Задание 1.
Рассмотрите предложенную схему направлений эволюции. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
Объяснение: пропущенным направлением биологического прогресса является идиоадаптация. Идиоадаптация - частное изменение организма, не приводящее к повышению уровня организации (опушенность листьев, изменение окраски и т.д.).
Правильный ответ - идиоадаптация.
Задание 2.
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны.
С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить.
1. Эндоплазматическую сеть
2. Микротрубочки
3. Вакуоль
4. Клеточную стенку
5. Рибосомы
Объяснение: при помощи световой микроскопии можно различить только большие части клетки, такие как клеточная стенка и вакуоль (в старых клетках вакуоль занимает почти все внутриклеточное пространство). Более мелкие органоиды (микротрубочки, эндоплазматическая сеть и рибосомы) можно увидеть только в электронный микроскоп.
Правильный ответ - 34.
Задание 3.
Сколько молекул ДНК содержится в ядре клетки после репликации, если в диплоидном наборе содержится 46 молекул ДНК? В ответе запишите только соответствующее число.
Объяснение: репликация - удвоение молекул ДНК, значит 46 молекул после удвоения превращаются в 92 молекулы.
Правильный ответ - 92.
Задание 4.
Все перечисленный ниже признаки, кроме двух, используют для описания строения и функций эндоплазматической сети. Определите два признака, "выпадающих" из общего списка.
1. Расщепление белков
2. Транспорт веществ
3. Окислительное фосфорилирование
4. Синтез белка на рибосомах
5. Разделение цитоплазмы на отсеки
Объяснение: эндоплазматическая сеть окружает ядро, тем самым разделяя цитоплазму на отсеки и осуществляя внутриклеточный транспорт веществ. ЭПС бывает гладко и шероховатой. Шероховатая ЭПС осуществляет синтез белков при помощи рибосом, которые находятся на мембранах сети.
Правильный ответ - 13.
Задание 5.
Установите соответствие между процессами и фазами митоза.
Процессы
А. Образуется ядерная мембрана
Б. Сестринские хромосомы расходятся
В. Веретено деления окончательно исчезает
Г. Хромосомы деспирализуются
Д. Центромеры хромосом разъединяются
Фазы митоза
1. Анафаза
2. Телофаза
Объяснение: анафаза - самая быстрая фаза деления, так как происходит расхождение хромосом к полюсам клетки (и разъединение центромер хромосом). Все остальные процессы происходят после расхождения хромосом - в телофазе.
Правильный ответ - 21221.
Задание 6.
Сколько разных фенотипов образуется при скрещивании двух гетерозиготных растений душистого горошка с розовыми цветками (красный цвет неполно доминирует над белым). В ответе запишите только количество фенотипов.
Объяснение: при неполном доминировании сочетание генов красного (А) и белого (а) цветов дает розовый цвет (А). Скрещиваем два растения розового цета:
Р: Аа х Аа
Г: А, а х А, а
F1: получаем расщепление по генотипу - 1АА:2Аа:1аа
Расщепление по фенотипу: 1: 2: 1 (25% - красных, 50% - розовых, 25% - белых цветков).
Правильный ответ - 3.
Задание 7.
Все приведенные ниже признаки, кроме двух, характеризуют модификационную изменчивость. Определите два признака, "выпадающих" из общего списка и запишите цифры, под которыми они указаны.
1. Разные формы подводных и надводных листьев стрелолиста
2. Карий и голубой цвета глаз у членов одной семье
3. Варьирование размеров клубней одного растения картофеля
4. Различие длины листьев у березы с северной и южной сторон
5. Рождение детей с синдромом Дауна
Объяснение: Модификационная изменчивость - изменчивость конкретного организма (или группы организмов) в зависимости от условий окружающей среды в пределах нормы реакции. Такая изменчивость затрагивает фенотип организма, но не затрагивает генотип, значит такие модификации не наследуются. Поэтому, примерами данного вида изменчивости не могут быть генетическими признаками - различный цвет глаз и синдром Дауна.
Правильный ответ - 25.
Задание 8.
Установите соответствие между процессами и отделами растений.
Процессы
А. Формирование эндосперма
Б. Образование зеленого заростка
В. Слияние неподвижных гамет
Г. Развитие пыльцевой трубки
Д. Размножение и расселение спорами
Отделы растений
2. Папоротниковидные
Объяснение: Папоротниковидные образуют зеленый заросток (из споры), а также размножаются и расселяются спорами. Их мужские половые клетки подвижны и оплодотворение идет только в воде.
Правильный ответ - 12112.
Задание 9.
Какие признаки характерны для организма, изображенного на рисунке.
