МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ

РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

КРЫМСКОЕ РЕСПУБЛИКАНСКОЕ ВНЕШКОЛЬНОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

«ЦЕНТР ЭКОЛОГО-НАТУРАЛИСТИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА

УЧАЩЕЙСЯ МОЛОДЕЖИ»

ОТКРЫТОЕ ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ:

ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Разработала:

Кузнецова Елена Юрьевна, методист высшей категории,

руководитель учебного коллектива

«Основы биологии», к.с.-х.н.

г. Симферополь, 2014 г.

Тема занятия : Изучение строения растительной клетки под микроскопом

Цель : закрепить и углубить знания об особенностях строения растительной клетки.

Тип занятия : лабораторное занятие

Используемые формы и методы : беседа, тестирование, работа с микроскопической техникой.

Вводимые понятия : клеточная стенка, ядро, вакуоль, хлорофилловые зерна, крахмальные зерна, плазмолиз, деплазмолиз.

Материалы и оборудование : микроскопы с принадлежностями, вода, 5% раствор поваренной соли, сочная чешуя лука, лист валлиснерии, картофель.

План проведения занятия :

Актуализация знаний. Тестирование.

Строение микроскопа и работа с микроскопической техникой.

Методика изготовления временных препаратов. Приготовление препарата эпидермы сочной чешуи лука, микроскопирование.

Постановка эксперимента. Явления плазмолиза и деплазмолиза.

Крахмальные зерна мякоти картофеля.

Хлорофилловые зерна листа валлиснерии.

Ход занятия :

1. Актуализация знаний. Тестирование .

Тестовые задания по теме «Строение растительной клетки»

1 Какие органеллы отсутствуют в животной клетке:

a ) митохондрии б) пластиды в) рибосомы г) ядро

2. В каких органеллах образуется первичный крахмал:

3. В каких органеллах происходит окислительное фосфорилирование:

a ) митохондрии б) хлоропласты в) ядро г) рибосомы

4. Какая группа липидов формирует основу клеточных мембран:

а) нейтральные жиры б) фосфолипиды в) воски г) каратиноиды

5. Растительная клетка, в отличие от животной, имеет:

а) эндоплазматический ретикулум б) комплекс Гольджи

в) вакуоль с клеточным соком г) митохондрии

6. Гранулярный эндоплазматический ретикулум отличается от агранулярного наличием:

а) центросом б) лизосом в) рибосом г) пероксисом

7. Митохондрии называют энергетическими станциями клетки. Такое название органелл связано с их функцией:

а) синтеза белков б) внутриклеточного пищеварения

в) транспорта газов, в частности кислорода г) синтеза АТФ

8. Запас питательных веществ клетки содержится в:

а) ядре б) хлоропластах в) ядрышке г) лейкопластах

9. В какой из этих органелл осуществляется фотофосфорилирование:

Строение микроскопа и работа с микроскопической техникой .

В состав механического устройства микроскопа входят штатив, предметный столик, осветительная система, кремальера, микромет-рический винт, тубус и револьвер.

На предметный столик кладется объект изучения. Под предметным столиком расположено осветительное устройство; в него входит двусто-роннее зеркальце. Собирая лучи, идущие от источника освещения, вогнутое зеркало отражает их в виде пучка лучей, который через отверстие в центре столика направляется на объект.

Оптическая система микроскопа состоит из окуляра, объектива и связывающего их тубуса. Объективы бывают двух родов: для малого и большого увеличения изображения. При необходимости сменить объектив пользуются револьвером – вогнутой круглой пластинкой с ввинченными в нее объективами. Вся оптическая система подвижна: поднимая ее вращением кремальеры против часовой стрелки или опуская ее вращением по часовой стрелке, находят положение, при котором объект становится видимым наблюдателю.

Строение микроскопа :

1 – окуляр; 2- револьвер для смены объективов; 3 – объектив;

4 – кремальера для грубой наводки;

5 – микрометрический винт для точной наводки; 6 – предметный столик; 7 – зеркало; 8 - конденсор

3. Методика изготовления временных препаратов. Приготовление препарата эпидермы сочной чешуи лука, микроскопирование .

Приготовить предметное стекло с каплей воды;

Из мясистой чешуи луковицы скальпелем вырезать небольшой кусочек (около 1 см 2) с внутренней (вогнутой) стороны, пинцетом или иглой снять прозрачную пленку (эпидермис). Положить в приготовленную каплю и наложить покровное стекло;

Изучить строение клетки при малом и большом увеличении;

Зарисовать одну клетку. Отметить клеточную стенку, постенный слой цитоплазмы, ядро, вакуоль с клеточным соком.

Строение растительной клетки

Постановка эксперимента. Явления плазмолиза и деплазмолиза .

Приготовить новый препарат из кожицы лука. Снять препарат со столика микроскопа, заменить воду под покровным стеклом 5% раствором поваренной соли (NaCl). Покровное стекло можно не снимать: каплю раствора нанести около него, чтобы она слилась с водой под стеклом, а потом с противоположной стороны приложить полоску фильтровальной бумаги. Раствор войдет под покровное стекло и заменит воду.

Мы поместили клетку в гипертонический раствор, т.е. концентрация раствора вне клетки превышает концентрацию веществ в клетке. При этом вода выходит из вакуоли, объем вакуоли уменьшается, цитоплазма отходит от оболочки и сокращается вместе с вакуолью. Наблюдается явление плазмолиза .

