Moderné metódy mikroskopického výskumu. Aký význam mal vynález mikroskopu? História vynálezu mikroskopu Ako rozumiete výrazu „aplikovaná biológia“

Toto je veda o živote. V súčasnosti predstavuje súhrn vied o živej prírode.

Biológia študuje všetky prejavy života: štruktúru, funkcie, vývoj a pôvod živé organizmy, ich vzťah v prírodných spoločenstvách s prostredím a s inými živými organizmami.

Odkedy si človek začal uvedomovať svoju odlišnosť od sveta zvierat, začal študovať svet okolo seba.

Spočiatku na tom závisel jeho život. Primitívni ľudia potrebovali vedieť, ktoré živé organizmy sa dajú jesť, používať ako lieky, na výrobu odevov a obydlí a ktoré z nich sú jedovaté alebo nebezpečné.

S rozvojom civilizácie si človek mohol dovoliť taký luxus ako robiť vedu na vzdelávacie účely.

Výskum kultúry starých národov ukázali, že majú rozsiahle vedomosti o rastlinách a zvieratách a široko ich uplatňovali v každodennom živote.

Moderná biológia – komplexná veda, pre ktorú je charakteristické prelínanie myšlienok a metód rôznych biologických disciplín, ale aj iných vied – predovšetkým fyziky, chémie a matematiky.
Hlavné smery vývoja modernej biológie. V súčasnosti možno podmienečne rozlíšiť tri smery v biológii.

Po prvé, je to klasická biológia. Reprezentujú ju prírodovedci, ktorí skúmajú rozmanitosť života prírody. Objektívne pozorujú a analyzujú všetko, čo sa deje vo voľnej prírode, študujú živé organizmy a klasifikujú ich. Je nesprávne myslieť si, že v klasickej biológii už boli všetky objavy urobené.

V druhej polovici XX storočia. bolo popísaných nielen veľa nových druhov, ale boli objavené aj veľké taxóny, až po kráľovstvá (Pogonophores) a dokonca aj superkráľovstvá (Archaebacteria alebo Archaea). Tieto objavy prinútili vedcov, aby sa na celok znova pozreli históriu vývojaživá príroda, Pre skutočných prírodovedcov je príroda hodnotou sama o sebe. Každý kút našej planéty je pre nich jedinečný. Preto vždy patria medzi tých, ktorí akútne pociťujú nebezpečenstvo pre prírodu okolo nás a aktívne sa zaň zasadzujú.

Druhým smerom je evolučná biológia.

V 19. storočí autor teórie prirodzeného výberu Charles Darwin začínal ako obyčajný prírodovedec: zbieral, pozoroval, opisoval, cestoval, odhaľoval tajomstvá divokej prírody. Hlavným výsledkom je však jeho práca to z neho urobilo slávneho vedca bola teória vysvetľujúca organickú diverzitu.

V súčasnosti aktívne pokračuje štúdium evolúcie živých organizmov. Syntéza genetiky a evolučnej teórie viedla k vytvoreniu takzvanej syntetickej teórie evolúcie. Ale aj teraz je stále veľa nevyriešených otázok, na ktoré evoluční vedci hľadajú odpovede.

Vytvorené na začiatku 20. storočia. od nášho vynikajúceho biológa Alexandra Ivanoviča Oparina bola prvá vedecká teória o vzniku života čisto teoretická. V súčasnosti sa aktívne uskutočňujú experimentálne štúdie tohto problému a vďaka využitiu pokročilých fyzikálno-chemických metód už došlo k významným objavom a možno očakávať nové zaujímavé výsledky.

Nové objavy umožnili doplniť teóriu antropogenézy. Prechod zo sveta zvierat k človeku však stále zostáva jednou z najväčších záhad biológie.

Tretím smerom je fyzikálna a chemická biológia, ktorá študuje štruktúru živých predmetov pomocou moderných fyzikálnych a chemických metód. Ide o rýchlo sa rozvíjajúcu oblasť biológie, ktorá je dôležitá z teoretického aj praktického hľadiska. Môžeme s istotou povedať, že nás čakajú nové objavy vo fyzikálnej a chemickej biológii, ktoré nám umožnia vyriešiť mnohé problémy, ktorým ľudstvo čelí.

Rozvoj biológie ako vedy. Moderná biológia má korene v staroveku a súvisí s rozvojom civilizácie v stredomorských krajinách. Poznáme mená mnohých vynikajúcich vedcov, ktorí prispeli k rozvoju biológie. Spomeňme len niektoré z nich.

Hippokrates (460 - asi 370 pred Kr.) podal prvý pomerne podrobný opis stavby človeka a zvierat, poukázal na úlohu prostredia a dedičnosti pri výskyte chorôb. Je považovaný za zakladateľa medicíny.

Aristoteles (384-322 pred Kr.) rozdelil okolitý svet na štyri kráľovstvá: neživý svet zeme, vody a vzduchu; rastlinný svet; svet zvierat a svet ľudí. Opísal veľa zvierat, položil základ pre taxonómiu. Štyri biologické pojednania, ktoré napísal, obsahovali takmer všetky dovtedy známe informácie o zvieratách. Zásluhy Aristotela sú také veľké, že je považovaný za zakladateľa zoológie.

Theophrastus (372-287 pred Kr.) študoval rastliny. Opísal viac ako 500 druhov rastlín, poskytol informácie o štruktúre a rozmnožovaní mnohých z nich, zaviedol mnohé botanické termíny. Je považovaný za zakladateľa botaniky.

Gaius Plínius Starší (23-79) zozbieral informácie o živých organizmoch, ktoré boli v tom čase známe, a napísal 37 zväzkov Prírodovednej encyklopédie. Takmer až do stredoveku bola táto encyklopédia hlavným zdrojom vedomostí o prírode.

Claudius Galen vo svojom vedeckom výskume vo veľkej miere využíval pitvy cicavcov. Ako prvý urobil porovnávací anatomický popis človeka a opice. Študoval centrálny a periférny nervový systém. Historici vedy ho považujú za posledného veľkého biológa staroveku.

V stredoveku bolo náboženstvo dominantnou ideológiou. Podobne ako iné vedy, ani biológia v tomto období ešte nevznikla ako samostatná oblasť a existovala vo všeobecnom hlavnom prúde náboženských a filozofických názorov. A hoci hromadenie poznatkov o živých organizmoch pokračovalo, o biológii ako o vede možno v tom čase hovoriť len podmienečne.

Renesancia je prechodné obdobie od kultúry stredoveku ku kultúre modernej doby. Zásadné sociálno-ekonomické premeny tej doby boli sprevádzané novými objavmi vo vede.

Najslávnejší vedec tejto doby Leonardo da Vinci (1452 - 1519) prispel k rozvoju biológie.

Skúmal let vtákov, opísal mnohé rastliny, spôsoby spájania kostí v kĺboch, činnosť srdca a zrakovú funkciu oka, podobnosť kostí ľudí a zvierat.

V druhej polovici XV storočia. prírodné vedy sa začínajú rýchlo rozvíjať. Uľahčili to geografické objavy, ktoré umožnili výrazne rozšíriť informácie o zvieratách a rastlinách. Rýchla akumulácia vedeckých poznatkov o živých organizmoch viedla k rozdeleniu biológie na samostatné vedy.

V XVI-XVII storočí. Botanika a zoológia sa začali rýchlo rozvíjať.

Vynález mikroskopu (začiatok 17. storočia) umožnil študovať mikroskopickú stavbu rastlín a živočíchov. Boli objavené mikroskopicky malé živé organizmy, baktérie a prvoky, neviditeľné voľným okom.

Veľký príspevok k rozvoju biológie urobil Carl Linné, ktorý navrhol klasifikačný systém pre zvieratá a rastliny,

Karl Maksimovich Baer (1792-1876) vo svojich dielach sformuloval hlavné ustanovenia teórie homologických orgánov a zákona zárodočnej podobnosti, ktoré položili vedecké základy embryológie.

V roku 1808 Jean-Baptiste Lamarck vo svojom diele „Filozofia zoológie“ nastolil otázku príčin a mechanizmov evolučných premien a načrtol prvú evolučnú teóriu v čase.

Bunková teória zohrala obrovskú úlohu vo vývoji biológie, ktorá vedecky potvrdila jednotu živého sveta a slúžila ako jeden z predpokladov pre vznik evolučnej teórie Charlesa Darwina. Za autorov bunkovej teórie sú považovaní zoológ Theodor Ivann (1818-1882) a botanik Matthias Jakob Schleiden (1804-1881).

Na základe mnohých pozorovaní publikoval Charles Darwin v roku 1859 svoje hlavné dielo „O pôvode druhov prostredníctvom prirodzeného výberu alebo o ochrane zvýhodnených plemien v boji o život“, v ktorom formuloval hlavné ustanovenia teórie. evolúcie, navrhol mechanizmy evolúcie a spôsoby evolučných premien organizmov.

V 19. storočí Vďaka práci Louisa Pasteura (1822-1895), Roberta Kocha (1843-1910), Iľju Iľjiča Mečnikova sa mikrobiológia sformovala ako samostatná veda.

20. storočie sa začalo znovuobjavením zákonov Gregora Mendela, čo znamenalo začiatok rozvoja genetiky ako vedy.

V 40-50 rokoch XX storočia. v biológii sa začali vo veľkej miere využívať myšlienky a metódy fyziky, chémie, matematiky, kybernetiky a iných vied a ako predmety štúdia sa využívali mikroorganizmy. V dôsledku toho sa ako nezávislé vedy rýchlo rozvinuli biofyzika, biochémia, molekulárna biológia, radiačná biológia, bionika atď.. Prieskum vesmíru prispel k zrodu a rozvoju vesmírnej biológie.
V XX storočí. smer aplikovaného výskumu – biotechnológie. Tento trend sa bude nepochybne rýchlo rozvíjať v 21. storočí. Viac o tomto smere rozvoja biológie sa dozviete pri štúdiu kapitoly „Základy šľachtenia a biotechnológie“.

V súčasnosti sa biologické poznatky využívajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti: v priemysle a poľnohospodárstve, medicíne a energetike.

Ekologický výskum je mimoriadne dôležitý. Konečne sme si začali uvedomovať, že krehkú rovnováhu, ktorá existuje na našej malej planéte, je ľahké zničiť. Pred ľudstvom stála neľahká úloha – zachovanie biosféry, aby sa zachovali podmienky pre existenciu a rozvoj civilizácie. Nie je možné ho vyriešiť bez biologických znalostí a špeciálnych štúdií. V súčasnosti sa tak biológia stala skutočnou produktívnou silou a racionálnym vedeckým základom pre vzťah človeka a prírody.

klasickej biológie. Evolučná biológia. Fyzikálna a chemická biológia.

1. Aké smery vo vývoji biológie môžete vyčleniť?
2. Ktorí veľkí vedci staroveku významne prispeli k rozvoju biologických poznatkov?
3. Prečo sa v stredoveku dalo hovoriť o biológii ako o vede len podmienečne?
4. Prečo je moderná biológia považovaná za komplexnú vedu?
5. Aká je úloha biológie v modernej spoločnosti?
6. Pripravte správu na jednu z nasledujúcich tém:
7. Úloha biológie v modernej spoločnosti.
8. Úloha biológie vo výskume vesmíru.
9. Úloha biologického výskumu v modernej medicíne.
10. Úloha vynikajúcich biológov – našich krajanov v rozvoji svetovej biológie.

Ako veľmi sa zmenili názory vedcov na rozmanitosť živých vecí, možno demonštrovať na príklade rozdelenia živých organizmov na kráľovstvá. V 40-tych rokoch XX storočia boli všetky živé organizmy rozdelené do dvoch kráľovstiev: rastlín a zvierat. Do rastlinnej ríše patrili aj baktérie a huby. Neskôr detailnejšie štúdium organizmov viedlo k rozdeleniu štyroch kráľovstiev: Prokaryoty (Baktérie), Huby, Rastliny a Živočíchy. Tento systém je daný v školskej biológii.

