Генетика - Гуляев Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
История возникновения и развития цитологии неразрывно связана с изобретением микроскопа и совершенствованием техники микроскопических исследований. Английский естествоиспытатель Р. Гук, рассматривая под микроскопом пробку, обнаружил, что она состоит из отдельных замкнутых ячеек. Он назвал их клетками. Это открытие, имевшее для биологии очень важное значение, Р. Гук в 1665 г. опубликовал в своей книге «Микрография». Но потребовалось немало времени и работы многих ученых, прежде чем было доказано клеточное строение живых организмов. В 1827 г. русский ученый П. Ф. Горянинов в книге «Начальные основания ботаники» впервые изложил клеточное строение растений. В 1834 г. он четко сформулировал представление о клеточном строении живой материи. В 1838—1839 гг. немецкие ученые ботаник М. Шлей-деи и зоолог Т. Шванн, изучая строение тканей растений и животных, независимо друг от друга пришли к выводу, что все живые организмы состоят из клеток. В 1855 г. Р. Вирхов сформулировал
положение, согласно которому любая клетка происходит только от предшествующей клетки путем деления. Так была обоснована клеточная теория строения живых организмов. Она оказала огромное влияние на развитие многих биологических наук — эмбриологии, физиологии, ботаники и других. Ф. Энгельс ставил открытие клеточного стр'оения живых существ в один ряд с такими величайшими открытиями естествознания XIX в., как закон превращения и сохранения энергии и эволюционное учение Ч. Дарвина.
Открытие клеточного строения организмов указывало на единство происхождения жизни на Земле.
За 130-летний период развития цитология, используя световой микроскоп, установила основные составные части клетки и выяснила их значение. С помощью световой микроскопии в цитологии были сделаны важнейшие открытия. Однако на протяжении длительного периода она оставалась преимущественно наукой описательной. Качественно новый этап в изучении взаимосвязи строения и жизнедеятельности клеточных структур наступил в последние годы в связи с развитием молекулярной биологии.
Молекулярная биология — наука, возникшая на стыке биологии и химии. Она изучает основные проявления жизни (обмен веществ, наследственность, раздражимость) на уровне строения и взаимодействия молекул, слагающих все частицы клетки. На основе последних достижений физики, химии, математики и других точных наук молекулярная биология использует новейшие методы исследований. К ним прежде всего относятся: электронная микроскопия» центрифугирование, рентгеноструктурный анализ, метод авторадиографии и др.
Микроскоп, с помощью которого Р. Гук впервые увидел клетку, давал увеличение примерно в 100—150 раз. Самый совершенный современный световой микроскоп увеличивает рассматриваемые микрообъекты примерно в 1800 раз. Наибольшее теоретически возможное увеличение, которого можно достичь в таком микроскопе,— 2500—3000 раз. Это очень большое увеличение, но для изучения мельчайших структур клетки оно оказалось недостаточным. Разрешающая способность такого микроскопа, т. е. возможность видеть две рядом расположенные точки рассматриваемого предмета, оказывается для этих целей недостаточной. Предел увеличения здесь ставит не несовершенство оптической системы, а сама волновая природа света. Любое изучение, в том числе и свет, не может давать изображение предмета, если его размеры меньше, чем длина волны этого излучения. Неоднородности рассматриваемого предмета как бы перестают замечаться. Длина волны видимого света около 0,0005 мм, или 0,5 мкм. Это и есть предел возможности оптического микроскопа, его разрешающая способность. Большие возможности для совершенствования световой микроскопии открывает использование телевизионной и лазерной техники.
Электронная микроскопия. Принципиально иной способ для изучения структуры микрообъектов используется в электронном микроскопе. Оказалось, что для создания изображения
можно использовать не только световые, но и другие волны. Волновой природой обладают, например, электроны. Если ускорить электроны в электромагнитном поле с большим напряжением, длина их волны оказывается равной около 0,000005 мкм, т. е. » 100 000 раз короче волн видимого света. С такой длиной волны можно рассматривать любые предельно мелкие клеточные структуры и даже отдельные молекулы.
Световой луч, идущий через оптическую систему обычного микроскопа, в электронном микроскопе заменяется потоком летящих с большой скоростью электронов. Электромагнитные поля, обладая вращательной симметрией, выполняют здесь роль своеобразных линз. Попадая на специальный экран, они дают свечение, которое можно наблюдать, как на экране телевизора, и фотографировать, его.
Лучшие современные электронные микроскопы имеют разрешающую способность до 0,0002 мкм. Обычно в электронном микроскопе получаются снимки с увеличением в 100 000 раз. Затем путем фотографирования достигают увеличения их в 1 000 000 раз и> более.
Для изучения поверхностной структуры микрообъектов в настоящее время применяют сканирующие электронные микроскопы (СЭМ). Изображение в них получается путем точечной развертки? при поступлении электронных сигналов в кинескоп, подобно телевизионному. Этот прибор дает трехмерное изображение непрозрачных объектов с высокой глубиной резкости и разрешением до
