*§ 10-1. Метады вывучэння клеткі
Световая микроскопия. Первым методом, использованным для открытия и изучения клеток, была световая микроскопия. Увеличение объекта в световом микроскопе достигается с помощью линз, через которые проходит свет. При этом максимальное увеличение составляет около 1500 раз. Однако главной характеристикой микроскопа является разрешающая способность (разрешение) — минимальное расстояние между двумя объектами, которые можно распознать отдельно. Отдельная частица будет видна только в том случае, если по размеру она не меньше разрешения микроскопа. Например, разрешающая способность человеческого глаза составляет около
Разрешение характеризует четкость изображения. Без повышения разрешающей способности нет смысла в большем увеличении. Если линзы не дают возможности различать детали объекта, то изображение будет размытым, и при большем увеличении будет получено просто более крупное, но такое же нечеткое изображение. |
Разрешение светового микроскопа ограничивается длиной световой волны. Даже при использовании самого коротковолнового видимого света — фиолетового — можно достичь разрешения лишь около 200 нм. При такой разрешающей способности видны самые крупные компоненты клеток — ядро, пластиды, вакуоли, митохондрии, клеточные стенки. Более мелкие клеточные структуры или не видны вообще, или их детали различаются с трудом.
Другая трудность применения световой микроскопии состоит в том, что большинство клеточных компонентов прозрачно. Для увеличения контрастности часто используют различные методы окраски клеток. При этом клеточные структуры окрашиваются специальными красителями в разные цвета. Некоторые красители — их называют прижизненными — не токсичны и используются для окрашивания живых клеток. Однако большинство красителей токсично для клеток и вызывает их гибель.
Электронная мікраскапія. Многія клетачныя структуры, напрыклад рыбасомы, дыяметр якіх складае каля 20—30 нм, немагчыма ўбачыць з дапамогай светлавога мікраскопа з прычыны нізкай распазнавальнасці. Гэта праблема была рэшана пасля стварэння электроннага мікраскопа ў 1930-х гг. Замест святла ў ім выкарыстоўваецца струмень электронаў, а замест лінз — электрамагніты. Сучасныя электронныя мікраскопы (мал. 10-1.1) маюць распазнавальную здольнасць, меншую за 1 нм і павелічэнне да 106 разоў. Гэтага дастаткова для вывучэння найдрабнейшых арганоідаў і нават буйных малекул. Выкарыстанне электроннай мікраскапіі ў біялогіі дазволіла даследаваць ультратонкую будову клетачных структур — мембран, рыбасом, элементаў цыташкілета і інш.
Адрозніваюць два асноўныя тыпы электроннай мікраскапіі: прасвечвальную (трансмісійную) і сканіруючую. У прасвечвальным электронным мікраскопе электроны праходзяць праз узор, гэтак жа як светлавыя прамені ў светлавым мікраскопе. Таму для вывучэння можна выкарыстоўваць толькі вельмі тонкія зрэзы, каб праз іх маглі праходзіць электроны. Акрамя таго, у такім мікраскопе падтрымліваецца вакуум, а біялагічныя ўзоры для павелічэння кантраснасці апрацоўваюць злучэннямі ўрану ці свінцу, якія з'яўляюцца таксічнымі для клетак. З гэтым звязана тое, што з дапамогай прасвечвальнага электроннага мікраскопа можна вывучаць толькі мёртвыя клеткі.
Сканіруючы электронны мікраскоп вынайдзены ў 1950-х гг. Відарыс у ім ствараецца адбітымі ад паверхні вывучанага аб'екта электронамі, пры гэтым можна выкарыстоўваць узоры большай таўшчыні. Распазнавальная здольнасць сканіруючы электроннай мікраскапіі ніжэйшая, чым прасвечвальнай. Але гэты метад дазваляе атрымліваць трохмерныя відарысы. З яго дапамогай даследуюцца, напрыклад, мембраны клетак і ўключаныя ў іх бялкі.