1. Замкнутая кровеносная система
2. Разделение тела на голову, грудь и брюшко
3. Брюшная нервная цепочка
4. Четыре пары ног
5. Одна пара усиков
6. Дыхание с помощью легочных мешков и трахей
Объяснение: паукообразные имеют четыре пары ног, незамкнутую кровеносную систему, отделы тела: головогрудь и брюшко, есть брюшная нервная цепочка, дышат с помощью легочных мешков и трахей. Усиков нет.
Правильный ответ - 346.
Задание 10.
Установите соответствие между признаками организмов и царствами, для которых они характерны.
Признаки организмов
А. Гетеротрофный тип питания
Б. Наличие в наружном скелете хитина
В. Наличие образовательной ткани
Г. Регуляция жизнедеятельности только с помощью химических веществ
Д. Образование мочевины в процессе обмена веществ
Е. Наличие жесткой клеточной стенки из полисахаридов
Царства
1. Растения
2. Животные
Объяснение: к признакам животных отнесем гетеротрофный тип питания, наличие хитина в наружном скелете и образование мочевины в процессе обмена белков.
Наличие образовательной ткани, регуляцию жизнедеятельности при помощи химических веществ и наличие клеточной стенки отнесем к признакам растений.
Растения - автотрофы, так как потребляют неорганические вещества и перерабатывают из в органические вещества. Наружный скелет имеется только у животных (членистоногие), у животных есть только нервная, эпителиальная, мышечная и соединительная ткани, а у растений - образовательная, механическая, покровная, основная и проводящая. Животные регулируют внутренние процессы при помощи нервной и гуморальной регуляции, а растения только при помощи химических веществ. Мочевина образуется у животных. Клеточная стенка (из целлюлозы) имеется у растений и отсутствует у животных.
Правильный ответ - 221121.
Задание 11.
Установите последовательность расположения систематических таксонов, начиная с самого крупного.
1. Растения
2. Вишня кустарниковая
3. Розоцветные
4. Двудольные
5. Покрытосеменные
6. Вишня
Объяснение: располагаем таксоны, начиная с наибольшего.
Царство - Растения
Отдел - Покрытосеменные
Класс - Двудольные
Семейство - Розоцветные
Род - Вишня
Вид - Вишня кустарниковая
Правильный ответ - 154362.
Задание 12.
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
1. Сужению легочных артерий
2. Учащению дыхания
3. Испарению воды через потовые железы
4. Изменению скорости свертывания крови
5. Расширению капилляров кожи
6. Понижению кровяного давления
Объяснение: при теплоотдаче происходит сужение легочных артерий (из-за повышения давления), испарение воды через потовые железы и расширение капилляров кожи (кожа краснеет).
Правильный ответ - 135.
Задание 13.
Установите соответствие между структурами уха и отделами, в которых они находятся.
Структура
А. Ушная раковина
Б. Овальное окно
В. Улитка
Г. Стремечко
Д. Евстахиева труба
Е. Молоточек
Отделы
1. Наружное ухо
2. Среднее ухо
3. Внутреннее ухо
Объяснение: рассмотрим картинку.
К внутреннему уху отнесем ушную раковину, к среднему - слуховые косточки (молоточек стремечко), к внутреннему - овальное окно, улитку и евстахиеву трубу.
Правильный ответ - 133232.
Задание 14.
Расположите в правильном порядке соподчинение систем разных уровней, начиная с наибольшего.
1. Форменные элементы
2. Эритроцит
3. Гемоглобин
4. Ион железа
5. Соединительная ткань
6. Кровь
Объяснение: располагаем структуры, начиная с наибольшего: соединительная ткань - кровь - форменные элементы - эритроцит - гемоглобин - ион железа. Железо входит в состав белка гемоглобина, который переносит кислород и находится на эритроците - форменном элементе крови. Кровь - один из типов соединительной ткани.
Правильный ответ - 561234.
Задание 15.
Прочитайте текст. Выберите три предложения, в которых даны описания экологического критерия вида растения Пузырчатка обыкновенная. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1. Пузырчатка обыкновенная в основном встречается в средиземноморском регионе Европы и Африки. 2. Пузырчатка обыкновенная произрастает по канавам, прудам, стоячим и медленно текущим водоемам, болотам. 3. Листья растений рассечены на многочисленные нитевидные доли, листья и стебля снабжены пузырьками. 4. Пузырчатка цветет с июня по сентябрь. 5. Цветки окрашены в желтый цвет, сидят по 5-10 на цветоносе. 6. Пузырчатка обыкновенная - насекомоядное растение.