V roku 1959 bolo navrhnuté rozdeliť svet živých organizmov do piatich kráľovstiev: Prokaryoty, Protisty (Protozoa), Huby, Rastliny a Živočíchy.

Tento systém sa často uvádza v biologickej (najmä prekladovej) literatúre.

Ďalšie systémy boli vyvinuté a pokračujú vo vývoji, vrátane 20 alebo viacerých kráľovstiev. Napríklad sa navrhuje rozlišovať tri superkráľovstvá: Prokaryoty, Archaea (Archaebaktérie) a Eukaryoty.Každé superkráľovstvo zahŕňa niekoľko kráľovstiev.

Kamensky A. A. Biológia ročník 10-11
Zaslané čitateľmi z webu

Online knižnica so študentmi a knihami, osnovy hodín biológie 10. ročníka, knihy a učebnice podľa plánu plánovania biológie 10. ročníka

Obsah lekcie zhrnutie a podpora rámca lekcie prezentácia lekcie interaktívne technológie zrýchľujúce vyučovacie metódy Cvičte kvízy, testovanie online úloh a cvičení domáce úlohy workshopy a školenia otázky pre diskusiu v triede Ilustrácie video a audio materiály fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, schémy, komiksy, podobenstvá, výroky, krížovky, anekdoty, vtipy, citáty Doplnky

Podrobné riešenie odsek § 1 v biológii pre študentov ročníka 10, autori Sivoglazov V.I., Agafonova I.B., Zakharova E.T. 2014

Pamätajte!

Aké výdobytky modernej biológie poznáte?

rádiológia

ultrazvukové prístroje, EMRI

vytvorenie molekulárnej štruktúry DNA

dešifrovanie genómu ľudí a iných organizmov

Genetické inžinierstvo

3D biotlačiarne

Rastrovacie elektrónové mikroskopy

mimotelové oplodnenie atď.

Akých biológov poznáte?

Linné, Lamarck, Darwin, Mendel, Morgan, Pavlov, Pasteur, Hooke, Leeuwenhoek, Brown, Purninier, Baer, ​​​​Mečnikov, Mičurin, Vernadskij, Ivanovskij, Fleming, Tensley, Sukačev, Chetverikov, Lyle, Oparin, Schwann, Schleiden, Chagraff, Navashin, Timiryazev, Malpighi, Golgi a ďalší.

Skontrolujte si otázky a úlohy

1. Povedzte nám o prínose pre rozvoj biológie starovekých gréckych a starovekých rímskych filozofov a lekárov.

Prvým vedcom, ktorý vytvoril vedeckú lekársku školu, bol staroveký grécky lekár Hippokrates (asi 460 - asi 370 pred Kristom). Veril, že každá choroba má prirodzené príčiny a dajú sa rozpoznať štúdiom štruktúry a životnej činnosti ľudského tela. Od staroveku až dodnes lekári slávnostne vyslovujú Hippokratovu prísahu, pričom sľubujú, že budú zachovávať lekárske tajomstvá a za žiadnych okolností nenechajú pacienta bez lekárskej starostlivosti. Veľký encyklopedista staroveku Aristoteles (384-322 pred Kr.). Stal sa jedným zo zakladateľov biológie ako vedy, prvýkrát zovšeobecnil biologické poznatky, ktoré nahromadilo ľudstvo pred ním. Vypracoval taxonómiu zvierat, definoval v nej miesto pre človeka, ktorého nazval „spoločenským zvieraťom obdareným rozumom“. Mnohé z Aristotelových diel boli venované vzniku života. Staroveký rímsky vedec a lekár Claudius Galen (asi 130 - asi 200), študujúci stavbu cicavcov, položil základy ľudskej anatómie. Nasledujúcich pätnásť storočí boli jeho spisy hlavným zdrojom poznatkov o anatómii.

2. Charakterizujte črty pohľadov na zver v stredoveku, renesancii.

Záujem o biológiu prudko vzrástol v ére veľkých geografických objavov (XV. storočie). Objavovanie nových krajín, nadväzovanie obchodných vzťahov medzi štátmi rozšírilo informácie o zvieratách a rastlinách. Botanici a zoológovia opísali mnoho nových, predtým neznámych druhov organizmov patriacich do rôznych kráľovstiev voľne žijúcich živočíchov. Jeden z vynikajúcich ľudí tejto doby - Leonardo da Vinci (1452-1519) - opísal veľa rastlín, študoval stavbu ľudského tela, činnosť srdca a zrakové funkcie. Po zrušení cirkevného zákazu otvárania ľudského tela zožala ľudská anatómia brilantný úspech, ktorý sa prejavil v klasickom diele Andreasa Vesaliusa (1514-1564) „Štruktúra ľudského tela“ (obr. 1). Najväčší vedecký úspech – objav krvného obehu – sa podaril v 17. storočí. Anglický lekár a biológ William Harvey (1578-1657).

3. Pomocou poznatkov získaných na hodinách dejepisu vysvetlite, prečo v stredoveku v Európe nastalo obdobie stagnácie vo všetkých oblastiach poznania.

Po páde Západorímskej ríše v Európe nastala stagnácia v rozvoji vied a remesiel. Napomáhal tomu feudálny poriadok zavedený vo všetkých európskych krajinách, neustále vojny medzi feudálmi, vpády polodivokých národov z východu, masové epidémie a hlavne ideologické zotročenie myslí širokých más ľudu. rímskokatolíckej cirkvi. V tomto období rímskokatolícka cirkev, napriek mnohým neúspechom v boji o politickú prevahu, rozšírila svoj vplyv po celej západnej Európe. S obrovskou armádou duchovenstva rôzneho postavenia pápežstvo skutočne dosiahlo úplnú prevahu kresťanskej rímskokatolíckej ideológie medzi všetkými západoeurópskymi národmi. Rímskokatolícky klérus pri kázaní pokory a pokory, ospravedlňovaní existujúceho feudálneho poriadku, zároveň kruto prenasledoval všetko nové a pokrokové. Prírodné vedy a vôbec takzvaná svetská výchova boli úplne potlačené.

4. Aký vynález XVII storočia. umožnilo otvoriť a opísať celu?

Nová éra vo vývoji biológie bola poznačená vynálezom na konci 16. storočia. mikroskop. Už v polovici XVII storočia. bola objavená bunka a neskôr bol objavený svet mikroskopických tvorov - prvokov a baktérií, skúmal sa vývoj hmyzu a základná štruktúra spermií.

5. Aký význam majú práce L. Pasteura a I. I. Mečnikova pre biologickú vedu?

Diela Louisa Pasteura (1822-1895) a Iľju Iľjiča Mečnikova (1845-1916) určili vznik imunológie. V roku 1876 sa Pasteur úplne venoval imunológii, konečne stanovil špecifickosť patogénov antraxu, cholery, besnoty, slepačej cholery a iných chorôb, rozvinul myšlienky o umelej imunite a navrhol metódu ochranných vakcinácií, najmä proti antraxu, besnote. . Prvé očkovanie proti besnote vykonal Pasteur 6. júla 1885. V roku 1888 Pasteur vytvoril a viedol Výskumný ústav mikrobiológie (Pasteurov inštitút), v ktorom pracovalo mnoho známych vedcov.

Mechnikov, ktorý v roku 1882 objavil fenomén fagocytózy, vyvinul na jeho základe komparatívnu patológiu zápalu a neskôr fagocytárnu teóriu imunity, za ktorú dostal v roku 1908 spolu s P. Ehrlichom Nobelovu cenu. Početné Mečnikovove práce o bakteriológii sa venujú epidemiológii cholery, brušného týfusu, tuberkulózy a iných infekčných chorôb. Mečnikov vytvoril prvú ruskú školu mikrobiológov, imunológov a patológov; aktívne sa podieľal na vytváraní výskumných inštitúcií rozvíjajúcich rôzne formy boja proti infekčným chorobám.

6. Uveďte hlavné objavy biológie 20. storočia.

V polovici XX storočia. do biológie začali aktívne prenikať metódy a myšlienky iných prírodných vied. Úspechy modernej biológie otvárajú široké perspektívy pre tvorbu biologicky aktívnych látok a nových liečiv, pre liečbu dedičných chorôb a selekciu na bunkovej úrovni. V súčasnosti sa biológia stala skutočnou produktívnou silou, na ktorej vývoji možno posudzovať všeobecnú úroveň rozvoja ľudskej spoločnosti.

- Objav vitamínov

– Otvorenie peptidových väzieb v molekulách bielkovín

– Štúdium chemickej povahy chlorofylu

– Opíšte hlavné pletivá rastlín

– Objav štruktúry DNA

- Štúdium fotosyntézy

– Objav kľúčového štádia bunkového dýchania – cyklu trikarboxylových kyselín alebo Krebsovho cyklu

– Štúdium fyziológie trávenia

- Pozoroval bunkovú štruktúru tkanív

– Pozorované jednobunkové organizmy, živočíšne bunky (erytrocyty)

– Otvorenie jadra v bunke

– Objav Golgiho aparátu – bunkového organoidu, metóda prípravy mikroskopických preparátov nervového tkaniva, štúdium štruktúry nervového systému

- Zistilo sa, že niektoré časti embrya majú vplyv na vývoj jeho iných častí

- Formuloval teóriu mutácií

– Vytvorenie chromozómovej teórie dedičnosti

– Formuloval zákon homológneho radu v dedičnej premenlivosti

– Zistilo sa zvýšenie mutačného procesu pod vplyvom rádioaktívneho žiarenia

– Objavil zložitú štruktúru génu

– Objavil význam procesu mutácie v procesoch vyskytujúcich sa v populáciách pre evolúciu druhu

- Zavedený fylogenetický rad koní ako typový rad postupných evolučných zmien u príbuzných druhov

– Vypracoval teóriu zárodočných vrstiev pre stavovce

- Predložil teóriu pôvodu mnohobunkových organizmov od spoločného predka - hypotetického organizmu fagocytely

- dokladá v minulosti prítomnosť predka mnohobunkovcov - fagocytely a navrhuje považovať ju za živý model mnohobunkového živočícha - trichoplaxa

– potvrdil biologický zákon „Ontogenéza je krátke opakovanie fylogenézy“

– potvrdené, že mnohé orgány sú multifunkčné; v nových podmienkach prostredia sa jedna zo sekundárnych funkcií môže stať dôležitejšou a nahradiť bývalú hlavnú funkciu orgánu

– Predložil hypotézu vzniku bilaterálnej symetrie živých organizmov

7. Vymenuj známe prírodné vedy, ktoré tvoria biológiu. Ktoré z nich vznikli koncom 20. storočia?

Na hraniciach príbuzných odborov vznikli nové biologické oblasti: virológia, biochémia, biofyzika, biogeografia, molekulárna biológia, vesmírna biológia a mnohé ďalšie. Široké zavedenie matematiky do biológie spôsobilo zrod biometrie. Pokroky v ekológii, ako aj čoraz naliehavejšie problémy ochrany prírody prispeli k rozvoju ekologického prístupu vo väčšine odvetví biológie. Na prelome XX a XXI storočia. biotechnológia sa začala rozvíjať veľkou rýchlosťou - smer, ktorému nepochybne patrí budúcnosť.

Myslieť si! Pamätajte!

