За допомогою світлової мікроскопії у рослинній. Світлова мікроскопія. Налаштування освітлення н фокусування мікроскопа

Відповідями до завдань 1–21 є послідовність цифр, число чи слово (словосполучення).

1

Розгляньте запропоновану схему напрямів еволюції. Запишіть у відповіді пропущений термін, позначений на схемі знаком питання

2

Виберіть дві відповіді з п'яти і запишіть цифри, під якими вони вказані.

За допомогою світлової мікроскопії у рослинній клітині можна розрізнити

1. рибосоми

2. вакуоля

3. мікротрубочки

4. клітинну стінку

5. ендоплазматичну мережу

3

Скільки молекул ДНК міститься в ядрі клітини після реплікації, якщо диплоїдний набор містить 46 молекул ДНК? У відповіді запишіть лише відповідне число.

Відповідь: ______

4

Всі наведені нижче ознаки, крім двох, використовують для опису процесів, що відбуваються в інтерфазі. Визначте дві ознаки, що «випадають» із загального списку, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані.

1. реплікація ДНК

2. синтез АТФ

3. формування ядерної оболонки

4. синтез всіх видів РНК

5. спіралізація хромосом

5

Встановіть відповідність між характеристиками та органоїдами клітини: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію з другого стовпця

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. замкнута молекула ДНК

Б. окисні ферменти на кристалах

В. внутрішній вміст – каріоплазма

Г. лінійні хромосоми

Д. наявність хроматину в інтерфазі

Е. складчаста внутрішня мембрана

ОРГАНОЇДИ

2. мітохондрія

6

Скільки різних фенотипів утворюється у нащадків при схрещуванні двох гетерозиготних рослин запашного горошку з рожевими квітками (червоний колір неповно домінує над білим)? У відповіді запишіть лише кількість фенотипів.

7

Всі наведені нижче характеристики, крім двох, використовують для опису мутаційної мінливості. Визначте дві характеристики, які «випадають» із загального списку, та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані

1. утворюється під впливом рентгенівських променів

2. має спрямовану модифікацію

3. змінюється у межах норми реакції

4. формується внаслідок порушення мейозу

5. виникає раптово в окремих особин

8

Встановіть відповідність між прикладами та способами розмноження: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію другого стовпця.

А. розмноження фіалки листям

Б. живонародження у акули

В. розподіл надвоє інфузорії-туфельки

Г. брунькування гідри

Д. вимітування рибами ікри

Е. партеногенез бджіл

СПОСОБИ РОЗМНОЖЕННЯ

1. безстатеве

2. статеве

9

Виберіть три правильні відповіді з шести та запишіть у таблицю цифри, під якими вони вказані.

Для грибів характерні такі ознаки:

2. мають обмежене зростання

3. за типом харчування – гетеротрофи

4. мають кореневі волоски

5. виконують роль редуцентів в екосистемі

6. є доядерними організмами

10

Встановіть відповідність між характеристиками та класами членистоногих: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію другого стовпця.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. наявність двох пар вусиків

Б. перенесення деякими видами небезпечних для людини захворювань

В. зовнішнє травлення

Г. регулювання чисельності комах

Д. очищення водойм від органічних залишків

Є. наявність чотирьох пар кінцівок

КЛАСИ ЧЛЕНІСТОНОГИХ

1. Ракоподібні

2. Павукоподібні

11

Встановіть послідовність розташування систематичних таксонів, починаючи з найменшого. Запишіть у таблицю відповідну послідовність цифр

2. Членистоногі

3. Двокрилі

4. Комахи

5. Комар малярійний

6. Тварини

12

Виберіть три правильно визначені підписи до малюнка «Череп людини». Запишіть у таблиці цифри, під якими вони вказані.

1. лобова кістка

2. потилична кістка

3. скронева кістка

4. тім'яна кістка

5. нижньощелепна кістка

6. вилкова кістка

13

Встановіть відповідність між органами людини та порожнинами тіла, в яких ці органи розташовані: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію другого стовпця.

ОРГАНИ ЛЮДИНИ

А. серце

В. легені

Г. трахея

Д. печінка

Е. селезінка

ПОРОЖНИНИ ТІЛА

1. грудна

2. черевна

14

Встановіть послідовність проходження сигналів за сенсорною зоровою системою. Запишіть у таблицю відповідну послідовність цифр.

1. рогівка

2. зорова зона кори мозку

3. склоподібне тіло

4. зоровий нерв

5. кришталик

6. сітківка

15

Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, в яких дано опис екологічного критерію виду рослини Пухирчатка звичайна. Запишіть цифри, під якими вони вказані.

(1)Пузирчатка звичайна в основному зустрічається в середземноморському регіоні Європи та Африки. (2) Пухирчатка звичайна росте по канавах, ставках, стоячих і повільно поточних водоймах, болотах. (3) Листя рослин розсічені на численні ниткоподібні частки, листя та стебла забезпечені бульбашками. (4)Пузирчатка цвіте з червня по вересень. (5)Квітки забарвлені у жовтий колір, сидять по 5–10 на квітконосі. (6) Бульбашка звичайна - комахоїдна рослина.

16

Встановіть відповідність між характеристиками та шляхами досягнення біологічного прогресу: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію з другого стовпця

ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. приватні пристосування до умов життя

Б. виникнення класів тварин

В. освіта пологів усередині сімейств

Р. підвищення рівня організації організмів

Д. виникнення відділів рослин

ШЛЯХИ ДОСЯГНЕННЯ БІОЛОГІЧНОГО ПРОГРЕСУ

1. ароморфоз

2. ідіоадаптація

17

Виберіть три відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані. До природних біогеоценозів відносять

1. діброву

6. пасовище

18

Встановіть відповідність між ознаками та екосистемами: до кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію другого стовпця.

ОЗНАКИ

А. низька саморегуляція

Б. різноманітність продуцентів

В. домінування монокультури

Г. короткі харчові ланцюги

Д. розгалужені мережі живлення

Е. видове розмаїття тварин

ЕКОСИСТЕМИ

1. пшеничне поле

2. ковиловий степ

19

Встановіть послідовність стадій розвитку печінкового сисуна, починаючи з виділення яєць остаточним господарем у зовнішнє середовище. Запишіть відповідну послідовність цифр.

1. освіта цисти

2. Використання личинки в тіло малого ставки

3. розмноження личинки

4. вихід личинки з яєць у воді

5. прикріплення хвостатої личинки до водних предметів

6. вихід личинки з тіла малого ставки

20

Розгляньте малюнок із зображенням фази серцевого циклу. Визначте назву цієї фази, її тривалість та напрямок руху крові. Заповніть порожні комірки таблиці, використовуючи терміни та процеси, наведені у списку. Для кожного осередку, позначеного буквою, виберіть відповідний термін або процес із запропонованого списку.

Список термінів та процесів:

1. надходження крові з передсердя до шлуночок

2. надходження крові зі шлуночка до артерії

3. надходження крові з вен у передсердя

4. систола передсердя

6. систола шлуночка

21

Проаналізуйте таблицю "Час, необхідний для впізнавання тест-зображення". Досліджуваним демонструвалися цифри різних кольорів та чорно-білі зображення різної складності. Фіксувався час, необхідний випробуваному, щоб розпізнати та назвати об'єкт.

Виберіть твердження, які можна сформулювати на основі аналізу представлених даних

1. Чим простіше об'єкт, тим менше світла необхідно для його впізнання

2. Час впізнавання цифр не залежить від їхнього кольору.

3. Чорні об'єкти розпізнаються швидше за кольорові.

4. Кольорові цифри розпізнаються швидше, ніж складне зображення

5. У сутінках розпізнавання кольорового об'єкта слабшає.

Частина 2.

Запишіть спочатку номер завдання (22, 23 тощо), потім докладне рішення. Відповіді записуйте чітко та розбірливо.

У плодах деяких сортів рослин (апельсинів, мандаринів) немає насіння. Які методи класичної селекції використовуються для одержання таких сортів та як розмножуються ці рослини?

Показати відповідь

Елементи відповіді:

1. Класичні методи селекції - для одержання сортів рослин без насіння використовують штучний мутагенез із подальшою гібридизацією рослин.

2. Безнасінні сорти розмножуються вегетативним шляхом. Наприклад, вегетативне розмноження цих сортів можливе шляхом щеплення оброблених мутагенами нирок (черенків) у крону немутантних рослин.

Визначте тип та фазу поділу вихідної диплоїдної клітини, зображеної на схемі. Дайте відповідь.

Показати відповідь

Елементи відповіді:

1. Тип розподілу: Мейоз.

2. Фаза розподілу: Метафаза мейозу II.

3. На схемі зображено мейоз - метафаза II мейозу, тому що хромосоми мають по дві хроматиди, але представлені однією парою (немає гомологічної пари). На схемі зображена метафаза, тому хромосоми вибудовані на екваторі клітини в одну лінію.

Знайдіть три помилки у наведеному тексті. Вкажіть номери пропозицій, у яких зроблено помилки, виправте їх.

