Изучите препарат на малом увеличении микроскопа. В гипофизе человека нет четкого разделения на доли – большую часть составляет яркоокрашенный аденогипофиз, объединяющий переднюю, промежуточную и туберальную части. Среди тяжей клеток располагаются серо-синие прослойки соединительной ткани с синусоидными гемокапиллярами. Задняя доля (нейрогипофиз) – небольшая окрашивается в бледно-серые тона. При большом увеличении в передней доле гипофиза можно обнаружить различные клетки в составе тяжей эндокриноцитов. Цитоплазма хромофобных клеток окрашивается слабо, при этом ядра этих клеток отчетливо видны, так как размеры хромофобных клеток мелкие, на препарате их ядра кажутся сгруппированные вместе. Ацидофильные клетки крупные их цитоплазма окрашена в розовый цвет. Базофильные клетки многочисленны, их цитоплазма окрашена в синий цвет. Среди базофильных клеток можно обнаружить так называемые «клетки кастрации» - гиперфункционирующие гонадотропоциты. Они имеют ядро, оттесненное к периферии, узкий ободок базофильной цитоплазмы и в центре клетки располагается светлое пятно округлой формы – макула – место расположения комплекса Гольджи. Базофильные клетки, в цитоплазме которых выявляется несколько макул, являются тиротропоцитами.
Промежуточная часть гипофиза расположена между передней и нейральной долями. Она представлена базофильными клетками, размеры которых меньше, чем у базофильных клеток передней доли гипофиза. В промежуточной части гипофиза человека находятся фолликулы с гомогенным содержимым ярко розового цвета – коллоидом. Стенка фолликула образована кубическими эпителиоцитами.
Нейрогипофиз состоит из вытянутых клеток питуицитов (таницитов)с овальными ядрами и длинными отростками. Питуициты своими отростками поддерживают многочисленные безмиелиновые аксоны нейронов гипоталамуса. На препарате, окрашенном гематоксилином и эозином, эти аксоны невозможно отличить от цитоплазмы питуицитов. Обратите внимание на гемокапилляры, на стенках которых заканчиваются расширенные терминальные области нервных волокон, содержащие нейросекрет, известные как тельца Херинга.
Задание 3. Учебная таблица “Схема субмикроскопического строения нейросекреторной клетки” (дополнительное задание).
На схеме отметить: перикарион нейросекреторной клетки, гранулярную эндоплазматическую сеть, аппарат Гольджи, дендриты и аксон, нейросекреторные гранулы, накопительные нейросекреторные тельца, капилляр, аксовазальный синапс.
Задание 4. Электронная микрофотография “Базофильные клетки передней доли гипофиза”. Ув. 6000.
Найти: ядро, митохондрии, комплекс Гольджи, секреторные гранулы.
Задание 5. Электронная микрофотография “Оксифильные клетки передней доли гипофиза” . Ув. 6000.
Задача №1
Для изучения предложены два микропрепарата: 1) кожица лука и 2) крыло комара.
1. При работе с каким из этих препаратов будет использована лупа?
2. При изучении какого из двух этих объектов будет использоваться микроскоп?
Задача №2
Для выполнения практической работы предложены временный и постоянный препараты.
1. Как вы отличите временный препарат от постоянного?
2. Почему для изучения некоторых объектов лучше использовать временный микропрепарат?
Задача №3
В поле зрения при изучении препарата «Перекрест волос» (волосы содержат большое количество пигмента – темно-коричневого цвета) видны при малом увеличении следующие образования: толстые полоски темно-коричневого цвета, расположенные крест-накрест, пузырьки разного диаметра темного цвета, длинные нитевидные образования с четкими краями, но бесцветные.
1. Где в поле зрения представлены артефакты?
2. Что на данном препарате является объектом исследования?
Задача №4
Рассматриваются три вида клеток: клетки кожицы лука, клетка бактерии и клетка эпителия кожи лягушки.