В зависимости от степени концентрации взятого раствора, быстроты обработки и формы клетки картины плазмолиза могут быть различными.

Если плазмолиз идет медленно в слабом растворе, содержимое клетки чаще всего вначале отходит от оболочки по концам клетки (уголковый плазмолиз), могут быть затронуты большие участки клетки (вогнутый плазмолиз). Содержимое клетки может обособиться в одну круглую каплю (выпуклый плазмолиз). При воздействии на клетку более крепкого раствора плазмолиз протекает быстрее, и возникают картины судорожного плазмолиза, при котором содержимое остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта.

Явление плазмолиза

А – Растительная клетка:

1 – клеточная стенка;

2 – вакуоль;

3 – постенный слой цитоплазмы;

4 – ядро.

Б – Д – Плазмолиз:

Б – уголковый;

В – вогнутый;

Г – выпуклый;

Д – судорожный

5 – нити Гехта

При плазмолизе клетка остается живой. Более того, показателем жизнеспособности клетки может служить способность ее к плазмолизу. При возврате клетки в чистую воду наступает деплазмолиз , при котором клетка опять поглощает воду, вакуоль увеличивается в объеме, и цитоплазма, прижимаясь к оболочке, растягивает ее.

Зарисовать разные стадии плазмолиза с соответствующими обозначениями.

Провести явление деплазмолиза, вытеснив из-под покровного стекла раствор соли с помощью воды и фильтровальной бумаги.

Крахмальные зерна мякоти картофеля

Крахмальные зерна - основной тип запасных питательных веществ растительной клетки. Образуются только в пластидах живых клеток, в их строме. В хлоропластах на свету откладываются зерна ассимиляционного (первичного) крахмала, образующиеся при избытке продуктов фотосинтеза – сахаров.

Приготовить препарат крахмальных зерен из мякоти картофеля. С этой целью на предметное стекло в каплю воды выдавить сок мякоти клубня картофеля. Рассмотреть под микроскопом, зарисовать.

Крахмальные зерна картофеля

Хлорофилловые зерна листа валлиснерии

Приготовить препарат из листа валлиснерии, поставив в центр поля зрения достаточно крупные клетки нижней трети листовой пластинки, недалеко от средней жилки. Рассмотреть этот участок под большим увеличением, зарисовать хлоропласты.

Хлоропласты в клетках листа валлиснерии

Выводы по занятию :

Установить отличия растительной и животной клеток;

Установить закономерности осмотических явлений в клетке.

Домашнее задание :

Разгадать кроссворд «Клеточное строение»

Кроссворд «Клеточное строение»

По горизонтали : 2 . Жидкое подвижное содержимое клетки. 5 . Главный органоид клетки. 8 . Составная часть микроскопа. 10 . Единица живого организма. 12 . Простой увеличительный прибор. 13 . Трубка в микроскопе, в которую вставлены увеличительные стекла. 16 . Создатель микроскопа. 18 . Физиологический процесс, свойственный живой клетке. 19 . То, на чем приготавливают препараты. 22 . Участок между клетками с разрушенным межклеточным веществом, заполненный воздухом.

По вертикали : 1 . Окулус (лат. ). 3 . Сложный оптический прибор. 4 . Тонкий участок в оболочке клетки. 6 . Главная структура ядра. 7 . Полость клетки, заполненная клеточным соком. 9 . Часть в верхнем конце тубуса микроскопа, состоящая из оправы и двух увеличительных стекол. 11 . Часть микроскопа, к которой прикреплен тубус. 14 . Покров клетки. 15 . Мелкие тельца в цитоплазме растительной клетки. 17 . Часть луковицы, из которой приготавливают препарат. 20 . Часть микроскопа, расположенная на нижнем конце тубуса. 21 . Водное растение, в клетках листа которого можно увидеть движение цитоплазмы.

Обозреватель BBC Future решила подробнее разузнать о популярнейшем в кулинарии многих стран корнеплоде и о свойствах, которые делают ту или иную его разновидность оптимальной для приготовления одних блюд и абсолютно непригодной для других…Вареная ль, запеченная, жареная или толченая — как картошку ни приготовь, испортить ее, вообще говоря, трудно.

Есть в сытности хорошо пропеченных картофелин, в хрусте картофельных чипсов, в сливочной нежности картошки-пюре что-то такое, что отзывается теплотой не только в наших вкусовых рецепторах, но и в сердце.

(Согласно самому лучшему из известных мне рецептов пюре, кстати, предварительно растопленное масло в отварной картофель добавлять нужно постепенно и до тех пор, пока оно не перестанет впитываться.)
Это настолько привычный для нас продукт питания, что при его приготовлении мы часто не учитываем разницы даже между внешне отличающимися друг от друга видами.

А между тем не всякий картофель подходит для жарки во фритюрнице, и в салате хороши лишь определенные сорта. На школьных уроках домоводства обычно не учат различать картошку по сортам, и она вся кажется нам «на одно лицо».
Однако любой, кто пробовал одну и ту же разновидность и жарить, и варить для салата, прекрасно знает, что в мире корнеплодов тоже нет равенства.
Сорта отличаются своим химическим составом и, соответственно, технологическими свойствами. Так что если вы хотите, чтобы картофельное кушанье вам удалось, очень важно выбрать клубни с подходящими характеристиками.