1. Analyzujte zmeny, ktoré sa udiali vo vede v XVII-XVIII storočia. Aké možnosti otvorili pre vedcov?

Nová éra vo vývoji biológie bola poznačená vynálezom na konci 16. storočia. mikroskop. Už v polovici XVII storočia. bola objavená bunka a neskôr bol objavený svet mikroskopických tvorov - prvokov a baktérií, bol študovaný vývoj hmyzu a základná štruktúra spermií. V XVIII storočí. Švédsky prírodovedec Carl Linné (1707-1778) navrhol klasifikačný systém pre voľne žijúce živočíchy a zaviedol binárne (dvojité) názvoslovie pre pomenovanie druhov. Karl Ernst Baer (Karl Maksimovich Baer) (1792-1876), profesor Lekárskej a chirurgickej akadémie v Petrohrade, študujúci vnútromaternicový vývoj, zistil, že embryá všetkých zvierat sú v raných štádiách vývoja podobné, sformuloval zákon embryonálneho podobnosti a do dejín vedy sa zapísal ako zakladateľ embryológie. Prvým biológom, ktorý sa pokúsil vytvoriť koherentnú a holistickú teóriu evolúcie živého sveta, bol francúzsky vedec Jean Baptiste Lamarck (1774-1829). Paleontológiu, náuku o fosílnych živočíchoch a rastlinách, vytvoril francúzsky zoológ Georges Cuvier (1769-1832). Obrovskú úlohu v pochopení jednoty organického sveta zohrala bunková teória zoológa Theodora Schwanna (1810-1882) a botanika Matthiasa Jakoba Schleidena (1804-1881).

2. Ako rozumiete výrazu „aplikovaná biológia“?

4. Analyzujte materiál odseku. Urobte si časovú os hlavných pokrokov v biológii. Ktoré krajiny v akých časových obdobiach boli hlavnými „dodávateľmi“ nových myšlienok a objavov? Urobte záver o vzťahu rozvoja vedy a iných charakteristík štátu a spoločnosti.

Krajiny, v ktorých sa uskutočnili hlavné biologické objavy, patria k rozvinutým a aktívne sa rozvíjajúcim krajinám.

5. Uveďte príklady moderných odborov, ktoré vznikli na priesečníku biológie a iných vied, v odseku neuvedených. Čo je predmetom ich štúdia? Skúste uhádnuť, aké odvetvia biológie sa môžu objaviť v budúcnosti.

Príklady moderných disciplín, ktoré vznikli na priesečníku biológie a iných vied: paleobiológia, biomedicína, sociobiológia, psychobiológia, bionika, fyziológia práce, rádiobiológia.

V budúcnosti sa môžu objaviť odvetvia biológie: bioprogramovanie, IT medicína, bioetika, bioinformatika, biotechnológie.

6. Zhrnúť informácie o systéme biologických vied a prezentovať ich vo forme komplexného hierarchického diagramu. Porovnajte tabuľku, ktorú ste vytvorili, s výsledkami, ktoré dosiahli vaši spolužiaci. Sú vaše vzory rovnaké? Ak nie, vysvetlite, aké sú hlavné rozdiely medzi nimi.

1) Ľudstvo nemôže existovať bez živej prírody. Preto je životne dôležité si ho ponechať

2) Biológia vznikla v súvislosti s riešením pre človeka veľmi dôležitých problémov.

3) Jedným z nich bolo vždy hlbšie pochopenie procesov vo voľnej prírode spojených so získavaním potravinárskych produktov, t.j. znalosť charakteristík života rastlín a živočíchov, ich zmeny pod vplyvom človeka, spôsoby získavania spoľahlivej a čoraz bohatšej úrody.

4) Človek je produktom vývoja živej prírody. Všetky procesy našej životnej činnosti sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú v prírode. A tak hlboké pochopenie biologických procesov je vedeckým základom medicíny.

5) Vznik vedomia, čo znamená obrovský krok vpred v sebapoznaní hmoty, tiež nemožno pochopiť bez hĺbkových štúdií divokej prírody, minimálne v 2 smeroch - vznik a rozvoj mozgu ako orgánu myslenia ( až doteraz zostáva záhada myslenia nevyriešená) a vznik sociality, sociálneho spôsobu života.

6) Divoká zver je zdrojom mnohých materiálov a produktov potrebných pre ľudstvo. Aby ste ich správne používali, musíte poznať ich vlastnosti, vedieť, kde ich v prírode hľadať, ako ich získať.

7) Voda, ktorú pijeme, presnejšie čistota tejto vody, jej kvalita je tiež daná predovšetkým živou prírodou. Naše čistiarne len dokončia obrovský proces, ktorý pre nás v prírode prebieha neviditeľne: voda v pôde alebo nádrži opakovane prechádza cez telá nespočetných bezstavovcov, je nimi filtrovaná a zbavená organických a anorganických zvyškov sa stáva tým, čo poznáme. v riekach, jazerách a prameňoch.

8) Problém kvality ovzdušia a vody je jedným z environmentálnych problémov a ekológia je biologická disciplína, hoci moderná ekológia už dávno nie je len jedna a zahŕňa mnoho samostatných sekcií, často patriacich do rôznych vedných disciplín.

9) V dôsledku ľudského skúmania celého povrchu planéty, rozvoja poľnohospodárstva, priemyslu, odlesňovania, znečisťovania kontinentov a oceánov mizne z povrchu Zeme čoraz väčší počet druhov rastlín, húb a živočíchov. Zem. Vyhynutý druh nie je možné obnoviť. Je produktom miliónov rokov evolúcie a má jedinečný genofond.

10) V súčasnosti sa obzvlášť rýchlo rozvíja molekulárna biológia, biotechnológia a genetika.

8. Organizačný projekt. Vyberte významnú udalosť v dejinách biológie, ktorej výročie je v aktuálnom alebo budúcom roku. Vypracujte program na večer (súťaž, kvíz) venovaný tejto udalosti.

kvíz:

– Rozdelenie do skupín

– Úvodné slovo – popis udalosti, historické pozadie udalosti, vedec

– Vymyslite názvy tímov (k téme kvízu)

- 1. kolo - jednoduché: napríklad doplňte vetu: Ochranná reakcia rastlín na zmenu dĺžky denného svetla (opadávanie listov).

- 2. kolo - dvojité: napríklad nájdite pár.

- 3. kolo - ťažké: napríklad nakresliť diagram procesu, nakresliť jav.

Dnes je ťažké predstaviť si vedeckú činnosť človeka bez mikroskopu. Mikroskop je široko používaný vo väčšine laboratórií medicíny a biológie, geológie a materiálovej vedy.

Výsledky získané pomocou mikroskopu sú potrebné na stanovenie presnej diagnózy a sledovanie priebehu liečby. Pomocou mikroskopu sa vyvíjajú a zavádzajú nové lieky, robia sa vedecké objavy.

Mikroskop- (z gréckeho mikros - malý a skopeo - pozerám), optické zariadenie na získanie zväčšeného obrazu malých predmetov a ich detailov, ktoré nie sú viditeľné voľným okom.

Ľudské oko je schopné rozlíšiť detaily objektu, ktoré sú od seba vzdialené minimálne 0,08 mm. Pomocou svetelného mikroskopu môžete vidieť detaily, ktorých vzdialenosť je až 0,2 mikrónu. Elektrónový mikroskop umožňuje získať rozlíšenie až 0,1-0,01 nm.

Vynález mikroskopu, prístroja tak dôležitého pre celú vedu, je spôsobený predovšetkým vplyvom rozvoja optiky. Niektoré optické vlastnosti zakrivených plôch poznali už Euklides (300 pred Kr.) a Ptolemaios (127-151), ale ich zväčšovacia sila nenašla praktické uplatnenie. V tomto smere prvé okuliare vynašiel Salvinio deli Arleati v Taliansku až v roku 1285. V 16. storočí Leonardo da Vinci a Maurolico ukázali, že malé predmety sa najlepšie študujú pomocou lupy.

Prvý mikroskop vytvoril až v roku 1595 Z. Jansen. Vynález spočíval v tom, že Zacharius Jansen namontoval dve konvexné šošovky do jednej trubice, čím položil základ pre vytvorenie zložitých mikroskopov. Zameranie na skúmaný objekt bolo dosiahnuté výsuvným tubusom. Zväčšenie mikroskopu bolo od 3 do 10 krát. A bol to skutočný prelom v oblasti mikroskopie! Každý z jeho ďalších mikroskopov sa výrazne zlepšil.

Počas tohto obdobia (16. storočie) sa postupne začali rozvíjať dánske, anglické a talianske výskumné nástroje, ktoré položili základy modernej mikroskopie.

Rýchle rozšírenie a zdokonaľovanie mikroskopov začalo po tom, čo Galileo (G. Galilei), zdokonaľovaním ním navrhnutého teleskopu, ho začal používať ako druh mikroskopu (1609-1610), pričom menil vzdialenosť medzi objektívom a okulárom.

Neskôr, v roku 1624, keď dosiahol výrobu šošoviek s kratším ohniskom, Galileo výrazne zmenšil rozmery svojho mikroskopu.

V roku 1625 člen Rímskej akadémie bdelých („Akudemia dei lincei“) I. Faber navrhol termín "mikroskop". Prvé úspechy spojené s využitím mikroskopu vo vedeckom biologickom výskume dosiahol R. Hooke, ktorý ako prvý opísal rastlinnú bunku (asi 1665). Vo svojej knihe "Micrographia" Hooke opísal štruktúru mikroskopu.

V roku 1681 Kráľovská spoločnosť v Londýne na svojom stretnutí podrobne diskutovala o zvláštnej situácii. Holanďan Leeuwenhoek(A. van Leenwenhoek) opísal úžasné zázraky, ktoré objavil svojím mikroskopom v kvapke vody, v náleve z korenia, v bahne rieky, v dutine vlastného zuba. Leeuwenhoek pomocou mikroskopu objavil a načrtol spermie rôznych prvokov, detaily štruktúry kostného tkaniva (1673-1677).

"S najväčším úžasom som v kvapke videl veľmi veľa malých zvieratiek, ktoré sa svižne pohybujú všetkými smermi ako šťuka vo vode. Najmenšie z týchto drobných zvieratiek je tisíckrát menšie ako oko dospelej vši."

Najlepšie lupy Leeuwenhoek boli zväčšené 270-krát. S nimi prvýkrát videl krvinky, pohyb krvi v kapilárach chvosta pulca, pruhovanie svalov. Otvoril infúziu. Prvýkrát sa ponoril do sveta mikroskopických jednobunkových rias, kde leží hranica medzi živočíchom a rastlinou; kde pohybujúce sa zviera, ako zelená rastlina, má chlorofyl a živí sa absorbovaním svetla; kde rastlina, ktorá je stále pripojená k substrátu, stratila chlorofyl a prijíma baktérie. Nakoniec dokonca videl baktérie vo veľkej rozmanitosti. Ale, samozrejme, v tom čase ešte neexistovala vzdialená možnosť pochopiť význam baktérií pre človeka, ani význam zelenej látky – chlorofylu, ani hranicu medzi rastlinou a živočíchom.

Otváral sa nový svet živých bytostí, rozmanitejší a nekonečne originálnejší ako svet, ktorý vidíme.

V roku 1668 E. Divini po nasadení poľnej šošovky na okulár vytvoril okulár moderného typu. V roku 1673 Haveliy zaviedol mikrometrovú skrutku a Hertel navrhol umiestniť zrkadlo pod stolík mikroskopu. Mikroskop sa teda začal skladať z tých hlavných častí, ktoré sú súčasťou moderného biologického mikroskopu.

V polovici 17. stor Newton objavil zložité zloženie bieleho svetla a rozložil ho hranolom. Römer dokázal, že svetlo sa pohybuje konečnou rýchlosťou a zmeral to. Newton predložil slávnu hypotézu - nesprávnu, ako viete - že svetlo je prúd letiacich častíc takej mimoriadnej jemnosti a frekvencie, že prenikajú cez priehľadné telesá, ako je sklo, cez šošovku oka a dopadnú nárazmi na sietnicu. vytvárajú fyziologický pocit svetla. Huygens ako prvý hovoril o zvlnenej povahe svetla a dokázal, ako prirodzene vysvetľuje zákony jednoduchého odrazu a lomu, ako aj zákony dvojitého lomu v islandskom nosníku. Myšlienky Huygensa a Newtona sa stretli v ostrom kontraste. Tak v XVII storočí. v ostrom spore skutočne vyvstal problém podstaty svetla.