(1)Риби – жителі водного середовища. (2) За походженням і особливостями будови риб поділяють на два класи: Хрящові риби та Кісткові риби. (3) Загострена спереду голова злита з тулубом, що починається від вільного краю зябрових кришок і закінчується хвостовим відділом. (4) У всіх риб зябра відкриваються зовні тіла зябровими щілинами. (5) Всі риби мають плавальний міхур. (6) Найбільш древні з кісткових риб Кістепері риби. (7)Для них характерні м'ясисті, покриті лускою плавці, розвинена у дорослих риб хорда, погано розвинений плавальний міхур та інші особливості

Показати відповідь

Елементи відповіді:

Помилки допущені у реченнях 3, 4, 5.

(3) Загострена спереду голова злита з тулубом, що починається від вільного краю зябрових кришок і закінчується анальним плавцем (або анальним отвором).

(4) Не у всіх риб зябра відкриваються зовні тіла зябровими щілинами, у кісткових і кістково-хрящових прикриті зябровими кришками.

(5) Не всі риби мають плавальний міхур.

Які особливості будови суглоба роблять його міцним, рухливим та зменшують тертя між кістками? Вкажіть чотири особливості. Відповідь поясніть.

Показати відповідь

Елементи відповіді:

1. Суглоб покритий суглобовою сумкою, яка складається із сполучної тканини і надає йому міцності.

2. Суглобова головка відповідає суглобовій западині, це забезпечує рухливість суглоба.

3. Суглоби укріплені зв'язками.

4. Усередині суглобової сумки виділяється рідина, що зменшує тертя.

Внаслідок тривалого застосування отрутохімікатів на полях можуть спостерігатися спалахи зростання чисельності шкідників. Поясніть, чому можуть відбуватися такі спалахи зростання чисельності. Наведіть щонайменше чотири причини

Показати відповідь

Елементи відповіді:

1. Внаслідок застосування отрутохімікатів загинули хижаки, які харчувалися шкідниками, оскільки наприкінці харчового ланцюга накопичується висока концентрація отрутохімікатів.

2. Внаслідок спадкової мінливості (мутація) та природного відбору шкідники набули стійкості до отрутохімікатів і не вмирають від них.

3. Завдяки високій швидкості розмноження комахи передають ці ознаки наступним поколінням.

4. Комахи, які набули стійкості до отрутохімікату, перебувають у дуже хороших умовах (велика кількість їжі, відсутність конкурентів та хижаків), тому відбувається різке зростання їх чисельності.

Відомо, що всі види РНК синтезуються на ДНК-матриці. Фрагмент молекули ДНК, на якому синтезується ділянка центральної петлі тРНК, має таку послідовність нуклеотидів: ГААГЦТГТТЦГГАЦТ. Встановіть нуклеотидну послідовність ділянки тРНК, яка синтезується на даному фрагменті, та амінокислоту, яку переноситиме ця тРНК у процесі біосинтезу білка, якщо третій триплет відповідає антикодону тРНК. Обґрунтуйте послідовність Ваших дій. Для вирішення завдання використовуйте таблицю генетичного коду.

Генетичний код (іРНК)

Правила користування таблицею

Перший нуклеотид у триплеті береться із лівого вертикального ряду; другий – з верхнього горизонтального ряду та третій – з правого вертикального. Там, де перетнуться лінії, що йдуть від усіх трьох нуклеотидів, знаходиться амінокислота, що шукається.

Показати відповідь

Схема розв'язання задачі включає:

1. За принципом комплементарності на основі ДНК знаходимо нуклеотидну послідовність тРНК нуклеотидна послідовність ділянки тРНК ЦУУ-ЦГА-ЦАА-ГЦЦ-УГА.

2. Нуклеотидна послідовність антикодону ЦАА (третій триплет) відповідає кодону на іРНК ГУУ.

3. За таблицею генетичного коду цьому кодону відповідає амінокислота ВАЛ (валін), яку переноситиме дана тРНК.

Примітка. У цьому типі завдань ключовими словами є: «всі види РНК синтезуються на ДНК-матриці». Тобто нам необхідно знайти саме тРНК - молекули, що складаються з 70-90 нуклеотидів, які згорнуті певним чином і нагадують формою конюшинний лист і переносять амінокислоти в біосинтезі білка.

Тому спочатку на ДНК за принципом комплементарності визначаємо ділянку тРНК. Потім знаходимо той триплет, який є центральним, саме його за принципом комплементарності переводимо до іРНК і лише тепер за таблицею генетичного коду знаходимо амінокислоту.

При схрещуванні рослин запашного горошку з вусиками на пагонах та яскравими квітками та рослин без вусиків на пагонах з блідими квітками усі гібриди F 1 вийшли з вусиками та яскравими квітками. В аналізуючому схрещуванні гібридів F 1 отримали рослини: 323 з вусиками та яскравими квітками, 311 без вусиків та з блідими квітками, 99 з вусиками та блідими квітками, 101 без вусиків та з яскравими квітками. Складіть схеми схрещувань. Визначте генотипи батьків та потомства у двох схрещуваннях. Поясніть формування чотирьох фенотипічних груп у потомстві.

Показати відповідь

А, а - алелі, що визначають, відповідно, наявність та відсутність вусиків;

В, в - алелі, що визначають, відповідно, наявність яскравих та блідих квіток.

Р1 ♀ ААВВ - з вусиками на пагонах та яскравими квітками; ♂ аавв - без вусиків на пагонах з блідими квітками

F1 А? - з вусиками та яскравими квітками.

Гібрид з першого схрещування - А? - з вусиками та яскравими квітками; аавв – без вусиків на пагонах з блідими квітками – т.к. аналізуючий схрещування, це схрещування з рецесивною дигомозиготою.

323 з вусиками та яскравими квітками,

311 без вусиків і з блідими квітками,

99 з вусиками та блідими квітками,

101 без вусиків та з яскравими квітками.

Схема розв'язання задачі включає:

1) Р1 ♀ ААВВ х ♂ аавв (так у першому поколінні розщеплення не було).

Гамети ♀ АВ ♂ ав

100% дигетерозиготи з вусиками та яскравими квітами.

2) Аналізуючий схрещування. Т.к. у потомстві порушується розщеплення 1:1:1:1, отже гени АВ/ ав/ зчеплені – визначаємо це за кількістю некросовертних особин (їх має бути більше 323 та 311).

Р2 ♀ AaBв × ♂ аaвв

Гамети ♀АВ/, ♀ Ав, ♀аВ, ♀ ав/ та ♂ав/

F2 АВ//ав (323 з вусиками та яскравими квітками), ав//ав (311 без вусиків та з блідими квітками), Аавв (99 з вусиками та блідими квітками), Аавв (101 без вусиків та з яскравими квітками)

Таким чином, нечисленне потомство 99 з вусиками і блідими квітками, 101 без вусиків і яскравими квітками з'явилося в результаті кросинговера.

Генотипи батьків першого схрещування: ААВВ, аавв.

Генотип потомства першого схрещування: АаВв.

Генотипи батьків другого схрещування: АВ//ав, ав//ав.

Генотипи потомства другого схрещування: АВ//ав (323 з вусиками та яскравими квітками), ав//ав (311 без вусиків та з блідими квітками), Аавв (99 з вусиками та блідими квітками), Аавв (101 без вусиків та з яскравими) квітками).

Формування чотирьох фенотипічних груп у потомстві пояснюється тим, що ознаки з вусиками-яскраві квіти і без вусиків-бліді квіти зчеплені, але зчеплення неповне і в особи АаВв йде процес кросинговера.

Конфокальний мікроскоп та зображення, зроблені за його допомогою: розтріскування пильовика, судини ксилеми, хлоропласти в клітинах приймочки.

  • Світлова мікроскопія

    Одним із головних методів цитології на сьогоднішній день залишається мікроскопія, призначена для вивчення структури клітини, вона широко використовується в фундаментальних та прикладних дослідженнях. Винахід мікроскопа пов'язують з іменами Галілео Галілея (італ.) та братів Янсен (гол.) у 1609-1611 pp. Термін «мікроскоп» було запропоновано Фабер (нім.) 1625 р.

    На даний момент існує два основних види мікроскопії – світлова та електронна. Відмінності з-поміж них перебувають у принципі розгляду об'єкта. У першому випадку об'єкт розглядають у потоці видимої частини електромагнітного випромінювання (довжина хвилі = 400-750 нм), у другому випадку – у потоці електронів. Ці два методи мають різну роздільну здатність. Роздільна здатність або межа роздільної здатності - це мінімальна відстань між двома точками, при якому вони видно окремо. Межа роздільної здатності мікроскопа визначається довжиною хвилі потоку випромінювання, в якому вивчається об'єкт. Тому випромінювання даної довжини хвилі може бути використане для дослідження лише таких структур, мінімальні розміри яких можна порівняти з довжиною хвилі самого випромінювання. Межа роздільної здатності світлової мікроскопії було досягнуто конструкторами мікроскопів ще наприкінці 19 століття, і становить 0,2 мкм. Це означає, що два об'єкти, якщо вони розділені відстанню менше 0,2 мкм, будуть виглядати як одне ціле, навіть якщо ми сильно збільшуватимемо зображення, наприклад, проецируя його на екран. Тому, за допомогою світлового мікроскопа не вдається розглянути дві центріолі в клітинному центрі, вони виглядають як одна точка (треба сказати, що в сучасних мікроскопах, що виробляються серійно, максимальна роздільна здатність не реалізується). У зв'язку з обмеженням роздільної здатності світлового мікроскопа він може бути використаний для вивчення обмеженої кількості внутрішньоклітинних структур, включаючи: ядро, пластиди, великі вакуолі, оболонку рослинної клітини. Найдрібнішими об'єктами, чітко помітними у світловому мікроскопі є бактерії та мітохондрії, розміри яких становлять близько 500 нм (0,5 мкм), дрібніші об'єкти видно нечітко, підвищення точності обробки лінз не може подолати це обмеження, яке задано хвильовою природою світла.