Объяснение: экологический критерий описывает образ жизни вида его связи с другими организмами. Предложение 2 - описывает особенности местообитания (не конкретные места, а в общем).
Предложение 4 - время цветения (значит и опыления).
Предложение 6 - особенности питания.
Правильный ответ - 246.
Задание 16.
Установите соответствие между примерами и доказательствами эволюции.
Примеры
А. Ископаемые переходные формы
Б. Гомологичные органы
В. Рудименты
Г. Окаменелости
Д. Атавизмы
Е. Единый план строения тела
Доказательства эволюции
1. Палеонтологические
2. Сравнительно-анатомические
Объяснение: к палеонтологическим доказательствам отнесем то, что находят ученые - ископаемые переходные формы, окаменелости. Все остальное - сравнительно-анатомические доказательства - гомологичные органы, рудименты, атавизмы, единый план строения.
Атавизм - появление признаков у организма, свойственных отдаленным предкам (волосяной покров, многососковость и т.д.).
Рудименты - органы, утратившие свою функцию (зубы мудрости, аппендикс, копчик, третье веко и т.д.).
Правильный ответ - 122122.
Задание 17.
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.
К консументам в экосистеме относят
2. Бактерии гниения
3. Зеленые растения
4. Парнокопытных животных
5. Хищников
6. Цианобактерий
Правильный ответ - 145.
Задание 18.
Установите соответствие между признаками и экосистемами.
Признаки
А. Разветвленные сети питания
Б. Короткие пищевые цепи
В. Низкая саморегуляция
Г. Разнообразие продуцентов
Д. Видовое разнообразие животных
Е. Доминирование монокультур
Экосистемы
1. Ковыльная степь
2. Пшеничное поле
Объяснение: по сути в задании нужно отличить естественную экосистему (ковыльную степь) от агроэкосистемы (пшеничное поле).
Для агроэкосистемы характерны короткие пищевые цепи, низкая саморегуляция и доминирование монокультур. Все остальное - признаки устойчивой естественной экосистемы.
Правильный ответ - 122112.
Задание 19.
Установите последовательность появления и развития экосистем на голых скалах.
1. Накипные лишайники и бактерии
2. Травянисто-кустарниковое сообщество
3. Лесное сообщество
4. Травянистые цветковые растения
5. Мхи и кустистые лишайники
Объяснение: на голых скалах растительное сообщество образуется так же, как шло развитие растительной жизни на Земле. То есть накипные лишайники и бактерии, затем, мхи и кустистые лишайники, далее травянистые цветковые растения, травянисто-кустарниковое сообщество и, наконец, лесное сообщество.
Правильный ответ - 15423.
Задание 20.
Рассмотрите рисунок с изображением фазы сердечного цикла. Определите название этой фазы, ее продолжительность и направление движения крови. Заполните пустые ячейки таблицы, используя термины процессы, приведенные в списке.
Список терминов и процессов:
1. Систола желудочков
2. Систола предсердий
3. Поступление крови из желудочков в артерии
4. 0,1 с
5. 0,8 с
6. Поступление крови из предсердия в желудочек
7. Поступление крови из вен в предсердие
8. 0,3 с
Объяснение: на рисунке изображена фаза сокращения предсердий (систола предсердий). При этом кровь из предсердия поступает в желудочек. Процесс происходит очень быстро и занимает 0,1 с.
Правильный ответ - 246.
Задание 21.
Проанализируйте таблицу "Время, необходимое для узнавания тест-изображения". Испытуемым демонстрировались цифры разных цветов и черно-белые изображения разной сложности. Фиксировалось время, необходимое испытуемому, чтобы распознать и назвать объект.
|
Изображения |
Среднее время узнавания (мс) |
|
Простые |
25,0 |
|
Средней сложности |
37,5 |
|
Сложные |
70,0 |
|
Черные цифры |
27,5 |
|
Красные цифры |
37,5 |
|
Синие цифры |
62,5 |
|
Зеленые цифры |
45,0 |
|
Желтые цифры |
67,5 |
Выберите утверждения, которые можно сформулировать на основании анализа представленных данных.
1. Время узнавания цифр не зависит от их цвета
2. Черные объекты распознаются быстрее цветных
3. Чем проще объект, тем меньше света необходимо для его узнавания
4. Цветные цифры распознаются быстрее, чем сложные изображения
5. В сумерках распознавание цветного объекта ослабевает
Объяснение: исходя из данных, приведенных в таблице, черные объекты распознаются быстрее, чем цветные (27,5 мс и 37,5 - 67,5 мс). А цветные цифры (мах - 67,5 мс распознаются быстрее, чем сложное изображение (70,0 мс). Остальные утверждения либо не верны, либо содержат данные, которых нет в таблице.
