На каждом последующем уровне происходит усложнение биосистем и появление у них новых качеств. В курсе общей биологи мы изучим закономерности, характерные для всех уровней организации жизни.
Методы исследования в биологии. Для изучения живой природы биологи используют следующие основные методы:
1) наблюдение – позволяет описать биологические явления;
2) сравнение – дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов;
3) эксперимент или опыт – помогает исследователю изучить свойства биологических объектов;
4) моделирование – имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения;
5) исторический метод – позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы.
1 Знакомство с устройством микроскопа типа МБР-3
1.1 Устройство биологического микроскопа МБР-3
Основными системами микроскопа являются: механическая, оптическая и осветительная (рисунок 1).
1 – основание; 2 – коробка с микрометрическим механизмом; 3 – тубусодержатель; 4 – рукоятка макрометрического винта; 5 – окуляры; 6 – тубусы; 7 – бинокулярная насадка; 8 – головка; 9 – стопорный винт, фиксирующий насадку; 10 – револьвер; 11 – объективы; 12 – отверстие на предметном столике; 13 – предметный столик; 14 – рукоятка для перемещения верхней части столика; 15 – рукоятка препаратоводителя; 16 – винт конденсора; 17 – конденсор; 18 – апертурная диафрагма; 19 – стопорный винт столика; 20 – рукоятка конденсора; 21 – подвижное зеркало; 22 – рукоятка микрометрического винта.
Рисунок 1 – Общий вид микроскопа МБР – 3
Механическая система служит для фиксации и перемещения различных приспособлений. В ее состав входит несколько частей. Массивное основание микроскопа 1 (рисунок 1), или подставка, имеющее подковообразную форму, обеспечивает прибору необходимую устойчивость на поверхности рабочего стола. К основанию прикреплена коробка с микрометрическим механизмом 2, с которой подвижно соединен тубусодержатель 3. К тубусодержателю присоединяется головка 8, в гнезде которой с помощью стопорного винта 9 подвижно фиксирована бинокулярная насадка 7 с тубусами 6. Снизу головки 8 прикреплена револьверная пластинка 10, или револьвер, в гнезда которой ввинчиваются объективы.
Столик микроскопа 13, или предметный столик, имеющий круглую форму и отверстие 12 в середине, служит для размещения изучаемого объекта – микропрепарата, который фиксируется с помощью зажима и перемещается с помощью рукоятки препаратоводителя 15. Верхняя часть столика представляет собой вращающийся диск, который с помощью рукоятки 14, можно плавно передвигать в горизонтальной плоскости. Однако пользоваться этим механизмом следует лишь при работе с объективами большого увеличения. Кроме того, при обычной работе следует избегать вращения диска, поэтому его закрепляют с помощью специального стопорного винта столика 19. На боковой поверхности тубусодержателя 3 находится рукоятка макрометрического винта 4, вращая которую можно быстро опускать и поднимать тубусодержатель (вместе с тубусами) и таким образом осуществлять грубую фокусировку. Рядом с этой рукояткой (на боковой поверхности коробки 2) находится рукоятка микрометрического винта 22, при вращении которой можно плавно поднимать и опускать предметный столик и таким образом осуществлять точную фокусировку. Микрометрическим механизмом следует пользоваться лишь при работе с сильными объективами. Ближе к передней поверхности коробки 2 находится рукоятка конденсатора 20, с помощью которой опускают и поднимают конденсор, имеющий отношение к осветительной системе микроскопа.
Оптическая система служит для получения увеличенного изображения исследуемого материала и состоит из окуляров 5, вставленных в отверстия тубусов, и объективов 11, ввинченных в гнезда револьверной пластинки. В практической работе студентов обычно используются окуляры, дающие увеличение в 7, 10, 15 раз (х 7, х 10, х 15), а также объектив малого увеличения (х 8), большого увеличения (х 40) и иммерсионный объектив (х 90). Общее увеличение микроскопа при той или иной комбинации окуляра и объектива равно произведению увеличений каждого из них. Например, комбинация окуляра х 10 и объектива х 40 дает общее увеличение микроскопа в 400 раз.