До фритюрницы, к примеру, некоторые виды никак нельзя допускать. Я вот недавно лично убедилась в этом у себя на кухне, и тревожные сигналы от датчика дыма развеяли мои последние сомнения относительно профпригодности той породы картошки, из которой я тщетно пыталась приготовить чипсы.

Существуют сотни разных сортов картофеля, и, как утверждают диетологи и селекционеры, клубни с желтоватой, бурой, лиловой или красной шкуркой могут довольно сильно отличаться друг от друга не только внешне, но и по своему химическому составу.
Главное же отличие состоит в процентном содержании крахмала, и по этому критерию картофель подразделяют на две основных категории.

К первому типу — крахмалистому (или мучнистому) — относится картошка с высоким содержанием крахмала (в среднем около 22% от массы клубня, согласно результатам исследования Дайаны Маккомбер, которые приводит в своей работе диетолог Ги Кросби).
Она сухая и слоистая; при термической обработке приобретает зернистую текстуру.

Вам захотелось хрустящей обжаренной картошечки? Тогда постарайтесь не использовать так называемый восковой картофель — с ним вы не получите желаемого результатаОбразцовый представитель крахмалистого картофеля (по крайней мере в США) — сорт «Рассет» (Russet), обладающий красноватой кожурой. Он оптимален для фритюра. Низкое содержание в нем воды означает, что, когда чипсы входят в контакт с кипящим маслом, большая часть воды выкипает до того, как на поверхности образуется корочка, и оставшегося количества влаги хватает как раз на то, чтобы нутро каждого кусочка хорошенько пропарилось.

Многочисленные молекулы крахмала в картофеле «Рассет» помогают образованию румяной корочки по краям нарезанных ломтиков, а благодаря тому, что мякоть у него довольно плотная, чипсам не грозит остаться не прожаренными из-за проникшего глубоко внутрь масла.
Крахмалистый картофель также подходит для приготовления пюре и для запекания.
Сравнивая под микроскопом прошедший тепловую обработку картофель двух типов, исследователи обнаружили интересные различия
Но горе тому повару, кто для салата станет варить картошку с высоким содержанием крахмала — впитав в себя воду, она быстро развалится на части.

В салат лучше класть картофель восковых сортов, у которого тонкая кожица и водянистая мякоть. В нем всего около 16% крахмала, и при варке клубни сохраняют целостность ткани.
Многие из относящихся к этой категории разновидностей, кстати, имеют красивые названия, часто образованные от женских имен: «Шарлотта», «Аня», «Кара»…
Сравнивая под микроскопом прошедший термическую обработку картофель крахмалистого и воскового типов, исследователи обнаружили между ними интересные различия.
В отличие от восковых сортов, в мучнистых молекулы крахмала имеют обыкновение высасывать влагу из соседних участков ткани.
Вот почему крахмалистые сорта ощщаются нами как сухие и рассыпчатые, а восковые мы узнаем по их водянистости.
В микроскоп можно увидеть, что клетки, составляющие ткань крахмалистых картофелин, при варке распадаются на маленькие группы, словно крошки песочного печенья, а клубень теряет свое структурное единство. Восковая же картошка, напротив, прекрасно держит форму.Это объясняется тем, что у отвариваемого мучнистого картофеля расщепление содержащихся в клетках крахмальных зерен начинается при более низких температурах, чем у воскового (разница составляет почти 12C).

В результате у первого типа быстрее ослабляются межклеточные связи, и стенки клеток разрушаются на более ранних этапах процесса тепловой кулинарной обработки.
Для любимого многими пюре тоже подходит далеко не каждый тип картофеля
Эти свойства картофеля важно учитывать при выборе сорта, соответствующего конкретной кулинарной задаче. Впрочем, эти знания могут понадобиться не только дома на кухне.

Статья Рэймонда Уилера под названием Potatoes for Human Life Support in Space («Картофель и его роль в поддержании жизнедеятельности человека в космосе») рассказывает об экспериментах по выращиванию картофеля в невесомости.

Для пилотируемых межпланетных полетов умение выращивать съедобные плоды будет ключевым, и уже не один десяток лет ведутся эксперименты, направленные на то, чтобы выяснить, как картофель и другие культуры ведут себя в камерах роста при разных внешних условиях.Тестируются сорта, относящиеся как к крахмалистому типу, так и к восковому, и, по всей видимости, поварам не удастся избавиться от проблемы выбора даже в космосе.

Впрочем, те астрошефы, что долетят до Юпитера, будут вознаграждены — по мнению некоторых ученых, чипсы, приготовленные в условиях гравитации этой планеты, обладают идеальной хрусткостью.
Но у нас на Земле иные законы притяжения. И вот правительство КНР неожиданно объявило о том, что картошка теперь станет основным продуктом в рационе питания китайцев, наряду с рисом и пшеницей.
До сих пор картофель в Китае использовали в основном в качестве приправы к рису, а не как полноценный гарнир.

В китайской кухне мелко нарезанные клубни обычно маринуются в уксусе и затем обжариваются с острым перцем чили. Еще один популярный способ приготовления — потушить с добавлением соевого соуса и аниса.
Однако обещанный статус основного продукта вовсе не означает, что с его обретением картофель займет на столе у китайцев более заметное положение. Вряд ли запеченный «Рассет» заменит им традиционный рис.
По прогнозам обозревателей whatsonweibo.com, освещающего главные тренды китайских медиа, в том числе и социальных, в кулинарный обиход Поднебесной войдут, скорее всего, не блюда из цельного картофеля, а изделия из картофельной муки, вроде лапши и булочек.