1. Какие из перечисленных клеток можно уже четко рассмотреть при увеличении микроскопа (7х8)?
2. Какие клетки можно увидеть только при увеличении (7х40) и при иммерсии?
Задача №5
Исходя из предложенного стихотворения:
«С лука сняли кожицу-
Тонкую, бесцветную,
Положили кожицу
На стекло предметное,
Микроскоп поставили,
Препарат – на столик…»
1. О приготовлении какого препарата идет речь (временного или постоянного)?
2. Какие важные моменты в приготовлении препарата здесь не отмечены?
Задача №6
Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении.
1. С чем это может быть связано?
2. Как исправить данную ошибку?
Задача №7
Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно.
1. С чем может быть связано появление темного пятна?
2. Как исправить ошибку?
Задача №8
Исследуемый препарат оказался поврежден: разбито предметное и покровное стекла.
1. Как это могло произойти?
2. Какие правила надо соблюдать при микроскопировании?
Задача №9
Общее увеличение микроскопа составляет при работе в одном случае - 280, а в другом - 900.
1. Какие использованы объективы и окуляры в первом и во втором случаях?
2. Какие объекты они позволяют изучать?
Занятие №2. БИОЛОГИЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКОЙ КЛЕТКИ. СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЦИТОПЛАЗМЫ
Задача №1
Известно, что у позвоночных животных кровь красная, а у некоторых беспозвоночных (головоногих моллюсков) голубая.
1. Присутствие каких микроэлементов определяет красный цвет крови у животных?
2. С чем связан голубой цвет крови у моллюсков?
Задача №2
Зерна пшеницы и семена подсолнечника богаты органическими веществами.
1. Почему качество муки связано с содержанием в ней клейковины?
2. Какие органические вещества находятся в семенах подсолнечника?
Задача №3
Восковидные липофусцинозы нейронов могут проявляться в разном возрасте (детском, юношеском, зрелом), относятся к истинным болезням накопления, связанным с нарушением функций органоидов мембранного строения, содержащих большое количество гидролитических ферментов. Симптоматика включает признаки поражений центральной нервной системы с атрофией головного мозга, присоединяются судорожные припадки. Диагноз ставится при электронной микроскопии – в этих органоидах клеток очень многих тканей обнаруживаются патологические включения.
1. Функционирование какого органоида нейрона нарушено?
2. По каким признакам вы это выявили?
Задача №4
У больного выявлена редкая болезнь накопления гликопротеинов, связанная с недостаточностью гидролаз, расщепляющих полисахаридные связи. Это аномалии характеризуются неврологическими нарушениями и разнообразными соматическими проявлениями. Фукозидоз и маннозидоз чаще всего приводят к смерти в детском возрасте, тогда как аспартилглюкозаминурия проявляется как болезнь накопления с поздним началом, выраженной психической отсталостью и более продолжительным течением.
1. Функционирование какого органоида клеток нарушено?
2. По каким признакам это можно выявить?
Задача №5
При патологических процессахобычно в клетках увеличивается количество лизосом. На основании этого возникло представление, что лизосомы могут играть активную роль при гибели клеток. Однако известно, что при разрыве мембраны лизосом, входящие гидролазы теряют свою активность, т.к. в цитоплазме слабощелочная среда.
1. Какую роль играют лизосомы в данном случае, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
2. Какой органоид клетки выполняет функцию синтеза лизосом?
Задача №6
Выявлено наследственное заболевание, связанное с дефектами функционирования органоида клетки, приводящее к нарушениям энергетических функций в клетках – нарушению тканевого дыхания, синтеза специфических белков. Данное заболевание передается только по материнской линии к детям обоих полов.
1. В каком органоиде произошли изменения?
2. Почему данное заболевание передается только по материнской линии?
Задача №7
Обычно, если клеточная патология связана с отсутствием в клетках печени и почек пероксисом, то организм с таким заболеванием нежизнеспособен.