    Роздільна здатність залежить як від довжини хвилі джерела освітлення, а й від коефіцієнта заломлення середовища, якою відбувається спостереження об'єкта, і навіть від кута нахилу, під яким промені освітлення входять в об'єктив. Стандартний набір об'єктивів мікроскопа складають: об'єктиви малого збільшення (х8) з апертурою А = 0,2 та об'єктиви великого збільшення (х20) з А = 0,40 і - (х40) з А = 0,65. Ці об'єктиви називають «сухими», оскільки розгляд об'єкта з допомогою відбувається через повітряне середовище (коефіцієнт заломлення n=1). Але більшість мікроскопів оснащені, крім цього, спеціальними імерсійними об'єктивами, для яких необхідне спеціальне імерсійне середовище (n=1). Таким середовищем може бути вода, об'єктив х40 ВІ має апертуру 0,75. Найбільш поширена масляна іммерсія (n=1,51), при х90 значення апертури об'єктива А=1,25. У разі використання імерсії покращується роздільна здатність світлового мікроскопа. Однак, у об'єктивів з високою роздільною здатністю є недоліки: невелика глибина різкості та невисока контрастність.

    Найпоширенішим методом світлової мікроскопії є метод світлого поля, у якому світлові промені освітлювача проходять через об'єкт і потрапляють у об'єктив. Таким способом вивчають клітини фіксовані та забарвлені. Відкриття основних клітинних структур пов'язане з розробкою та застосуванням набору барвників, які вибірково фарбують компоненти клітини та забезпечують контраст для їх спостереження. Є велика різноманітність барвників. Деякі з них витягуються з рослин та тварин, досі не існує їх синтетичних аналогів. Наприклад, широко використовується гематоксилін – екстракт тропічного кампешового дерева, кармін – пігмент жирового тіла деяких видів попелиць. Все це так звані ядерні барвники, що фарбують структури, що містять нуклеїнові кислоти. Застосування неядерного барвника-азотнокислого срібла, дозволило Камілло Гольджі в 1898 р. спостерігати і описати те, що пізніше було названо апаратом Гольджі.

    Фарбування живої клітини можливе лише в окремих випадках, тому для їх вивчення використовують інші методи. На відміну від методу світлого поля при спостереженні об'єктів методом темного поля промені освітлювача не потрапляють в об'єктив і зображення створюється тільки розсіяними променями, що йдуть від об'єкта. При цьому на темному тлі можна побачити частинки, що світяться, які за своїми розмірами менше, ніж роздільна здатність об'єктива, хоча розміри і форму частинок визначити важко. Темнопольна мікроскопія в світлі використовується для вивчення прозорих об'єктів зазвичай невидимих ​​у світлому полі і, особливо, для розгляду живих клітин. Зовсім по-різному на темному тлі виглядають живі та гинуть клітини. Протопласт клітин, що гинуть, світиться яскравіше, пояснення цьому факту немає. Винайдено цей метод Зігмонді (австр.) в 1912 р. У світловий мікроскоп можна розрізняти об'єкти, що змінюють амплітуду променів освітлення, проте живі клітини прозорі для видимого світла і промені, проходячи через клітину, практично не змінюють амплітуди. Людське око не здатне сприймати зміщення фази променів без зміни амплітуди. Тому спеціально для вивчення живих клітин використовуються методи фазово-контрастної (винайдений Зерніке (гол.) у 1934 р.) та інтерференційної мікроскопії (винахідений Лебедєвим у 1932 р.). У таких системах проходження світла через живу клітину супроводжується зміною фази світлової хвилі. Світло затримується, проходячи через товсті ділянки клітини, наприклад через ядро. Виникає рекомбінація двох наборів хвиль, що створюють зображення клітинних структур.

    Для вивчення об'єктів, що мають подвійне променезаломлення (крохмальні зерна, рослинні волокна, кристали) використовують поляризаційну мікроскопію, основи якої заклав Ебнер в 1882 р. У цьому методі використовують спеціальний пристрій поляризатор, який перетворює різноспрямовані хвилі світла і вони набувають одного напрямку.

    При флуоресцентній мікроскопії об'єкт розглядають у світлі, що випромінюється ним самим. Перший люмінесцентний мікроскоп сконструювали Келлер і Зіндентокф в 1908 р. В основі цього методу лежить здатність ряду речовин, при освітленні короткохвильовими променями (фіолетовими або ультрафіолетовими), світитися. Часто люмінесцентна мікроскопія використовується для виявлення специфічних білків, антитіл, що вперше використовував флуорохроми для зв'язування з антитілами Кунс, і ця реакція отримала його ім'я. У цитоембріологічних дослідженнях цей метод використовують для вивчення структур, що містять вуглевод калозу. Для цього методу використовують спеціальну оптичну систему з ртутною лампою, пов'язану зі світловим мікроскопом.

    Останнім часом можливості світлової мікроскопії значно збільшилися завдяки використанню чутливих відеосистем. Зображення, створене світловим мікроскопом, обробляється у відеокамері. Воно очищається від «шумів», перетворюється на цифрові сигнали і направляється в комп'ютер, де піддається додаткової обробки для отримання прихованої інформації. Комп'ютерна інтерференційна мікроскопія дозволяє досягти сильного розмаїття та аналізувати прозорі об'єкти та живі клітини.

  • Електронна мікроскопія

    Тривалі безперервні зусилля щодо покращення методів дослідження принесли бажані результати наприкінці Другої світової війни. Саме тоді, завдяки дивовижному збігу обставин, майже в той самий час, вчені збагатилися рядом нових потужних інструментів та методів дослідження. У морфології таким інструментом став електронний мікроскоп. Створений ще в 30-ті р. 20 століття, він мав достатню роздільну здатність, що дозволяє проникнути в клітину, аж до структур розміром в нанометр. Водночас електронний пучок мав слабку проникаючу здатність, і це вимагало приготування дуже тонких зразків матеріалу та високого вакууму. Такі жорсткі вимоги створювали серйозні труднощі, але в напрочуд короткий термін вдалося розробити методи для підготовки зразків тканин і сконструювати прилади для отримання тонких зрізів. Якість об'єктів неухильно підвищувалося і до початку 60-х років було описано багато раніше невідомих клітинних структур.

    Отже, роздільна здатність електронного мікроскопа набагато вища, ніж світлового. Теоретично при напрузі 100000 його роздільна здатність становить 0,002 нм, але за рахунок корекції електронних лінз воно зменшується і в реальності становить у сучасних електронних мікроскопів 0,1 нм. Значні труднощі спостереження біологічних об'єктів ще більше знижують нормальний дозвіл, він не перевищує 2 нм. Проте це в 100 разів більше, ніж у світлового мікроскопа, тому електронну мікроскопію називають ультрамікроскопічною.

    Загальна схема електронного мікроскопа, що просвічує, нагадує схему світлового. Він значно більше світлового і перевернуть. Як джерело випромінювання у електронного мікроскопа служить нитка катода, що випускає електрони (електронна гармата). Електрони випускаються з вершини циліндричної колони заввишки близько двох метрів. Щоб не було перешкод для руху електронів, відбувається це у вакуумі, електрони розганяються анодом і проникають через крихітний отвір в нижню частину колони вузьким електронним променем. Електронний промінь фокусується кільцевими магнітами, розташованими вздовж колони, вони діють подібно до скляних лінз світлового мікроскопа. Зразок міститься по дорозі електронного пучка. У момент його проходження через зразок частина електронів розсіюється відповідно до густини речовини, залишок електронів фокусується, утворюючи зображення на фотопластинці або на екрані.

    Перший електронний мікроскоп був створений Сіменсом у 1939 р. Він дозволив побачити у клітці безліч дивовижних структур. Але для цього довелося винайти зовсім нові методи приготування препаратів, які почали застосовувати з 1952 р. Фіксація клітин при цьому проводиться глутаральдегідом, що ковалентно зв'язує білки, а потім осмієвою кислотою, що стабілізує білкові та ліпідні шари. Зразок зневоднюють та просочують смолами, що утворюють після полімеризації твердий блок. Зрізи для електронної мікроскопії мають бути приблизно 1:200 частиною товщини однієї клітини. Для виготовлення таких зрізів було створено ультрамікротом (1953), у якому використовуються скляні чи алмазні ножі. Отримані зрізи поміщають спеціальну мідну сіточку. Зображення в електронному мікроскопі залежить від розсіювання електронів, що визначається атомним числом речовини. Біологічні об'єкти складаються головним чином з вуглецю, кисню і водню, які мають низьке атомне число. Для посилення розмаїття їх імпрегнують важкими металами, такими як осмій, уран, свинець. Тонкі зрізи при електронній мікроскопії, що просвічує, не дозволяють судити про тривимірну структуру клітини, компенсувати цей недолік можна серією зрізів, по якій проводиться реконструкція клітини. Це тривалий процес.

