Методичка по ботанике

3

Занятие 1

Устройство микроскопа. Строение растительной клетки

Микроскоп — это оптический прибор, при помощи которого можно получить увеличенное обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали строения. В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство.

Объектив — одна из важнейших частей микроскопа. Объектив состоит из металлического цилиндра и вмонтированных в него линз, число которых может быть различным. Степень увеличения находится в прямой зависимости от числа линз. Объектив с большим увеличением имеет восемь-десять линз. Первую линзу, обращенную к препарату, называют фронтальной. В верхней части объектива имеется винтовая нарезка, при помощи которой его ввинчивают в гнездо револьвера. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами Х8, Х20, Х40. Следует помнить об аккуратности при работе с объективами большого увеличения, поскольку у них рабочее расстояние, т. е. расстояние от покровного стекла до фронтальной линзы, измеряется десятыми долями миллиметра. Рабочее расстояние при объективе Х8 равно 13,8 мм, при объективе Х40 — 0,6. Объектив малого увеличения имеет максимальное рабочее расстояние и наибольшее поле зрения.

Окуляр подобно лупе дает прямое мнимое увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом. Он не выявляет новых деталей строения, и в этом отношении его увеличение бесполезно. Окуляр состоит из двух-трех линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: Х7, Х10, Х15. Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра (например, 40X10).

Осветительное устройство состоит из зеркала и конденсора с ирисовой диафрагмой, расположенных под предметным столиком. Оно предназначено для освещения объекта пучком света.

4

Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В учебных лабораториях с рассеянным светом обычно используют вогнутую поверхность зеркала. Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект.

Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным винтом, тубусодержателя, винта грубой наводки, конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера и предметного столика.

Подставка - основание микроскопа.

Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм.

Тубус или труба — цилиндр, в который сверху вставляют окуляр. Он подвижно соединен с головкой тубусодержателя и фиксируется стопорным винтом в определенном положении.

Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, ввинченных в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.

Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта.

Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика есть круглое отверстие.

Правила обращения с биологическими микроскопами

Для настройки микроскопа выполняют последовательно следующие операции:

1.Работают с микроскопом всегда сидя.

2.Ставят микроскоп у края стола так, чтобы окуляр находился против левого

5

глаза и в течение работы его не передвигают.

3.Открывают полностью диафрагму, поднимают конденсор в крайнее верхнее положение, чтобы его фронтальная линза находилась на одном уровне

спредметным столиком.

4.Ставят объектив Х8 в рабочее положение — на расстояние 1 см от предметного столика. Работу с микроскопом всегда начинают с малого увеличения.

5.Глядя левым глазом в окуляр и пользуясь вогнутым зеркалом, направляют свет от окна (но не прямой солнечный) или электрической лампы .

6.Кладут препарат на предметный столик так, чтобы изучаемый объект находился под объективом, и, глядя сбоку, опускают объектив при помощи винта грубой наводки до тех пор, пока расстояние между фронтальной линзой объектива и препаратом не станет 4—5 мм.

7.Глядя в окуляр и вращая винт грубой наводки на себя, плавно поднимают объектив до положения, при котором хорошо видно изображение объекта. Если изображение не появилось (проскочило), то надо повторить все операции сначала.

Нельзя смотреть в окуляр и опускать объектив, вращая винт грубой наводки от себя, так как при этом фронтальная линза может раздавить покровное стекло и на ней появятся царапины.

8.Для изучения какого -либо участка объекта при большом увеличении ставят этот участок в центр поля зрения, передвигая препарат рукой. Поднимают тубусодержатель и после этого поворачивают револьвер так, чтобы объектив X40 занял рабочее положение. Глядя сбоку, опускают объектив большого увеличения до касания с покровным стеклом препарата. Затем, уже глядя в окуляр, вращают макрометренный винт на себя до тех пор, пока не появится изображение препарата. И лишь после этого проводят фокусировку объекта при помощи микрометренного винта.

10.По окончании работы с большим увеличением поворачивают револьвер,

устанавливают малое увеличение и снимают препарат. Нельзя вынимать

6

препарат из-под объектива Х 40, так как рабочее расстояние его равно 0,6 мм и во время перемещения стекла легко можно испортить фронтальную линзу.

Если механические части микроскопа двигаются с трудом, не следует применять силу. Необходимо выяснить причину неполадки и устранить ее.