Правильный ответ - 24.
Задание 22.
Хорошо известно, что в крови человека есть белки и глюкоза. Почему разовое введение глюкозы в кровь неопасно для организма, а введение большинства белков опасно?
Объяснение: при однократном введении в кровь глюкозы гормоны углеводного обмена расщепляют ее. Глюкоза - привычная молекула для крови человека (и основная энергетическая молекула), а белки (не регуляторные) в нормальном состоянии не должны находиться в крови (так как это - полимеры), из ЖКТ в кровь поступают мономеры белков - аминокислоты. Белки имеют антигенную природу и будут восприниматься организмом человека как чужеродная молекула.
Задание 23.
Назовите объект, изображенный на рисунке. Укажите название и функции структур, присутствующих на картинке.
Объяснение: на рисунке изображен бактериофаг (вирус бактерий). Можем различить головку (белковый капсид - выполняет защитную функцию, так как в нем расположена нуклеиновая кислота - ДНК или РНК); хвостовой отросток с базальной пластинкой - через отросток вирус впрыскивает нуклеиновую кислоту в пораженную клетку; фибриллы - при помощи них вирус укореняется на клеточной стенке.
Задание 24.
Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых сделаны ошибки, исправьте их.
(1)Рыбы - обитатели водной среды. (2) По происхождению и особенностям строения рыб подразделяют на 2 класса: Хрящевые рыбы и Костные рыбы. (3) Заострённая спереди голова слита с туловищем, которое начинается от свободного края жаберных крышек и заканчивается хвостовым отделом. (4) У всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями. (5) Все рыбы имеют плавательный пузырь. (б) Наиболее древние из костных рыб Кистепёрые рыбы. (7) Для них характерны мясистые, покрытые чешуёй плавники, развитая у взрослых рыб хорда, плохо развитый плавательный пузырь и другие особенности.
Объяснение: предложение 3 - тело заканчивается не хвостовым отделом, а анальным отверстием.
Предложение 4 - не у всех рыб жабры открываются снаружи тела жаберными щелями. У многих рыб жабры закрыты жаберными крышками (костные рыбы).
Предложение 5 - плавательные пузырь - специальный орган для приспособления к плаванию, но не все рыбы имеют плавательный пузырь (лососевые).
1. Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению, химическому составу и функционированию. Это говорит о родстве (общем происхождении) всех живых организмов на Земле (о единстве органического мира).
2. Клетка является:
- структурной единицей (организмы состоят из клеток)
- функциональной единицей (функции организма выполняются за счет работы клеток)
- генетической единицей (клетка содержит наследственную информацию)
- единицей роста (организм растет за счет размножения его клеток)
- единицей размножения (размножение происходит за счет половых клеток)
- единицей жизнедеятельности (в клетке происходят процессы пластического и энергетического обмена) и т.п.
3. Все новые дочерние клетки образуются из уже существующих материнских клеток путем деления.
4. Рост и развитие многоклеточного организма происходит за счет роста и размножения (путем митоза) одной или нескольких исходных клеток.
Мужики
Гук открыл клетки.
Левенгук открыл живые клетки (сперматозоиды, эритроциты, инфузории, бактерии).
Броун открыл ядро.
Шлейден и Шванн вывели первую клеточную теорию («Все живые организмы на Земле состоят из клеток, сходных по строению»).
Методы
1. Световой микроскоп увеличивает до 2000 раз (обычный школьный - от 100 до 500 раз). Видно ядро, хлоропласты, вакуоль. Можно изучать процессы, происходящие в живой клетке (митоз, движение органоидов и т.п.).
2. Электронный микроскоп увеличивает до 10 7 раз, что позволяет изучать микроструктуру органоидов. Метод не работает с живыми объектами.
3. Ультрацентрифуга. Клетки разрушаются и помещаются в центрифугу. Компоненты клетки разделаются по плотности (самые тяжелые части собираются на дне пробирки, самые легкие - на поверхности). Метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды.
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Укажите формулировку одного из положений клеточной теории
1) Оболочка грибной клетки состоит из углеводов
2) В клетках животных отсутствует клеточная стенка
3) Клетки всех организмов содержат ядро
4) Клетки организмов сходны по химическому составу
5) Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки
Ответ
Выберите три варианта. Какие положения содержит клеточная теория?