    Існує і прямий метод вивчення тривимірної будови біологічних об'єктів - скануюча електронна мікроскопія - вона була створена в 1965 р. У цьому випадку для отримання зображення використовують електрони, що розсіюються або випромінюються поверхнею об'єкта, який повинен бути зафіксований, висушений та покритий плівкою важкого металу. Цей метод застосовується тільки для вивчення поверхонь і його роздільна здатність невелика - близько 10 нм.

  • Електронний мікроскоп

    Просвічуючий, зондовий та растровий електронні мікроскопи. Електронмікроскопічне зображення поверхні пильовика та пилкового зерна

  • Хімічні методи дослідження клітини

    Класичний світловий мікроскоп має низьку роздільну здатність, що не дозволяє вивчати деталі будови клітини розміром менше 0,25 мкм. Другий етап вивчення клітини належить на той час, коли мікроскопісти працювали над удосконаленням своїх приладів. У цей час - кінець 18 в. - французький вчений Антуан де Лавуазьє та англієць Джозеф Прістлі створюють нову науку – хімію. На відміну від морфології, що розвивається від складного до простого, хімія просувається від простого до складного. Починалася хімія з ідентифікації елементів, атомів і потім просувалася шляхом вивчення деяких найпростіших комбінацій - молекул.

    Перетнути кордон між неорганічною та органічною хімією та дозволити проникнути в живий світ хімії допоміг, вперше проведений у 1828 р. Німецьким вченим Фрідріхом Велером, синтез біологічної молекули сечовини. Це почало застосування хімічного підходи до вивчення клітини. У наступні сто років були відкриті, очищені, структурно вивчені та отримані синтетичним шляхом амінокислоти, цукру, жири, пурини, піримідини та ін. Невеликі молекули. Вченим вдалося скласти уявлення про метаболізм цих речовин в організмі та шляхи утворення з них основних біологічних молекул: білків, полісахаридів та нуклеїнових кислот. Але знову виникли труднопереборні перешкоди шляху прогресу: перед складнощами структурної комплексності цих великих молекул класична хімія виявилася безсила. Протягом тривалого часу клітини вивчали переважно шляхом спостереження за ними. Але з розвитком експериментального методу в природничих науках до нього почали вдаватися і при дослідженні живих організмів. Це полегшувалося потужними біомедичними дослідженнями, що проводилися в другій половині 19 ст. На початку 20 ст. американець Росс Гаррісон і француз Алексіс Каррель встановили, що клітини тварин можна культивувати в пробірці на кшталт того, як це роблять з одноклітинними організмами. Тим самим вони продемонстрували здатність клітин до незалежного життя та створили метод культивування, який зараз є одним із найактуальніших.

    Але всі ці методи, по суті, революційні, як і раніше, були непрямими, клітина залишалася закритим чорним ящиком. Зберігалася незвіданою величезна прірва між найменшою помітною у світловому мікроскопі часткою і найбільшою молекулою, доступною хімічному дослідженню. У цьому незвіданому просторі були приховані важливі поняття та концепції, невідомими залишалися функції, описаних клітинних структур, їх зв'язок з відомими біомолекулами - без цього життя клітини залишалася нерозгаданою.

    У свою чергу біохімія також збагатилася цілим рядом нових приладів і методів. Особливу цікавість представляла хроматографія, заснована на дуже простому феномені - утворенні облямівки або ореолу навколо плями (те, що ми бачимо, коли намагаємося вивести пляму спеціальним розчином). В основі цього явища лежать відмінності в швидкості руху різних фарб в потоці рідини, що розтікається. На початку 20 століття російський фізіолог та біохімік Михайло Семенович Колір першим використав цей феномен. Пропускаючи екстракт із листя через вертикальну трубку, заповнену адсорбуючим порошком, він зумів розділити основні пігменти листя – зелений та помаранчевий – і отримати їх у вигляді окремих пофарбованих смуг або кілець уздовж трубки. Свій метод він назвав хроматографія (грец. khroma – колір, graphein – записувати). Колір помер щодо молодим та потенційні можливості його методу залишалися невикористаними до початку 40-х років. Зараз існує безліч варіантів хроматографії - застосовної до всіх речовин, які можуть бути ідентифіковані хімічно.

    Близьким до хроматографії є ​​електрофорез у гелі, при якому не потік розчинника, а електрорушійна сила сприяє пересуванню та поділу електрично заряджених компонентів. Ці методи зробили переворот у галузі хімічного аналізу. На слідових кількостях суміші практично будь-якого складу можна провести аналіз.

    Другим методом, що радикально змінив хімічне дослідження живих клітин, став метод ізотопного мічення. Ізотопи - це різновиди одного і того ж хімічного елемента, що відрізняються за атомною масою. Деякі ізотопи існують у природі, багато хто може бути отриманий штучним шляхом у процесі ядерних реакцій. Ізотопи використовуються для специфічного мічення певних молекул, такі молекули можна відрізнити від них споріднених без порушення загальної структури. Цей метод використовується під час аналізу біосинтетичних процесів, які могли бути вивчені іншим способом. Наприклад, з отриманням мічених амінокислот з'явилася можливість вивчати їх з'єднання в білки в живому організмі або в експериментальних умовах, навіть, незважаючи на нескінченно малу кількість новоутвореного білка завдяки його радіоактивності. Широке поширення цей метод набув зі створенням атомних реакторів і виробництвом широкого спектра радіоізотопів. Без методу мічених атомів досягнення клітинної та молекулярної біології були б неможливими.

    Таким чином, і морфологія, і біохімія, збагачені новими методами постійно вдосконалювалися, розрив між їх знанням ставав дедалі меншим і зник зовсім, коли з'явилася можливість розділити клітину на частини таким чином, щоб кожну частину можна було б незалежно вивчити.

    Методи, що застосовуються для такого фракціонування, ґрунтуються головним чином на центрифугуванні. Цей метод використовує відмінності у фізичних властивостях, зокрема величині та щільності тих чи інших складових частин клітини для відокремлення їх один від одного. Це дозволило вивчити більшу частину клітини та поєднати морфологічне та біохімічне знання.

    Однак одна частина клітини – її найважливіша центральна частина, ядро ​​– залишалася значною мірою недоступною, доки не відбулася ще одна подія. А почалося воно зі спроби проаналізувати за допомогою генетики особливості деяких простих вірусів, що інфікують бактерії та названі бактеріофагами чи пожирателями бактерій. Це дослідження виявилося вірним підходом до вирішення проблеми генетичної організації, яка навіть у найпростіших неклітинних організмів була надзвичайно складною. Тривалий час нова дисципліна відома сьогодні як молекулярна біологія, що обмежувалася вивченням вірусів та бактерій, але потім вона буквально увірвалася в еукаріотичну клітину, дозволивши вивчати регуляцію життєдіяльності клітини.

    Для вивчення молекулярних основ організації клітини потрібний детальний біохімічний аналіз. Для нього потрібна значна кількість клітин певного типу, тому неможливо використовувати шматочки тканини, адже вони містять клітини різних типів. На першому етапі роботи шматочки тканини перетворюють на суспензію. Це можна зробити, зруйнувавши міжклітинну речовину та міжклітинні зв'язки. Для цього тканину обробляють протеолітичними ферментами, що руйнують білки (трипсин, колагеназа). У поєднанні клітин, їх злипанні велику роль грає кальцій, тому використовують і хелатуючі речовини, які пов'язують кальцій. Потім тканини піддають м'якому механічному руйнуванню і поділяють окремі клітини. Другий етап – поділ суспензії на окремі фракції. Для цього використовують центрифугування, за допомогою якого великі клітини відокремлюють від дрібних, а легені від важких або використовують антитіла, і здатність клітин з різною міцністю прикріплюватися до скла або пластмаси. Третій етап – введення виділених клітин у культуру. Перші досліди були проведені в 1907 р. Гаррісоном, він культивував спинний мозок амфібій у згустку плазми. Кошти для культивування мають досить складний склад. Стандартне середовище було розроблено на початку 70-х, воно містить набір із 13 амінокислот, 8 вітамінів, мінеральні солі. Крім того, в середу можуть включатися глюкоза, пеніцилін, стрептоміцин, сироватка коня або теляти. Як показали Хайфлік і Мурхед у 1961 р., більшість клітин ссавців гине у культурі після певної кількості поділів. Клітини шкіри людини поділяються на культурі 50-100 раз. Однак у культурі іноді з'являються мутантні клітини, які можуть множитися нескінченно, утворюючи клітинну лінію. У 1952 р. була виділена клітина, що перевивається, з ракової пухлини шийки матки, відома як лінія HeLa. Такі лінії зберігають при температурі -70 °C, після розморожування вони зберігають здатність ділитися. Метод культивування рослинних клітин був розроблений до 1964 р. Користуючись ним, вдалося виростити in vitro цілу рослину моркви з клітин кореня.