По окончании работы протирают чистой тряпкой все части микроскопа, накрывают его полиэтиленовым мешком и ставят в шкаф. Переносят микроскоп двумя руками: одной держат за тубусодержатель, другой — за подставку.

Рис.1. А – микроскоп марки МБР-1, Б – микроскоп марки «Биолам»:

1 – окуляр, 2 – тубус, 3 – тубусодержатель, 4 – винт грубой наводки, 5 – микрометренный винт, 6 – подставка, 7 – зеркало, 8 – конденсор и ирисовая диафрагма, 9 – предметный столик, 10 – револьвер с объективами.

Временные препараты – изготавливаются с использованием воды или глицерина, они могут храниться не более месяца. Постоянные препараты можно хранить длительный срок, они изготавливаются с использованием канадского бальзама по специальной технологии.

7

Лейкопласты в клетках эпидермы листа традесканции

Для изготовления временного препарата лист традесканции обернуть вокруг указательного пальца левой руки, так чтобы нижняя сторона листа была обращена наружу. Препаровальной иглой надорвать нижнюю эпидерму по срединной жилке у основания листа и пинцетом снять ее кусочек. Сорванный кусочек поместить на предметное стекло в каплю воды и накрыть сверху покровным стеклом. На малом увеличении рассмотреть вытянутые клетки, бесцветные или окрашенные в бледно-фиолетовый цвет благодаря присутствию в вакуолях пигмента антоциана. Зарисовать клетки эпидермы, сделав обозначения. Рисовать простым карандашом, подписи к рисунку можно делать ручкой.

Движение цитоплазмы в клетках листа элодеи.

Рассмотреть препарат листа элодеи (рис.3) на большом увеличении, обратить внимание на круговое движение цитоплазмы. Оно хорошо заметно, т.к. цитоплазма увлекает за собой хлоропласты. Движение хлоропластов пассивное.

8

Хромопласты в клетках мякоти зрелых плодов

(Можно использовать плоды рябины, шиповника, боярышника)

Острием иглы надорвать кожицу плода и достать немного мякоти. Мякоть перенести на предметное стекло в каплю воды и накрыть покровным стеклом. Указательным пальцем правой руки слегка нажать на покровное стекло и повозить его по поверхности предметного стекла, чтобы мякоть плода разошлась на отдельные клетки. На малом увеличении найти отдельно лежащую клетку, поместить ее в центр поля микроскопа и перевести на большое увеличение. Зарисовать клетки с хромопластами.

Рис.4. Клетки мякоти плодов А –шиповника, В -рябины, Г- боярышника 1 – хромопласты, 2 – ядро, 3 – стенка клетки.

Включения

Включения клетки – это вещества, временно выведенные из обмена веществ, или конечные продукты обмена веществ. Большинство включений располагается в вакуолях и цитоплазме. Существуют жидкие и твердые включения. Растения накапливают в процессе жизнедеятельности продукты обмена веществ, что связано с необходимостью создания резерва питательных веществ, средств защиты от поедания животными и необходимостью концентрации шлаков, подлежащих удалению. Запасные питательные вещества

– продукты первичного обмена веществ, остальные группы – вторичного. Продуктами вторичного обмена являются кристаллы оксалата кальция.

Кристаллы оксалата кальция

Щавелевая кислота – ядовитый продукт жизнедеятельности клетки. Нейтрализация ее происходит при взаимодействии с ионами кальция с

9

образованием нерастворимой соли – оксалата кальция. Эта соль откладывается в клетках в виде одиночных кристаллов, сросшихся друз, собранных в пачку рафид. Как правило, друзы встречаются у двудольных, а рафиды у однодольных растений. Для изучения друз приготовить поперечный срез черешка листа бегонии. Черешок листа держать в левой руке, правой рукой лезвием по направлению к себе срезать небольшой тонкий фрагмент, поместить его на стекло в каплю воды и на малом увеличении найти друзы. Рассмотреть на большом увеличении и зарисовать.

Чтобы увидеть рафиды необходимо сделать срез листа сансевьеры. Для этого взять лист, отрезать небольшой кусочек. В левую руку взять кусок листа, в правую – лезвие. Резать надо по направлению к себе, срез должен быть поперечный, очень тонкий. Рассмотреть на малом увеличении и зарисовать рафиды.