Если так, то китайским потребителям не придется ломать себе голову, выбирая правильный сорт картофеля, — выбор за них сделает производитель.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 8 г. Поронайска

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

КАРТОФЕЛЬНАЯ ПАЛОЧКА

Выполнила: ,

Руководитель: учитель биологии

Поронайск, 2013

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Практически нет места на Земле, где бы ни встречались бактерии. Они живут даже во льдах Антарктиды и в горячих источниках. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Большинство бактерий гибнет при температуре +65 –100 °С, но споры некоторых из них переносят нагревание до +140 °С и охлаждение до - 253 °С.

Бактерии – относительно просто устроенные микроскопические организмы. Обычно они одноклеточные. Ядра, отделенного от цитоплазмы оболочкой, у бактерий нет. Такие организмы называются прокариотами. Клетки бактерий имеют намного меньшие размеры, чем клетки растений или животных. В среднем это 0,5–5 мкм. Кишечная палочка, например, имеет длину клетки от 1 до 6 мкм. Самые крупные из бактерий достигают размера в 750 мкм, т. е. 0,75 мм. Самые мелкие из них имеют размеры от 0,1 до 0,25 мкм.

Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в XVII веке Антони ван Левенгук. В середине XIX в. Луи Пастер открыл болезнетворные свойства бактерий, а также связал их со многими хозяйственно важными процессами (например, порчей продуктов питания). Медицинская микробиология получила развитие в трудах Роберта Коха. В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза. Изучением бактерий занимается наука бактериология.

Цель работы: используя описание выращивания микробиологической культуры картофельной палочки, получить и пронаблюдать бактерию картофельной палочки.

Задачи:

1. Найти описание способа выращивания культуры картофельной палочки (поискать в интернете).

2. Подготовить оборудование и материалы для лабораторной работы .

3. Провести наблюдение бактерии картофельной палочки.

Методы работы: поисковый, экспериментальный.

I. ЦАРСТВО БАКТЕРИИ

1. Характеристика строения клетки бактерии

Клетки бактерий имеют чрезвычайно малые размеры. Поэтому изучение их строения началось только с изобретением электронного микроскопа. Традиционно существует разделение бактерий по форме клетки.

Различают шарообразные кокки (например, стрептококки, стафилококки), палочковидные бациллы (например, кишечная палочка), изогнутые в виде запятой вибрионы (например, холерный вибрион), спиралевидные спириллы. Очень часто бактерии образуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок.

Некоторые бактерии имеют жгутики – до 1000. Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные бактерии передвигаются при помощи жгутиков или скольжением. Многие водные бактерии могут погружаться или всплывать, изменяя свою плотность за счет выделения пузырьков газа.

Бактерии активно передвигаются в направлении, определяемом теми или иными раздражителями. Это явление получило название таксиса. Большинство бактерий бесцветно. Некоторые окрашены в пурпурный или зеленый цвет.

Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которой сохраняют постоянную форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерий существенно отличаются от таковых растений и животных.

Снаружи оболочка может быть покрыта ещё и слизистой капсулой. Ещё раз повторю, что оформленного ядра у бактерий нет, а наследственный материал распределен в цитоплазме.

Рисунок 1 . Строение бактериальной клетки

2. Бактерия картофельная палочка

Почвенный микроб – спорообразующая картофельная палочка – широко распространен в природе.

Этот микроб часто становится причиной картофельной (ее еще называют «тягучей») болезни хлеба. Сначала он попадает в зерно (при его созревании и обмолоте), а затем в муку. Споры картофельной палочки термоустойчивы, они не погибают даже при выпечке хлеба, поэтому в дальнейшем, при благоприятных условиях, начинают проявлять свою жизнеспособность. Оптимальными условиями для размножения картофельной палочки являются: среда, близкая к нейтральной (рН около 7,0), температура 35-40° С, несколько повышенная влажность хлеба. И вот что интересно – у ржаного хлеба картофельной болезни не наблюдается, поскольку кислотность его значительно выше, чем пшеничного. Пшеничный хлеб «болеет» исключительно в жаркое время года, если его хранят в душных, плохо вентилируемых помещениях, укладывают горячим навалом или в высокие штабеля. Развитию болезни способствует и повышенная влажность пшеничного хлеба с невысокой кислотностью.

В чем проявляется «тягучая» болезнь? В мякише хлеба или других влажных мучных изделиях (бисквитное пирожное, пряники) через некоторое время происходят изменения. На изломе батона начинает ощущаться слабый неприятный запах, который быстро усиливается и становится похож на запах валерианы или переспелой дыни. Мякиш темнеет, он становится мягким, затем в нем появляется волокнистость, и, наконец, он превращается в клейкую, тягучую грязно-коричневую массу с резким неприятным запахом, напоминающим запах гниющих фруктов. Такой хлеб не пригоден для употребления.

II. ВЫРАЩИВАНИЕ КУЛЬТУРЫ КАРТОФЕЛЬНОЙ ПАЛОЧКИ

1. Способ выращивания культуры картофельной палочки

Картофельная палочка развивается на картофеле. Для ее получения следует взять неочищенный картофель, нарезать небольшими кубиками, поместить в небольшую посуду, залить доверху водой и нагреть до 80°С. Для заражения приготовленной питательной среды спорами картофельной палочки, нужно опустить в нее небольшой комочек почвы, после этого поставить в теплое место на 3 дня. За это время картофельная палочка размножается в большом количестве, ее размеры достигают 15 мкм.