    • Світлова мікроскопія - це найдавніший і водночас один із поширених методів дослідження та вивчення рослинної та тваринної клітини. Передбачається, що початок вивчення клітини саме з винаходом світлового оптичного мікроскопа. Головна характеристика світлового мікроскопа - це роздільна здатність світлового мікроскопа, що визначається довжиною світлової хвилі. Межа роздільної здатності світлового мікроскопа визначається довжиною світлової хвилі, оптичний мікроскоп використовується вивчення структур, які мають мінімальні розміри рівні довжині хвилі світлового випромінювання. Багато складових клітин близькі за своєю оптичною щільністю і вимагають попередньої обробки перед мікрокопіюванням, в іншому випадку вони практично не видно в звичайний світловий мікроскоп. Для того, щоб зробити їх видимими, використовують різні барвники, які мають певну вибірковість. Використовуючи вибіркові барвники, з'являється можливість докладніше досліджувати внутрішню будову клітини.

    Наприклад:

    барвник гематоксилін забарвлює деякі компоненти ядра синій або фіолетовий колір;

    після обробки послідовно флороглюцином і потім соляною кислотою здеревніли оболонки клітин стають вишнево - червоними;

    барвник судан III забарвлює пробковілі клітинні оболонки в рожевий колір;

    слабкий розчин йоду в йодистому калії забарвлює крохмальні зерна у синій колір».

    При проведенні мікроскопічних досліджень більшу частину тканин перед початком фарбування фіксують.

    Після фіксації клітини стають проникними барвників, а структура клітини стабілізується. Одним із найпоширеніших фіксаторів у ботаніці є етиловий спирт.

    Під час приготування препарату для мікрокопіювання виконують тонкі зрізи на мікротомі (додаток 1, рис.1). У цьому приладі використано принцип хліборізки. Для рослинних тканин виготовляють трохи товстіші зрізи, ніж для тварин, оскільки клітини рослин відносно більші. Товщина зрізів рослинних тканин для – 10 мкм – 20 мкм. Деякі тканини надто м'які, щоб із них одразу можна було отримати зрізи. Тому після фіксації їх заливають у розплавлений парафін або спеціальну смолу, які просочують всю тканину. Після охолодження утворюється твердий блок, який потім ріжеться на мікротомі. Це тим, що рослинні клітини мають міцні клітинні стінки, складові каркас тканини. Особливо міцні здерев'яні оболонки.

    Користуючись заливкою під час приготування, зріз виникає небезпека порушення структури клітини, задля унеможливлення цього користуються методом швидкого заморожування. При використанні цього методу обходяться без фіксації та заливання. Заморожену тканину ріжуть на спеціальному мікротомі – кріотомі (додаток 1, рис. 2).

    Заморожені зрізи краще зберігають особливості природної структури. Однак їх важче готувати, а присутність кристалів льоду порушує деякі деталі.

    фазово-контрастний (додаток 1, рис. 3) та інтерференційний мікроскопи (додаток 1, рис.4) дозволяють досліджувати під мікроскопом живі клітини з чітким проявом деталі їх будови. У цих мікроскопах використовують 2 пучки світлових хвиль, які взаємодіють (накладаються) один на одного, посилюючи або зменшуючи амплітуду хвиль, що надходять в око від різних компонентів клітини.

    Світлова мікроскопія має кілька різновидів.

    Завдання 1.

    Розгляньте запропоновану схему напрямів еволюції. Запишіть у відповіді пропущений термін, позначений на схемі знаком питання.

    Пояснення:пропущеним напрямком біологічного прогресу є ідіоадаптація. Ідіоадаптація- приватна зміна організму, що не призводить до підвищення рівня організації (опушеність листя, зміна забарвлення тощо).

    Правильна відповідь – ідіоадаптація.

    Завдання 2.

    Виберіть дві відповіді з п'яти і запишіть цифри, під якими вони вказані.

    За допомогою світлової мікроскопії у рослинній клітині можна розрізнити.

    1. Ендоплазматичну мережу

    2. Мікротрубочки

    3. Вакуоль

    4. Клітинну стінку

    5. Рибосоми

    Пояснення:за допомогою світлової мікроскопії можна розрізнити лише великі частини клітини, такі як клітинна стінка і вакуоль (у старих клітинах вакуоль займає майже весь внутрішньоклітинний простір). Дрібніші органоїди (мікротрубочки, ендоплазматична мережа і рибосоми) можна побачити тільки в електронний мікроскоп.

    Правильна відповідь – 34.

    Завдання 3.

    Скільки молекул ДНК міститься в ядрі клітини після реплікації, якщо диплоїдний набор містить 46 молекул ДНК? У відповіді запишіть лише відповідне число.

    Пояснення:реплікація - подвоєння молекул ДНК, отже 46 молекул після подвоєння перетворюються на 92 молекули.

    Правильна відповідь – 92.

    Завдання 4.

    Всі наведені нижче ознаки, крім двох, використовують для опису будови та функцій ендоплазматичної мережі. Визначте дві ознаки, що "випадають" із загального списку.

    1. Розщеплення білків

    2. Транспорт речовин

    3. Окислювальне фосфорилювання

    4. Синтез білка на рибосомах

    5. Поділ цитоплазми на відсіки

    Пояснення:ендоплазматична мережа оточує ядро, тим самим поділяючи цитоплазму на відсіки та здійснюючи внутрішньоклітинний транспорт речовин. ЕПС буває гладкою і шорсткою. Шорстка ЕПС здійснює синтез білків за допомогою рибосом, які знаходяться на мембранах мережі.

    Правильна відповідь – 13.

    Завдання 5.

    Встановіть відповідність між процесами та фазами мітозу.

    Процеси

    А. Утворюється ядерна мембрана

    Б. Сестринські хромосоми розходяться

    В. Веретено поділу остаточно зникає

    Г. Хромосоми деспіралізуються

    Д. Центромери хромосом роз'єднуються

    Фази мітозу

    1. Анафаза

    2. Телофаза

    Пояснення:анафаза - найшвидша фаза поділу, оскільки відбувається розбіжність хромосом до полюсів клітини (і роз'єднання центромір хромосом). Всі інші процеси відбуваються після розбіжності хромосом – у телофазі.

    Правильна відповідь – 21221.

    Завдання 6.

    Скільки різних фенотипів утворюється при схрещуванні двох гетерозиготних рослин запашного горошку з рожевими квітками (червоний колір неповно домінує над білим). У відповіді запишіть лише кількість фенотипів.

    Пояснення:при неповному домінуванні поєднання генів червоного (А) та білого (а) кольорів дає рожевий колір (А). Схрещуємо дві рослини рожевого цету:

    Р: Аа х Аа

    Г: А, а х А, а

    F1: отримуємо розщеплення за генотипом - 1АА:2Аа:1аа

    Розщеплення за фенотипом: 1: 2: 1 (25% – червоних, 50% – рожевих, 25% – білих квіток).

    Правильна відповідь – 3.

    Завдання 7.

    Усі наведені нижче ознаки, крім двох, характеризують модифікаційну мінливість. Визначте дві ознаки, що "випадають" із загального списку та запишіть цифри, під якими вони вказані.

    1. Різні форми підводного та надводного листя стрілоліста

    2. Карій та блакитний кольори очей у членів однієї сім'ї

    3. Варіювання розмірів бульб однієї рослини картоплі

    4. Відмінність довжини листя біля берези з північної та південної сторін

    5. Народження дітей із синдромом Дауна

    Пояснення: Модифікаційна мінливість- мінливість конкретного організму (чи групи організмів) залежно та умовами довкілля у межах норми реакції. Така мінливість торкається фенотипу організму, але не торкається генотипу, отже такі модифікації не успадковуються. Тому прикладами даного виду мінливості не можуть бути генетичними ознаками - різний колір очей та синдром Дауна.

    Правильна відповідь – 25.

    Завдання 8.

    Встановіть відповідність між процесами та відділами рослин.

    Процеси

    А. Формування ендосперму

    Б. Утворення зеленого заростка

    В. Злиття нерухомих гамет

    Р. Розвиток пилкової трубки

    Д. Розмноження та розселення спорами

    Відділи рослин

    2. Папоротеподібні

    Пояснення:Папоротеподібні утворюють зелений заросток (зі суперечки), а також розмножуються та розселяються спорами. Їхні чоловічі статеві клітини рухливі і запліднення йде тільки у воді.

    Правильна відповідь – 12112.

    Завдання 9.

    Які ознаки притаманні організму, зображеного малюнку.

    1. Замкнена кровоносна система

    2. Поділ тіла на голову, груди та черевце

    3. Черевний нервовий ланцюжок

    4. Чотири пари ніг

    5. Одна пара вусиків

    6. Дихання за допомогою легеневих мішків та трахей

    Пояснення:павукоподібні мають чотири пари ніг, незамкнену кровоносну систему, відділи тіла: головогруд і черевце, є черевний нервовий ланцюжок, дихають за допомогою легеневих мішків та трахей. Вусиків немає.

