ĆWICZENIE 1

Budowa i obsługa mikroskopu. Komórkowa budowa organizmów

Literatura zalecana:

Budowa i obsługa mikroskopu:

Pawlaczyk -Szpilowa M.: Ćwiczenia z mikrobiologii wody i ścieków, strony: 11 - 19,

Kocwowa E. Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej dla wyższych szkół technicznych, strony: 32 -42 i 46 - 49.

Komórkowa budowa organizmów:

Pawlaczyk -Szpilowa M.: Biologia i ekologia, Oficyna Wyd. Polit. Wroc. strony: 11 - 19 ,

Solomon Biologia.

Zagadnienia szczegółowe:

Budowa i obsługa mikroskopu:

rodzaje mikroskopów; budowa mikroskopu (części optyczne i mechaniczne); bieg promieni świetlnych w mikroskopie; powiększenie mikroskopu; zdolność rozdzielcza; apertura numeryczna; działanie olejku imersyjnego; aberracja sferyczna i chromatyczna; fluorescencja pierwotna i wtórna.

Komórkowa budowa organizmów:

komórka prokariotyczna i eukariotyczna - podobieństwa i różnice; komórki roślinne, grzybowe i zwierzęce - podobieństwa i różnice; ogólna systematyka świata żywego; organella komórkowe - budowa i funkcje.

Wstęp teoretyczny

Komórka jest to najmniejsza zorganizowana jednostka żywej materii, stanowiąca odrębny organizm, bądź też podstawowym elementem strukturalnym i czynnościowym organizmów wielokomórkowych. Z wyjątkiem wirusów wszystkie organizmy żywe zbudowane są z komórek. Znane są dwa zasadnicze typy budowy komórek: Prokariota i Eukariota.

Do Prokariota należą bakterie i sinice, natomiast do Eukariota zaliczamy wszystkie inne organizmy żywe, a wiec rośliny i zwierzęta, niezależnie od tego, czy są jednokomórkowcami, komórczakami czy tkankowcami.

Najistotniejsze różnice między tymi dwoma królestwami sprowadza się do:

1. Braku u Prokariota wyróżnicowanego, oddzielonego od cytoplazmy jądra oraz jąderka; funkcję jądra spełnia u Prokariota nukleoid: splątana, naga, nie związana z zasadowymi białkami i RNA, nić DNA zanurzona wprost w cytoplazmie.

2. Braku u Prokariota mitochondriów, ich funkcjonalnym odpowiednikiem są prawdopodobnie mezosomy. Retikulum endoplazmatyczne oraz aparat Golgiego nie występują u Prokariota, a u form fotosyntezujących nie ma chloroplastów, analogiczne funkcje pełnią ziarna chromatoforowe.

3. Ściana komórkowa Prokariota zbudowana jest mukopeptydu, natomiast u Eukariota ściana komórkowa nie zawsze występuje, ale jeśli jest to nigdy nie zawiera mukopeptydów. Ponadto u Prokariota odmiennie zbudowane są także pewne organelle komórkowe, np. rybosomy czy rzęski.

Odmienności te dotyczące ważniejszych struktur komórki, od jakich zależą najistotniejsze jej funkcje (dziedziczenie cech, regulacja przemiany materii i oddychania, odżywianie, syntezy białek), w pełni uzasadniają podział świata istot żywych na Pro- i Eukariota. Wszystkie Prokariota są jednokomórkowcami.

Kształt komórki prokariotycznej jest mało zróżnicowany. Macoplasmatales, nie mające ściany komórkowej tworzą nieregularne, kuliste ciałka, często z nitkowatymi wypustkami oraz dość duże bryłowate twory (ciałka olbrzymie). Bakterie właściwe mają dwie zasadnicze formy komórki: kulistą i cylindryczną. Postacie kuliste nazywane są ziarniakami. Postacie cylindryczne są nieco bardziej urozmaicone. Wyróżnić tu możemy: laseczki, pałeczki, maczugowce, prątki, przecinkowce, śrubowce i krętki. U sinic powtarzają się też w zasadzie dwie zasadnicze formy: kulista i cylindryczną. Komórki ich prawie zawsze występują w śluzowatych zgrupowaniach, których kształt stanowi ważną cechą rozpoznawczą przy ich klasyfikacji.