Осветительная система служит для направления световых лучей на исследуемый объект и состоит из подвижного зеркала 21 и конденсора 17, который фиксируется с помощью винта 16. Вращением зеркала, имеющего две поверхности (плоскую и вогнутую), световые лучи направляются в конденсор, представляющий собой систему линз, собирающих лучи и направляющих их в объектив (через отверстие в предметном столике и исследуемый объект). При недостаточно ярком источнике освещения (например, применяя искусственный свет) следует пользоваться вогнутой поверхностью зеркала, которая сильнее концентрирует лучи света. Конденсор снабжен апертурной диафрагмой 18, вмонтированной в его нижнюю часть, которая также помогает регулировать освещенность объекта исследования. Это достигается перемещением специальной ручки, меняющей величину отверстия диафрагмы и таким образом регулирующей величину проходящего через нее светового потока. Кроме того, интенсивность освещенности объекта можно регулировать перемещением конденсора вверх и вниз с помощью рукоятки 20. При перемещении конденсора вверх освещенность объекта увеличивается, при перемещении вниз – уменьшается [1, 7, 12].
1.2 Установка микроскопа в рабочее положение
Установите микроскоп на поверхности рабочего стола против своего левого плеча (тубусами к себе, предметным столиком от себя). Поворотом револьверной пластинки поставьте объектив малого увеличения (х 8) над отверстием предметного столика таким образом, чтобы он занимал срединное (центрированное) положение по отношению к тубусам (при этом срабатывает защелкивающий механизм). С помощью рукоятки макрометрического винта столика около 1 см. Следует помнить, что изучение любого препарата начинается с использования объектива малого увеличения.
Откройте полностью апертурную диафрагму под конденсором и равномерного освещения всего поля зрения. Установленное освещение должно сохраняться до конца работы с микроскопом. Если же оно случайно будет нарушено, то всю процедуру наведения света нужно повторить с самого начала, используя объектив малого увеличения.
Обратите внимание на ошибки, возникающие при самостоятельной работе с микроскопом:
а) все поле зрения затемнено, причиной чего является недостаточный световой поток, поступающий в объектив (это легко устраняется максимальным открытием диафрагмы и вращением вогнутого зеркала до появления яркого освещения);
б) часть поля затемнена, а часть – освещена, т.е. объектив не занял фиксированного положения в гнезде (для исправления нужно повернуть револьвер до упора, после легкого щелчка объектив займет фиксированное положение).
Помните, что микроскоп является точным прибором и требует бережного отношения. При работе с ним необходимо соблюдать определенные правила:
– при переносе микроскопа с одного места на другое следует держать его одной рукой за тубусодержатель, а другой – за основание;
– рукоятку микрометрического винта нельзя грубо вращать (при одном обороте винта столик перемещается на 0,1 мм, что вполне достаточно для точной фокусировки);
– при переводе объектива револьверную пластинку следует вращать плавно, не допуская повреждения защелкивающего механизма, обеспечивающего центрированное положение объектива.
1.3 Техника исследования с помощью микроскопа МБР-3
1 Установите микроскоп в рабочее положение.
2 Приготовьте временный препарат клеток эпидермиса лука и рассмотрите его с использованием малого и большого увеличения микроскопа.
3 При изучении наиболее мелких объектов используется иммерсионный объектив (х 90). При работе следует помнить, что иммерсионный объектив, маркированный черной полоской, работает лишь при его погружении в каплю иммерсионного масла.
Порядок работы с иммерсионным объективом:
– поместите препарат на предметный столик микроскопа и изучите его с помощью объектива малого увеличения (х 8), проделав все необходимые этапы работы, описанные выше. Выбрав необходимый объект, поставьте его точно в центр поля зрения;
– приподняв тубус, осторожным вращением револьверной пластинки поставьте в рабочее положение объектив х 90. Поднимите конденсор вверх до упора. С помощью стеклянной палочки нанесите на покровное стекло каплю иммерсионного масла;
– глядя на препарат сбоку (чтобы не раздавить его), опустите тубус так, чтобы нижняя линза объектива погрузилась в каплю иммерсионного масла (до соприкосновения с покровным стеклом);
