Glyc). Потапящите цели позволяват да се получи максимално възможно увеличение на обект или неговата площ при светлинна микроскопия.

Обективите са малки (до 10?); големи (до 50?) и изключително големи (около 100?) увеличения. В образователния микроскоп най -често се използват два вида обективи: ниско увеличение (8 пъти) и голямо (40 пъти).

Общото увеличение на микроскопа се определя чрез умножаване на увеличенията на обектива и окуляра. Например общото увеличение на микроскоп с 40x обектив и 7? ще бъде 40 7 = 280?.

Ако една или повече увеличаващи системи са разположени между обектива и окуляра, тогава общото увеличение на микроскопа е равно на произведението на всички увеличения. Съвременните светлинни микроскопи могат да увеличат обект с около 1500-2000 пъти.

Обърнати и стереоскопични микроскописа показани на фиг. 3.

Обърнат микроскопТова е „обърнат“ дизайн на конвенционален микроскоп: неговият осветител е разположен над обекта, а целите са разположени под сцената. Такова устройство осигурява свободен достъп на инструмента (манипулатор, пръчка, пипета) до изследваната проба по време на наблюдение.

R
е. 3.Обърнат ( А) и стереоскопски ( Б) микроскопи

За обърнатите микроскопи дебелината на обекта не играе голяма роля: може да се използва за изследване на големи предмети или предмети, разположени в лабораторни стъклени съдове (в стъклени колби, в чаши Петри).

Стереоскопичен микроскопви позволява да наблюдавате обекта с двете очи по оптичните оси, наклонени под ъгъл 12–17 ° една спрямо друга. Това създава визуален ефект на триизмерно изображение на обекта. За стереомикроскопията дебелината на изследваната проба също не е особено важна.

Анализатори на изображениясе използват от края на 80 -те години на ХХ век и се основават на използването на съвременни методи за обработка на изображения на обект с елементи на събиране, систематизиране и анализ на информация. Освен това всеки микроскоп с приставка за снимка, видео или цифров фотоапарат и допълнителен дисплей на изображение на видеомонитор може да служи като основа. Изображението се прехвърля на компютър, оборудван със специална програма за анализ на изображението. С помощта на компютър можете да подобрите и редактирате качеството на въведеното изображение, да подчертаете детайлите, да подчертаете границите, да правите надписи, да съставяте нови изображения от фрагменти от стари и т.н. На полученото изображение могат да се правят всякакви измервания с автоматично регистриране на резултатите. Когато повтаряте едни и същи манипулации (или по време на рутинни измервания), е достатъчно да съставите необходимия алгоритъм на операции - компютърът ще извърши статистическа обработка на резултатите сам.

В светлинни микроскопи е възможно да се монтират допълнителни аксесоари, предназначени за:

подобряване на условията на труд(например носител на наркотици, бинокулярна приставка, приставки за фотография и видеозаснемане);

измервания и преброяване (обективни микрометри, микрометри на окуляри, окуляри с вградени решетки);

разширяване на функционалността на микроскопа (например, Да секондензатори с наклонено осветление и тъмно поле, фазово контрастни устройства, оптични филтри, сменяем флуоресцентен осветител).

Конвенционалните и стереоскопични микроскопи позволяват изследване на метод на светло поле: На светъл фон се наблюдава изображение на контрастен неоцветен или цветен обект. Този метод е най -широко използваният.

Метод на тъмно полевъз основа на ефекта, който се постига чрез осветяване на обект с кух конус светлина (използва се специален кондензатор). В този случай на тъмен фон се вижда контрастен светъл обект.

Метод на фазов контрастпредназначени да подобрят контраста на неоцветени обекти (микроорганизми, растителни клетки). Този метод, за разлика от метода на тъмното поле (разкрива само контурите), ви позволява да разгледате елементите на вътрешната структура на обекта, да проучите подробно характеристиките на тъканните участъци или живи клетки.

Метод за изследване на поляризирана светлина се използва за изследване на анизотропни клетъчни структури, които се характеризират със строга молекулна ориентация. Те включват например вътреклетъчни мембрани, нишки на делящо се вретено, миофибрили, ресничести реснички. В зрителното поле на поляризиращ микроскоп те изглеждат ярко светещи на тъмен фон.

Метод на интерференционна микроскопия се основава на разделяне на светлинен лъч на две: единият преминава през обекта, вторият - покрай него. В резултат на това първият лъч се забавя до известна степен и по време на смущения (припокриване) яркостта на светлинната вълна се променя. Поради изразената разлика в оптичните пътеки, неоцветен обект може да изглежда оцветен.

Метод на изследване в светлината на луминесценцията извършва се с помощта на микроскоп, върху който е инсталиран специален осветител, флуоресцентни лещи и система от специални светлинни филтри. Този метод се основава на явлението, което се случва, когато по време на облъчване някои вещества и микро обекти започват да светят в цветовата гама на целия (или повечето) от видимия спектър (фиг. 4).