1. Как объяснить этот факт, исходя из функциональной роли этого органоида в клетке?
2. С чем связана нежизнеспособность организма в данном случае?
Задача №8
У зимних спящих сурков и зимующих летучих мышей число митохондрий в клеткахсердечной мышцы резко снижено.
1. С чем связано данное явление?
2. Для каких еще животных характерно такое явление?
Занятие №3. ЯДРО, ЕГО СТРУКТУРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ. РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК
Задача № 1
Ядро яйцеклетки и ядро сперматозоида имеет равное количество хромосом, но у яйцеклетки объём цитоплазмы и количество цитоплазматических органоидов больше, чем у сперматозоида.
1. Одинаково ли содержание в этих клетках ДНК?
2. Увеличится ли количество органоидов после слияния яйцеклетки со сперматозоидом?
Задача №2
Гены, которые должны были включиться в работу в периоде G 2 остались неактивными.
1. К каким изменениям в клетке это приведет?
2. Отразится ли это на ходе митоза?
Задача №3
В митоз вступила двуядерная клетка с диплоидными ядрами (2n=46).
1. Какое количество наследственного материала будет иметь клетка в метафазе при формировании единого веретена деления?
2. Какое количество наследственного материала будут иметь дочерние ядра по окончании митоза?
Задача №4
После оплодотворения образовалась зигота 46ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды одной из Х-хромосом, отделившись друг от друга, не разошлись по 2-м полюсам, а обе отошли к одному полюсу. Расхождение хроматид другой Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
2. Какими могут быть фенотипические особенности этого организма?
Задача №5
После оплодотворения образовалась зигота 46ХY, из которой должен сформироваться мужской организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера сестринские хроматиды Y-хромосомы не разделились и вся эта самоудвоенная (реплицированная) метафазная хромосома отошла к одному из полюсов дочерних клеток (бластомеров). Расхождение хроматид Х-хромосомы произошло нормально. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали без нарушений механизма митоза.
1. Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы?
2. Какой фенотип может иметь этот индивид?
3. Действие каких факторов могло привести к данной мутации?
Задача №6
При делении клетки митозом в одной из двух образовавшихся новых клеток не оказалось ядрышка.
1. Какое строение имеет ядрышко?
2. К чему может привести данное явление?
Задача №7
Число ядерных пор постоянно меняется.
1. Какое строение имеет ядерная пора?
2. С чем связано изменение числа пор в ядерной оболочке?
| Признаки | Прокариоты | Эукариоты |
| 1. Морфологически оформленное и отделенное от цитоплазмы ядерной оболочкой ядро. | ||
| 2. Число хромосом | ||
| 3. Хромосомы кольцевые | ||
| 4. Хромосомы линейные | ||
| 5. Константа седиментации рибосом | ||
| 6. Локализация рибосом: - рассеяны в цитоплазме - прикреплены к эндоплазматическуму ретикулуму | ||
| 7. Аппарат Гольджи | ||
| 8. Лизосомы | ||
| 9. Вакуоли, окруженные мембраной | ||
| 10. Газовые вакуоли, не окруженные мембраной | ||
| 11. Пероксисомы | ||
| 12. Митохондрии | ||
| 13. Пластиды (у фототрофов) | ||
| 14. Мезосомы | ||
| 15. Система микротрубочек | ||
| 16. Жгутики (если присутствуют): - диаметр - в поперечнике имеют характерное расположение микротрубочек «9+2» | ||
| 17. В составе мембран присутствуют: - разветвленные и циклопропановые жирные кислоты - полиненасыщенные жирные кислоты и стеролы | ||
| 18. В составе клеточных стенок присутствуют: - пептидогликан (муреин, псевдомуреин) - тейхоевые кислоты - липополисахариды - полисахариды (целлюлоза, хитин) | ||
| 19. Размножение клеток происходит путем: -простого деления - митоза | ||
| 20. Характерно разделение протопласта внутренними мембранами на функционально различные отсеки | ||
| 21. Цитоскелет трехмерный, включает микротрубочки, промежуточные и актиновые филаменты | ||
| 22. Связь между компартментами осуществляется за счет циклоза, эндо и экзоцитоза | ||
| 23. Наличие эндоспор |
5.4. Итоговый контроль знаний:
- Вопросы по теме занятия:
1. Объяснить сущность науки «Биология» и ее значение в медицине.
