матеріал 10

Урок 29. Трансмісійна електронна мікроскопія

Матеріал

Урок 29. Трансмісійна електронна мікроскопія


Очікувані результати навчання
  • Пояснює принцип роботи трансмісійного електронного мікроскопа (ТЕМ) – [12 ПРО 1.4.1-3 П]
  • Порівнює можливості світлової та електронної мікроскопії для вивчення клітинних структур – [12 ПРО 3.1.1-1 П]
  • Аналізує мікроскопічні зображення, отримані методом ТЕМ, і визначає внутрішню будову клітин – [12 ПРО 2.2.1-2 П]
  • Оцінює значення трансмісійної електронної мікроскопії для діагностики вірусів та інших медичних застосувань – [12 ПРО 3.4.2-1 П]
  • Спостерігає/досліджує самостійно або у співпраці з іншими об’єкти і явища за складеним планом із використанням розроблених математичних/реальних/віртуальних моделей – [12 ПРО 1.4.2-1 П]

Місце уроку в темі: У попередніх уроках ми вивчали світлову та флуоресцентну мікроскопію. Тепер переходимо на наступний рівень мікроскопічних досліджень.

Проблема уроку: Чому для дослідження будови вірусів, рибосом чи мембран потрібен електронний мікроскоп? Як працює ця технологія?

Очікувані результати для вчителя:
  • Учні пояснюють фізичний принцип роботи трансмісійного електронного мікроскопа.
  • Учні інтерпретують електронні мікрофотографії клітинних органел, вірусів або субклітинних структур.
  • Учні оцінюють можливості й обмеження різних типів мікроскопії для дослідження клітинних структур.
Очікувані результати для учнівства:
  • Я розумію, принципи роботи трансмісійної електронної мікроскопії та які об’єкти вона дозволяє досліджувати.
  • Я вмію аналізувати зображення ультраструктури клітин, отримані за допомогою ТЕМ.
  • Я усвідомлюю, у чому полягає принципова різниця між світловою, флуоресцентною та електронною мікроскопією.
Ключові слова:
  • ТЕМ (трансмісійна електронна мікроскопія)
  • електрони
  • електронна лінза
  • ультраструктура
  • ультратонкі зрізи
  • роздільна здатність
  • фіксація.
План уроку
  1. Мотивація – «Погляд крізь стіни клітин» (5 хв) 
  2. Тобі може знадобитися – як працює ТЕМ. (10 хв) 
  3. Життєва ситуація  – діагностика за допомогою ТЕМ. (15 хв) 
  4. Попрактикуймо самостійно – аналіз зображень. (10 хв) 
  5. Рефлексія (5 хв)

1. Мотивація
Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

🛠 Як провести:

📌 Питання для обговорення:

  • Що можна вивчити за допомогою ТЕМ, але не видно під світловим мікроскопом?
  • Як виглядало б наше уявлення про клітину станом на зараз, якби ТЕМ не існувало?
  • Чому для вірусології ТЕМ є критично важливим?

🎯 Головна ідея:

Трансмісійна електронна мікроскопія – як телескоп, направлений у мікровсесвіт.

🔬 Погляд крізь стіни клітини: що можна побачити завдяки ТЕМ?

Уявіть, ви – дослідник/ця, який/а працює над новим типом мікробіологічних агентів захисту рослин. Але щоб зрозуміти, як влаштовані клітини потрібних бактерій, вам потрібно побачити структури розміром у кілька нанометрів. Звичайний мікроскоп? Не допоможе, його роздільна здатність обмежується довжиною світлових хвиль у сотні нанометрів (400-700 нм). Флуоресцентний? Теж недостатньо.

Рис 1. Трансмісійний електронний мікроскоп. Джерело: Вікіпедія

Вам потрібен ТЕМ – трансмісійний електронний мікроскоп. Він дозволяє зазирнути всередину самої клітини. Техніка просвічення електронами (трансмісії) тонких об’єктів дозволяє отримувати роздільну здатність до 0,08 нм, а при використанні техніки електронного коректування аберації — ТЕАМ (Transmission Electron Aberration-corrected Microscope) отримувати розділення і до 0,05 нм.

