Микроскопы в медицине

При помощи микроскопов ученые изучают, как работает организм человека. Эти приборы помогли установить причину многих болезней и разработать способы их лечения и меры их профилактики.

Плохие клетки
Кусочек больной кожи под световым микроскопом. Зеленые участки — клетки здоровые, красные — «испорченные». Они разрастаются, образуя опухоль, которая может распространяться и поражать незатронутые заболеванием клетки. Эта болезнь носит название рак. Она может начаться в любой части организма.

Установление виновного
Чтобы вылечить болезнь, врачам необходимо установить ее причину. Часто это можно сделать по анализу крови или при изучении образцов тканей организма, что выполняется с помощью микроскопа. Если заболевание бактериальное, врачи должны знать, какие именно бактерии его вызывают. Для этого пробы тканей, например крови, помещают в жидкую питательную среду, в которой могут расти микроорганизмы. Затем эту жидкость распределяют по поверхности твердой (желеобразной) питательной среды тонкими штрихами. Через несколько дней ученые рассматривают выросшие бактерии под микроскопом.

Засев бактериальной культурой твердой питательной среды, находящейся в чашке Петри

Борьба с болезнями
Микроскопы помогают ученым находить пути борьбы с болезнями. Белая кровяная клетка. Она окружает и уничтожает враждебную клетку. Другой тип белых кровяных клеток вырабатывает особые вещества, называемые антителами и служащие для борьбы с вирусами и бактериями. Они обнаруживают и распознают микробы, которые напали на организм. Антитела сохраняются в крови и предохраняют человека от повторного заболевания. Это знание помогло ученым разработать лечебные препараты — вакцины. Обычно в них содержится небольшое количество вирусов или бактерий. Такая доза мала, чтобы вызвать заболевание, но достаточна для выработки антител.

Эта вакцина предохраняет организм от заражения вирусом, поражающим печень

Как уничтожить бактерии
Большинство бактерий погибает от препаратов, которые называются антибиотиками. Ученым известно множество таких веществ. Они воздействуют на разные типы бактерий. Обычно антибиотики проверяют, нанося их растворы на поверхность колоний, растущих на желеобразных питательных средах. Ученые наблюдают под микроскопом, погибают ли бактерии, которые соприкасались с препаратом.

Устойчивость к антибиотикам
Известно, что некоторые бактерии с течением времени приобретают устойчивость к антибиотикам. Это означает, что от большинства этих лекарственных препаратов они перестают погибать. Такие бактерии называют устойчивыми к антибиотикам.

Эти бактерии больше не погибают от воздействия обычных антибиотиков

Вирусы

Вирусы — самые маленькие живые существа на Земле. Они в миллионы раз мельче бактерий, их можно увидеть только в электронный микроскоп. Среди вирусов есть и безвредные, и опасные, которые могут вызывать множество заболеваний.

Сложное строение
Некоторые исследователи считают, что вирусы не относятся к живым организмам, что это сложно устроенные химические вещества. Вирус состоит из центральной части с наследственной информацией, которая заключена в ДНК, и защитной оболочки. К примеру, вирус кори не может обеспечивать свою жизнедеятельность самостоятельно. Он внедряется в клетки живого организма и заставляет их вырабатывать больше вирусных частиц.

Невидимки
В XIX в. ученые обнаружили, что многие болезни вызываются бактериями. Однако возбудителей таких заболеваний, как бешенство и корь, найти не удавалось. Лишь в 1930-е гг., когда был изобретен электронный микроскоп, ученые смогли увидеть вирусы, вызывающие эти болезни.

Вирусы кори, выделенные из тканей больного человека. Увеличены в 41 тыс. раз

Аденовирусы
Эти желтые с красным шарики — аденовирусы, вызывающие ОРВИ, или, как ее обычно называют, простуду. Они заражают человека, преимущественно поражая клетки слизистой оболочки носа, горла и легких. Сегодня исследователи разрабатывают методы лечения рака с помощью аденовирусов. При введении больному вирусы избирательно атакуют раковые клетки, не затрагивая здоровые. К сожалению, этот метод нередко вызывает множество побочных эффектов, но ученые пытаются найти безопасные формы аденовирусов или создать новые с помощью генной инженерии.

СПИД
Красным цветом показан вирус ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), нападающий на белую кровяную клетку. Этот микроорганизм вызывает СПИД, смертельно опасную болезнь, при которой организм теряет способность защищаться от любых инфекций.

При увеличении в 14 400 раз видно, как мал вирус ВИЧ по сравнению с белой кровяной клеткой, которую он атакует

Методы лечения
Все вирусы способны постепенно изменяться. При этом они приобретают новые свойства. На снимке слева показан вирус гриппа. Существует много разновидностей этой болезни. Ученые каждый год обнаруживают новые типы вирусов гриппа. Исследуя вирусы гриппа, ученые разрабатывают препараты, предохраняющие людей от заболевания некоторыми типами гриппа. Эти препараты называются вакцинами.

Вакцина при увеличении более чем в 60 тыс. раз

Бактерии

В почве, воде, в организмах растений, животных и людей существуют живые существа — бактерии. Они так малы, что их не увидишь невооруженным глазом. До изобретения микроскопа об их существовании не догадывались. Они бывают полезные и вредные.