Komórki organizmów eukariotycznych jednokomórkowych i komórki tkankowców są kilka do kilkudziesięciu razy większe niż prokariotycznych. Jednakże najmniejsze komórki eukariotyczne (np. pewne zielenice, wiciowce, drożdże) mają rozmiary podobne do największych Prokariota. Przeciętna wielkość komórek roślinnych wynosi kilkadziesiąt mikrometrów i w związku z tym istnieje możliwość ich obserwacji w mikroskopie świetlnym. Komórki zwierzęce mają na ogół także niewielkie rozmiary mieszczące się w granicach 1-100 m. Zdarzają się jednak komórki zwierząt i roślin o wyjątkowo dużych rozmiarach, np. włókna indyjskiej rośliny rami (Boehmeria nivea) osiągają długość 250-500 mm a jaja strusia 25-30 cm.

Kształt komórek eukariotycznych jest bardzo zróżnicowany. Można tu zaobserwować formy najprostsze przypominające kule czy walec, ale także wielościany. U form wysoko uorganizowanych komórki połączone w tkanki mają bardzo różną postać, zależną od ich składu chemicznego uwarunkowanego genetycznie z czego wynikają pełnione przez nie funkcje.

Zadanie 1

Budowa i obsługa mikroskopu świetlnego i fluorescencyjnego (zasada działania mikroskopu optycznego- schemat)

Zadanie 2

Obliczenie rzeczywistego powiększenia mikroskopu przy zastosowaniu różnych obiektywów

Zadanie 3

Zapoznanie się z metodą pomiaru wielkości obiektów z wykorzystaniem okularu mikrometrycznego

Należy wycechować mikrometr okularowy tzn. określić wartość odległości między kreskami podziałki, za pomocą płytki z podziałka wzorcową (schemat).

Zadanie 4

Technika mikrofotografii z wykorzystaniem nasadki fotograficznej

Należy zwrócić uwagę na zależność między powiększeniem użytego obiektywu a odległością czasu naświetlania

Zadanie 5.

Budowa komórki prokariotycznej (bakteryjnej i sinicowej) i eukariotycznej (grzybowej, roślinnej i zwierzęcej) - oglądanie preparatów przyżyciowych i utrwalonych.

W celu wykonania preparatu przyżyciowego należy nanieść na środek czystego szkiełka przedmiotowego krople badanej próbki (np. kroplę z hodowli sinic lub pierwotniaków, kroplę wody z cienkim skrawkiem tkanki roślinnej itp.). Następnie kładziemy na naniesianą kroplę czyste szkiełko nakrywkowe uważając, by pomiędzy szkiełkami nie powstały pęcherzyki powietrza (możemy temu zapobiec nakładając szkiełko nakrywkowe pod katem i następnie wolno je opuszczając).

1. Preparat utrwalony bakterii (laseczki Bacillus sp) - zastosowanie imersji;

2. Preparat przyżyciowy sinic (drgalnica Oscillatoria sp.);

3. Preparaty z grzybów

• przyżyciowy drożdży (Saccharomyces cerevisiae) zabarwiony Sudanem B;

• preparat trwały grzybów pleśniowych : kropidlaka (Aspergillus sp) i pędzlaka Penicillium sp.);

Preparaty przyżyciowe komórek roślinnych:

• chloroplasty w komórkach liści moczarki (Elodea sp.);

• wakuola w komórkach jagód ligustra (Ligustrum vulgare);

• jądro, ściana komórkowa i błona cytoplazmatyczna w komórkach skórki
  z łuski spichrzowej cebuli (Allium cepa) oraz plazmoliza w 10% NaCl;

• chromoplasty i leukoplasty w komórkach wybranych owoców i warzyw (marchew, pomidor, papryka, dzika róża, banan, ziemniak),

e. Preparaty komórek zwierzęcych: organella w komórkach pantofelka (Paramecium caudatum) - preparat przyżyciowy (unieruchomiony) i utrwalony; błona cytoplazmatyczna i jądro w komórkach nabłonka płaskiego żaby (Rana sp.).

---