Riešenie otázky podstaty svetla aj vylepšenie mikroskopu napredovali pomaly. Spor medzi myšlienkami Newtona a Huygensa pokračoval celé storočie. Slávny Euler sa pripojil k myšlienke vlnovej povahy svetla. Tento problém však vyriešil až po viac ako sto rokoch Fresnel, talentovaný výskumník, ktorého veda poznala.

Aký je rozdiel medzi prúdením šíriacich sa vĺn – Huygensovou myšlienkou – od prúdenia prúdiacich malých častíc – Newtonovou myšlienkou? Dva znaky:

1. Po stretnutí sa vlny môžu navzájom zničiť, ak hrb jednej leží na údolí druhej. Svetlo + svetlo v kombinácii môže vytvoriť tmu. Tento jav rušenie, to sú Newtonove prstene, nepochopené samotným Newtonom; to nemôže byť prípad tokov častíc. Dva prúdy častíc sú vždy dvojitým prúdom, dvojitým svetlom.

2. Prúd častíc prechádza otvorom priamo, bez rozbiehania sa do strán a prúd vĺn sa určite rozchádza, rozptyľuje. Toto difrakcia.

Fresnel teoreticky dokázal, že divergencia vo všetkých smeroch je zanedbateľná, ak je vlna malá, no napriek tomu objavil a zmeral túto zanedbateľnú difrakciu a z jej veľkosti určil vlnovú dĺžku svetla. Z interferenčných javov, ktoré sú tak dobre známe optikom, ktorí leštia do „jednej farby“, do „dvoch pásiem“, zmeral aj vlnovú dĺžku – tá je pol mikrónu (pol tisíciny milimetra). A tak sa vlnová teória a výnimočná jemnosť a ostrosť prieniku do podstaty živej hmoty stali nepopierateľnými. Odvtedy všetci potvrdzujeme a aplikujeme Fresnelove myšlienky v rôznych modifikáciách. Ale aj bez poznania týchto myšlienok sa dá mikroskop vylepšiť.

Tak to bolo aj v 18. storočí, hoci udalosti sa vyvíjali veľmi pomaly. Teraz je už ťažké si len predstaviť, že Galileova prvá trubica, cez ktorú pozoroval svet Jupitera, a Leeuwenhoekov mikroskop boli jednoduché neachromatické šošovky.

Obrovskou prekážkou achromatizácie bol nedostatok dobrého pazúrika. Ako viete, achromatizácia vyžaduje dve sklá: korunku a pazúrik. Tým druhým je sklo, v ktorom je jednou z hlavných častí ťažký oxid olovnatý, ktorý má neúmerne veľkú disperziu.

V roku 1824, Salligov jednoduchý praktický nápad, reprodukovaný francúzskou firmou Chevalier, priniesol mikroskopu obrovský úspech. Šošovka, ktorá sa kedysi skladala z jedinej šošovky, je rozdelená na časti, začala sa vyrábať z mnohých achromatických šošoviek. Tým sa znásobil počet parametrov, bola daná možnosť opravy systémových chýb a prvýkrát bolo možné hovoriť o skutočných veľkých zväčšeniach - 500 a dokonca 1 000 krát. Hranica konečnej vízie sa posunula z dvoch na jeden mikrón. Leeuwenhoekov mikroskop zostal ďaleko pozadu.

V 70. rokoch 19. storočia sa víťazný pochod mikroskopie posunul dopredu. Ten, kto povedal, bol Abbe(E. Abbe).

Dosiahlo sa nasledovné:

Po prvé, obmedzujúce rozlíšenie sa posunulo z pol mikrónu na jednu desatinu mikrónu.

Po druhé, pri konštrukcii mikroskopu sa namiesto hrubého empirizmu zaviedol vysoký vedecký charakter.

Po tretie, nakoniec sú zobrazené hranice možného pomocou mikroskopu a tieto hranice sú pokorené.

Vznikla centrála vedcov, optikov a kalkulačiek pracujúcich vo firme Zeiss. Abbeho žiaci prezentovali teóriu mikroskopu a optických prístrojov vo všeobecnosti vo veľkých dielach. Bol vyvinutý systém meraní, ktorý určuje kvalitu mikroskopu.

Keď sa ukázalo, že doterajšie typy skla nespĺňajú vedecké požiadavky, systematicky vznikali nové typy. Mimo tajomstiev dedičov Guinanu - Para-Mantua (dedičov Bontana) v Paríži a Chances v Birminghame - sa opäť vytvorili metódy tavenia skla a vec praktickej optiky sa rozvinula do takej miery, že sa dá povedať: Abbe takmer vyhral svetovú vojnu 1914-1918 s optickým vybavením armády gg.

Nakoniec, keď si Abbe privolal na pomoc základy vlnovej teórie svetla, po prvý raz jasne ukázal, že každá ostrosť nástroja má svoju vlastnú hranicu možností. Najtenší zo všetkých nástrojov je vlnová dĺžka. Nie je možné vidieť predmety menšie ako polovica vlnovej dĺžky, hovorí Abbeho difrakčná teória a je nemožné získať obrazy menšie ako polovica vlnovej dĺžky, t.j. menej ako 1/4 mikrónu. Alebo rôznymi trikmi ponorenia, kedy používame médiá, v ktorých je vlnová dĺžka kratšia – do 0,1 mikrónu. Vlna nás obmedzuje. Pravda, limity sú veľmi malé, ale stále sú to limity pre ľudskú činnosť.

Optický fyzik cíti, keď sa do dráhy svetelnej vlny vloží objekt tisíciny, desaťtisíciny, v niektorých prípadoch aj stotisíciny vlnovej dĺžky. Samotnú vlnovú dĺžku merajú fyzici s presnosťou na desaťmilióntinu jej veľkosti. Je možné si myslieť, že optici, ktorí spojili svoje sily s cytológmi, nezvládnu stovku vlnovej dĺžky, ktorá stojí v ich úlohe? Existujú desiatky spôsobov, ako obísť limit vlnovej dĺžky. Poznáte jeden z týchto bypassov, takzvanú ultramikroskopickú metódu. Ak sú mikróby neviditeľné v mikroskope ďaleko od seba, môžete ich osvetliť zboku jasným svetlom. Bez ohľadu na to, aké sú malé, na tmavom pozadí budú svietiť ako hviezda. Ich forma sa nedá určiť, dá sa len zistiť ich prítomnosť, čo je však často mimoriadne dôležité. Táto metóda je široko používaná v bakteriológii.

Práce anglického optika J. Sirksa (1893) položili základ interferenčnej mikroskopie. V roku 1903 R. Zsigmondy a N. Siedentopf vytvorili ultramikroskop, v roku 1911 M. Sagnac opísal prvý dvojlúčový interferenčný mikroskop, v roku 1935 F. Zernicke navrhol použiť metódu fázového kontrastu na pozorovanie priehľadných objektov so slabým rozptylom svetla v mikroskopoch. V polovici XX storočia. bol vynájdený elektrónový mikroskop, v roku 1953 fínsky fyziológ A. Wilska vynašiel anoptrálny mikroskop.

M.V. Lomonosov, I.P. Kulibin, L.I. Mandelstam, D.S. Roždestvensky, A.A. Lebedev, S.I. Vavilov, V.P. Linnik, D.D. Maksutov a ďalší.

Literatúra:

D.S. Vybrané diela Roždestvensky. M.-L., "Veda", 1964.

Roždestvensky D.S. K otázke obrazu priehľadných predmetov v mikroskope. - Tr. GOI, 1940, v. 14

Sobol S.L. História mikroskopu a mikroskopického výskumu v Rusku v 18. storočí. 1949.

Clay R.S., Dvor T.H. História mikroskopu. L., 1932; Bradbury S. Evolúcia mikroskopu. Oxford, 1967.

V súčasnosti sa moderné technológie aktívne využívajú v mnohých oblastiach ľudskej činnosti. Napríklad v medicíne už existuje veľa zariadení, ktoré pomáhajú postaviť človeka na nohy. Napriek veľkému skoku vo vývoji technológie však v medicíne existuje veľa nástrojov, ktoré nemajú analógy a ktoré nemožno nahradiť niečím iným.

Jedným z takýchto nástrojov je výskumný biologický mikroskop, ktorý sa aktívne využíva v klinickej praxi aj v mikrobiologickom laboratóriu. Ani moderné prístroje nemajú funkcie a schopnosti, ktoré má mikroskop napríklad pri mikrobiologickom výskume alebo rozbore krviniek.

K dnešnému dňu sú biomedicínske mikroskopy najpopulárnejším typom optického zariadenia. Tieto nástroje možno použiť pri akomkoľvek výskume, ktorý súvisí so štúdiom predmetov prírodného pôvodu. Mikroskopy tohto typu sú rozdelené do dvoch typov: výskumné a biologické laboratóriá. A tiež pre rutinných a robotníkov. Biologický mikroskop sa používa najmä v rôznych výskumných centrách, vedeckých inštitúciách alebo nemocniciach.

Rád by som hovoril aj o binokulárnych mikroskopoch, ktoré sú novou etapou vývoja týchto prístrojov. Tieto prístroje majú dva okuláre, čo značne uľahčuje prácu a práca sa stáva pohodlnejšou.

Dnes je jednoducho nenahraditeľný v nemocniciach či vedeckých laboratóriách. Tieto mikroskopy budú dobrou kúpou pre študentov vysokých škôl, ktorí jednoducho potrebujú prax v rôznych akademických zamestnaniach, aby získali skúsenosti.

Pomocou dvoch okulárov bude skúmanie experimentálneho objektu veľmi jednoduché, navyše kvalita uvažovaného objektu sa vďaka okulárom niekoľkonásobne zvýši. Jednou z hlavných výhod tohto prístroja je, že k nemu možno pripojiť moderné fotoaparáty alebo fotoaparáty a výsledkom je, že je možné získať snímky objektu alebo mikroskopickú fotografiu.