2. Наблюдение культуры картофельная палочка

Лабораторная работа «Приготовление питательной среды и выращивание культуры картофельной палочки»

Оборудование:

Колбы (2 шт.)

Горячая вода.

Холодная вода.

Клубень картофеля, почва

Нож, шпатель.

Описание работы:

Мы выращивали бактерии под названием картофельная палочка. Для начала мы взяли две колбы, потом нарезали картофель. Затем мы в колбы поместили по нескольку кусочков неочищенного картофеля. В одну колбу мы налили – горячую воду и поставили её в тёплое помещение, а в другую колбу налили холодную воду и поставили её в холодное помещение. Через один день мы всыпали немножко почвы. Потом через два дня вода в двух колбах стала немного мутной и на поверхности воды появилась плесень с пенкой.

Приготовление микропрепаратов картофельная палочка

Оборудование:

1. Предметные стёкла, покровные стёкла, пипетка, салфетка, стакан.

2. Вычистила покровные стёкла.

3. Из колбы, где находилось культура, слила раствор с микроорганизмами в стакан.

4. Капельку с культурой нанесла на предметное стекло, накрыла покровным стеклом.

5. Рассмотрела микропрепараты под микроскопом. Сделала микрофотографии на Альтами школьный USB -микроскопе.

font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:" times new roman font-weight:normal>Рисунок 2 . Микрофотография культуры картофельной палочки (метиловый оранжевый). Увеличение в 400 раз

Рисунок 3 . Микрофотография картофельной палочки (лакмус)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, цель работы успешно выполнена. Для выращивания культуры картофельной палочки требуется: картофель, почва, две колбы, горячая и холодная вода, нож, чайник. Для изучения бактерий необходимо микроскопы лучше электронный микроскоп.

Чтобы предупредить развитие картофельной болезни пшеничного хлеба, надо создать неблагоприятные условия для развития картофельной палочки. Здесь много зависит от соблюдения технологического процесса при производстве хлеба и его правильного хранения. А покупателям надо запомнить несколько правил:

1. Покупайте хлеб и булочные изделия только в магазинах, где созданы условия для хранения данной продукции (проветриваемые складские помещения, торговые залы с кондиционированием воздуха, специально оборудованные полки или витрины для реализации булок и батонов).

2. Рассчитывайте объем покупаемого хлеба только на очередной прием пищи или хотя бы на период, не превышающий двенадцатичасовой отрезок времени.

3. Храните хлебобулочные изделия в тканевых («дышащих») мешочках, а если температура воздуха в квартире более 20º С, то в холодильнике.

4. В жаркий период года переходите на хлеб из муки грубого помола, который менее подвержен поражению картофельной болезнью.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов, животных, первый том [Текст] / . – М.: Просвещение, 1984. – 463 с.

2. Гиляров, словарь юного биолога [Текст] / . – М.: Педагогика, 1896. – 352 с.

3. Википедия [Электронный ресурс] /

»: Повышенный уровень лейкоцитов, бактериальная инфекция, картофель содержит крахмал, насекомые переносят заболевания — эти и другие похожие высказывания приходится слышать отовсюду. Каждый день с экранов телевизоров, из уст знакомых, с полос газет и журналов нам в мозг поступает одна и та же информация. Информация, которая, как может показаться, является уделом лишь специалистов — медиков и биологов. Ведь именно они касаются этих вопросов в своей повседневной жизни. Простому же человеку достаются лишь только выводы из тех или иных исследований, сухие слова, не обладающие наглядностью. В этой статье я постараюсь рассказать просто о сложном. О том, как каждый может приблизить к себе неуловимый, на первый взгляд, мир клеток и микроорганизмов.

Вот уже два года, как я наблюдаю за этим миром у себя дома, и год, как делаю фотоснимки. За это время я успел увидеть собственными глазами, какие бывают клетки крови, что опадает с крыльев бабочек и молей, как бьётся сердце у улитки. Конечно, многое можно было бы почерпнуть из учебников, видеолекций и с тематических веб-сайтов. Единственное, что осталось бы не почерпнутым - это ощущение присутствия и близости к тому, чего не видно невооружённым глазом. То, что прочитано в книге или увидено в телепередаче, скорее всего, сотрется из памяти в весьма сжатые сроки. Что увидено лично в объектив микроскопа - останется с тобой навсегда. И останется не столько сам образ увиденного, сколько понимание, что мир устроен именно так, а не иначе. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который в наше время доступен каждому.

Что купить?

Театр начинается с вешалки, а исследование - с покупки оборудования. В нашем случае это будет микроскоп, ибо в лупу много не разглядишь. Из основных характеристик микроскопа «для домашних нужд» стоит выделить, конечно же, набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива. Не всякий биологический образец хорош для исследования на больших увеличениях. Связано это с тем, что большее увеличение оптической системы предполагает меньшую глубину резкости. Следовательно, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров , позволяющий вести наблюдения во всем диапазоне увеличения: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. Иногда бывает оправдано увеличение 1500×, достигающееся при покупке окуляра 15× и объектива 100×. Всё, что увеличивает сильнее, разрешающей способности заметно не прибавит, так как на увеличениях около 2000–2500× уже близок так называемый «оптический предел », обусловленный дифракционными явлениями.