2. Обосновать, почему Человека как объекта медицины мы изучаем, прежде всего, как представителя животного мира.
3. Система классификации живых организмов.
4. Представление о неклеточных и клеточных формах жизни.
5. Понятия о про- и эукариотах.
6. Разнообразие клеточных форм жизни.
7. Представление об увеличительных приборах, истории их открытия и совершенствования.
8. Значение увеличительных приборов в развитии биологии и медицины.
- Тестовые задания:
1. Предметный столик относится к части микроскопа
1) механической
2) оптической
3) осветительной
4) препаровальной
2. Компоненты осветительной части микроскопа располагаются
1) в гнездах револьвера
2) в верхней части тубуса
3) у основания лапки штатива
4) на предметном столике
3. Назначение макрометрического винта
1) перемещение держателя с окуляром в вертикальном направлении
2) перемещение держателя с окуляром в горизонтальном направлении
3) перемещение столика с объектом в вертикальном направлении
4) перемещение столика с объектом в горизонтальном направлении
4.Кратность увеличения окуляра микроскопа «Биолам» может быть
5. Кратность увеличения иммерсионного объектива
- Решение ситуационных задач:
Задача №1
Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
Задача №2
Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
6. Домашнее задание для уяснения темы занятия (согласно методическим указаниям для внеаудиторной работы по теме занятия)
1. Изготовление микропрепаратов представителей прокариотических (бактериальные клетки) и эукариотических организмов (нервные клетки, клетки кожицы лука).
- Обязательная
1. Биология в 2 кн. Учебник для медиц. спец. вузов / под ред. В.Н Ярыгина. М.: Высш. шк., 2005.
2. Руководство к практическим занятиям по биологии: учебное пособие / под ред. В.В. Маркина. М.: Медицина, 2006.
- Дополнительная
1. Общая и медицинская генетика: учебное пособие / ред. В.П. Щипков. М.: Академия, 2003.
2. Гинтер Е.К. Медицинская генетика: учебник. М.: Медицина, 2003.
3. Бочков Н.П. Клиническая генетика: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2004.
4. Северцов А.С. теория эволюции. М.: Владос, 2005.
5. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: учебное пособие. Новосибирск: Сибуниверизд., 2007.
7. Григорьев А.И. Экология человека: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
8. Чернова Н.М. Общая экология: учебник. М.: Дрофа, 2004.
- Электронные ресурсы
1. Электронная библиотека по дисциплине Биология. М.: Русский врач, 2003.
2. ИБС КрасГМУ
4. БД Медицина
5. БД Гении медицины
1. Постоянный препарат изучен на малом увеличении, однако при переводе на большое увеличение объект не виден, даже при коррекции макро- и микрометрическим винтами и достаточном освещении. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
2. Препарат помещен на предметный столик микроскопа, имеющего в основании лапки штатива зеркало. В аудитории слабый искусственный свет. Объект хорошо виден на малом увеличении, однако при попытке его рассмотреть при увеличении объектива х40, в поле зрения объект не просматривается, видно темное пятно. Необходимо определить, с чем это может быть связано?
3. Исследуемый препарат оказался поврежден: разбито предметное и покровное стекла. Объясните, как это могло произойти?
4. Общее увеличение микроскопа составляет при работе в одном случае - 280, а в другом - 900. Объясните, какие использованы объективы и окуляры в первом и во втором случаях и, какие объекты они позволяют изучать?