Keď si toto zariadenie vyberiete pre seba, v prvom rade venujte pozornosť nasledujúcim detailom, parametrom a vlastnostiam: revolver s viacerými šošovkami, možnosti osvetlenia, spôsoby posúvania javiska. Okrem toho môže byť mikroskop vybavený doplnkovým príslušenstvom, ako sú lampy, objektívy, okuláre atď.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Abstrakt na tému:

Moderné metódy mikroskopického výskumu

Vyplnené študentom

2. ročník 12 skupín

Schukina Serafima Sergejevna

Úvod

1. Typy mikroskopie

1.1 Svetelná mikroskopia

1.2 Fázová kontrastná mikroskopia

1.3 Interferenčná mikroskopia

1.4 Polarizačná mikroskopia

1.5 Fluorescenčná mikroskopia

1.6 Ultrafialová mikroskopia

1.7 Infračervená mikroskopia

1.8 Stereoskopická mikroskopia

1.9 Elektrónová mikroskopia

2. Niektoré typy moderných mikroskopov

2.1 Historické pozadie

2.2 Hlavné komponenty mikroskopu

2.3 Typy mikroskopov

Záver

Zoznam použitej literatúry

Úvod

Mikroskopické metódy výskumu - spôsoby štúdia rôznych predmetov pomocou mikroskopu. V biológii a medicíne tieto metódy umožňujú študovať štruktúru mikroskopických objektov, ktorých rozmery presahujú rozlišovaciu schopnosť ľudského oka. Základom mikroskopických výskumných metód (M.m.i.) je svetelná a elektrónová mikroskopia. V praktickej a vedeckej činnosti lekári rôznych odborností - virológovia, mikrobiológovia, cytológovia, morfológovia, hematológovia atď., okrem klasickej svetelnej mikroskopie využívajú fázovo kontrastnú, interferenčnú, luminiscenčnú, polarizačnú, stereoskopickú, ultrafialovú, infračervenú mikroskopiu. Tieto metódy sú založené na rôznych vlastnostiach svetla. V elektrónovej mikroskopii vzniká obraz predmetov štúdia v dôsledku usmerneného toku elektrónov.

mikroskopia polarizačné ultrafialové

1. Druhy mikroskopie

1.1 Svetelná mikroskopia

Pre svetelnú mikroskopiu a iné M.m.i. Okrem rozlíšenia mikroskopu je určujúcim faktorom povaha a smer svetelného lúča, ako aj vlastnosti skúmaného objektu, ktoré môžu byť priehľadné a nepriehľadné. V závislosti od vlastností objektu sa menia fyzikálne vlastnosti svetla – jeho farba a jas súvisiaci s vlnovou dĺžkou a amplitúdou, fázou, rovinou a smerom šírenia vĺn. Na využití týchto vlastností svetla sú postavené rôzne M. m. a. Pre svetelnú mikroskopiu sa biologické objekty zvyčajne farbia, aby sa odhalila jedna alebo druhá z ich vlastností ( ryža. jeden ). V tomto prípade musia byť tkanivá fixované, pretože farbenie odhaľuje určité štruktúry iba usmrtených buniek. V živej bunke je farbivo izolované v cytoplazme vo forme vakuoly a nefarbí jej štruktúru. Živé biologické objekty však možno študovať aj vo svetelnom mikroskope metódou vitálnej mikroskopie. V tomto prípade sa používa tmavý kondenzor, ktorý je zabudovaný v mikroskope.

Ryža. Obr. 1. Mikropreparácia myokardu v prípade náhleho úmrtia na akútnu koronárnu insuficienciu: Leeovo farbenie umožňuje odhaliť kontraktúrne nadmerné kontrakcie myofibríl (oblasti červenej farby); 250 Ch.

1.2 Fázová kontrastná mikroskopia

Mikroskopia s fázovým kontrastom sa používa aj na štúdium živých a nezafarbených biologických objektov. Je založená na difrakcii lúča svetla v závislosti od charakteristík vyžarovaného objektu. Tým sa mení dĺžka a fáza svetelnej vlny. Objektív špeciálneho mikroskopu s fázovým kontrastom obsahuje priesvitnú fázovú doštičku. Živé mikroskopické predmety alebo pevné, ale nie farebné mikroorganizmy a bunky vďaka svojej priehľadnosti prakticky nemenia amplitúdu a farbu svetelného lúča, ktorý nimi prechádza, čo spôsobuje iba fázový posun jeho vlny. Po prechode skúmaným objektom sa však svetelné lúče odchýlia od priesvitnej fázovej platne. V dôsledku toho vzniká rozdiel vo vlnovej dĺžke medzi lúčmi, ktoré prešli objektom, a lúčmi svetlého pozadia. Ak je tento rozdiel aspoň 1/4 vlnovej dĺžky, objaví sa vizuálny efekt, v ktorom je tmavý objekt jasne viditeľný na svetlom pozadí alebo naopak, v závislosti od vlastností fázovej dosky.

1.3 interferenčnej mikroskopie

Interferenčná mikroskopia rieši rovnaké problémy ako mikroskopia s fázovým kontrastom. Ak nám však tento umožňuje pozorovať iba obrysy predmetov štúdia, potom pomocou interferenčnej mikroskopie je možné študovať detaily priehľadného objektu a vykonávať ich kvantitatívnu analýzu. To sa dosiahne rozdvojením lúča svetla v mikroskope: jeden z lúčov prechádza cez časticu pozorovaného objektu a druhý okolo nej. V okuláre mikroskopu sú oba lúče spojené a navzájom sa rušia. Výsledný fázový rozdiel možno merať tak, že sa určí. mnoho rôznych bunkových štruktúr. Sekvenčné meranie fázového rozdielu svetla so známymi indexmi lomu umožňuje určiť hrúbku živých predmetov a nefixovaných tkanív, koncentráciu vody a sušiny v nich, obsah bielkovín atď. Na základe údajov z interferenčnej mikroskopie , možno nepriamo posúdiť priepustnosť membrán, aktivitu enzýmov, bunkový metabolizmus predmetov štúdia.

1.4 Polarizačná mikroskopia

Polarizačná mikroskopia umožňuje študovať predmety štúdia vo svetle tvorenom dvoma lúčmi polarizovanými vo vzájomne kolmých rovinách, teda v polarizovanom svetle. Na to sa používajú filmové polaroidy alebo Nicol hranoly, ktoré sa vložia do mikroskopu medzi zdroj svetla a prípravok. Polarizácia sa mení pri prechode (alebo odraze) svetelných lúčov cez rôzne štruktúrne zložky buniek a tkanív, ktorých vlastnosti sú nehomogénne. V takzvaných izotropných štruktúrach rýchlosť šírenia polarizovaného svetla nezávisí od roviny polarizácie, v anizotropných štruktúrach sa rýchlosť šírenia mení v závislosti od smeru svetla pozdĺž pozdĺžneho alebo kúpeľového svetla v norme.

Ryža. 2a). Mikropreparácia myokardu v polarizácii priečnej osi objektu.

Ak je index lomu svetla pozdĺž štruktúry väčší ako v priečnom smere, vzniká pozitívny dvojlom, s opačnými vzťahmi - negatívny dvojlom. Mnohé biologické objekty majú striktnú molekulárnu orientáciu, sú anizotropné a majú pozitívny dvojitý lom svetla. Takéto vlastnosti majú myofibrily, mihalnice ciliovaného epitelu, neurofibrily, kolagénové vlákna atď. obr.2 Polarizačná mikroskopia je jednou z histologických výskumných metód, metóda mikrobiologickej diagnostiky, využíva sa v cytologických štúdiách a pod. Zároveň môžu byť farbené aj nefarbené a nefixované, tzv. natívne preparáty tkanivových rezov. skúmať v polarizovanom svetle.

Ryža. 2b). Mikropreparácia myokardu v polarizovanom svetle s náhlou smrťou na akútnu koronárnu insuficienciu - identifikujú sa oblasti, v ktorých nie je charakteristické priečne pruhovanie kardiomyocytov; 400 Ch.

1.5 Fluorescenčná mikroskopia

Fluorescenčná mikroskopia je široko používaná. Je založená na vlastnosti niektorých látok dávať luminiscenciu - luminiscenciu v UV lúčoch alebo v modrofialovej časti spektra. Mnohé biologické látky, ako sú jednoduché bielkoviny, koenzýmy, niektoré vitamíny a liečivá, majú svoju vlastnú (primárnu) luminiscenciu. Ostatné látky začnú žiariť až vtedy, keď sa k nim pridajú špeciálne farbivá – fluorochrómy (sekundárna luminiscencia). Fluorochrómy môžu byť v bunke distribuované difúzne alebo selektívne farbiť jednotlivé bunkové štruktúry alebo určité chemické zlúčeniny biologického objektu. Toto je základ pre použitie luminiscenčnej mikroskopie v cytologických a histochemických štúdiách. Pomocou imunofluorescencie vo fluorescenčnom mikroskope sa zisťujú vírusové antigény a ich koncentrácia v bunkách, identifikujú sa vírusy, stanovujú sa antigény a protilátky, hormóny, rôzne produkty metabolizmu atď. ( ryža. 3 ). V tomto smere sa luminiscenčná mikroskopia využíva pri laboratórnej diagnostike infekcií ako je herpes, mumps, vírusová hepatitída, chrípka a pod., využíva sa pri rýchlej diagnostike respiračných vírusových infekcií, pri skúmaní odtlačkov z nosovej sliznice pacientov a v diferenciálnu diagnostiku rôznych infekcií. V patomorfológii sa pomocou luminiscenčnej mikroskopie rozpoznávajú zhubné nádory v histologických a cytologických preparátoch, v počiatočných štádiách infarktu myokardu sa stanovujú oblasti ischémie srdcového svalu a v tkanivových biopsiách sa zisťuje amyloid.

Ryža. 3. Mikropreparácia peritoneálneho makrofágu v bunkovej kultúre, fluorescenčná mikroskopia.

1.6 ultrafialová mikroskopia

Ultrafialová mikroskopia je založená na schopnosti určitých látok, ktoré tvoria živé bunky, mikroorganizmy alebo fixované, ale nezafarbené priehľadné tkanivá vo viditeľnom svetle, absorbovať UV žiarenie s určitou vlnovou dĺžkou (400-250 nm). Túto vlastnosť majú vysokomolekulárne zlúčeniny, ako sú nukleové kyseliny, bielkoviny, aromatické kyseliny (tyrozín, tryptofán, metylalanín), purínové a pyramídové zásady a pod.. Pomocou ultrafialovej mikroskopie sa špecifikuje lokalizácia a množstvo týchto látok a v r. prípad štúdia živých predmetov, ich zmien v procese života.

1.7 infračervená mikroskopia

Infračervená mikroskopia umožňuje študovať objekty, ktoré sú nepriepustné pre viditeľné svetlo a UV žiarenie tým, že svojimi štruktúrami absorbuje svetlo s vlnovou dĺžkou 750–1200 nm. Infračervená mikroskopia nevyžaduje predchádzajúce chem. spracovanie liečiv. Tento typ M. m. a. najčastejšie sa používa v zoológii, antropológii a iných odvetviach biológie. V medicíne sa infračervená mikroskopia používa najmä v neuromorfológii a oftalmológii.

1.8 stereoskopická mikroskopia

Stereoskopická mikroskopia sa používa na štúdium objemových objektov. Dizajn stereoskopických mikroskopov umožňuje vidieť predmet štúdia pravým a ľavým okom z rôznych uhlov. Preskúmajte nepriehľadné objekty pri relatívne malom zväčšení (až 120x). Stereoskopická mikroskopia nachádza uplatnenie v mikrochirurgii, v patomorfológii so špeciálnym štúdiom biopsie, chirurgického a rezového materiálu, vo forenznom laboratórnom výskume.

1.9 elektrónová mikroskopia

Elektrónová mikroskopia sa používa na štúdium štruktúry buniek, tkanív mikroorganizmov a vírusov na subcelulárnej a makromolekulárnej úrovni. Tento M. m. a. umožnilo prejsť na kvalitatívne novú úroveň štúdia hmoty. Našiel široké uplatnenie v morfológii, mikrobiológii, virológii, biochémii, onkológii, genetike a imunológii. Prudké zvýšenie rozlišovacej schopnosti elektrónového mikroskopu zabezpečuje prúdenie elektrónov vo vákuu cez elektromagnetické polia vytvorené elektromagnetickými šošovkami. Elektróny môžu prechádzať štruktúrami skúmaného objektu (transmisná elektrónová mikroskopia) alebo sa od nich odrážať (skenovacia elektrónová mikroskopia), pričom sa odchyľujú v rôznych uhloch, výsledkom čoho je obraz na luminiscenčnej obrazovke mikroskopu. Transmisnou (transmisnou) elektrónovou mikroskopiou sa získa rovinný obraz štruktúr ( ryža. 4 ), so skenovaním - objemovým ( ryža. päť ). Kombinácia elektrónovej mikroskopie s inými metódami, napríklad autorádiografiou, histochemickými, imunologickými výskumnými metódami, umožňuje elektrónové rádioautografické, elektrónové histochemické, elektrónové imunologické štúdie.

Ryža. 4. Elektrónový difraktogram kardiomyocytu získaný transmisnou (transmisnou) elektrónovou mikroskopiou: sú dobre viditeľné subcelulárne štruktúry; 22 000 Ch.