Следующим немаловажным моментом является тип насадки. Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную разновидности. Принцип классификации основывается на том, «сколькими глазами» вы хотите смотреть на объект. В случае монокулярной системы вам придётся щуриться, постоянно меняя глаза от усталости при длительном наблюдении. Здесь вам на помощь придёт бинокулярная насадка, в которую, как и следует из её названия, можно глядеть обоими глазами. В целом, это более благоприятно скажется на самочувствии ваших глаз. Не следует путать бинокуляр со стереомикроскопом. Последний позволяет добиться объёмного восприятия наблюдаемого объекта за счёт наличия двух объективов, в то время как бинокулярные микроскопы просто подают на оба глаза одно и то же изображение. Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз», а именно насадка для установки камеры. Многие производители выпускают специальные камеры для своих моделей микроскопов, хотя можно использовать и обычный фотоаппарат (правда, при этом придётся купить переходник).

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры соответствующих объективов. Канули те времена, когда препарат исследовали в отражённом от зеркала свете. Сейчас микроскопы представляют собой комплексные оптико-механо-электрические приборы, в которых всецело используются достижения научно-технического прогресса. В современных устройствах имеется своя лампочка, свет от которой распространяется через специальное устройство - конденсор , - которое и освещает препарат. В зависимости от типа конденсора можно выделить различные способы наблюдения, самыми популярными из которых являются методы светлого и тёмного поля. Первый метод, знакомый многим ещё со школы, предполагает, что препарат освещается равномерно снизу. При этом в тех местах, где препарат оптически прозрачен, свет распространяется от конденсора в объектив, а в непрозрачной среде свет поглощается, приобретает окраску и рассеивается. Поэтому на белом фоне получается тёмное изображение - отсюда и название метода.

С темнопольным конденсором всё иначе. Он устроен так, что лучи света, выходящие из него, направлены в разные стороны, кроме непосредственно отверстия объектива. Поэтому они проходят сквозь оптически прозрачную среду, не попадая в поле зрения наблюдателя. С другой стороны, лучи, попавшие на непрозрачный объект, рассеиваются на нём во все стороны, в том числе и в направлении объектива. Поэтому в итоге на тёмном фоне будет виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных объектов, которые на светлом фоне не являются контрастными. По умолчанию большинство микроскопов являются светлопольными. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, то стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсоров, устройств фазового контраста, поляризаторов и т.п.

Как известно, оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения - аберрациями . Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Всё это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы. Они используются при профессиональных исследованиях и имеют адекватную цену. Объективы с большим увеличением (например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1, что предполагает использование масла при наблюдении - так называемая иммерсия . Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионном масле. Его показатель преломления обязательно должен соответствовать вашему конкретному объективу.

Конечно, это не весь список параметров, которые следует учитывать при покупке микроскопа. Иногда бывает важно обратить внимание на устройство и расположение предметного столика и рукояток для управления им. Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который светит ярче и греется меньше. Также микроскопы могут иметь индивидуальные особенности. Но основное, что стоило бы сказать об их устройстве, пожалуй, сказано. Каждая дополнительная опция - это добавка к цене, поэтому выбор модели и комплектации - это удел конечного потребителя.

В последнее время наметилась тенденция покупки микроскопов для детей. Такие устройства обычно являются монокулярами с небольшим набором объективов и скромными параметрами, стоят недорого и могут послужить хорошей отправной точкой не только для непосредственно наблюдений, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа. После этого ребёнку уже можно будет купить более серьёзное устройство на основании выводов, сделанных при работе с «бюджетной» моделью.

Как смотреть?

Любительское наблюдение не предполагает исключительных навыков ни в работе с микроскопом, ни в подготовке препаратов. Конечно, можно купить далеко не дешёвые наборы уже готовых препаратов, но тогда не таким ярким будет ощущение вашего личного присутствия в исследовании, да и готовые препараты рано или поздно наскучат. Поэтому, купив микроскоп, стоит задуматься о реальных объектах для наблюдения. Кроме того, вам понадобятся хоть и специальные, но доступные средства для подготовки препаратов.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект является достаточно тонким. Даже не каждая кожура с ягоды или фрукта сама по себе обладает необходимой толщиной, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях достаточно адекватные срезы можно делать обычными лезвиями для бритья. При определённой сноровке можно достигнуть толщины среза в несколько клеточных слоёв, что во многом повысит дифференцируемость объектов препарата. В идеале стоит работать с моноклеточным слоем ткани, ибо несколько слоёв клеток, наложенных друг на друга, создают нечёткое и сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещается на стекло предметное и, в случае необходимости, накрывается стеклом покровным. Поэтому, если в комплекте к микроскопу стёкла не прилагаются, их следует купить отдельно. Сделать это можно в ближайшем магазине медицинской техники. Однако не каждый препарат хорошо прилегает к стеклу, поэтому применяют методы фиксации. Основными являются фиксация огнём и спиртом. Первый метод требует определённого навыка, так как можно попросту «спалить» препарат. Второй способ зачастую более оправдан. Чистый спирт достать не всегда возможно, поэтому в аптеке в качестве заменителя можно приобрести антисептик, который, по сути, является спиртом с примесями. Там же стоит купить йод и зелёнку. Эти привычные для нас средства дезинфекции на деле оказываются ещё и хорошими красителями для препаратов. Ведь не всякий препарат открывает свою сущность при первом взгляде. Иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядро, цитоплазму, органеллы.