1) Новые клетки образуются в результате деления материнской клетки
2) В половых клетках содержится гаплоидный набор хромосом
3) Клетки сходны по химическому составу
4) Клетка – единица развития всех организмов
5) Клетки тканей всех растений и животных одинаковы по строению
6) Все клетки содержат молекулы ДНК
Ответ
1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов
4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад
6) взаимосвязи живой и неживой природы
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какой метод позволяет избирательно выделять и изучать органоиды клетки
1) окрашивание
2) центрифугирование
3) микроскопия
4) химический анализ
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. В связи с тем, что в любой клетке происходит питание, дыхание, образование продуктов жизнедеятельности, ее считают единицей
1) роста и развития
2) функциональной
3) генетической
4) строения организма
Ответ
Выберите три варианта. Основные положения клеточной теории позволяют сделать выводы о
1) влиянии среды на приспособленность
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) развитии организмов от простого к сложному
5) сходном строении клеток всех организмов
6) возможности самозарождения жизни из неживой материи
Ответ
Выберите три варианта. Сходное строение клеток растений и животных - доказательство
1) их родства
2) общности происхождения организмов всех царств
3) происхождения растений от животных
4) усложнения организмов в процессе эволюции
5) единства органического мира
6) многообразия организмов
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетку считают единицей роста и развития организмов, так как
1) она имеет сложное строение
2) организм состоит из тканей
3) число клеток увеличивается в организме путем митоза
4) в половом размножении участвуют гаметы
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Клетка – единица роста и развития организма, так как
1) в ней имеется ядро
2) в ней хранится наследственная информация
3) она способна к делению
4) из клеток состоят ткани
Ответ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. С помощью световой микроскопии в растительной клетке можно различить:
1) эндоплазматическую сеть
2) микротрубочки
3) вакуоль
4) клеточную стенку
5) рибосомы
Ответ
2. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В световой микроскоп можно увидеть
1) деление клетки
2) репликацию ДНК
3) транскрипцию
4) фотолиз воды
5) хлоропласты
Ответ
3. Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. При изучении растительной клетки под световым микроскопом можно увидеть
1) клеточную мембрану и аппарат Гольджи
2) оболочку и цитоплазму
3) ядро и хлоропласты
4) рибосомы и митохондрии
5) эндоплазматическую сеть и лизосомы
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. В разработку клеточной теории свой вклад внесли:
1) Опарин
2) Вернадский
3) Шлейден и Шванн
4) Мендель
5) Вирхов
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Метод центрифугирования позволяет
1) определить качественный и количественный состав веществ в клетке
2) определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул
3) очиститить макромолекулы, выведенные из клетки
4) получить объемное изображение клетки
5) разделить органоиды клетки
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Каково преимущество использования электронной микроскопии перед световой?
1) большее разрешение
2) возможность наблюдать живые объекты
3) дороговизна метода
4) сложность приготовления препарата
5) возможность изучать макромолекулярные структуры
Ответ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Какие органоиды были обнаружены в клетке с помощью электронного микроскопа?
1) рибосомы
2) ядра
3) хлоропласты
4) микротрубочки
5) вакуоли
Ответ
Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны. Основные положения клеточной теории позволяют сделать вывод о
1) биогенной миграции атомов
2) родстве организмов
3) происхождении растений и животных от общего предка
4) появлении жизни на Земле около 4,5 млрд. лет назад
5) сходном строении клеток всех организмов
Ответ
1. Выберите два верных ответа из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны. В цитологии используют методы
1) гибридологический
2) генеалогический
3) центрифугирования
4) микроскопирования
5) мониторинга
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
К концу XIX в. большая часть структур, которые удается разглядеть с помощью светового микроскопа (т. е. микроскопа, в котором для освещения объекта используется видимый свет) была уже открыта. Клетка представлялась тогда чем-то вроде маленького комочка живой протоплазмы, всегда окруженного плазматической мембраной, а иногда - как, например, у растений и неживой клеточной стенкой. Самой заметной структурой в клетке было ядро, содержащее легко окрашивающийся материал - хроматин (слово это в переводе и означает - «окрашенный материал»).
Хроматин представляет собой деспирализованную форму хромосом . Перед клеточным делением хромосомы имеют вид длинных тонких нитей. В хромосомах находится ДНК - генетический материал. ДНК регулирует жизнедеятельность клетки и обладает способностью к репликации, т. е. обеспечивает образование новых клеток .
На рисунках представлены обобщенные животная и растительная клетки , какими они видны в световом микроскопе.(В «обобщенной» клетке показаны все типичные структуры, обнаруживаемые в любой клетке.)
Единственные структуры клетки , которые показаны здесь и которые к концу XIX в. еще не были открыты - это лизосомы. На рисунках представлены микрофотографии некоторых животных и растительных клеток.