Elektrónová mikroskopia si vyžaduje špeciálnu prípravu predmetov štúdia, najmä chemickú alebo fyzikálnu fixáciu tkanív a mikroorganizmov. Bioptický materiál a rezový materiál sa po fixácii dehydrujú, nalejú do epoxidových živíc, režú sklenenými alebo diamantovými nožmi na špeciálnych ultratómoch, ktoré umožňujú získať ultratenké tkanivové rezy s hrúbkou 30–50 nm. Sú kontrastované a potom skúmané pod elektrónovým mikroskopom. V rastrovom (rastrovom) elektrónovom mikroskope sa študuje povrch rôznych predmetov tak, že sa na ne vo vákuovej komore ukladajú látky s hustotou elektrónov, a skúma sa tzv. repliky, ktoré sledujú obrysy vzorky.

Ryža. 5. Elektrónový difrakčný obrazec leukocytu a ním fagocytovanej baktérie získaný rastrovacím elektrónovým mikroskopom; 20 000 CH.

2. Niektoré typy moderných mikroskopov

Mikroskop s fázovým kontrastom(anoptrálny mikroskop) sa používa na štúdium priehľadných predmetov, ktoré nie sú viditeľné vo svetlom poli a nepodliehajú farbeniu v dôsledku výskytu anomálií v skúmaných vzorkách.

interferenčný mikroskop umožňuje študovať objekty s nízkym indexom lomu a extrémne malými hrúbkami.

Ultrafialové a infračervené mikroskopy určené na štúdium objektov v ultrafialovej alebo infračervenej časti svetelného spektra. Sú vybavené fluorescenčnou clonou, na ktorej sa vytvára obraz testovaného prípravku, kamerou s fotografickým materiálom citlivým na tieto žiarenia, prípadne elektrónovo-optickým prevodníkom na vytváranie obrazu na obrazovke osciloskopu. Vlnová dĺžka ultrafialovej časti spektra je 400-250 nm, preto je možné v ultrafialovom mikroskope dosiahnuť vyššie rozlíšenie ako vo svetelnom mikroskope, kde sa osvetlenie uskutočňuje žiarením viditeľného svetla s vlnovou dĺžkou 700-400 nm. . Výhodou tohto M. je aj to, že predmety neviditeľné v bežnom svetelnom mikroskope sa stávajú viditeľnými, pretože absorbujú UV žiarenie. V infračervenom mikroskope sa objekty pozorujú na obrazovke elektrónovo-optického konvertora alebo fotografujú. Infračervená mikroskopia sa používa na štúdium vnútornej štruktúry nepriehľadných predmetov.

polarizačný mikroskop umožňuje identifikovať heterogenity (anizotropiu) štruktúry pri štúdiu štruktúry tkanív a útvarov v tele v polarizovanom svetle. Osvetlenie preparátu v polarizačnom mikroskope sa uskutočňuje cez polarizačnú dosku, ktorá zabezpečuje prechod svetla v určitej rovine šírenia vĺn. Pri zmenách polarizovaného svetla, interakcie so štruktúrami, štruktúry ostro kontrastujú, čo sa široko používa v biomedicínskom výskume pri štúdiu krvných produktov, histologických preparátov, rezov zubov, kostí atď.

Fluorescenčný mikroskop(ML-2, ML-3) je určený na štúdium luminiscenčných objektov, čo sa dosahuje ich osvetlením UV žiarením. Pozorovaním alebo fotografovaním preparátov vo svetle ich viditeľnej excitovanej fluorescencie (t.j. v odrazenom svetle) je možné posúdiť štruktúru testovanej vzorky, čo sa používa v histochémii, histológii, mikrobiológii a imunologických štúdiách. Priame farbenie luminiscenčnými farbivami umožňuje jasnejšie identifikovať bunkové štruktúry, ktoré sú ťažko viditeľné vo svetelnom mikroskope.

Röntgenový mikroskop používané na štúdium objektov v röntgenovom žiarení, preto sú takéto mikroskopy vybavené mikrofokusovým zdrojom röntgenového žiarenia, konvertorom röntgenového obrazu na viditeľný - elektrónovo-optický konvertor, ktorý vytvára viditeľný obraz na trubici osciloskopu alebo na fotografický film. Röntgenové mikroskopy majú lineárne rozlíšenie až 0,1 µm, čo umožňuje študovať jemné štruktúry živej hmoty.

Elektrónový mikroskop navrhnutý na štúdium ultrajemných štruktúr, ktoré sú nerozoznateľné vo svetelných mikroskopoch. Na rozdiel od svetla je v elektrónovom mikroskope rozlíšenie určené nielen difrakčnými javmi, ale aj rôznymi aberáciami elektronických šošoviek, ktoré je takmer nemožné opraviť. Zameranie mikroskopu sa vykonáva hlavne diafragmovaním v dôsledku použitia malých otvorov elektrónových lúčov.

2.1 Historické pozadie

Vlastnosť systému dvoch šošoviek poskytovať zväčšené obrazy predmetov bola známa už v 16. storočí. v Holandsku a severnom Taliansku remeselníkom, ktorí vyrábali okuliarové šošovky. Existujú dôkazy, že okolo roku 1590 zostrojil nástroj typu M Z. Jansen (Holandsko). Rýchle rozšírenie M. a ich zdokonaľovanie, najmä optikmi, sa začína v rokoch 1609–10, keď G. Galileo študoval ďalekohľad, ktorý navrhol (pozri Spotting Scope), použil ho ako M., pričom zmenil vzdialenosť medzi šošovkami a okulár. Prvé skvelé úspechy pri použití M. vo vedeckom výskume sú spojené s menami R. Hooka (okolo 1665; najmä zistil, že živočíšne a rastlinné tkanivá majú bunkovú štruktúru) a najmä A. Leeuwenhoeka, ktorý objavil mikroorganizmy pomocou M. (1673-- 77). Začiatkom 18. stor M. sa objavil v Rusku: tu L. Euler (1762; Dioptria, 1770–71) vyvinul metódy na výpočet optických jednotiek M. V roku 1827 J. B. Amici ako prvý použil imerznú šošovku v M.. V roku 1850 vytvoril anglický optik G. Sorby prvý mikroskop na pozorovanie predmetov v polarizovanom svetle.

Široký rozvoj metód mikroskopického výskumu a zdokonaľovania rôznych typov M. v 2. polovici 19. a v 20. storočí. K vedeckej činnosti veľkou mierou prispela vedecká činnosť E. Abbeho, ktorý vypracoval (1872–73) klasickú teóriu vzniku obrazov nesvietivých objektov v M. V roku 1893 anglický vedec J. Sirks položil tzv. základ pre interferenčnú mikroskopiu. V roku 1903 rakúska výskumníci R. Zigmondy a G. Siedentopf vytvorili tzv. ultramikroskop. V roku 1935 F. Zernike navrhol metódu fázového kontrastu na pozorovanie priehľadných objektov, ktoré slabo rozptyľujú svetlo v M.. Veľký prínos do teórie a praxe mikroskopie mali sovy. vedci - L. I. Mandelstam, D. S. Roždestvensky, A. A. Lebedev, V. P. Linnik.

2.2 Hlavné komponenty mikroskopu

Vo väčšine typov M. (s výnimkou prevrátených, pozri nižšie) je nad stolíkom predmetov, na ktorom je prípravok upevnený, umiestnené zariadenie na pripevnenie šošoviek a pod stolom je inštalovaný kondenzor. Každý M. má tubus (tubus), v ktorom sú inštalované okuláre; Povinnou výbavou M.. sú aj mechanizmy na hrubé a jemné zaostrovanie (vykonávané zmenou vzájomnej polohy preparátu, objektívu a okuláru). Všetky tieto uzly sú namontované na statíve alebo M tele.

Typ použitého kondenzátora závisí od výberu metódy pozorovania. Kondenzátory s jasným poľom a kondenzory na pozorovanie metódou fázového alebo interferenčného kontrastu sú systémy s dvomi alebo tromi šošovkami, ktoré sa navzájom výrazne líšia. V prípade kondenzorov s jasným poľom môže numerická apertúra dosiahnuť hodnotu 1,4; zahŕňajú apertúrnu irisovú clonu, ktorá môže byť niekedy posunutá do strany, aby sa dosiahlo šikmé osvetlenie preparátu. Kondenzátory s fázovým kontrastom sú vybavené prstencovými membránami. Komplexné systémy šošoviek a zrkadiel sú kondenzátory tmavého poľa. Samostatnú skupinu tvoria epikondenzátory, ktoré sú nevyhnutné pri pozorovaní metódou tmavého poľa v odrazenom svetle, sústava prstencových šošoviek a zrkadiel inštalovaných okolo šošovky. V UV mikroskopii sa používajú špeciálne zrkadlové šošovky a šošovkové kondenzory, ktoré sú priepustné pre ultrafialové lúče.

Šošovky vo väčšine moderných mikroskopov sú zameniteľné a vyberajú sa v závislosti od konkrétnych podmienok pozorovania. Často je niekoľko šošoviek upevnených v jednej otočnej (tzv. otočnej) hlave; Výmena šošovky sa v tomto prípade vykonáva jednoduchým otočením hlavy. Podľa stupňa korekcie chromatickej aberácie (pozri Chromatická aberácia) rozlišujeme mikrošošovky achromáty a apochromáty (pozri Achromat). Prvé sú dizajnovo najjednoduchšie; chromatická aberácia je v nich korigovaná len pre dve vlnové dĺžky a pri osvetlení objektu bielym svetlom zostáva obraz mierne farebný. V apochromatoch je táto aberácia korigovaná pre tri vlnové dĺžky a poskytujú bezfarebné obrázky. Rovina obrazu achromátov a apochromátov je trochu zakrivená (pozri Zakrivenie poľa). Akomodácia oka a možnosť prezerania celého zorného poľa pomocou preostrovania M. tento nedostatok vo vizuálnom pozorovaní čiastočne kompenzuje, ale veľmi ovplyvňuje mikrofotografiu - krajné časti obrazu sú rozmazané. Preto sú široko používané mikroobjektívy s dodatočnou korekciou zakrivenia poľa - planachromáty a planapochromáty. V kombinácii s klasickými šošovkami sa používajú špeciálne projekčné systémy - gomaly, vložené namiesto okulárov a korigujúce zakrivenie povrchu obrazu (sú nevhodné na vizuálne pozorovanie).

Okrem toho sa mikroobjektívy líšia: a) z hľadiska spektrálnych charakteristík - pre šošovky pre viditeľnú oblasť spektra a pre UV a IR mikroskopiu (šošovka alebo zrkadlová šošovka); b) podľa dĺžky tubusu, pre ktorý sú určené (v závislosti od vyhotovenia M.), - pre šošovky pre tubus 160 mm, pre tubus 190 mm a pre tzv. "dĺžka tubusu je nekonečná" (posledné vytvárajú obraz "v nekonečne" a používajú sa v spojení s prídavnou - tzv. tubusovou - šošovkou, ktorá prenáša obraz do ohniskovej roviny okuláru); c) podľa média medzi šošovkou a prípravkom - do sucha a ponorenia; d) podľa spôsobu pozorovania - na bežné, fázovo kontrastné, interferenčné a pod.; e) podľa druhu prípravkov - pre prípravky s krycím sklíčkom a bez neho. Samostatným typom sú epi šošovky (kombinácia klasickej šošovky s epikondenzorom). Rozmanitosť šošoviek je spôsobená rôznorodosťou metód mikroskopického pozorovania a konštrukciou mikroskopov, ako aj rozdielmi v požiadavkách na korekciu aberácií pri rôznych pracovných podmienkach. Preto je možné každý objektív používať len v podmienkach, pre ktoré bol navrhnutý. Napríklad šošovka určená pre tubus 160 mm nemôže byť použitá v M. s dĺžkou tubusu 190 mm; So šošovkou krycieho sklíčka nie je možné sklíčka bez krycieho sklíčka pozorovať. Zvlášť dôležité je dodržať konštrukčné podmienky pri práci so suchými šošovkami veľkých otvorov (A > 0,6), ktoré sú veľmi citlivé na akékoľvek odchýlky od normy. Hrúbka krycích sklíčok pri práci s týmito objektívmi by mala byť 0,17 mm. Imerznú šošovku možno použiť len s imerznou šošovkou, pre ktorú bola navrhnutá.

