Клітина — мікроскопічна цеглинка життя, з якої складається кожен живий організм. Насправді велика кількість форм життя на Землі складається лише з однієї клітини, яка виконує всі функції, необхідні для самостійного існування. Прикладом одноклітинних організмів можуть бути бактерії, виявлені практично у всіх середовищах, діатомові водорості (істотна частина планктону), дріжджі (різновид грибів), а також усім добре відома інфузорія-туфелька. Багатоклітинні організми можуть складатися всього з кількох клітин або з величезної кількості — мільйонів або навіть трильйонів клітин (рослини, тварини).
Одноклітинні та дрібні багатоклітинні організми, які видно лише під мікроскопом, називаються мікроорганізмами. Натомість рослини й тварини — це макроскопічні багатоклітинні істоти: кожна клітина в їхньому тілі має свою чітку функцію та місце в складному живому організмі.
Усе це різноманіття життя можна побачити під мікроскопом. У цій статті ми досліджуємо популярні зразки з курсу біології на збільшенні 40х, 100х і 400х. Серед них — клітини ріпчастої цибулі, епітеліальні клітини людини, грибні клітини Penicillium, інфузорія-туфелька, клітини поперечного зрізу стебла верби, тополі, гідрофіта (рослини, частково зануреної у воду) та квітки персика, а також клітини повздовжнього зрізу стебла кукурудзи й вапнякової губки.
Для спостережень був використаний біологічний мікроскоп SIGETA UNITY 40x-400x та слайди із набору готових мікропрепаратів. Наведені фотографії зроблені цифровою камерою для мікроскопів SIGETA MCMOS 5100 5.1MP.
До речі, маючи необхідні інструменти, слайди з мікропрепаратами можна підготувати самостійно — навіть у домашніх умовах. Наприклад, щоб приготувати слайд із цибулею вам знадобляться:
- ріпчаста цибуля;
- предметне та покривне скельця;
- піпетка;
- вода, 1% розчин йоду (бажано);
- препарувальна голка;
- пінцет.
Послідовність приготування слайду:
- Протріть предметне скельце тканиною без ворсу.
- Використовуючи піпетку, нанесіть у центр скельця краплю води та краплю розчину йоду (підфарбовує об'єкт для кращої контрастності).
- Розріжте цибулину на кілька частин.
- За допомогою пінцету або голки обережно відокремте тоненьку плівку з внутрішнього боку "кільця" цибулі.
- Покладіть цю плівку на предметне скельце поверх краплі води і йоду, акуратно розправте голкою.
- Накрийте препарат покривним скельцем: спочатку покладіть на одне ребро під кутом до предметного скельця, а потім повільно опустіть його повністю, намагаючись не зсунути зразок.
Отже, почнемо!
Спочатку розглянемо під мікроскопом клітини одного з найвідоміших рослинних зразків — ріпчастої цибулі.
Вивчатимемо найтоншу плівку, яка вистилає внутрішню сторону "кілець" цибулини. Вже при збільшенні 40х можна побачити основні складові клітини: ядро (структура в центрі, що містить генетичну інформацію), цитоплазму (водяниста речовина, що заповнює клітину) і стінки (жорстка зовнішня оболонка).
Через прямокутну форму клітин зразок нагадує цегляну кладку. Стінки клітин цибулі досить жорсткі, складаються з целюлози й утворюють чіткий плитковий візерунок. Вода в них допомагає підтримувати форму клітини та протидіяти тиску. Усередині клітини знаходиться рідина, іменована цитоплазмою, яка складається переважно з води, солей і органічних речовин. У цитоплазмі містяться органели, відповідальні за всі процеси клітинного метаболізму, а також розташоване ядро з генетичним матеріалом. Хлоропласти відсутні, що характерно для клітин шкірки цибулі.
Плівка ріпчастої цибулі є одним з найпоширеніших матеріалів для вивчення клітинної будови початківцями. І не дивно: це доступний, недорогий і не потребуючий особливих навичок для проведення дослід.
Після вивчення клітин шкірки цибулі переходимо до епітеліальних клітин людини.
Ці клітини мають округлу або багатокутну форму й відрізняються від рослинних клітин відсутністю жорсткої клітинної стінки. У центрі або ближче до краю розташоване велике ядро — основна органела, що містить генетичну інформацію. Цитоплазма заповнює простір клітини та забезпечує обмін речовинами.
Епітеліальні клітини формують суцільний шар, який вистилає поверхні органів та виконує захисну функцію. Тонка й еластична мембрана забезпечує можливість міжклітинних контактів.
Такі клітини легко піддаються вивченню під мікроскопом та є одними з найпоширеніших зразків для перших знайомств з анатомією.
Наступними ми розглянули грибні клітини Penicillium — одного з найвідоміших представників пліснявих грибів.
