Помогите распознать микроскоп
Интересно, для чего он предназначен, в какой сфере используется
Интересно, для чего он предназначен, в какой сфере используется
Сетчатка - это тонкий слой ткани, выстилающий внутреннюю оболочку глаза (~72% всей внутренней площади). Она состоит из светочувствительных клеток (фоторецепторов), нейронов и клеток, выполняющих вспомогательные функции (питание, защита, заполнение).
Сетчатка. Сканирующий электронный микроскоп:
Фоторецепторы сетчатки делятся на два типа: палочки и колбочки. Палочки воспринимают только светлое и темное излучение (черно-белое изображение). Колбочки же распознают различные цвета и отвечают за остроту зрения. Помимо этого в некоторых нейронах сетчатки есть специальное вещество меланопсин, которое может улавливать свет в синем спектре.
Сетчатка. Световой микроскоп:
Фоторецепторы реагируют на свет и преобразуют его в электрические импульсы, которые по зрительным нервам идут в зрительные доли мозга, где происходит их анализ и обработка финального изображения.
Схема работы сетчатки:
Приветствую друзья, в комментариях к посту про "Айсберг биологии" люди попросили разобрать и пояснить некоторые темы. Поэтому в этой статье постараюсь подробно расписать все уровни айсберга. Возможно из-за количества информации придётся разделить статью на несколько частей.
Самое интересное будет внизу, но рекомендую пройти все уровни, для лучшего понимания.
Рекомендуемая музыка во время прочтения: John Gilmore Main Theme Willbefine x Shuai Sillo
Уровень №1. Небо. Термины и теории знакомые всем людям учившимся в школе
Зоология - наука о животных, одна из двух (наравне с ботаникой) самых древних и известных человечеству биологических наук;
Ботаника - наука о растениях, одна из двух (наравне с зоологией) самых древних и известных человечеству биологических наук;
Общая биология - наука изучающая базовые и общие закономерности развития и функционирования всех живых организмов. Основная биологическая наука изучаемая в рамках школьного курса биологии, главной задачей которой является формирование правильной, научно-обоснованной картины мира у детей;
Четыре царства - концепция живого мира, изучаемая в начальной и средней школе. В основе лежит разделение всех живых существ на 4 царства: животные, растения, грибы и бактерии. Вирусы обычно не упоминают, либо включают в отдельную группу;
Сельское хозяйство - одно из древнейших направлений деятельности человека, основывается на знаниях из ботаники и зоологии. Является важнейшим фундаментом экономики и цивилизации;
Эволюция - процесс развития и адаптации объектов живой природы к изменяющимся факторам среды. Одна из базовых биологических концепций лежащих в основе современной биологии. Имеет множество теоретических, археологических и экспериментальных подтверждений;
Теория Дарвина - самая известная биологическая теория, которая гласит, что:
Все виды организмов возникают и развиваются путем естественного отбора небольших наследственных вариаций, которые увеличивают способность индивида конкурировать, выживать и размножаться.
Уровень №2. Вершина айсберга. Углублённые знания школьного и базового вузовского уровня
Микология - наука о грибах. Долгое время люди считали грибы лишь ответвлением растительного мира, пока не было выяснено, что представители этого царства не способны к фотосинтезу и поглощают готовые питательные вещества из почвы.
Микробиология - наука изучающая микроскопических живых существ (микроорганизмов). В отличии от других наук (например бактериологии, вирусологии) изучает объекты вне зависимости от того, к какому царству они относятся (грибы, бактерии, простейшие и т.д.). Появилась относительно недавно (~16-17 век), когда человечество изобрело микроскоп.
Медицина - группа наук изучающая болезни человека и методы их лечения. Несмотря на то, что это одна из древнейших наук (первые трактаты датированы ~770 годом до н.э.) по прежнему сильно мифологизирована в обществе.
Шесть царств - концепция шести царств изучается на уровне старшей школы/первых курсов института и включает в себя два дополнительных царства: простейшие (протисты) и археи.