Typ okuláru použitého na tento spôsob pozorovania je určený výberom M objektívu. kompenzačné okuláre vypočítané tak, že ich zvyšková chromatická aberácia má iné znamienko ako šošovky, čo zlepšuje kvalitu obrazu. Okrem toho existujú špeciálne fotografické okuláre a projekčné okuláre, ktoré premietajú obraz na plátno alebo fotografickú platňu (sem patria aj vyššie spomínané gomály). Samostatnú skupinu tvoria quartzové okuláre, ktoré sú priepustné pre UV lúče.

Rôzne doplnky k M. umožňujú zlepšiť podmienky dohľadu a rozšíriť možnosti výskumu. Iluminátory rôznych typov sú navrhnuté tak, aby vytvárali najlepšie svetelné podmienky; očné mikrometre (pozri Okulárový mikrometer) sa používajú na meranie veľkosti predmetov; binokulárne trubice umožňujú pozorovať liek súčasne oboma očami; na mikrofotografiu sa používajú mikrofotografické nástavce a mikrofotografické nastavenia; kresliace zariadenia umožňujú skicovať obrázky. Na kvantitatívne štúdie sa používajú špeciálne zariadenia (napríklad mikrospektrofotometrické dýzy).

2.3 Typy mikroskopov

Konštrukcia M., jeho vybavenie a vlastnosti jeho hlavných jednotiek sú určené buď oblasťou použitia, rozsahom problémov a povahou objektov, pre ktoré je určený, alebo metódou (metódami) pozorovania, pre ktoré je určený, alebo oboma. To všetko viedlo k vytvoreniu rôznych typov špecializovaných metrík, ktoré umožňujú študovať prísne definované triedy objektov (alebo dokonca len niektoré ich špecifické vlastnosti) s vysokou presnosťou. Na druhej strane existujú tzv. univerzálny M., pomocou ktorého je možné rôznymi metódami pozorovať rôzne predmety.

Biologické M. patria medzi najčastejšie. Používajú sa na botanický, histologický, cytologický, mikrobiologický a lekársky výskum, ako aj v oblastiach, ktoré priamo nesúvisia s biológiou – na pozorovanie priehľadných objektov v chémii, fyzike atď.. Existuje mnoho modelov biologických M., ktoré sa líšia v ich konštruktívnom dizajne a doplnkoch, ktoré výrazne rozširujú škálu skúmaných objektov. Toto príslušenstvo zahŕňa: vymeniteľné iluminátory pre prechádzajúce a odrážané svetlo; vymeniteľné kondenzátory pre prácu na metódach svetlých a tmavých polí; zariadenia na fázový kontrast; očné mikrometre; mikrofotografické nástavce; sady svetelných filtrov a polarizačných prístrojov, ktoré umožňujú využiť techniku ​​luminiscenčnej a polarizačnej mikroskopie v bežných (nešpecializovaných) M.. V pomocnom zariadení pre biologické M. zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu prostriedky mikroskopickej techniky (pozri Mikroskopická technika), určené na prípravu preparátov a vykonávanie rôznych operácií s nimi, a to aj priamo počas procesu pozorovania (pozri Mikromanipulátor, Mikrotóm).

Biologické výskumné mikroskopy sú vybavené sadou výmenných šošoviek pre rôzne podmienky a spôsoby pozorovania a typy preparátov, vrátane epiobjektívov pre odrazené svetlo a často fázovo kontrastných šošoviek. Sada objektívov zodpovedá súprave okulárov na vizuálne pozorovanie a mikrofotografiu. Obvykle takí M. majú binokulárne tubusy na pozorovanie dvoma očami.

Okrem univerzálnych M. sa v biológii široko používajú aj rôzne M., špecializované na metódu pozorovania (pozri nižšie).

Inverzné mikroskopy sa vyznačujú tým, že šošovka v nich je umiestnená pod pozorovaným objektom a kondenzor je na vrchu. Smer lúčov prechádzajúcich zhora nadol cez šošovku mení sústava zrkadiel a do oka pozorovateľa dopadajú ako obvykle zdola nahor ( ryža. 8). M. tohto typu sú určené na štúdium objemných predmetov, ktoré je ťažké alebo nemožné umiestniť na stoly predmetov konvenčných M. V biológii sa pomocou takýchto M. študujú tkanivové kultúry v živnom médiu, ktoré sa umiestnené v termostatickej komore na udržanie danej teploty. Inverzné merače sa používajú aj na štúdium chemických reakcií, stanovenie teplôt topenia materiálov a v iných prípadoch, keď je na vykonávanie pozorovaných procesov potrebné ťažkopádne pomocné zariadenie. Inverzné mikroskopy sú vybavené špeciálnymi prístrojmi a kamerami na mikrofotografiu a filmové mikrofilmovanie.

Schéma inverzného mikroskopu je obzvlášť vhodná na pozorovanie štruktúr rôznych povrchov v odrazenom svetle. Preto sa používa vo väčšine metalografických M. V nich sa vzorka (rez kovu, zliatiny alebo minerálu) inštaluje na stôl lešteným povrchom dole a zvyšok môže mať ľubovoľný tvar a nevyžaduje žiadne spracovanie. Existujú aj metalografické M., v ktorých je predmet umiestnený zospodu a upevňuje ho na špeciálnu dosku; vzájomná poloha uzlov v takýchto metroch je rovnaká ako v bežných (neobrátených) metroch.Sledovaný povrch je často predbežne vyleptaný, takže zrná jeho štruktúry sa stávajú od seba ostro rozlíšiteľné. V M. tohto typu môžete použiť metódu svetlého poľa s priamym a šikmým osvetlením, metódu tmavého poľa a pozorovanie v polarizovanom svetle. Pri práci v jasnom poli slúži šošovka súčasne ako kondenzor. Na osvetlenie tmavého poľa sa používajú zrkadlové parabolické epikondenzátory. Zavedenie špeciálneho pomocného zariadenia umožňuje realizovať fázový kontrast v metalografickom M. s konvenčnou šošovkou ( ryža. deväť).

Luminiscenčné mikroskopy sú vybavené sadou vymeniteľných svetelných filtrov, ktorých výberom je možné v žiarení iluminátora vyčleniť časť spektra, ktorá vybudí luminiscenciu konkrétneho skúmaného objektu. Zvolený je aj svetelný filter, ktorý prepúšťa z objektu iba luminiscenčné svetlo. Žiara mnohých predmetov je excitovaná UV lúčmi alebo krátkovlnnou časťou viditeľného spektra; preto sú zdroje svetla v luminiscenčných výbojkách ultravysokotlakové ortuťové výbojky, ktoré vydávajú práve takéto (a veľmi jasné) žiarenie (pozri svetelné zdroje s plynovou výbojkou). Okrem špeciálnych modelov luminiscenčných lámp existujú luminiscenčné zariadenia používané v spojení s konvenčnými svietidlami; obsahujú iluminátor s ortuťovou výbojkou, sadu svetelných filtrov atď. nepriehľadný iluminátor na nasvietenie prípravkov zhora.

Ultrafialové a infračervené mikroskopy sa používajú na výskum v oblastiach spektra neviditeľných pre oko. Ich základné optické schémy sú podobné tým, ktoré majú konvenčné MM. Kvôli veľkým ťažkostiam pri korekcii aberácií v UV a IR oblasti, kondenzor a objektív v takýchto MM často predstavujú systémy zrkadlových šošoviek, v ktorých je chromatická aberácia výrazne znížená alebo úplne chýba . Šošovky sú vyrobené z materiálov, ktoré sú transparentné pre UV (kremeň, fluorit) alebo IR (kremík, germánium, fluorit, fluorid lítny) žiarenie. Ultrafialové a infračervené M. sú dodávané s kamerami, v ktorých je fixovaný neviditeľný obraz; vizuálne pozorovanie cez okulár v bežnom (viditeľnom) svetle slúži, pokiaľ je to možné, len na predbežné zaostrenie a orientáciu objektu v zornom poli M. Tieto M. majú spravidla elektrónovo-optické konvertory, ktoré premieňajú neviditeľný obraz do viditeľného.

Polarizačné merače sú určené na štúdium (pomocou optických kompenzátorov) zmien polarizácie svetla, ktoré prešlo objektom alebo sa od neho odrazilo, čo otvára možnosti pre kvantitatívne alebo semikvantitatívne stanovenie rôznych charakteristík opticky aktívnych objektov. Uzly takýchto M. sú obyčajne vyrobené tak, aby uľahčili presné merania: okuláre sa dodávajú s nitkovým krížom, mikrometrovou stupnicou alebo mriežkou; otočný objektový stôl -- s goniometrickou končatinou na meranie uhla natočenia; často je k tabuľke objektov pripevnená Fedorovova tabuľka (pozri Fedorovovu tabuľku), ktorá umožňuje ľubovoľne otáčať a nakláňať preparát, aby sa našla kryštalografická a kryštálovo-optická os. Šošovky polarizačných šošoviek sú špeciálne vybrané tak, aby v ich šošovkách nedochádzalo k vnútorným napätiam, ktoré vedú k depolarizácii svetla. M. tohto typu má zvyčajne pomocnú šošovku (tzv. Bertrandovu šošovku) zapínateľnú a vypínateľnú, ktorá sa používa na pozorovania v prechádzajúcom svetle; umožňuje zvážiť interferenčné obrazce (pozri Kryštálová optika) tvorené svetlom v zadnej ohniskovej rovine objektívu po prechode cez skúmaný kryštál.

Pomocou interferenčných mikroskopov sa priehľadné predmety pozorujú metódou interferenčného kontrastu; mnohé z nich sú štrukturálne podobné konvenčným M., líšia sa len prítomnosťou špeciálneho kondenzora, objektívu a meracej jednotky. Ak sa pozorovanie uskutočňuje v polarizovanom svetle, potom sa takéto mikroskopy dodávajú s polarizátorom a analyzátorom. Podľa oblasti použitia (hlavne biologický výskum) možno tieto M. priradiť k špecializovaným biologickým M. Medzi interferometrické M. často patria aj mikrointerferometre - M. špeciálneho typu používaného na štúdium mikroreliéfu povrchov opracovaných kovových dielov.

Stereomikroskopy. Binokulárne tubusy používané v bežných mikroskopoch napriek pohodlnosti pozorovania dvoma očami nevytvárajú stereoskopický efekt: v tomto prípade rovnaké lúče vstupujú do oboch očí pod rovnakými uhlami, iba sú rozdelené do dvoch lúčov hranolovým systémom. . Stereomikroskopy, ktoré poskytujú skutočne trojrozmerné vnímanie mikroobjektu, sú v skutočnosti dva mikroskopy vyrobené vo forme jednej štruktúry tak, že pravé a ľavé oko pozoruje objekt pod rôznymi uhlami ( ryža. 10). Takéto M. sa najviac využívajú tam, kde je potrebné v rámci pozorovania vykonávať akékoľvek operácie s predmetom (biologický výskum, chirurgické operácie na cievach, mozgu, v oku - Mikrurgia, montáž miniatúrnych prístrojov ako napr. Tranzistory), - stereoskopické vnímanie uľahčuje tieto operácie. Pohodlie orientácie v zornom poli M. zahŕňa aj jeho optická schéma hranolov, ktoré zohrávajú úlohu otočných systémov (pozri Systém otáčania); obraz v takom M. je rovný, nie prevrátený. Aký je teda zvyčajne uhol medzi optickými osami šošoviek v stereomikroskopoch? 12°, ich číselná apertúra spravidla nepresahuje 0,12. Preto užitočné zvýšenie takéhoto M. nie je väčšie ako 120.