Для взятия образцов крови следует приобрести скарификаторы, пипетки и вату. Всё это есть в продаже в медицинских магазинах и аптеках. Кроме того, для сбора объектов из дикой природы следует запастись маленькими пакетиками и баночками. Брать с собой баночку для набора воды из ближайшего водоёма при выезде на природу должно стать у вас хорошей привычкой.

Что смотреть?

Микроскоп приобретён, инструменты закуплены - пора начинать. И начать следует с самого доступного. Что может быть доступнее кожуры репчатого лука (рис. 1 и 2)? Являясь тонкой сама по себе, кожура лука, будучи подкрашенной йодом, обнаруживает в своём строении чётко дифференцируемые ядра. Этот опыт, хорошо знакомый со школы, пожалуй, и стоит провести первым. Саму кожуру лука нужно залить йодом и оставить окрашиваться на 10–15 минут, после чего нужно промыть её под струёй воды.

Кроме того, йод можно использовать для окраски картофеля (рис. 3). Не стоит забывать, что срез необходимо делать как можно более тонким. Буквально 5–10 минут пребывания среза картофеля в йоде проявят пласты крахмала, которые окрасятся в синий цвет. Йод является достаточно универсальным красителем. Им можно окрашивать широкий спектр препаратов.

Рисунок 1. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска йодом. На фотографии дифференцируется ядро в клетке.

Рисунок 2. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска Азур-Эозином. На фотографии в ядре дифференцируется ядрышко.

Рисунок 3. Зерна крахмала в картофеле (увеличение: 100×). Окраска йодом.

На балконах жилых домов часто скапливается большое количество трупов летающих насекомых. Не торопитесь от них избавляться: они могут послужить ценным материалом для исследования. Как видно из фотографий, вы обнаружите, что крылья насекомых волосатые (рис. 4–6). Насекомым это необходимо для того, чтобы крылья не намокали . В силу большого поверхностного натяжения, капли воды не могут «провалиться» сквозь волоски и коснуться крыла.

Это явление называется гидрофобностью . Подробно мы о нем говорили в статье «Физическая водобоязнь ». - Ред.

Рисунок 4. Крыло божьей коровки (увеличение: 400×).

Рисунок 5. Крыло бибионида (увеличение: 400×).

Рисунок 6. Крыло бабочки боярышницы (увеличение: 100×).

Если вы когда-нибудь задевали крыло бабочки или моли, то, наверное, замечали, что с неё слетает какая-то «пыль». На фотографиях отчётливо видно, что этой пылью являются чешуйки с их крыльев (рис. 7). Они имеют разную форму и достаточно легки на отрыв.

Кроме того, можно поверхностно изучить строение конечностей членистоногих (рис. 8), рассмотреть хитиновые плёнки - например, на спине таракана (рис. 9). При должном увеличении можно убедиться, что такие плёнки состоят из плотно прилегающих (возможно, сросшихся) чешуек.

Рисунок 7. Чешуйки с крыльев моли (увеличение: 400×).

Рисунок 8. Конечность паука (увеличение: 100×).

Рисунок 9. Плёнка на спине таракана (увеличение: 400×).

Следующее, что стоило бы понаблюдать - это кожура ягод и фруктов (рис. 10 и 11). Не все фрукты и ягоды обладают приемлемой для наблюдения в микроскоп кожурой. Либо её клеточное строение может быть не дифференцируемым, либо толщина не позволит добиться чёткого изображения. Так или иначе, придётся сделать немало попыток, прежде чем вы получите хороший препарат. Вам придётся перебрать разные сорта винограда - например, для того, чтобы найти тот, у которого красящие вещества в кожуре имели бы «приятную для глаза» форму, или сделать несколько срезов кожицы сливы, пока не добьётесь моноклеточного слоя. В любом случае, вознаграждение за проделанную работу будет достойным.

Рисунок 10. Кожура чёрного винограда (увеличение: 1000×).

Рисунок 11. Кожура сливы (увеличение: 1000×).

Рисунок 12. Лист клевера (увеличение: 100×). Некоторые клетки содержат тёмнокрасный пигмент.

Достаточно доступным для исследования объектом является зелень: трава, водоросли, листья (рис. 12 и 13). Но, несмотря на повсеместную распространённость, выбрать и приготовить хороший образец бывает не так-то просто.

Самым интересным в зелени являются, пожалуй, хлоропласты (рис. 14 и 15). Поэтому срез должен быть исключительно тонким. Нередко приемлемой толщиной обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах.

Рисунок 13. Лист земляники (увеличение: 40×).Рисунок 16. Плавающая водоросль со жгутиком (увеличение: 400×).

Рисунок 17. Детёныш улитки (увеличение: 40×).

Рисунок 18. Мазок крови. Окраска Азур-Эозином по Романовскому (увеличение: 1000×). На фотографии эозинофил на фоне эритроцитов.

Сам себе учёный

Видео 1. Биение сердца улитки (увеличение оптического микроскопа 100×).