    Правильна відповідь – 346.

    Завдання 10.

    Встановіть відповідність між ознаками організмів та царствами, для яких вони характерні.

    Ознаки організмів

    А. Гетеротрофний тип харчування

    Б. Наявність у зовнішньому скелеті хітину

    В. Наявність освітньої тканини

    Г. Регуляція життєдіяльності лише за допомогою хімічних речовин

    Д. Утворення сечовини у процесі обміну речовин

    Є. Наявність жорсткої клітинної стінки з полісахаридів

    Царства

    1. Рослини

    2. Тварини

    Пояснення:до ознак тварин віднесемо гетеротрофний тип харчування, наявність хітину у зовнішньому скелеті та утворення сечовини у процесі обміну білків.

    Наявність освітньої тканини, регуляцію життєдіяльності за допомогою хімічних речовин та наявність клітинної стінки віднесемо до ознак рослин.

    Рослини - автотрофи, так як споживають неорганічні речовини і переробляють з органічні речовини. Зовнішній скелет є тільки у тварин (членистоногі), у тварин є тільки нервова, епітеліальна, м'язова та сполучна тканини, а у рослин – освітня, механічна, покривна, основна та провідна. Тварини регулюють внутрішні процеси за допомогою нервової та гуморальної регуляції, а рослини лише за допомогою хімічних речовин. Сечовина утворюється у тварин. Клітинна стінка (з целюлози) є у рослин та відсутня у тварин.

    Правильна відповідь – 221121.

    Завдання 11.

    Встановіть послідовність розташування систематичних таксонів, починаючи з найбільшого.

    1. Рослини

    2. Вишня чагарникова

    3. Розоцвіті

    4. Дводольні

    5. Покритонасінні

    6. Вишня

    Пояснення:маємо таксони, починаючи з найбільшого.

    Царство - Рослини

    Відділ - Покритонасінні

    Клас - Дводольні

    Сімейство - Розоцвіті

    Рід - Вишня

    Вид - Вишня чагарникова

    Правильна відповідь – 154362.

    Завдання 12.

    Виберіть три відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані.

    1. Звуження легеневих артерій

    2. Почастішання дихання

    3. Випаровування води через потові залози

    4. Зміни швидкості згортання крові

    5. Розширення капілярів шкіри

    6. Зниження кров'яного тиску

    Пояснення:при тепловіддачі відбувається звуження легеневих артерій (через підвищення тиску), випаровування води через потові залози та розширення капілярів шкіри (шкіра червоніє).

    Правильна відповідь – 135.

    Завдання 13.

    Встановіть відповідність між структурами вуха та відділами, де вони знаходяться.

    Структура

    А. Вушна раковина

    Б. Овальне вікно

    В. Равлик

    Г. Стремечко

    Д. Євстахієва труба

    Є. Молоточок

    Відділи

    1. Зовнішнє вухо

    2. Середнє вухо

    3. Внутрішнє вухо

    Пояснення:розглянемо картинку.

    До внутрішнього вуха віднесемо вушну раковину, до середнього - слухові кісточки (молоточок стремечко), до внутрішнього - овальне вікно, равлик і євстахієву трубу.

    Правильна відповідь – 133232.

    Завдання 14.

    Розташуйте в правильному порядку підпорядкування систем різних рівнів, починаючи з найбільшого.

    1. Формні елементи

    2. Еритроцит

    3. Гемоглобін

    4. Іон заліза

    5. Сполучна тканина

    6. Кров

    Пояснення:маємо структури, починаючи з найбільшого: сполучна тканина - кров - формені елементи - еритроцит - гемоглобін - іон заліза. Залізо входить до складу білка гемоглобіну, який переносить кисень і знаходиться на еритроциті – формовому елементі крові. Кров - один із типів сполучної тканини.

    Правильна відповідь – 561234.

    Завдання 15.

    Прочитайте текст. Виберіть три пропозиції, в яких дано опис екологічного критерію виду рослини Пухирчатка звичайна. Запишіть цифри, під якими вони вказані.

    1. Пухирчатка звичайна переважно зустрічається у середземноморському регіоні Європи та Африки. 2. Пухирчатка звичайна росте по канавах, ставках, стоячих і повільно поточних водоймах, болотах. 3. Листя рослин розсічено на численні ниткоподібні частки, листя і стебла забезпечені бульбашками. 4. Пухирчатка цвіте з червня по вересень. 5. Квітки забарвлені у жовтий колір, сидять по 5-10 на квітконосі. 6. Пухирчатка звичайна - комахоїдна рослина.

    Пояснення:екологічний критерій визначає спосіб життя виду зв'язку з іншими організмами. Пропозиція 2 - визначає особливості місцеперебування (не конкретні місця, а загалом).

    Пропозиція 4 - час цвітіння (означає і запилення).

    Пропозиція 6 – особливості харчування.

    Правильна відповідь – 246.

    Завдання 16.

    Встановіть відповідність між прикладами та доказами еволюції.

    Приклади

    А. Викопні перехідні форми

    Б. Гомологічні органи

    В. Рудименти

    Г. Скам'янілості

    Д. Атавізми

    Є. Єдиний план будови тіла

    Докази еволюції

    1. Палеонтологічні

    2. Порівняльно-анатомічні

    Пояснення:до палеонтологічних доказів віднесемо те, що знаходять вчені - викопні перехідні форми, скам'янілості. Решта - порівняльно-анатомічні докази - гомологічні органи, рудименти, атавізми, єдиний план будови.

    Атавізм- Поява ознак у організму, властивих віддаленим предкам (волосяний покрив, багатососковість тощо).

    Рудименти- органи, що втратили свою функцію (зуби мудрості, апендикс, куприк, третя повіка і т.д.).

    Правильна відповідь – 122122.

    Завдання 17.

    Виберіть три відповіді з шести і запишіть цифри, під якими вони вказані.

    До консументів в екосистемі відносять

    2. Бактерії гниття

    3. Зелені рослини

    4. Парнокопитних тварин

    5. Хижаків

    6. Ціанобактерій

    Правильна відповідь – 145.

    Завдання 18.

    Встановіть відповідність між ознаками та екосистемами.

    Ознаки

    А. Розгалужені мережі живлення

    Б. Короткі харчові ланцюги

    В. Низька саморегуляція

    Р. Різноманітність продуцентів

    Д. Видове розмаїття тварин

    Е. Домінування монокультур

    Екосистеми

    1. Ковильний степ

    2. Пшеничне поле

    Пояснення:по суті в завданні потрібно відрізнити природну екосистему (ковиловий степ) від агроекосистеми (пшеничне поле).

    Для агроекосистеми характерні короткі харчові ланцюги, низька саморегуляція та домінування монокультур. Все інше – ознаки стійкої природної екосистеми.

    Правильна відповідь – 122112.

    Завдання 19.

    Встановіть послідовність появи та розвитку екосистем на голих скелях.

    1. Накипні лишайники та бактерії

    2. Трав'янисто-чагарникова спільнота

    3. Лісове співтовариство

    4. Трав'янисті квіткові рослини

    5. Мохи та кущисті лишайники

    Пояснення:на голих скелях рослинна спільнота утворюється так само, як йшов розвиток рослинного життя на Землі. Тобто накипні лишайники та бактерії, потім, мохи та кущисті лишайники, далі трав'янисті квіткові рослини, трав'янисто-чагарникова спільнота і, нарешті, лісова спільнота.

    Правильна відповідь – 15423.

    Завдання 20.

    Розгляньте малюнок із зображенням фази серцевого циклу. Визначте назву цієї фази, її тривалість та напрямок руху крові. Заповніть порожні комірки таблиці, використовуючи терміни процесів, наведених у списку.

    Список термінів та процесів:

    1. Систола шлуночків

    2. Систола передсердь

    3. Надходження крові зі шлуночків до артерії

    4. 0,1 с

    5. 0,8 с

    6. Надходження крові з передсердя до шлуночок

    7. Надходження крові з вен у передсердя

    8. 0,3 с

    Пояснення:на малюнку зображено фазу скорочення передсердь (систола передсердь). При цьому кров із передсердя надходить у шлуночок. Процес відбувається дуже швидко та займає 0,1 с.

    Правильна відповідь – 246.

    Завдання 21.

    Проаналізуйте таблицю "Час, необхідний для впізнавання тест-зображення". Досліджуваним демонструвалися цифри різних кольорів та чорно-білі зображення різної складності. Фіксувався час, необхідний випробуваному, щоб розпізнати та назвати об'єкт.

    Зображення

    Середній час впізнавання (мс)

    Прості

    25,0

    Середній складності

    37,5

    Складні

    70,0

    Чорні цифри

    27,5

    Червоні цифри

    37,5

    Сині цифри

    62,5

    Зелені цифри

    45,0

    Жовті цифри

    67,5

    Виберіть твердження, які можна сформулювати на основі аналізу даних.

    1. Час впізнавання цифр не залежить від їхнього кольору

    2. Чорні об'єкти розпізнаються швидше за кольорові.