Цитология - наука о клетках. Клеточное строение организмов (клеточная теория) - это базовая биологических концепция лежащая в основе современной биологии. Основной постулат:
Клетка — это элементарная, структурно-функциональная единица всего живого. Многоклеточный организм представляет собой сложную систему из множества клеток, объединённых и интегрированных (встроенных) в системы тканей и органов, связанных друг с другом (c) Википедия. Первый постулат современной клеточной теории.
Генетика - наука изучающая изменчивость и наследственность живых организмов, т.е. способность сохранять и передавать свои уникальные признаки потомству. Передача и реализация признаков происходит с помощью генетической информации зашифрованной в виде генов.
ДНК - молекула обеспечивающая хранение, передачу и реализацию генетической информации в клетках. Содержит информацию о структуре различных белков (последовательность аминокислот), которые и выполняют большинство процессов внутри клеток.
Вирусология - наука о вирусах. Вирусы представляют собой единственную неклеточную форму жизни. Они состоят из плотной белковой оболочки (капсида) и генетической информации (в виде ДНК или РНК). В обычном состоянии вирус не проявляет свойств живой материи, однако при попадании в живую клетку способен встраивать свою "зловредную" генетическую информацию и заставляет клетку производить собственные копии.
Одним из основоположников вирусологии был наш соотечественник Дмитрий Иосифович Ивановский, который в 1892 году доказал существование вирусных частиц, вызывающих заболевание растений, известное как табачная мозаика.
Вирусы (бактериофаги) разрывают клетку кишечной палочки (лизис). Просвечивающий электронный микроскоп.
Уровень №3 Дно айсберга. Уровень студентов профильных (биологических, медицинских) вузов
Биотехнология - наука изучающая возможности использования живых организмов для решения промышленных и технологических задач. Применяется для получения лекарств, продуктов питания, энергии и т.д.
СТЭ - синтетическая теория эволюции. Закономерное развитие эволюционной теории Дарвина, опирается не только на классическую модель, но и включает последние достижения и открытия в области генетики и молекулярной биологии. Закрывает множество пробелов и несостыковок оригинальной дарвиновской теории.
Генетическая систематика - поскольку любая систематика живых организмов на основе их внешних признаков является условной, учёными была принята попытка разработать универсальную систематику, основанную на схожести генома.
В результате реализации этого проекта возникло несколько парадоксов, когда очень похожие внешне виды оказывались очень далеки друг от друга на генетическом уровне и наоборот. К тому же оказалось, что не существует связи между сложностью организма и размером его генома.
Подробнее об этом можно прочитать тут:
Мозг неандертальцев - по некоторым данным мозг неандертальцев был больше, чем у Человека Разумного, но по каким-то причинам их орудия труда и устройство общества остались на более примитивном уровне. Это означает, что эволюционный успех человека связан не только с размером мозга, но и с другими биологическими факторами.
Подробнее про это можно прочитать тут:
Кембрийский взрыв - явление характеризуемое резким увеличением количества видов и их ископаемых останков в начале кембрийского периода (около 540 миллионов лет назад). Является одной из нерешённых загадок современной биологии.
Кембрийский взрыв может свидетельствовать о внезапном увеличении биоразнообразия либо о появлении у большого числа организмов минерализованных структур (раковин, экзоскелетов и т.д.), хорошо сохраняющихся в ископаемом состоянии.
Сверххищники - организмы, занимающие верхнее положение в пищевой цепи. Их численность не регулируются другими видами. В разных экосистемах и биомах в роли сверххищников выступают: акулы, касатки, крокодилы, белые медведи и т.д.
В планетарном масштабе единственным сверххищником является - Человек Разумный. Ни один другой биологический вид не может конкурировать с ним за это положение.
Неизвестно можно ли применять концепцию сверххищников в масштабе галактики и вселенной по отношению к другим разумным цивилизациям (если они существуют).
Протеомика - наука изучающая структуры и состав белков. Одна из самых молодых (термин предложен в 1997 году) и перспективных наук, которая может решить множество проблем в области медицины и биотехнологии.