После исследования простых и доступных препаратов естественным желанием является усложнение техник наблюдения и расширение класса изучаемых объектов. Для этого, во-первых, понадобится литература по специальным методам исследования, а, во-вторых, специальные средства. Эти средства, хотя и являются своими для каждого типа объектов, всё-таки обладают некоторой общностью и универсальностью. Например, всеобще известный метод окраски по Граму, когда разные виды бактерий после окраски дифференцируются по цветам, может быть применён и при окраске других, не бактериальных, клеток. Близким к нему по сути является и метод окраски мазков крови по Романовскому. В продаже имеется как уже готовый жидкий краситель, так и порошок, состоящий из таких красящих веществ, как азур и эозин. Все красители можно купить в специализированных медико-биологических магазинах, либо заказать в интернете. Если же по каким-то причинам вы не можете достать краситель для крови, можно попросить лаборанта, делающего вам анализ крови в больнице, приложить к анализу стёклышко с окрашенным мазком вашей крови.

Продолжая тему исследования крови, нельзя не упомянуть камеру Горяева - устройство для подсчёта форменных элементов крови. Будучи важным инструментом для оценки количества эритроцитов в крови ещё в те времена, когда не было устройств для автоматического анализа её состава, камера Горяева также позволяет измерять размеры объектов благодаря нанесённой на неё разметке с известными размерами делений. Методы исследования крови и других жидкостей с помощью камеры Горяева описаны в специальной литературе.

Заключение

В данной статье я постарался рассмотреть основные моменты, связанные с выбором микроскопа, подручных средств и основные классы объектов для наблюдения, которые нетрудно встретить в быту и на природе. Как уже было сказано, специальные средства наблюдения предполагают наличие хотя бы начальных навыков работы с микроскопом, поэтому их обзор выходит за рамки данной статьи. Как видно из фотографий, микроскопия может стать приятным хобби, а может быть, для кого-то даже и искусством.

В современном мире, где разнообразные технические средства и устройства находятся в шаговой доступности, каждый сам решает, на что ему потратить собственные деньги. Из развлекательных соображений это может быть дорогостоящий ноутбук или телевизор с запредельным размером диагонали. Но находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его либо далеко в космос, приобретая телескоп, либо, смотря в окуляр микроскопа, проникают взглядом глубоко внутрь. Внутрь той природы, частью которой мы являемся.

Литература

1. Ландсберг Г.С. (2003). Оптика. § 92 (стр. 301);
2. Гуревич А.А. (2003). Пресноводные водоросли;
3. Козинец Г.И. (1998). Атлас клеток крови и костного мозга;
4. Коржевский Д.Э. (2010). Основы гистологичесой техники..

Цель: Ознакомиться со строением крахмальных зерен основных пищевых растений

Методические указания. Наиболее распространенное запасное вещество растений – полисахарид крахмал. Первичный крахмал образуется из продуктов фотосинтеза в листьях растений и имеет вид мелких крупинок. Здесь он не хранится, а транспортируется для построения органов растений или откладывается в виде запасного вещества в плодах.

Рис. 6. Крахмальные зерна различных видов растений

А – из клубней картофеля: 1 – простое; 2 – сложное; 3 – полусложное;

Б – пше-ница (простое); В – овес (сложное); Г – кукуруза (простое);

Д – рис (сложное); Е – гречиха (простое)

Здесь он не хранится, а транспортируется для построения органов растений или откладывается в виде запасного вещества в плодах.

Вторичный или запасной крахмал образуется в лейкопластах (амилопластах) в специализированных органах – корневищах, клубнях, семенах, плодах. Из этого крахмала образуются простые, полусложные и сложные зерна.

Если в лейкопласте имеется одна точка, вокруг которой откладываются слои крахмала, то формируется простое крахмальное зерно (рис. А1, Б, Г).

Сложное зерно образуется, если точек отложения две и больше (рис. А2; В, Д, Е).

Полусложные зерна образуются в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после их соприкосновения образуются общие слои (рис.6,А3). Простые крахмальные зерна имеют пшеница, рожь, кукуруза, сложные – рис, овес, гречиха. В клубнях картофеля встречаются все три типа крахмальных зерен. Форма, размер, строение крахмальных зерен специфичны для каждого вида растений. Поэтому при анализе продовольственного сырья растительного происхождения, в частности муки, по строению крахмальных зерен можно идентифицировать и установить в них наличие примесей.

Задание: Изготовить препараты крахмальных зерен картофеля, пшеницы, овса, риса, гречихи. Произвести окраску (реакцию) раствором йода. Зарисовать при большом увеличении крахмальные зерна, указанных выше растений, сохраняя при этом между ними пропорции. Подписать рисунки, указав вид растения и тип крахмальных зерен.

Последовательность выполнения работы:

Крахмальные зерна картофеля. Отрезают небольшой кусочек клубня и делают им мазок по предметному стеклу с предварительно нанесенной на него каплей воды. Каплю накрывают покровным стеклом, микроскопируют при малом, затем при большом увеличении. Необходимо постараться найти все три типа крахмальных зерен (иногда этого сделать не удается). При рассмотрении слоистости крахмальных зерен прикрывают диафрагму и слегка вращают микровинт. Зарисовать увиденную картину.

Осуществляют окраску препарата раствором йода и, глядя в микроскоп, наблюдают процесс окрашивания.

Препараты крахмальных зерен пшеницы, овса, риса и гречихи лучше готовить из разбухших семян. При этом, разрезав зерновку, извлекают содержимое ее (эндосперм) и переносят его в каплю воды на предметное стекло. Далее поступают, как в предыдущем случае, и рассматривают при большом увеличении.

Необходимо зарисовать форму крахмальных зерен пшеницы, овса, риса и гречихи. Необходимо научиться дифференцировать их по строению и определять видовую принадлежность.