Енциклопедія життя


	Методи дослідження клітки

З моменту свого виникнення провідним методом вивчення клітки залишається світлова мікроскопія. Світловий, або оптичний, мікроскоп складається з джерела світла (електролампи або дзеркала, що відображає сонячне світло) і декількох лінз. Одна з лінз збирає паралельні світлові промені в потужний концентрований пучок, що просвічує досліджуваний об'єкт наскрізь; інші лінзи збільшують зображення. Сам об'єкт, який називають препаратом, розміщують на спеціальному столику. Світло направлене на препарат знизу і, пройшовши крізь нього, поступає в об'єктив - головну збільшуючу частку мікроскопа. (У сучасних мікроскопах може бути декілька змінних об'єктивів з різними збільшеннями.) Далі через окуляр, що додатково збільшує зображення, світло досягає ока дослідника. Таким чином можна збільшити біологічний об'єкт майже в 1000 разів.

Але потужне збільшення - не гарантія успіху дослідження, оскільки окрім збільшення існує таке поняття, як роздільна здатність, або дозвіл, мікроскопа. Це найменша відстань, на якій дві найближчі точки об'єкту сприймаються роздільно. За допомогою світлового мікроскопа можна досягти дозволу приблизно 0,2 мкм (тобто 0,0002 мм); дрібніші об'єкти, як би їх не збільшували, сприймаються як одна крапка. Світловий мікроскоп підвищує роздільну здатність ока приблизно в 1000 разів.

Більшість компонентів кліток прозорі, тому в мікроскоп не видні. Щоб зробити їх видимими, клітки забарвлюють, заздалегідь обробивши спеціальними розчинами, які, зберігаючи структуру клітки, роблять її проникною для фарбника. Потім тканину зневоднюють за допомогою спирту, просочують органічним розчинником і занурюють в розплавлений парафін або смолу, які, застигаючи, утворюють щільну грудку довкола тканини. Потім цю грудку за допомогою гострого леза нарізують на дуже тонкі (2-10 мкм) скибочки, звані зрізами біологічних об'єктів; просочення парафіном потрібне, тому що м'які тканини, яким би гострим ножем їх не різали, м'ятимуть. Далі препарат забарвлюють різноманітними органічними фарбниками, кожен з яких призначений для певної частки клітки, що дозволяє ретельніше досліджувати її внутрішню будову.

Проте клітки можна розглядувати і жвавими. Для цього на мікроскоп вмонтовують спеціальні пристрої, які особливим чином ' перетворять видиме світло. Тоді багато деталей живої клітини видно виразніше, ніж при використанні світлового мікроскопа без спеціальних насадок.

Справжню революцію в дослідженні клітки провів електронний мікроскоп. Електронний мікроскоп, що у загальних рисах просвічує, нагадує світловий, але замість світлового пучка в нім використовується потік електронів. Завдяки цьому дозвіл електронного мікроскопа в 100 разів вищий, ніж світлового.

Електрони випромінює нитка катода, який розташований на вершині циліндрової колони заввишки близько 2 м. З колони відкачують повітря і формують в ній електронний промінь за допомогою спеціальних електромагнітів, які фокусують його, як лінзи світлового мікроскопа світло. Препарат поміщають під сфокусований пучок електронів. Частка з них проходить через зразок і розсівається, а останні фокусуються і складають зображення на екрані, що фосфоресціює, або фотопластині.

Іншим різновидом електронного мікроскопа є скануючий. Він дозволяє отримувати тривимірне зображення досліджуваного об'єкту. У нім електронний промінь не проходить через зразок, а відбивається від нього і перетвориться в зображення на телеекрані. При збільшенні в 20 тис. разів максимальний дозвіл скануючого мікроскопа відносно невеликий. Тому його використовують для дослідження об'єктів, розміри яких не менше клітки.

Багато коштовних відомостей про клітки дає метод, що дозволяє виділяти їх з тканин організму і вирощувати в так званих клітинних культурах. Деякі клітки зберігають життєздатність в слабкому сольовому розчині поза тілом тварини. Їх вирощують в спеціальній судині, де вони діляться, переміщаються, виробляють різні речовини і виконують багато функцій, які виконували б в організмі. Всі ці властивості стають доступнішими для вивчення в культурі кліток, чим в організмі тварини або людини. Крім того, це єдиний етично прийнятний спосіб проведення експериментів на тканинах організму людини.

Клітинну культуру отримують так: тканину обробляють ферментами, що викликає її розпад на клітинні елементи. Виділені клітки вирощують при температурі тіла у відповідній для даного виду тканин середі з додаванням спеціальних речовин, що заставляють клітки зростати і розмножуватися. Дуже небагато кліток здатні у такому вигляді продовжувати ділення в течію хоч би декількох місяців. Проте вчені зуміли виявити і отримати безперервні ("безсмертні") клітинні лінії, якими можна користуватися десятиліттями. Більшість тканинних культур добре переносять глибоке заморожування за допомогою рідкого азоту, а в замороженому достатку здатні зберігатися необмежено довго. Користуючись цим, зараз у всьому світі створюються банки клітинних культур, матеріалами з яких можуть користуватися дослідники з різних країн.

Мікроскоп дає можливість визначати в клітках і тканинах взаємне розташування органели. Але щоб досліджувати будову клітки на молекулярному рівні, необхідно вдатися до біохімічного аналізу. Для цього клітку руйнують, а потім послідовно виділяють її мікроскопічні структури: ядро, мітохондрії, рибосомы і так далі Таким чином можна отримати практично будь-які складові частини клітки.

Один із способів виділення складових частин клітки - розділове центрифугування. Цей процес проводять в спеціальних приладах - центрифугах. Його принцип заснований на тому, що час осідання часток в суспензії залежить від їх розміру і щільності: чим більше або важче частка, тим швидше вона осяде на дно пробірки. Частки осідають швидше під дією відцентрових сил при обертанні пробірок з величезними швидкостями. Центрифугування проводиться у декілька етапів, поки не будуть отримані в чистому вигляді необхідні внутріклітинні частки.

Зрозуміло, досліджуючи клітку, учені не обмежуються перерахованими методами. Тим більше що існує безліч варіантів кожного з них, а дослідники постійно розробляють все нові і нові, прагнучи глибше осягнути таємниці, увязнені в найдрібніших структурах жвавого - в клітках.