Теоретический способ терапии для лечения рака, основанный на достижениях протеомики:
Археи - микроорганизмы похожие по своей структуре на бактерий, но имеющие свою уникальную эволюционную историю. На биохимическом уровне у них протекают процессы, которые не встречаются у представителей других царств живой природы, из-за чего они были выделены в отдельное царство. Одни из самых (а возможно и в самом деле древнейшие) организмы на Земле.
Многие виды приспособились жить в крайне суровых условиях, при экстремальных температурах и давлении, например рядом с серными океаническими курильщиками.
Хромисты - группа организмов, чьи клетки содержат другую эукариотическую клетку с хлоропластом, которая вступает с ними в симбиотические отношения и производит для них питательные вещества в результате фотосинтеза.
Включает как микроскопические одноклеточные организмы, так и относительно крупные многоклеточные формы. Некоторые учёные выделяют хромистов в отдельное царство, другие наоборот считают их лишь ответвлением от простейших и растений.
Как и ожидал статья получилась слишком большой, поэтому вторая часть с разбором следующих уровней выйдет в ближайшие дни.
А пока, больше интересных материалов про микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Другие соц.сети проекта:
Дзен (блог про биологию)
Ютуб
Вконтакте
Поддержать проект рублём (Boosty) + Бонусы от автора
Как мужской организм создаёт сперматозоиды?
Процесс производства сперматозоидов учёные называют сперматогенезом. Сперматозоиды производятся организмом в мужских половых железах - яичках.
Сперматогенез начинается в период полового созревания и продолжается в течение всей жизни.
В яичках располагаются специальные клетки, называемые сперматогониями, которые в процессе деления и дифференцировки образуя сперматоциты (клетки предшественники), затем сперматиды и лишь затем сперматозоиды. Такой сложный процесс необходим для того, чтобы правильно распределить генетическую информацию, по половым клеткам (мейоз).
Образование сперматозоидов в яичках. Сканирующий электронный микроскоп:
В процессе развития сперматозоиды приобретают свою характерную форму и размер, а также способность к движению.
Сперматозоиды человека. Сканирующий электронный микроскоп:
Затем они попадают в эпидидимис (придаток яичка), где происходит их созревание и накопление.
Сперматозоиды в эпидидимисе. Сканирующий электронный микроскоп:
При эякуляции сперматозоиды выходят из эпидидимиса и проходят через мочеполовой канал, чтобы попасть во влагалище самки и оплодотворить яйцеклетку.
Оплодотворение яйцеклетки. Сканирующий электронный микроскоп:
Что происходит с печенью при циррозе?
Цирроз - это хроническое заболевание печени, в ходе которого её ткань заменяется на рубцовую, а иногда вместе с тем и на жировую (стеаноз). Из-за этого функция клеток печени (гепатоцитов) нарушается и они начинает хуже справляться со своими физиологическими функциями.
При циррозе происходят изменения в структуре печени, такие как утолщение сосудистых стенок и уменьшение их диаметра, что может привести к нарушению кровообращения.
Цирроз может быть вызван разными причинами. Основные это: алкоголь, приём некоторых лекарственных препаратов, наследственность, аутоиммунные заболевания и инфекции (например гепатит).
Бонус: Классификация заболеваний печени
Бонус #2: Здоровые ткани печени
Наверное история с измерением заряда электрона - это один из лучших примеров проявления изобретательности, когда этого требует ситуация. Никак иначе тут и не скажешь.
По сути дела впервые измерение заряда электрона было проведено с помощью ведра с прозрачным стеклянным иллюминатором, микроскопа, нескольких капель масла и двух металлических пластин. Как всё это вообще можно использовать в одной установке?
Стоит отметить, что и сегодня природа электрона вызывает множество вопросов. Полезно прочитать эту мою статью. Ученые порой даже спорят, существует ли вообще такая частица и если существует, то чем она является - вихрем энергии с вероятностным расположением или чем-то типа "мячика".