Живое содержимое клетки , заполняющее пространство между ее ядром и плазматической мембраной, называется цитоплазмой. В цитоплазме содержится множество различных органелл. Органелла - это клеточная структура определенного строения, выполняющая определенную функцию. Единственная структура, имеющаяся в животных клетках и отсутствующая в растительных - это центриоль. Вообще же растительные клетки очень похожи на животные, но в них обнаруживается больше различных структур. В отличие от животных клеток в растительных клетках имеются:
1) относительно жесткая клеточная стенка
, покрывающая снаружи плазматическую мембрану; сквозь поры в клеточной стенке проходят тонкие нити, так называемые плазмодесмы, которые связывают цитоплазму соседних клеток в единое целое;
2) хлоропласта
, в которых протекает фотосинтез;
3) крупная центральная вакуоль
; в животных клетках имеются лишь небольшие вакуоли, с помощью которых осуществляется, например, .
О том, как пользоваться световым микроскопом читатель узнает в соответствующей статье.
Прокариоты и эукариоты
В предыдущей статье мы уже говорили о двух типах клеток - прокариоти ческих и эукариоти ческих, - различия между которыми носят фундаментальный характер. В прокариотических клетках ДНК свободно лежит в цитоплазме, в зоне, называемой нуклеоидом; это ненастоящее ядро. У эукариотических клеток ДНК находится в ядре, окруженном ядерной оболочной, состоящей из двух мембран. Соединяясь с белком, ДНК образует хромосомы. О различиях между прокариотическими и эукариотическими клетками более подробно говорится в соответствующей статье.
Для обнаружения и исследования микроорганизмов применяют микроскопы. Световые
микроскопы предназначены для изучения микроорганизмов, которые имеют размеры
не менее 0,2 мкм (бактерии, простейшие и т. п.) a электронные для изучения
более мелких микроорганизмов (вирусы) и мельчайших структур бактерий.
Современные световые микроскопы
- это сложные оптические
приборы, обращение с которыми требует определенных знаний, навыков и большой
аккуратности.
Световые микроскопы подразделяются на студенческие, рабочие, лабораторные
и исследовательские, различающиеся по конструкции и комплектации оптикой.
Отечественные микроскопы (Биолам", "Бимам", "Микмед")
имеют обозначения, указывающие, к какой группе они относятся (С - студенческие,
Р - рабочие, Л - лабораторные, И - исследовательские), комплектация обозначается
цифрой.
В микроскопе различают механическую и оптическую части.
К механической части
относятся: штатив (состоящий из основания
и тубусодержателя) и укрепленные на нем тубус с револьвером для крепления
и смены объективов, предметный столик для препарата, приспособления для крепления
конденсора и светофильтров, а также встроенные в штатив механизмы для грубого
(макромеханизм, макровинт) и тонкого
(микромеханизм, микровинт) перемещения предметного столика или тубусодержателя.
Оптическая часть
микроскопа представлена объективами, окулярами
и осветительной системой, которая в свою очередь состоит из расположенных
под предметным столиком конденсора Аббе, зеркала, имеющего плоскую и вогнутую
сторону, а также отдельного или встроенного осветителя. Объективы ввинчиваются
в револьвер, а соответствующий окуляр, через который наблюдают изображение,
устанавливают с противоположной стороны тубуса. Различают монокулярный (имеющий
один окуляр) и бинокулярный (имеющий два одинаковых окуляра) тубусы.
Принципиальная схема микроскопа и осветительной системы
1.
Источник света;
2. Коллектор;
3. Ирисовая полевая диафрагма;
4. Зеркало;
5. Ирисовая аппертурная диафрагма;
6. Конденбсор;
7. Препарат;
7". Увеличенное действительное промежуточное изображение препарата, образуемое; объективом;
7"". Увеличенное мнимое окончательное изображение препарата, наблюдаемое в
окуляре;
8. Объектив;
9. выходной значок объектива;
10. Полевая диафрагма окуляра;
11. Окуляр;
12. Глаз.
Основную роль в получении изображения играет объектив
. Он
строит увеличенное, действительное и перевернутое изображение объекта. Затем
это изображение дополнительно увеличивается при рассматривании его через окуляр,
который аналогично обычной лупе дает увеличенное мнимое изображение.
Увеличение
микроскопа ориентировочно можно определить, умножая
увеличение объектива на увеличение окуляра. Однако увеличение не определяет
качества изображения. Качество изображения, его четкость, определяется разрешающей
способностью микроскопа
, т. е. возможностью различать раздельно две
близко расположенные точки. Предел разрешения
- минимальное
расстояние, на котором эти точки еще видны раздельно,- зависит от длины волны
света, которым освещается объект, и числовой апертуры объектива. Числовая
апертура, в свою очередь, зависит от угловой апертуры объектива и показателя
преломления среды, находящейся между фронтальной линзой объектива и препаратом.