Този метод е намерил широко приложение в цитохимичните изследвания, позволявайки да се изследва приемането, движението, натрупването и отделянето на различни клетъчни вещества. В медицинската микробиология се използва за идентифициране на причинителите на туберкулоза, дифтерия, гонорея, рецидивираща треска и др .; в онкологията - за цитодиагностика на тумори.

Електронна микроскопия

Първият електронен микроскоп е проектиран през 1934 г. от немския учен Е. Руска. Електронната микроскопия се използва от 1939 г. Това е един от най -важните методи за изследване на структурата на обекти, чиито размери лежат извън разделителната способност на светлинен микроскоп (0,2 μm).

Съвременните електронни микроскопи дават възможност за получаване на изображения на обекти с увеличение, приближаващо се до 1 000 000.

В електронната микроскопия изобразяването се основава на законите на геометричната и вълнова оптика, както и на теорията на електромагнитните полета. В този случай "лещите" са електромагнитни бобини. Магнитното поле, създадено от завоите на бобината, през която протича токът, фокусира електронния лъч по същия начин, по който стъклена леща събира лъч светлина.

Съгласно принципа на действие съвременните електронни микроскопи се делят на предаващи и сканиращи (сканиращи). Първите правят възможно изследването на проби в предадени, а вторите в електрони, разпръснати от обект.

Устройство и принцип на действие трансмисионен електронен микроскопса подобни на тези на светлинен микроскоп: аналог на източник на светлина е електронен прожектор (електронен пистолет); има обективни и кондензаторни „лещи“; камера със сцена; проекционна система, която съответства на окуляра, но предава изображението на флуоресцентен екран или фотографска плоча. Такова устройство тежи няколко тона и достига височина 2,5–3 m (фиг. 5).

Гореща волфрамова нишка (катод) служи като източник на електрони. Излъчените електрони се ускоряват от силно електрическо поле и, преминавайки през отвора в анода, се събират в тесен лъч. Катодно-анодната система се нарича електронен прожектор.

И Пробата за изследване е в магнитното поле на обектив - най -важната леща, която в крайна сметка определя максималната разделителна способност на микроскопа. Тази леща насочва потока от електрони, преминали през пробата, в система от прожекционни лещи, а последните върху флуоресцентен екран или фотографска плоча.

В резултат на електронна бомбардировка на фотографска плоча или екран, покрит със специално флуоресцентно съединение, се получава видимо увеличено изображение.

При сблъсък с материя електроните променят траекторията си в различна степен. Електронният поток се разпръсква дори по въздух; следователно в колоната на работещ електронен микроскоп се поддържа дълбок вакуум, а обектът на изследване трябва да има минимална дебелина.

Области на препарата с повишена плътност или увеличена дебелина, местоположенията на тежки атоми силно отклоняват електроните и следователно изглеждат като тъмни зони на светъл фон (метод на ярко поле).

Електромагнитните полета обаче могат да се регулират така, че само разпръснатите електрони да влизат в диафрагмата на лещата. Тогава пробата изглежда светла на тъмен фон (метод на тъмно поле).

И Изображението може да бъде наблюдавано чрез бинокулярен светлинен микроскоп, прикрепен към устройството, показан на телевизионен екран или записан на видеокасета. Ако регистрирането на електрони се извършва върху фотографска плоча, тогава се получава моментна снимка на обекта - електронен дифракционен модел (фиг. 6). Електронните дифракционни схеми могат да бъдат допълнително увеличени с около 10 пъти без загуба на яснота.

Ориз. 6.Електронни дифракционни модели: А- митохондрии (метод с ярко поле), Б- участък от митохондриалната криста (метод на тъмно поле)

NS сканиращ електронен микроскопизобретен през 50 -те години на ХХ век. Неговите магнитни лещи фокусират излъчените електрони в лъч с много малък диаметър (само няколко десетки нанометра), наречен електронна стойка... Последният се движи по обекта като лъч, който се движи около радарния екран и за определено време сканира дадена област от повърхността на пробата. В резултат на това на екрана се появява релефно изображение на сканираната повърхност на обекта. Този режим на работа на микроскопа позволява да се получат висококачествени обемни електронни дифракционни модели (фиг. 7).

Основният недостатък на електронната микроскопия е фактът, че тя не позволява наблюдение на живи обекти, тъй като изследваният материал е поставен във вакуум и е изложен на радиационно увреждане (електронният поток е йонизиращо лъчение).

Приложение на електронната микроскопия в биологията и медицинатаима за цел да изследва такива обекти, които не могат да бъдат открити с помощта на конвенционален светлинен микроскоп. С помощта на електронна микроскопия са разкрити подробности за структурата на биологичните мембрани, митохондриите, ендоплазмения ретикулум, рибозомите и други органели на клетката. Този метод се използва широко за изследване на фината структура на про- и еукариотни клетки, вируси, бактериофаги и други субмикроскопски обекти.

В областта на биомедицинските изследвания съвременните електронни микроскопи дават възможност да се получи изображение дори на отделни макромолекули на биополимери (нуклеинови киселини, протеини, полизахариди). По този начин те дават огромен принос за развитието на съвременната медицина, дават възможност да се задълбочи по -дълбоко в сложната биологична същност на човека.