Что такое бактерии
Бактерии — одноклеточные организмы: они состоят из одной клетки. Каждый вид этих микроорганизмов имеет отличную от других видов форму клетки: шарообразную или палочковидную. Большинство бактерий растет группами, образуя колонии. Большинство бактерий так малы, что на поверхности точки, стоящей в конце этого предложения, их может разместиться около тысячи. Пока бактериям хватает пищи, они продолжают делиться и образуют быстро растущие колонии. Обычно они располагаются в теплых, влажных местах: внутри тела человека или в продуктах питания, которые оставляют открытыми на столе.

Так выглядят под электронным микроскопом кишечные палочки. Они в изобилии живут в нашем кишечнике, но некоторые из них, попав туда с пищей, вызывают отравление

Полезные бактерии
Некоторые бактерии безвредны, а есть даже полезные. В организме человека, особенно в кишечнике, находится множество бактерий, приносящих пользу. Бактерии — это молочнокислые палочки или лактобациллы. Они помогают организму человека переваривать пищу и защищают его от вредных микробов. Бактерии другого вида вырабатывают витамин К, вещество, необходимое для свертывания крови.

Эти полезные бактерии (вверху) находятся в кишечнике человека

Распространение болезней
В организме человека могут размножаться и опасные бактерии. Они вырабатывают ядовитые вещества, которые называются токсинами. Именно они отравляют организм, и человек заболевает. Цепочка клеток справа — это стрептококки. Они могут вызывать такие заболевания, как ангина, воспаление среднего уха и кожные инфекции. К счастью, на эти микроорганизмы губительно действует лекарство, которое называется пенициллином. Гроздь внизу состоит из бактерий-стафилококков. Они вызывают нарывы и воспаления ран.

Внутри клетки

Внутреннее строение клетки человеческого организма на удивление сложное, так как каждая клетка включает множество структур (органелл). Микроскопы современного поколения помогли ученым точно определить, для чего предназначена каждая из них.

Части клетки
Эпителиальной клетке свойственны три составляющие, присущие большинству клеток. Клеточная мембрана образует защитную оболочку. Она пронизана порами, проницаемыми для жидкостей и газов, обеспечивая обмен ими между клетками. Ядро управляет всеми событиями внутри клетки. Водянистая жидкость, цитоплазма, содержит микрочастицы — органеллы, обеспечивающие жизнедеятельность клетки.

Типичная клетка
Органеллы самой обычной клетки. Некоторые из них легко узнаваемы на снимке клетки печени, сделанном при помощи электронного микроскопа.

Увеличение
На снимке вверху видны некоторые из органелл при большом увеличении. Розовые образования — митохондрии. Из пищи и кислорода они вырабатывают энергию, необходимую для жизнедеятельности клетки. Чем активнее деятельность клетки, тем больше митохондрий ей необходимо. Печеночная клетка превращает пищу в энергию. Чтобы успешно справляться со своей задачей, она должна быть набита митохондриями. Желтые каналы — это эндоплазматический ретикулум: он обеспечивает быстрое перемещение веществ в клетке. Шероховатая желтая петля усеяна рибосомами. Они выглядят как маленькие шарики. Рибосомы вырабатывают химические вещества, называемые белками. Из них построена вся клетка. Она не может использовать все белки, которые производит. Их излишки она хранит в «цистернах» комплекса Гольджи.

Клетки тела человека

Организм человека состоит из миллиардов крошечных живых частичек — клеток. Здесь показаны изображения различных типов клеток, полученные при помощи микроскопа.

Форма соответствует назначению
Как выглядят некоторые нервные клетки под микроскопом. Их разветвленные отростки получают сигналы в одной части тела и переносят их по длинным, тонким отросткам в другие места организма.

Эти нервные клетки разносят сообщения по всему телу — например, такие, как ощущение боли

Из одной клетки -две новые
Момент деления клетки. Ежесекундно в организме погибает несколько миллионов клеток, поэтому они вынуждены постоянно размножаться, чтобы восполнять естественную убыль. Деление клеток происходит в несколько стадий.

Защитные клетки
Изображение, видимое в световой микроскоп, показывает, как клетки слизистой оболочки с внутренней стороны щеки плотно прилегают друг к другу. Клетки образуют защитные оболочки на внешней и внутренней стороне органов, наподобие выстилки ротовой полости или желудка. Они называются эпителием.

Клетки крови
На первый взгляд кровь выглядит как красная жидкость. Но, рассматривая ее в микроскоп, даже при малом увеличении видно, что она состоит из множества разных клеток, плавающих в светло-желтой жидкости, которая называется плазмой. Под мощным микроскопом видны три типа клеток крови: красные, белые и кровяные пластинки, или тромбоциты. Ярко-красные, имеющие углубления с обеих сторон диски — красные кровяные клетки, или эритроциты. Они содержат вещество гемоглобин. Соединяясь с кислородом, он становится ярко-красным. Эритроциты разносят кислород по всему организму. Белые клетки крови, или лейкоциты, защищают организм от болезней. Лейкоциты легко проникают между другими клетками, нападая на микробов. Маленькие розовые диски — тромбоциты. Они помогают останавливать кровотечение в случае пореза.

Подводный мир
  • 15.11.2017
    Беременность. Вашему малышу 20 недель

    Шаг за шагом вы подобрались к двадцатой неделе беременности с момента зачатия. Можно сказать, что это середина беременности, ещё столько же недель и произойдет прекрасная встреча с малышом. Что же происходит с крохой на данном этапе? Малыш значительно... 
    Читать полностью

Последние публикации