5. Вам выдан постоянный препарат для исследования объекта при большом увеличении микроскопа. Как надо расположить препарат, чтобы увидеть объект при большом увеличении? Объясните, почему неправильные манипуляции с препаратом можно обнаружить только при большом увеличении.
6. Объясните, какие перспективы могут ожидать клетку эпителиальной ткани, у которой нет центриолей?
7. В диплоидной клетке произошла 7-кратная эндоредупликация.
Какое количество наследственного материала она имеет?
8. Одним из фундаментальных первоначальных выводов классической генетики является представление о равенстве мужского и женского пола в передаче потомству наследственной информации. Подтверждается ли этот вывод при сравнительном анализе всего объема наследственной информации, вносимого в зиготу сперматозоидом и яйцеклеткой?
9. После выхода клетки из митоза произошла мутация гена, несущего программу для синтеза фермента геликазы.
Как это событие отразится на митотическом цикле клетки?
10. После оплодотворения образовалась зигота 46,ХХ, из которой должен сформироваться женский организм. Однако в ходе первого митотического деления (дробления) этой зиготы на два бластомера одна из двух Х-хромосом не разделилась на две хроматиды и в анафазе целиком отошла к полюсу. Поведение второй Х-хромосомы прошло без отклонений от нормы. Все последующие митотические деления клеток в ходе эмбриогенеза протекали также без нарушений механизма митоза
Каким будет хромосомный набор клеток индивида, развившегося из этой зиготы и (предположительно) фенотипические особенности этого организма?
11. Общеизвестно, что однояйцовые (монозиготные) близнецы являются генетически идентичными. По фенотипу они, при нормальном ходе цитологических процессов их формирования и развития в одних и тех же условиях среды, похожи друг на друга «как две капли воды».
Могут ли монозиготные близнецы быть разного пола – мальчиком и девочкой? Если не могут, то почему? А если могут, то в результате, каких нарушений в митотическом цикле делящейся зиготы?
2. Ситуационные задачи по теме «Молекулярные основы наследственности и изменчивости»
Геном – общие вопросы
1. Объясните причину ситуации, при которой ген эукариотической клетки, занимающий участок ДНК размером в 2400 пар нуклеотидов, кодирует полипептид, состоящий из 180 аминокислотных остатков.
Ответ: Для кодирования 180 аминокислотных остатков достаточно 540 нуклеотидов (180 триплетов) матричной цепи ДНК. Плюс столько же – кодирующая цепь. Итого – 1080 нуклеотидов или 540 пар нуклеотидов.
2. При анализе нуклеотидного состава ДНК бактериофага М 13 было обнаружено следующее количественное соотношение азотистых оснований: А-23%, Г-21%, Т-36%, Ц-20%. Как можно объяснить причину того, что в этом случае не соблюдается принцип эквивалентности, установленный Чаргаффом?
Ответ: Причина в том, что бактериофаг М13 (как и большинство фагов) содержит одноцепочечную ДНК.
Биологические объекты можно исследовать как живыми, так и фиксированными. В последнем случае для более тщательного изучения материал можно разделить на части и обработать различными красителями, чтобы выявить и идентифицировать те или иные структуры. Из исследуемого объекта можно приготовить временные или постоянные препараты.
Фиксация препаратов
Фиксация - это сохранение материала в состоянии, близком к естественному. Для этого необходимо быстро умертвить ткани, что лучше всего достигается с небольшими кусочками живого материала. Используемое для этого вещество называется фиксатором. Быстрой фиксацией достигается сохранение изначальной структуры объекта, причем ткани уплотняются настолько, что с них можно готовить тонкие срезы.