Гіфи гриба мають вигляд довгих розгалужених ниток, поділених на клітини перегородками. Вони щільно сплітаються, утворюючи колонію — міцелій. На кінцях деяких гіф розташовані спеціальні структури — конідієносці, що нагадують мікроскопічні щіточки. Саме на них утворюються спори — конідії, які мають овальну або круглу форму. Вони добре забарвлюються барвниками, що допомагає їх візуалізувати.
Грибні клітини Penicillium часто використовують як демонстраційний зразок у біологічних дослідженнях через їх виразну структуру.
Наступним об’єктом стала інфузорія-туфелька (Paramecium) — одноклітинний організм із постійною витягнутою формою.
Поверхня клітини вкрита численними війками, які забезпечують активне й скоординоване пересування у водному середовищі. У цитоплазмі добре видно два ядра: велике ядро (макронуклеус), що відповідає за обмін речовин, та мале ядро (мікронуклеус) — воно бере участь у розмноженні.
Також розрізняються травні вакуолі, у яких перетравлюється захоплена їжа, та скоротливі вакуолі, що виводячи надлишок води з клітини.
Інфузорія-туфелька є класичним прикладом найпростіших організмів, який часто вивчають у шкільному курсі біології.
Поперечний зріз стебла верби демонструє багатоклітинну будову стебла.
Уже при збільшенні 40х можна спостерігати чітку зональність. Зовнішній епідерміс виконує захисну функцію, під ним розташована кора з паренхімними та механічними тканинами. Далі знаходяться судинні пучки з ксилемою і флоемою — тканинами, що відповідають за транспорт води, мінералів та продуктів фотосинтезу. У центрі розташована серцевина, утворена пухкими паренхімними клітинами.
Така будова забезпечує опору стеблу, проведення речовин і активний ріст рослини.
Наступний зразок — поперечний зріз стебла тополі.
Як і у верби, тут помітна типова для дводольних рослин зональна будова: зовнішній епідерміс, кора, судинні пучки та серцевина. Водночас структура стебла має і кілька характерних відмінностей.
Кора тополі містить менше механічних волокон. У зоні провідних тканин добре видно судинні пучки з більш широкими елементами ксилеми, які характерні для швидкоростучих дерев. Серцевина утворена пухкою паренхімною тканиною, іноді з порожнинами або включеннями.
Для наочності також розглянемо поперечний зріз стебла гідрофіта — рослини, яка частково занурена у воду.
Будова стебла гідрофіта має характерні особливості, пов’язані з адаптацією до водного середовища. Зовнішній шар (епідерміс) тонкий і не має вираженої кутикули. Під ним знаходиться кора, утворена переважно великими паренхімними клітинами з численними міжклітинниками (невеликими повітряними порожнинами).
Особливо помітними є аеренхімні порожнини — великі повітряні камери, які забезпечують плавучість і газообмін. Судинні пучки мають слабо розвинену ксилему, оскільки транспортування води відбувається переважно пасивним шляхом.
Така будова дозволяє гідрофітам ефективно існувати у воді, зберігати стійкість і підтримувати обмін речовин.
Поздовжній зріз стебла кукурудзи дозволяє детально розглянути його внутрішню будову та розміщення основних тканин.
Вздовж зрізу добре видно подовжені клітини покривної тканини (епідермісу), основної паренхіми та провідних елементів. Судинні пучки розташовані розсіяно по всьому перерізу й орієнтовані вздовж стебла. Вони містять ксилему (проводить воду) та флоему (переносить продукти фотосинтезу). Таке розташування провідних елементів забезпечує ефективне транспортування речовин між кореневою системою і листям.
Наступним зразком став поперечний зріз квітки персика, на якому добре видно багатошаровість та будову пелюсток, елементи тичинок і маточки.
У центрі розташована зав'язь маточки, заповнена численними округлими клітинами — зачатками насіння. Навколо видно тичинки, кожна з яких містить пиляк із пилковими зернами. Зовнішня оболонка пелюсток представлена щільним епідермісом, а під ним розташована основна паренхіма, що забезпечує живлення. Добре видно судинні пучки, які проходять крізь тканини і транспортують воду й поживні речовини.
Квітка персика демонструє складну, але впорядковану будову, яка забезпечує її основну функцію — статеве розмноження.
Наостанок розглянемо під мікроскопом вапнякову губку — представника найпростішої групи багатоклітинних тварин.
Її тіло має пористу будову: вода потрапляє всередину через численні дрібні отвори, а виходить через один більший отвір — оскулум. Усередині знаходяться спеціальні клітини (хоаноцити), які фільтрують з води поживні речовини. Скелет губки складається з мінеральних голок (спікул) утворених кальцієвими сполуками.
Вапнякові губки зазвичай мають невеликі розміри, живуть у морській воді та є прикладом простої, але ефективної організації живої істоти.
Як бачите, світ під мікроскопом особливий. Кожна клітина, кожна структура, яку ми спостерігаємо, має своє місце й значення у складному живому організмі.
Бажаємо вам цікавих досліджень та захоплючих подорожей цим дивовижним світом!
