Методы цитологии

Методы биологии

Теоретические (логические):

1) Сравнение: позволяет выявить черты сходства и различия, установить сродство изучаемых биологических объектов;

2) Обобщение: позволяет в частном обнаружить общее и сформулировать общебиологические теории, правила и законы;

3) Классификация: метод, используемый в систематике (науке о систематизации особей по группам);

4) Абстрагирование: позволяет не учитывать ряд несущественных для конкретного исследования свойств и признаков биологических систем, однако помогает выделить те свойства и признаки, которые важны4

Пример абстрагирования: в исследованиях основных направлений эволюционного процесса главное внимание уделяется усложнению строения органов и систем органов, которое обеспечивает приспособление организмов к условиям существования. При этом все остальные признаки и свойства не учитываются, т. е. происходит абстрагирование от них и создается единое целое абстрактное знание об эволюции.

5) Моделирование: создание моделей («заместителей реальности»), которые позволяют исследователю изучить биологические процессы и объекты; 

P.S: если речь о создании физической модели, то моделирование можно отнести к эмпирическим методам.

6) Индукция: метод, позволяющий получить вывод путем рассуждения от частного к общему;

7) Дедукция: метод, позволяющий получить вывод путем рассуждения от общего к частному;

8) Анализ: метод, в основе которого лежит изучение объекта (или процесса) по его отдельным компонентам;

9) Синтез: метод, противоположный анализу – представляет собой соединение полученных при анализе частей в нечто целое (т.е происходит объединение знаний в единую систему);

10) Исторический: изучение закономерностей появления и развития организмов, становления их структуры и функций.  

Эмпирические (практические):

1) Наблюдение: предполагает целенаправленное восприятие объектов или явлений, но без активного вмешательства наблюдателя, то есть в естественных условиях. Пример: биологические наблюдения за ростом и развитием растений, поведением животных в природе;

2) Эксперимент: предполагает целенаправленное восприятие объектов или явлений в специально созданных условиях, созданных экспериментатором (в отличие от наблюдения);

3) Измерение: количественный / качественный учет параметров с помощью анализаторов или приборов;

4) Описание: предполагает фиксирование наблюдаемых признаков объекта исследования (то есть идет в связке с наблюдением).  

Методы цитологии

1) Микроскопия (микроскопирование): подразделяется на световую (изучение клеточного строения с помощью светового микроскопа) и электронную (изучение клеточного строения с помощью электронного микроскопа);

P.S: для первой части ЕГЭ нет необходимости в уточнении конкретного вида микроскопии.

Строение светового микроскопа:

Сравнительная характеристика:

Световая микроскопия

Можем наблюдать:

– Живые объекты и относительно крупные структуры;

– Срезы различных тканей, ядро, крупную центральную вакуоль, клеточную стенку, хлоропласты и пластиды (точнее – их очертания, так как саму структуру данных органоидов в таком случае изучить нельзя), бактериальные клетки;

- Процессы в живых клетках: например, деление клеток, движение цитоплазмы, плазмолиз и тд (но не все, так как многие процессы идут в самих органоидах – например, транскрипция и репликация идут в ядре клетки).

Преимущества:

• недорогой и удобный в использовании (компактный);

• легко приготовить препарат (меньше вероятность его повредить);

• можно наблюдать как за живым, так и за мертвым объектом;

• позволяет получить цветное изображение;

Недостатки:

• низкая разрешающая способность (т.е. можно наблюдать только за относительно крупными объектами).

Электронная микроскопия

Высокая разрешающая способность (т.е. можно наблюдать за мелкими структурами).

• дорогой и неудобный в использовании;

• сложно приготовить препарат (требуются высококвалифицированные специалисты, так как повредить препарат очень легко);

• можно наблюдать только за мертвым объектом (т.к. при приготовлении препарата используются красители с ионами тяжелых металлов, вакуум и тд);

• позволяет получить только черно-белое изображение.

Хроматография

Основан на разной скорости прохождения компонентов смеси через адсорбент (например, фильтровальную бумагу, порошок целлюлозы и другие пористые вещества), вследствие разной молекулярной массы компонентов.

Последовательность этапов хроматографии:

1) Ткани листа измельчаются и помещаются в специальный органический растворитель, в результате чего получают зелёный экстракт, содержащий различные пигменты листа (хлорофилл а и б);

2) Затем экстракт листа наносят на линию старта фильтровальной бумаги и опускают в колбу с органическим растворителем;

3) Мы будем наблюдать за движением органического растворителя вверх по фильтровальной бумаге;

4) Вместе с током органического растворителя вверх по бумаге будут подниматься пигменты листа и распределяться на ней в зависимости от молекулярной массы, т.е быстрее всего будет бежать вверх пигмент с наименьшей молекулярной массой.  

Рентгеноструктурный анализ

Используется для изучения положения молекул в пространстве с помощью рентгеновских лучей. С помощью него можно изучить структуру нуклеиновых кислот, молекул белков и других веществ. Так, с помощью этого метода была выяснена двуспиральная структура ДНК.

Центрифугирование

Данный метод, основанный на разной скорости осаждения компонентов клетки под действием центробежных сил, вследствие их различной массы и плотности.

Последовательность этапов центрифугирования:

1) сперва специальными способами измельчают клетки, для получения однородной (гомогенной) смеси, которая получила название гомогенат;

2) Затем полученную смесь помещают в пробирки и вставляют в центрифугу;

3) Первыми осаждаются самые тяжёлые органоиды клетки (ядра), остальные органоиды остаются внадосадочной жидкости – супернатанте;

4) Надосадочную жидкость отбирают пипеткой и переносят в новые пробирки, снова запускают центрифугу, и так делают до тех пор пока не получат необходимую фракцию.

Электрофорез

Метод, основанный на разной скорости движения компонентов смеси в агарозном геле под воздействием электрического тока, вследствие их различной длины/ массы/заряда.

Применение метода электрофорезаДля того, чтобы провести электрофорез молекул белка, мы должны отталкиваться от одной характеристики, от молекулярной массы.Для начала мы помещаем молекулы исследуемых белков в специальную камеру, в которой содержится гель. Мы подкрашиваем наши белки специальными красителями и наносим их на линию старту, затем подключаем электрический ток и белки начинают двигаться через гель. Белки с наибольшей молекулярной массой продвинуться на меньшее расстояние от линии старта, а белки с наименьшей массой дальше.

Метод меченых атомов (авторадиография):

Данный метод основан на введении изотопа в молекулы вещества и отслеживании химических превращений, перемещений вещества, меченного изотопом, с помощью специальных приборов.

Применение метода меченых атомов при изучении фотосинтеза:

Метод культуры клеток и тканей (культивирование): 

Метод, основанный на выращивании культуры клеток из одной или группы клеток, помещенных на питательную среду при определенных условиях (температура, влажность и тд).