Обезвоживание препаратов
Обезвоживание проводится при подготовке материала к заливке или для заключения его в соответствующую среду, которая не смешивается с водой. Воду необходимо удалить также потому, что иначе препарат будет со временем разрушен бактериями. Для того чтобы сохранить ультраструктуру, обезвоживание надо проводить постепенно, обрабатывая материал рядом водных растворов этанола или про-панона (ацетона) со все возрастающей концентрацией, и закончить обработку «абсолютным» (безводным) этанолом или пропаноном.
Просветление препаратов
Некоторые из общеупотребительных сред для заливки и заключения не смешиваются со спиртом . Поэтому его надо постепенно замещать средой (просветляющим веществом), с которой заливочная среда смешивается, например ксилолом. Это приводит также к тому, что материал становится прозрачным.
Заливка препаратов
Для того чтобы с помощью микротома получить очень тонкий срез, необходимо, чтобы материал был залит в соответствующую опорную среду . При приготовлении препаратов для световой микроскопии объекты заливают в парафин, которому затем дают остыть. Для электронной микроскопии приходится использовать более твердые вещества (пластмассы или смолы), поскольку здесь необходимы особо тонкие срезы, а значит, и опора должна быть более плотной.
Различия в подготовке материалов для светового и электронного микроскоповИзготовление срезов препаратов
Как правило, толщина кусочков материала слишком велика, чтобы сквозь них могло пройти достаточное для исследования под микроскопом количество света. Обычно приходится срезать очень тонкий слой исследуемого материала, т. е. готовить срезы. Срезы можно делать бритвой или на микротоме. Вручную срезы готовятся с помощью остро отточенной бритвы. Для работы на обычном микроскопе срезы должны быть толщиной 8-12 мкм. Ткань закрепляют между двумя кусочками сердцевины бузины. Бритву смачивают жидкостью, в которой хранилась ткань; срез делают через бузину и ткань, причем бритву держат горизонтально и двигают ее к себе медленным скользящим движением, направленным чуть вкось. Быстро сделав несколько срезов, следует выбрать из них самый тонкий, содержащий характерные участки ткани.
Срез с ткани, залитой в ту или иную среду, можно сделать на микротоме. Для светового микроскопа срезы толщиной в несколько микрометров можно сделать с залитой в парафин ткани с помощью специального стального ножа. На ультратоме изготавливают чрезвычайно тонкие срезы (20-100 нм) для электронного микроскопа. В этом случае необходим алмазный или стеклянный нож.
Срезы для светового микроскопа можно приготовить, не заливая материал в среду; для этого используют замораживающий микротом. В процессе приготовления замороженного среза образец сохраняется в замороженном и, следовательно, в твердом состоянии.
Окрашивание препаратов
Как правило, биологические структуры на препаратах прозрачны , поэтому для получения контраста между ними приходится прибегать к различным средствам. Самым распространенным является окрашивание. Некоторые красители, используемые в световой микроскопии, перечислены в таблице.
Определенные красители в низких концентрациях не токсичны для живых тканей и поэтому могут применяться для окрашивания живого материала. Их называют прижизненными (витальными) красителями. К ним относятся, например, метиленовый синий и нейтральный красный.
При окрашивании парафиновых срезов парафин удаляют с помощью растворителя, а срез перед окрашиванием частично обводняют.
Полностью окрашенные срезы заключают на предметном стекле в специальную среду, например в канадский бальзам или эупарол; она не пропускает воздух, так что срез может сохраняться в ней неограниченно долго. Заключенный в среду срез накрывают покровным стеклом.
Последовательность описанных выше действий типична, когда речь идет о приготовлении тонких срезов для постоянных препаратов. Однако часто в порядок действий вносят два следующих изменения:
а) если срез сырого материала готовят вручную, то сначала делают срез, а потом его фиксируют;
б) окрашивать можно после фиксации или же в процессе обезвоживания на какой-либо его стадии. Например, красителем, растворенным в 50%-ном этаноле, можно окрасить срез после его обезвоживания в 50%-ном этаноле.