Угловая апертура-это максимальный угол, под которым могут попадать в объектив
лучи, прошедшие через объект. Чем больше апертура и чем ближе показатель преломления
среды, находящейся между объективом и препаратом, к показателю преломления
стекла, тем выше разрешающая способность объектива. Если считать апертуру
конденсора равной апертуре объектива, то формула разрешающей способности имеет
следующий вид:
где R - предел разрешения; - длина волны; NA - числовая апертура.
Различают полезное
и бесполезное
увеличение. Полезное увеличение обычно равно числовой апертуре объектива,
увеличенной в 500-1000 раз. Более высокое окулярное увеличение не выявляет
новых деталей и является бесполезным.
В зависимости от среды, которая находится между объективом и препаратом, различают
«сухие» объективы малого и среднего увеличения (до 40 х) и иммерсионные с
максимальной апертурой и увеличением (90-100 х). «Сухой» объектив - это такой
объектив, между фронтальной линзой которого и препаратом, находится воздух.
Особенностью иммерсионных объективов является то, что между
фронтальной линзой такого объектива и препаратом помещают иммерсионную жидкость,
имеющую показатель преломления такой же, как стекло (или близкий к нему),
что обеспечивает увеличение числовой апертуры и разрешающей способности объектива.
В качестве иммерсионной жидкости для объективов водной иммерсии используют
дистиллированную воду, а для объективов масляной иммерсии-кедровое масло или
специальное синтетическое иммерсионное масло. Использование синтетического
иммерсионного масла предпочтительнее, поскольку его параметры более точно
нормируются, и оно в отличие от кедрового, не засыхает на поверхности фронтальной
линзы объектива. Для объективов, работающих в ультрафиолетовой области спектра,
в качестве иммерсионной жидкости используют глицерин. Ни в коем случае нельзя
пользоваться суррогатами иммерсионного масла и, в частности, вазелиновым маслом.
**Изображение, полученное с помощью линз, обладает различными недостатками:
сферической и хроматической аберрациями, кривизной поля изображения и др.
В объективах, состоящих из нескольких линз, эти недостатки в той или иной
мере исправлены. В зависимости от степени исправления этих недостатков различают
объективы ахроматы и более сложные апохроматы. Соответственно объективы, в
которых исправлена кривизна поля изображения, называются планахроматами и
планапохроматами. Использование этих объективов позволяет получить резкое
изображение по всему полю, тогда как изображение, полученное с помощью обычных
объективов, не имеет одинаковой резкости в центре и на краях поля зрения.
Все характеристики объектива обычно выгравированы на его оправе: собственное
увеличение, апертура, тип объектива (АПО - апохромат и т. п.); объективы водной
иммерсии имеют обозначение ВИ и белое кольцо вокруг оправы в нижней ее части,
объективы масляной иммерсии-обозначение МИ и черное кольцо.
Все объективы рассчитаны для работы с покровным стеклом толщиной 0,17мм.
Толщина покровного стекла особенно влияет на качество изображения при работе
с сильными сухими системами (40 х). При работе с иммерсионными объективами
нельзя пользоваться покровными стеклами толще 0,17 мм потому, что толщина
покровного стекла может оказаться больше, чем рабочее расстояние объектива,
и в этом случае, при попытке сфокусировать объектив на препарат, может быть
повреждена фронтальная линза объектива.
Окуляры состоят из двух линз и тоже бывают нескольких типов, каждый из которых
применяется с определенным типом объектива, дополнительно устраняя недостатки
изображения. Тип окуляра и его увеличение обозначены на его оправе.
Конденсор предназначен для того, чтобы сфокусировать на препарате свет от
осветителя, направляемый зеркалом микроскопа или осветителя (в случае использования
накладного или встроенного осветителя). Одной из деталей конденсора является
апертурная диафрагма, которая имеет важное значения для правильного освещения
препарата.
Осветитель состоит из низковольтной лампы накаливания с толстой нитью, трансформатора,
коллекторной линзы и полевой диафрагмы, от раскрытия, которой зависит диаметр
освещенного поля на препарате. Зеркало направляет свет от осветителя в конденсор.
Для того чтобы сохранить параллельность лучей, идущих от осветителя в конденсор,
необходимо использовать только плоскую сторону зеркала.
