Клетки под микроскопом

Размер большинства клеток животных – 10–100 мкм. Человеческий глаз не способен увидеть такие маленькие объекты, тем более рассмотреть их строение и понять как функционируют компоненты клетки. Для изучения строения клеток используются микроскопы, в которых объекты увеличиваются с помощью стеклянных линз. Оптические микроскопы различной конструкции позволяют увеличивать объекты в 10–10000 раз. Предел разрешения для оптического микроскопа 0,2 мкм.

Электронные микроскопы позволили достичь значительного повышения разрешения по сравнению со световыми микроскопами, поскольку используют пучки электронов вместо лучей света. Увеличение разрешения связано с тем, что дебройлевская длина волны электрона значительно меньше, чем длина волны света.

Микрографии, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа с высоким разрешением, отражают реальную картину строения клетки. На микрографии видны отдельные органеллы, которые специалист сможет отличить друг от друга. Метод имеет ряд ограничений:

  • не всегда можно однозначно отождествить изображение объекта на микрографии с соответствующей органеллой;

  • образец для электронно-микроскопического исследования должен фиксироваться, то есть изготавливается как бы слепок

Поэтому с помощью электронной микроскопии невозможны ни динамические исследования, ни получение изображения одной и той же клетки в разных условиях.

Создание флуоресцентных микроскопов предоставило ученым новые возможности для исследовании строения и функций различных внутриклеточных органелл и их компонентов. С помощью флуоресцентных микроскопов измеряется не интенсивность проходящего света, а интенсивность вторичного излучения эндогенных соединений (например, НАДН) или специальных красителей, которые каким-то образом вводятся в клетку. Флуоресцентные зонды позволяют избирательно отслеживать изменения положения и свойств одного определенного соединения или внутриклеточного компонента. Флуоресцентные зонды (метки) бывают разных видов. Они или химически «пришиваются» к изучаемому соединению, или способны обратимо взаимодействовать с эндогенными веществами. Часто для исследования биохимических процессов используется способность флуоресцентных соединений изменять свои свойства в результате взаимодействия с определенными соединениями (например, изменение спектра эмиссии кальциевых зондов при связывании ионов свободного цитоплазматического кальция). Более того, с помощью флуоресцентных зондов стало возможным увидеть, как многие биохимические процессы развиваются во времени в живой клетке.

Следующим шагом в развитии микроскопии стало создание конфокальных флуоресцентных микроскопов, которые позволяют с достаточно высоким разрешением получать трехмерные картины.

Модель иллюстрирует, как строение клеток животных и функции внутриклеточных органелл изучаются с помощью различных микроскопов – обычного оптического, флуоресцентного, конфокального, пропускающего и сканирующего электронных микроскопов.

На первой сцене при помощи списка можно выбрать увеличение микроскопа. Для управления анимацией используйте кнопки Назад и Далее.