    3. Чим простіше об'єкт, тим менше світла необхідно для його впізнання

    4. Кольорові цифри розпізнаються швидше, ніж складні зображення

    5. У сутінках розпізнавання кольорового об'єкта слабшає

    Пояснення:виходячи з даних, наведених у таблиці, чорні об'єкти розпізнаються швидше ніж кольорові (27,5 мс і 37,5 - 67,5 мс). А кольорові цифри (мах - 67,5 мс розпізнаються швидше, ніж складне зображення (70,0 мс). Інші твердження або вірні, або містять дані, яких немає у таблиці.

    Правильна відповідь – 24.

    Завдання 22.

    Добре відомо, що в крові людини є білки та глюкоза. Чому разове введення глюкози в кров безпечне для організму, а введення більшості білків небезпечне?

    Пояснення:при одноразовому введенні до крові глюкози гормони вуглеводного обміну розщеплюють її. Глюкоза - звична молекула для крові людини (і основна енергетична молекула), а білки (не регуляторні) в нормальному стані не повинні перебувати в крові (оскільки це - полімери), із ШКТ в кров надходять мономери білків - амінокислоти. Білки мають антигенну природу і сприйматимуться організмом людини як чужорідна молекула.

    Завдання 23.

    Назвіть об'єкт, зображений на малюнку. Вкажіть назву та функції структур, присутніх на зображенні.

    Пояснення:на малюнку зображено бактеріофаг (вірус бактерій). Можемо розрізнити головку (білковий капсид - виконує захисну функцію, оскільки в ньому розташована нуклеїнова кислота - ДНК або РНК); хвостовий відросток з базальною пластинкою - через відросток вірус упорскує нуклеїнову кислоту в уражену клітину; фібрили – за допомогою них вірус укорінюється на клітинній стінці.

    Завдання 24.

    Знайдіть три помилки у наведеному тексті. Вкажіть номери пропозицій, у яких зроблено помилки, виправте їх.

    (1)Риби - жителі водного середовища. (2) За походженням та особливостями будови риб поділяють на 2 класи: Хрящові риби та Кісткові риби. (3) Загострена спереду голова злита з тулубом, що починається від вільного краю зябрових кришок і закінчується хвостовим відділом. (4) У всіх риб зябра відкриваються зовні тіла зябровими щілинами. (5) Всі риби мають плавальний міхур. (б) Найбільш древні з кісткових риб Кістепері риби. (7) Для них характерні м'ясисті, вкриті лускою плавці, розвинена у дорослих риб хорда, погано розвинений плавальний міхур та інші особливості.

    Пояснення:пропозиція 3 - тіло закінчується не хвостовим відділом, а анальним отвором.

    Пропозиція 4 - не у всіх риб зябра відкриваються зовні тіла зябровими щілинами. У багатьох риб зябра закриті зябровими кришками (кісткові риби).

    Пропозиція 5 - плавальний міхур - спеціальний орган для пристосування до плавання, але не всі риби мають міхур плавальний (лососеві).

    Світлова мікроскопія забезпечує збільшення до 2-3 тисяч разів, кольорове та рухоме зображення живого об'єкта, можливість мікрокінозйомки та тривалого спостереження того самого об'єкта, оцінку його динаміки та хімізму.

    Основними характеристиками будь-якого мікроскопа є здатність і контраст. Роздільна здатність- це мінімальна відстань, де знаходяться дві точки, демонстровані мікроскопом раздельно. Роздільна здатність людського ока в режимі найкращого бачення дорівнює 0.2 мм.

    Контраст зображення- це відмінність яскравостей зображення та фону. Якщо ця відмінність становить менше 3 - 4%, то його неможливо вловити ні оком, ні фотопластинкою; тоді зображення залишиться невидимим, навіть якщо мікроскоп дозволяє його деталі. На контраст впливають як властивості об'єкта, які змінюють світловий потік порівняно з фоном, так і здатності оптики вловити відмінності у властивостях променя.

    Можливості світлового мікроскопа обмежені хвильовою природою світла. Фізичні властивості світла - колір (довжина хвилі), яскравість (амплітуда хвилі), фаза, щільність та напрямок поширення хвилі змінюються залежно від властивостей об'єкта. Ці відмінності використовуються у сучасних мікроскопах до створення контрасту.

    Збільшення мікроскопавизначається як добуток збільшення об'єктива на збільшення окуляра. У типових дослідницьких мікроскопів збільшення окуляра дорівнює 10, а збільшення об'єктивів – 10, 45 і 100. Відповідно, збільшення такого мікроскопа становить від 100 до 1000. Деякі з мікроскопів мають збільшення до 2000. Ще більш високе збільшення немає сенсу, оскільки у своїй роздільна здатність не покращується. Навпаки, якість зображення погіршується.

    Числова апертуравикористовується для вираження роздільної здатності оптичної системи або світлосили об'єктива. Світлосила об'єктива-інтенсивність світла, що припадає на одиницю площі зображення, приблизно дорівнює квадрату NA. Розмір NA становить приблизно 0,95 для хорошого об'єктиву. Мікроскопи зазвичай розраховують таким чином, щоб його повне збільшення становило близько 1000 NA. Якщо між об'єктивом і зразком ввести рідину (масло або, що буває рідше, дистильовану воду), то вийде «імерсійний» об'єктив з величиною NA, що досягає 1,4, та з відповідним поліпшенням роздільної здатності.

    Методи світлової мікроскопії

    Методи світлової мікроскопії(Освітлення та спостереження). Методи мікроскопії вибираються (і забезпечуються конструктивно) залежно від характеру та властивостей об'єктів, що вивчаються, оскільки останні, як зазначалося вище, впливають на контрастність зображення.

    Метод світлого поля та його різновиди

    Метод світлого поля в світлі, що проходитьзастосовується щодо прозорих препаратів з включеними до них абсорбуючими (поглинаючими світло) частинками і деталями. Це можуть бути, наприклад, тонкі пофарбовані зрізи тварин і рослинних тканин, тонкі шліфи мінералів і т. д. Без препарату пучок світла з конденсора, проходячи через об'єктив, дає поблизу фокальної площини окуляра рівномірно освітлене поле. За наявності в препараті абсорбуючого елемента відбувається часткове поглинання і часткове розсіювання світла, що падає на нього, що і обумовлює появу зображення. Можливе застосування методу і при спостереженні неабсорбуючих об'єктів, але тільки в тому випадку, якщо вони розсіюють пучок, що висвітлює, настільки сильно, що значна частина його не потрапляє в об'єктив.

    Метод косого освітлення- Різновид попереднього методу. Відмінність з-поміж них у тому, що світло на об'єкт направляють під великим кутом до напряму спостереження. Іноді це допомагає виявити «рельєфність» об'єкта рахунок утворення тіней.

    Метод світлого поля у відбитому світлізастосовується при дослідженні непрозорих відбивають світло об'єктів, наприклад, шліфів металів або руд. Висвітлення препарату (від освітлювача та напівпрозорого дзеркала) проводиться зверху, через об'єктив, який водночас відіграє роль конденсора. У зображенні, створюваному в площині об'єктивом разом з тубусною лінзою, структура препарату видно з-за відмінності в її здатності елементів; на світлому полі виділяються також неоднорідності, що розсіюють падаючий на них світло.

    Метод темного поля та його різновиди

    Метод темного поля в світлі, що проходить(Dark-field microscopy)використовується для отримання зображень прозорих об'єктів, що не абсорбують, які не можуть бути видно, якщо застосувати метод світлого поля. Найчастіше це біологічні об'єкти. Світло від освітлювача та дзеркала направляється на препарат конденсором спеціальної конструкції – т.з. конденсор темного поля. Після виходу з конденсора основна частина променів світла, що не змінила свого напрямку при проходженні через прозорий препарат, утворює пучок у вигляді порожнистого конуса і не потрапляє в об'єктив (що знаходиться всередині цього конуса). Зображення в мікроскопі формується за допомогою лише невеликої частини променів, розсіяних мікрочастинками препарату, що знаходиться на предметному склі, всередину конуса і пройшли через об'єктив. Темнопольна мікроскопія заснована на ефекті Тіндаля(Tyndall effect), відомим прикладом якого є виявлення порошин у повітрі при освітленні їх вузьким променем сонячного світла. У полі зору темному тлі видно світлі зображення елементів структури препарату, що від довкілля показником заломлення. У великих частинок видно лише світлі краї, що розсіюють промені світла. Використовуючи цей метод, не можна визначити вид зображення, прозорі частинки чи непрозорі, більший чи менший показник заломлення вони мають проти навколишнім середовищем.

    Проведення темнопільного дослідження

    Предметне скло повинно бути не товще 1,1-1,2 мм, покривне 0,17 мм, без подряпин і забруднень. При приготуванні препарату слід уникати наявності бульбашок і великих частинок (ці дефекти будуть видно яскравими і не дозволять спостерігати препарат). Для темнопольної застосовують потужніші освітлювачі та максимальне напруження лампи.