Настройка освещения н фокусировка микроскопа
Качество изображения в значительной мере зависит также от
правильного освещения. Существует несколько различных способов освещения препарата
при микроскопии. Наиболее распространенным является способ установки
света по Келеру
, который заключается в следующем:
1) устанавливают осветитель против зеркала микроскопа;
2) включают лампу осветителя и направляют свет на плоское (!) зеркало микроскопа;
3)помещают препарат на предметный столик микроскопа;
4) закрывают зеркало микроскопа листком белой бумаги и фокусируют на нем изображение
нити лампы, передвигая патрон лампы в осветителе;
5) убирают лист бумаги с зеркала;
6) закрывают апертурную диафрагму конденсора. Перемещая зеркало и слегка передвигая
патрон лампы, фокусируют изображение нити на апертурной диафрагме. Расстояние
осветителя от микроскопа должно быть таким, чтобы изображение нити лампы было
равно диаметру апертурной диафрагмы конденсора (наблюдать апертурную диафрагму
можно с помощью плоского зеркала, помещенного с правой стороны основания микроскопа).
7)открывают апертурную диафрагму конденсора, уменьшают отверстие полевой диафрагмы
осветителя и значительно уменьшают накал лампы;
8) при малом увеличении (10х), глядя в окуляр, получают резкое изображение
препарата;
9)слегка поворачивая зеркало, переводят изображение полевой диафрагмы, которое
имеет вид светлого пятна, в центр поля зрения. Опуская и поднимая конденсор,
добиваются получения резкого изображения краев полевой диафрагмы в плоскости
препарата (вокруг них может быть видна цветная каемка);
10) раскрывают полевую диафрагму осветителя до краев поля зрения, увеличивают
накал нити лампы и слегка (на 1/3) уменьшают раскрытие апертурной диафрагмы
конденсора;
11)при смене объектива необходимо проверить настройку света.
После окончания настройки света по Келеру нельзя изменять положение конденсораf
раскрытие полевой и апертурной диафрагмы. Освещенность препарата можно регулировать
только нейтральными светофильтрами или изменением накала лампы с помощью реостата.
Излишнее открытие апертурной диафрагмы конденсора может привести к значительному
снижению контраста изображения, а недостаточное - к значительному ухудшению
качества изображения (появлению диффракционных колец). Для проверки правильности
раскрытия апертурной диафрагмы необходимо удалить окуляр и, глядя в тубус,
открыть ее таким образом, чтобы она закрывала светящееся поле на одну треть.
Для правильного освещения препарата при работе с объективами малого увеличения
(до 10х) необходимо отвинтить и снять верхнюю линзу конденсора.
Внимание! При работе с объективами, дающими большое увеличение - с сильными
сухими (40х) и иммерсионными (90х) системами, чтобы не повредить фронтальную
линзу, при фокусировке пользуются следующим приемом: наблюдая сбоку, опускают
объектив макровинтом почти до соприкосновения с препаратом, затем, глядя в
окуляр, макровинтом очень медленно поднимают объектив до появления изображения
и с помощью микровинта производят окончательную фокусировку микроскопа.
Уход за микроскопом
При работе с микроскопом нельзя применять большие усилия.
Нельзя касаться пальцами поверхности линз, зеркал и светофильтров.
Чтобы предохранить внутренние поверхности объективов, а также призмы тубуса
от попадания пыли, необходимо всегда оставлять окуляр в тубусе. При чистке
внешних поверхностей линз нужно удалить с них пыль мягкой кисточкой, промытой
в эфире. Если необходимо, осторожно протирают поверхности линз хорошо выстиранной,
не содержащей остатков мыла, полотняной или батистовой тряпочкой, слегка смоченной
чистым бензином, эфиром или специальной смесью для чистки оптики. Не рекомендуется
протирать оптику объективов ксилолом, так как это может привести к их расклеиванию.
С зеркал, имеющих наружное серебрение, можно только удалять пыль, сдувая ее
резиновой грушей. Протирать их нельзя. Нельзя также самостоятельно развинчивать
и разбирать объективы - это приведет к их порче. По окончании работы на микроскопе
необходимо тщательно удалить остатки иммерсионного масла с фронтальной линзы
объектива указанным выше способом. Затем опустить предметный столик (или конденсор
в микроскопах с неподвижным столиком) и накрыть микроскоп чехлом.
Для сохранения внешнего вида микроскопа необходимо периодически протирать
его мягкой тряпкой, слегка пропитанной бескислотным вазелином и затем сухой
мягкой чистой тряпкой.
Помимо обычной световой микроскопии существуют методы микроскопии, позволяющие изучать неокрашенные микроорганизмы: фазово-контрастная , темнопольная и люминесцентная микроскопия. Для изучения микроорганизмов и их структур, размер которых меньше разрешающей способности светового микроскопа используют