Porovnávacie šošovky pozostávajú z dvoch štruktúrne kombinovaných bežných šošoviek s jedným očným systémom. Pozorovateľ vidí obrazy dvoch predmetov naraz v dvoch poloviciach zorného poľa takejto šošovky, čo umožňuje ich priame porovnanie z hľadiska farby, štruktúry, rozloženia prvkov a iných charakteristík. Porovnávacie markery sú široko používané pri hodnotení kvality povrchovej úpravy, určovaní stupňa (porovnanie s referenčnou vzorkou) atď. Špeciálne markery tohto typu sa používajú v kriminalistike najmä na identifikáciu zbrane, z ktorej bola skúmaná guľka vystrelená. .

V televízii M., pracujúcej podľa schémy mikroprojekcie, sa obraz liečiva premieňa na sekvenciu elektrických signálov, ktoré potom reprodukujú tento obraz vo zväčšenej mierke na obrazovke katódovej trubice (pozri. katódová trubica) (kinoskop). V takomto M. je možné čisto elektronicky, zmenou parametrov elektrického obvodu, ktorým signály prechádzajú, meniť kontrast obrazu a upravovať jeho jas. Elektrické zosilnenie signálov umožňuje premietanie obrazu na veľkú obrazovku, zatiaľ čo bežná mikroprojekcia vyžaduje extrémne silné osvetlenie, často škodlivé pre mikroskopické objekty. Veľkou výhodou televíznych meračov je, že s nimi možno na diaľku študovať objekty, ktorých blízkosť je pre pozorovateľa nebezpečná (napríklad rádioaktívne).

V mnohých štúdiách je potrebné spočítať mikroskopické častice (napríklad baktérie v kolóniách, aerosóly, častice v koloidných roztokoch, krvinky atď.), určiť plochy, ktoré zaberajú zrná rovnakého druhu v tenkých rezoch zliatiny, a vytvoriť ďalšie podobné merania. Transformácia obrazov v televíznych meračoch na sériu elektrických signálov (impulzov) umožnila zostrojiť automatické počítadlá mikročastíc, ktoré ich registrujú počtom impulzov.

Účelom meracích prístrojov je presné meranie lineárnych a uhlových rozmerov predmetov (často nie malých). Podľa spôsobu merania ich možno rozdeliť na dva typy. Meracie M. 1. typu sa používajú len v prípadoch, keď nameraná vzdialenosť nepresahuje lineárne rozmery zorného poľa M. Pri takýchto M. priamo (pomocou stupnice alebo skrutkového okulárového mikrometra (pozri Okulárový mikrometer) ) sa nemeria samotný predmet, ale jeho obraz v ohniskovej rovine okuláru a až potom sa podľa známej hodnoty zväčšenia šošovky vypočíta nameraná vzdialenosť na predmete. V týchto mikroskopoch sa obrazy predmetov často porovnávajú s príkladnými profilmi vytlačenými na platniach vymeniteľných hláv okulárov. Pri meraní 2. typ predmetovej tabuľky s objektom a telom M. je možné pomocou presných mechanizmov (častejšie - stôl vzhľadom k telu) voči sebe navzájom posúvať; meraním tohto pohybu pomocou mikrometrickej skrutky alebo stupnice pevne pripevnenej k podložke objektu sa zisťuje vzdialenosť medzi pozorovanými prvkami objektu. Existujú meracie meradlá, pri ktorých sa meria len v jednom smere (jednosúradnicové merače). Oveľa bežnejšie sú M. s pohybmi stola objektu v dvoch kolmých smeroch (limity pohybu do 200-500 mm); Na špeciálne účely sa používajú M., pri ktorých sú možné merania (a následne aj relatívne pohyby stola a tela M.) v troch smeroch zodpovedajúcich trom osám pravouhlých súradníc. Na niektorých M. je možné vykonávať merania v polárnych súradniciach; na tento účel je tabuľka predmetov otočná a vybavená stupnicou a Noniusom na čítanie uhlov otáčania. Najpresnejšie meracie prístroje druhého typu používajú sklenené váhy a odčítanie na nich sa vykonáva pomocou pomocného (tzv. čítacieho) mikroskopu (pozri nižšie). Presnosť meraní v M. 2. typu je oveľa vyššia v porovnaní s M. 1. typu. V najlepších modeloch je presnosť lineárnych meraní zvyčajne rádovo 0,001 mm, presnosť merania uhlov je rádovo 1". Meracie metre 2. typu sú široko používané v priemysle (najmä v strojárstve) pre meranie a kontrola rozmerov častí strojov, nástrojov a pod.

V prístrojoch na obzvlášť presné merania (napríklad geodetické, astronomické atď.) sa odčítanie na lineárnych mierkach a delených kruhoch goniometrických prístrojov robí pomocou špeciálnych odčítacích meračov - mierok a mikrometrov. Prvý má pomocnú sklenenú stupnicu. Úpravou zväčšenia šošovky objektívu sa jej obraz zrovná s pozorovaným intervalom medzi dielikmi hlavnej stupnice (alebo kruhu), po ktorom spočítaním polohy pozorovaného dielika medzi ťahmi pomocnej stupnice môže sa priamo určí s presnosťou asi 0,01 intervalu medzi dielikmi. Presnosť odčítania (rádovo 0,0001 mm) je ešte vyššia u M. mikrometrov, v ktorých očnej časti je umiestnený závitový alebo špirálový mikrometer. Zväčšenie šošovky sa nastaví tak, aby pohyb závitu medzi obrazmi zdvihov meranej stupnice zodpovedal celočíselnému počtu závitov (alebo polovičných závitov) mikrometrovej skrutky.

Okrem tých, ktoré sú opísané vyššie, existuje značný počet ešte užšie špecializovaných typov teplomerov, napríklad teplomery na počítanie a analýzu stôp elementárnych častíc a fragmentov jadrového štiepenia v jadrových fotografických emulziách (pozri Jadrová fotografická emulzia), vysoko- teplomery na štúdium predmetov ohriatych na teplotu rádovo 2000 °C, kontaktné šošovky na štúdium povrchov živých orgánov zvierat a ľudí (šošovka v nich je pritlačená blízko k skúmanému povrchu a šošovka je zaostrená pomocou špeciálny vstavaný systém).

Záver

Čo môžeme očakávať od mikroskopie zajtrajška? Aké problémy možno očakávať, že sa vyriešia? V prvom rade - distribúcia do stále nových a nových objektov. Dosiahnutie atómového rozlíšenia je určite najväčším úspechom vedeckého a technického myslenia. Nezabúdajme však, že tento výdobytok zasahuje len do obmedzeného okruhu objektov, ktoré sú navyše umiestnené vo veľmi špecifických, nezvyčajných a výrazne ovplyvňujúcich podmienkach. Preto je potrebné usilovať sa o rozšírenie atómového rozlíšenia na široké spektrum objektov.

V priebehu času môžeme očakávať, že v mikroskopoch budú „pracovať“ aj iné nabité častice. Je však jasné, že tomu musí predchádzať hľadanie a vývoj silných zdrojov takýchto častíc; okrem toho vznik nového typu mikroskopu bude determinovaný vznikom špecifických vedeckých problémov, k riešeniu ktorých tieto nové častice rozhodujúcim spôsobom prispejú.

Zlepšia sa mikroskopické štúdie procesov v dynamike, t.j. vyskytujúce sa priamo v mikroskope alebo v zariadeniach s ním spojených. Takéto procesy zahŕňajú testovanie vzoriek v mikroskope (zahrievanie, naťahovanie atď.) priamo počas analýzy ich mikroštruktúry. Tu bude úspech spôsobený predovšetkým vývojom vysokorýchlostnej fotografickej technológie a zvýšením časového rozlíšenia detektorov (obrazoviek) mikroskopov, ako aj použitím výkonných moderných počítačov.

Zoznam použitej literatúry

1. Malá lekárska encyklopédia. -- M.: Lekárska encyklopédia. 1991--96

2. Prvá pomoc. -- M.: Veľká ruská encyklopédia. 1994

3. Encyklopedický slovník medicínskych termínov. -- M.: Sovietska encyklopédia. -- 1982--1984

4. http://dic.academic.ru/

5. http://ru.wikipedia.org/

6. www.golkom.ru

7. www.avicenna.ru

8. www.bionet.nsc.ru

Hostené na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Charakterizácia laboratórnej diagnostiky vírusových infekcií pomocou elektrónovej mikroskopie. Príprava rezov postihnutého tkaniva na vyšetrenie. Popis metódy imunoelektrónovej mikroskopie. Imunologické metódy výskumu, popis priebehu analýzy.

semestrálna práca, pridaná 30.08.2009


Enalapril: hlavné vlastnosti a mechanizmus výroby. Infračervená spektroskopia ako metóda identifikácie enalaprilu. Metódy testovania čistoty danej liečivej látky. Farmakodynamika, farmakokinetika, použitie a vedľajšie účinky enalaprilu.

abstrakt, pridaný 13.11.2012


Metódy na štúdium mozgu: elektroencefalografické, neurologické, rádiologické a ultrazvukové. Moderné zobrazovacie metódy: počítačová tomografia, magnetická rezonancia, ventrikuloskopia, stereoskopická biopsia.

prezentácia, pridané 04.05.2015


Pojem antropometria, jej znaky, metódy a vývoj ako vedy, princípy antropometrického výskumu. Ľudská postava a jej typy. Hlavné typy telesných proporcií. Genetické podmienky somatickej konštitúcie. Typológia človeka podľa E. Kretschmera.

prezentácia, pridané 30.05.2012


Požiadavky na šijací materiál. Klasifikácia šijacieho materiálu. Druhy chirurgických ihiel. Uzly v chirurgii. Intradermálne stehy Halstead a Halstead-Zolton. Šev aponeurózy. Jednoradové, dvojradové a trojradové stehy. Hlavné typy cievnych stehov.

prezentácia, pridané 20.12.2014


Charakteristika druhu Origanum vulgare L. Stupeň chemického štúdia oregana a jeho biologicky aktívnych zlúčenín. Regulačné požiadavky na suroviny. Mikroskopické metódy výskumu. Kvalitatívne reakcie na kumaríny.

semestrálna práca, pridaná 5.11.2014


Podstata a charakteristické znaky štatistickej štúdie, požiadavky na ňu, použité metódy a techniky. Interpretácia a vyhodnotenie získaných výsledkov. Druhy pozorovaní a zásady ich realizácie. Klasifikácia prieskumov a analýza ich účinnosti.

prezentácia, pridané 18.12.2014


Koncepcia infektológie a infekčného procesu. Hlavné znaky, formy a zdroje infekčných chorôb. Druhy patogénnych mikroorganizmov. Obdobia infekčných chorôb u ľudí. Metódy mikrobiologického výskumu. metódy farbenia náteru.

prezentácia, pridané 25.12.2011


Prirodzené metódy antikoncepcie. Metóda laktačnej amenorey ako druh antikoncepcie. Moderné spermicídy, ich výhody a princíp účinku. Bariérové ​​metódy: kondómy. Hormonálne typy antikoncepcie. Mechanizmus účinku perorálnych kontraceptív.

prezentácia, pridané 17.10.2016


Šok je nešpecifický fázovo plynulý klinický syndróm charakterizovaný všeobecným ťažkým stavom tela: patologická klasifikácia, štádiá, typy a charakteristiky hemodynamiky. Štandardné sledovanie v šoku, liečba, indikácie na operáciu.