      Налаштування темнопольного освітлення в основному полягає в наступному:
    1. Встановлюють світло Келером;
    2. Замінюють світлопольний конденсор темнопольним;
    3. На верхню лінзу конденсора наносять імерсійну олію або дистильовану воду;
    4. Піднімають конденсор до зіткнення з нижньою поверхнею предметного скла;
    5. Об'єктив малого збільшення фокусують препарат;
    6. За допомогою центрувальних гвинтів переводять у центр поля зору світлу пляму (іноді має затемнену центральну ділянку);
    7. Піднімаючи та опускаючи конденсор, домагаються зникнення затемненої центральної ділянки та отримання рівномірно освітленої світлої плями.

    Якщо цього зробити не вдається, то треба перевірити товщину предметного скла (зазвичай таке явище спостерігається при використанні занадто товстого предметного скла - конус світла фокусується в товщі скла).

    Після правильного налаштування світла встановлюють об'єктив потрібного збільшення та досліджують препарат.

    В основі методу ультрамікроскопіїлежить той самий принцип – препарати в ультрамікроскопах висвітлюються перпендикулярно до напрямку спостереження. При цьому методі можна виявити (але не «спостерігати» в буквальному значенні слова) надзвичайно дрібні частинки, розміри яких лежать далеко за межами роздільної здатності найбільш сильних мікроскопів. За допомогою іммерсійних ультрамікроскопів вдається зареєструвати присутність у препараті частинок з частинок розміром до 2×10 -9 ступеня м. Але форму і точні розміри таких допомогою цього методу визначити неможливо. Їх зображення представляються спостерігачеві як дифракційних плям, розміри яких залежить немає від розмірів і форми самих частинок, як від апертури об'єктива і збільшення мікроскопа. Так як подібні частинки розсіюють дуже мало світла, то для їхнього освітлення потрібні надзвичайно сильні джерела світла, наприклад, вугільна електрична дуга. Ультрамікроскопи застосовуються в основному в колоїдній хімії.

    Метод фазового розмаїття

    Метод фазового розмаїттята його різновид - т.з. метод «аноптрального» розмаїттяпризначені для отримання зображень прозорих та безбарвних об'єктів, невидимих ​​під час спостереження методом світлого поля. До таких відносяться, наприклад, живі незабарвлені тваринні тканини. Суть методу в тому, що навіть при дуже малих відмінностях у показниках заломлення різних елементів препарату світлова хвиля, що проходить через них, зазнає різних змін по фазі (набуває фазовий рельєф). Ці фазові зміни за допомогою спеціального оптичного пристрою, що не сприймаються безпосередньо ні оком, ні фотопластинкою, перетворюються на зміни амплітуди світлової хвилі, тобто на зміни яскравості («амплітудний рельєф»), які вже помітні оком або фіксуються на фоточутливому шарі. Інакше кажучи, в видимому зображенні розподіл яскравостей (амплітуд) відтворює фазовий рельєф. Отримане таким чином зображення називається фазово-контрастним.

      Фазово-контрастний пристрій може бути встановлений на будь-якому світловому мікроскопі і складається з:
    1. Набір об'єктивів із спеціальними фазовими пластинками;
    2. Конденсора з диском, що повертається. У ньому встановлені кільцеві діафрагми, що відповідають фазовим платівкам у кожному з об'єктивів;
    3. Допоміжний телескоп для налаштування фазового контрасту.
      Налаштування фазового розмаїття полягає в наступному:
    1. Замінюють об'єктиви та конденсор мікроскопа на фазові (позначені літерами Ph);
    2. Встановлюють об'єктив малого збільшення. Отвір у диску конденсора повинен бути без кільцевої діафрагми (позначеною цифрою "0");
    3. Налаштовують світло Келером;
    4. Вибирають фазовий об'єктив відповідного збільшення та фокусують його на препарат;
    5. Повертають диск конденсора та встановлюють відповідну об'єктиву кільцеву діафрагму;
    6. Виймають із тубуса окуляр та вставляють на його місце допоміжний телескоп. Налаштовують його так, щоб були різко видні фазова пластинка (у вигляді темного кільця) та кільцева діафрагма (у вигляді світлого кільця того ж діаметра). За допомогою регулювальних гвинтів на конденсорі поєднують ці кільця. Виймають допоміжний телескоп і встановлюють окуляр.

    Завдяки застосуванню цього способу мікроскопії контраст живих незабарвлених мікроорганізмів різко збільшується і вони виглядають темними на світлому фоні (позитивний фазовий контраст) або на темному тлі світлими (негативний фазовий контраст).

    Фазово-контрастна мікроскопія застосовується також вивчення клітин культури тканини, спостереження дії різних вірусів на клітини тощо. п. У випадках часто застосовують біологічні мікроскопи зі зворотним розташуванням оптики - инвертированные мікроскопи. У таких мікроскопів об'єктиви розташовані знизу, а конденсор зверху.

    - це метод спостереження в поляризованому світлі для мікроскопічного дослідження препаратів, що включають оптично анізотропні елементи (або такі, що повністю складаються з таких елементів). Такими є багато мінерали, зерна в шліфах сплавів, деякі тварини та рослинні тканини та ін. Оптичні властивості анізотропних мікрооб'єктів різні в різних напрямках і виявляються по-різному в залежності від орієнтації цих об'єктів щодо напрямку спостереження та площини поляризації світла, що падає на них. Спостереження можна проводити як у проходить, так і у відбитому світлі. Світло, що випромінюється освітлювачем, пропускають через поляризатор. Повідомлена при цьому поляризація змінюється при наступному проходженні світла через препарат (або відбиття від нього). Ці зміни вивчаються за допомогою аналізатора та різних оптичних компенсаторів. Аналізуючи такі зміни, можна судити про основні оптичні характеристики анізотропних мікрооб'єктів: силу подвійного променезаломлення, кількість оптичних осей та їх орієнтацію, обертання площини поляризації, дихроїзм.

    Метод інтерференційного розмаїття (інтерференційна мікроскопія)полягає в тому, що кожен промінь роздвоюється, входячи до мікроскопа. Один з отриманих променів прямує крізь спостерігається частинку, інший - повз неї по тій же або додаткової оптичної гілки мікроскопа. В окулярній частині мікроскопа обидва промені знову з'єднуються та інтерферують між собою. Один з променів, проходячи через об'єкт, запізнюється по фазі (набуває різниці ходу в порівнянні з другим променем). Розмір цього запізнення вимірюється компенсатором. Можна сміливо сказати, що спосіб інтерференційного розмаїття подібний з методом фазового розмаїття - вони обидва засновані на інтерференції променів, що пройшли через мікрочастинку і минули її. Як і фазово-контрастна мікроскопія, цей метод дає можливість спостерігати прозорі та безбарвні об'єкти, але їх зображення можуть бути різнобарвними (інтерференційні кольори). Обидва методи придатні вивчення живих тканин і клітин і застосовуються у часто саме з цією метою. Головна відмінність інтерференційної мікроскопії від методу фазового розмаїття – це можливість вимірювати різниці ходу, що вносяться мікрооб'єктами. Метод інтерференційного розмаїття часто застосовують спільно з іншими методами мікроскопії, зокрема зі спостереженням у поляризованому світлі. Його застосування у поєднанні з мікроскопією в ультрафіолетових променях дозволяє, наприклад, визначити вміст нуклеїнових кислот у загальній сухій масі об'єкта. До інтерференційної мікроскопії належать також методи використання мікроінтерферометрів.

    Метод дослідження у світлі люмінесценції (люмінесцентна мікроскопія, або флуоресцентна мікроскопія)полягає у спостереженні під мікроскопом зелено-жовтогарячого світіння мікрооб'єктів, яке виникає при їх освітленні синьо-фіолетовим світлом або не видимими оком ультрафіолетовими променями. В оптичну схему мікроскопа вводяться два світлофільтри. Один із них поміщають перед конденсором. Він пропускає від джерела-освітлювача випромінювання лише тих довжин хвиль, які збуджують люмінесценцію або самого об'єкта (власна люмінесценція), або спеціальних барвників, введених у препарат і поглинених його частинками (вторинна люмінесценція). Другий світлофільтр, який встановлений після об'єктива, пропускає до ока спостерігача (або фоточутливий шар) тільки світло люмінесценції. У люмінесцентній мікроскопії використовують освітлення препаратів як зверху (через об'єктив, який у разі служить і конденсором), і знизу, через звичайний конденсор. Спостереження при освітленні зверху іноді називають "люмінесцентною мікроскопією у відбитому світлі" (цей термін умовний - збудження свічення препарату не є простим відбиттям світла). Його часто використовують спільно зі спостереженням за фазово-контрастним методом у світлі, що проходить. Метод знайшов широке застосування у мікробіології, вірусології, гістології, цитології, у харчовій промисловості, при дослідженні ґрунтів, у мікрохімічному аналізі, у дефектоскопії. Таке різноманіття застосувань пояснюється дуже високою колірною чутливістю ока і високою контрастністю зображення об'єкта, що самосвітиться, на темному нелюмінесцентному тлі. Крім того, інформація про склад та властивості досліджуваних речовин, яку можна отримати, знаючи інтенсивність та спектральний склад їхнього люмінесцентного випромінювання, має величезну цінність.