10

Занятие 2

Запасные питательные вещества

Запасные питательные вещества накапливаются в клетках растений в течение вегетационного периода и используются при голодании растений и в периоды бурного роста – весной.

Запасной крахмал

Первичный крахмал образуется в процессе фотосинтеза в хлоропластах и имеет вид мелких крупинок. Однако здесь он не накапливается, а при помощи ферментов превращается в глюкозу, которая транспортируется по растению и или идет на построение новых клеток или откладывается в запас. Вторичное превращение глюкозы в крахмал происходит в лейкопластах (амилопластах), где образуются простые, полусложные или сложные зерна вторичного крахмала. Если в лейкопласте одна точка (образовательный центр), вокруг которой откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если две и более – сложное. Сложное зерно состоит из нескольких простых. Полусложное зерно образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких образовательных центров, а затем после соприкосновения простых зерен вокруг них возникают общие слои.

Видимая слоистость крахмальных зерен обусловлена неодинаковой обводненностью слоев крахмала. Она проявляется в разной степени. Расположение слоев может быть концентрическим и эксцентрическим, то есть образовательный центр находится не в центре зерна, а сдвинут вбок.

Вторичный крахмал – это запасной продукт, он накапливается в специализированных органах растения – корневищах, клубнях, семенах, плодах и т.д. Каждому виду растений свойственна определенная форма крахмальных зерен.

Крахмальные зерна различных видов растений

Отрезать небольшой кусочек клубня картофеля и сделать им мазок по стеклу в капле воды, подкрашенной йодом. При этом из разрушенных клеток в

11

воду попадают крахмальные зерна, в результате чего она мутнеет. Каплю накрывают покровным стеклом и рассматривают на малом увеличении, а затем на большом. На большом увеличении хорошо видна слоистость крахмала.

Набухшую зерновку пшеницы разрезать пополам, концом иглы взять немного эндосперма и перенести его в каплю воды, подкрашенную йодом, на предметное стекло, накрыть покровным стеклом и рассмотреть на большом увеличении.

Таким же способом можно изготовить препараты зерновок овса, гречихи, кукурузы, риса. Зарисовать различные виды крахмальных зерен: у пшеницы – более крупные крахмальные зерна имеют хорошо заметную слоистость, мелкие зерна не имеют заметной слоистости; у овса – крахмальные зерна овальные, крупные, сложные и без слоистости; у гречихи – мелкие неправильной формы, иногда скопления зерен крахмала в клетках эндосперма гречихи принимают за сложные зерна, слоистость их незаметна; у кукурузы крахмальные зерна простые, многогранные, со сглаженными углами, в центре их видна трещина в виде штриха, галочки или звездочки; у риса зерна крахмала овальные сложные, состоят из очень мелких граненых простых зерен.

Рис. 7.

Крахмальные зерна разных видов растений:

А – картофель, Б – пшеница, В - овес, Г – рис, Д – кукуруза, Е – гречиха; 1 – простое крахмальное зерно, 2 – сложное, 3 – полусложное.

12

Алейроновые зерна в клетках эндосперма зерновки пшеницы

Запасные белки наиболее часто откладываются в виде зерен округлой формы, называемых алейроновыми. Эти зерна образуются в вакуолях при их высыхании. При обогащении клетки водой алейроновые зерна растворяются. Подобно крахмальным зернам каждому виду растений свойственны алейроновые зерна определенной структуры.

Рассмотреть готовый препарат – поперечный срез зерновки пшеницы на малом увеличении, затем - на большом. Зарисовать поперечный срез зерновки пшеницы.

Рис. 8. Зерновка пшеницы

(Triticum durum) на поперечном срезе:

1 – околоплодник, 2 – спермадерма,

3 – алейроновый слой, 4 – ядро,

5 –алейроновые зерна, 6 – клетки эндосперма с крахмальными зернами, 7 - крахмальные зерна.

Запасной жир в клетках эндосперма семени клещевины

Сделать срез эндосперма набухшего семени клещевины (Ricinus communis), положить его на предметное стекло в каплю красителя судан III и накрыть покровным стеклом. Указательным пальцем правой руки слегка нажать на покровное стекло, чтобы капли масла выступили из разрезанных клеток на край среза. Краситель судан III интенсивно поглощается каплями масла и окрашивает их в оранжево-красный цвет. Рассмотреть клетки на большом увеличении – в них и в растворе, окружающем клетки, видны окрашенные капли масла.