Впервые заряд электрона был измерен в 1913 году. Можно только позавидовать упорству и уверенности Милликена, который смог побороть все сомнения и попытался измерить заряд электрона через шестнадцать лет после открытия частицы Томпсоном. Ведь даже если сегодня столько споров об этой частице, то что говорить про более ранние этапы изучения. Правда есть и обратная сторона - меньшее количество знаний, которые были накоплены на тот момент, вызывали и меньшее количество сомнений.
Экспериментальная установка вышла довольно простая. С помощью устройства, изображенного на фотографии выше, Милликен смог измерить заряд электрона с погрешностью всего 0,5%!
Идея простая и гениальная. Внутри сосуда горизонтально закреплены две металлические пластины, отстоящие друг от друга на известное расстояние. Капли масла распыляются на верхнюю пластину с помощью распылителя.
Верхняя пластина имеет маленькое отверстие, через которое проходит несколько капель масла в единицу времени, а среда между пластинами ионизируется рентгеновскими лучами, так что капли начинают приобретать некоторое количество электронов, проходя через неё.
Падение капли смягчается ионизированным воздухом, а само падение можно наблюдать в микроскоп. Проградуированная шкала позволяет измерить время падения между двумя отметками, и по этому показателю можно сделать вывод о массе и размере падающей капли.
Если на пластины подать напряжение, то капля может перестать падать и снова начать подниматься в верх за счет воздействия электрического поля между пластинами на электроны, приобретенные каплей от взаимодействия с ионизированной средой в момент падения.
Напряжение на пластины можно выключать и включать несколько раз, и каждый раз измеряется влияние на время подъема капли. Таким образом определяется общий электрический заряд капли. Капля может иметь разный заряд, что не удивительно. Ведь масса разная.
Милликен предположил, что должна работать закономерность (физические параметры капли х заряд одной частицы) = общий заряд капли. Этот общий заряд повлияет на время подъема. Значит, при учёте одинакового напряжения на пластинах, все полученные данные должны быть кратны размерам (который измеряется сеткой и известен) и единичному заряду, который по определению и логике является зарядом одного электрона.
Ученый проверил идею и обнаружил, что все измеренные полные электрические заряды были действительно кратны одному значению. Это значение действительно было зарядом одного электрона.
За эту работу Милликен получил Нобелевскую премию.
✅ Если вам интересно почитать и про другие изобретения, то обязательно подпишитесь на мой Telegram-канал про самые разные изобретения и их историю.
Взять с собой побольше вкусняшек, запасное колесо и знак аварийной остановки. А что сделать еще — посмотрите в нашем чек-листе. Бонусом — маршруты для отдыха, которые можно проехать даже в плохую погоду.
Бактериофаги – это вирусы, которые способны специфично заражать лишь бактериальные клетки. Размеры бактериофагов очень малы, и в среднем составляют от 20 до 200 нанометров, поэтому для того, чтобы их увидеть потребуется электронный микроскоп.
Т4 бактериофаг на поверхности кишечной палочки. Сканирующий электронный микроскоп:
Как работают бактериофаги?
1. Бактериофаги прикрепляются к бактериальной клетке, используя свои "ноги" (нитевидные отростки);
2. Далее на нижней части (хвосте) бактериофага специальный фермент растворяет оболочку клетки;
3. Затем вирус сокращается и вводит свою генетическую информацию в бактерию;
4. Генетическая информация бактериофага заставляет бактерию производить новые копии бактериофага;
5. Бактерия разрывается от переполнения копиями вируса, которые затем присоединяются к соседним клеткам;
Внедрение бактериофагом своей ДНК в клетку (научная иллюстрация):
Бактериофаги в медицине
С появлением резистентных бактерий, бактериофаги стали активнее изучаться учёными, как средство борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериальным инфекциям.
Строение бактериофага и реальная микрофотография со сканирующего электронного микроскопа (TEM). Увеличение х152 400 раз:
Уже сейчас на рынке есть несколько препаратов, которые в своём составе содержат смеси фильтратов различных бактериофагов против: Staphylococcus, Streptococcus, Proteus, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli и т.д.
Бонус: Момент заражения (слева) и момент разрыва (лизиса) клетки кишечной палочки бактериофагами. Сканирующий электронный микроскоп