Перший електронний мікроскоп був збудований в 1931 році німецькими інженерами Ернестом Рускою і Максом Кнолем.

Ернест Руска отримав за це відкриття Нобелівську премію з фізики в 1986 році.

Рис 2. Схема принципу роботи трансмісійного електронного мікроскопа. Джерело: Вікіпедія

💬 Поміркуйте:

  • Пригадайте, чому світло не може «показати» такі дрібні об’єкти?
  • У яких випадках вченим може бути критично важливо бачити не просто клітину, а її «внутрішній дизайн»?
  • Який знімок вразив вас більше – клітина чи вірус? Чому?

🔎 Сьогодні ми зануримось у метод, який дозволив побачити віруси, пори у ядерній мембрані та навіть рибосоми.
Цей урок – наш перший крок до біології на рівні нанометра!


2. Тобі може знадобитися
Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

🛠 Як провести:

  • Покажіть два контрастних зображення: світловий мікроскоп (низька деталізація), та ТЕМ-знімок (ультраструктура, наприклад, мітохондрія з кристами)
  • Обговоріть принцип дії:
    • Що відбувається, коли замість фотонів ми використовуємо електрони?
    • Чому для правильної роботи мікроскопу потрібні умови вакууму і спеціальна підготовка зразків?

📌 Питання для обговорення:

  • Чому ТЕМ не підходить для живих клітин?
  • Для яких відкриттів у біології ТЕМ став вирішальним?

🎯 Головна ідея:

ТЕМ – це інструмент, який дозволяє зазирнути всередину клітини на рівні її «нанодеталей», але для його використання потрібні глибокі знання та ретельна підготовка.

🔬 Як працює трансмісійний електронний мікроскоп?

Мабуть кожному з нас хотілось би побачити структуру мітохондрію не у підручнику, а насправді. Але клітини мають довжину у тисячі нанометрів, а внутрішні органели ще менші. Тут на допомогу приходить справжній «рентген» для клітин – трансмісійний електронний мікроскоп (ТЕМ).

На відміну від світлового мікроскопа, ТЕМ не використовує світло. Він «просвічує» дуже тонкий зріз зразка пучком електронів – як прожектор крізь туман. І завдяки цьому можна побачити ультраструктуру клітини: мембрани, рибосоми, ядерні пори, віруси й навіть окремі білкові комплекси.

Рис 3. Віріони поліовірусу – зображення отримане завдяки ТЕМ. Джерело: Вікіпедія

У трансмісійному електронному мікроскопі електрони проходять через об’єкт, який для цього дослідження має бути достатньо тонким. Часто достатня товщина від декількох нанометрів до мікрометра. У камері мікроскопа має бути високий вакуум (тиск в камері складає лише 10−7 мБар, що дозволяє електронам вільно рухатись без зіткнень з молекулами газів у камері), для усунення взаємодії електронів з молекулами повітря. Для усунення домішок і створення високого вакууму камеру додатково обладнують посудиною охолодженою рідким азотом, як для конденсації домішок так і для охолодження детектора аналізу спектра рентгенівського випромінювання.

💡 Довідково:

  • Електронна мікроскопія – метод візуалізації за допомогою електронного пучка замість світла.
  • Роздільна здатність ТЕМ – частинки нанометра. Це в тисячі разів точніше, ніж світловий мікроскоп.

Для отримання зображення використовуються фокусовані пучки електронів, якими «бомбардується» поверхня досліджуваного об’єкта. Електронні мікроскопи можуть збільшувати зображення у 2 млн разів! Висока роздільна здатність електронних мікроскопів досягається завдяки малій довжині хвилі електрона – від 4 до менше ніж 1 пікометра в залежності від робочої напруги мікроскопа. 

Уявіть, метрову лінійку, поділіть її на мільярд частин – це 1 нанометр. 

А 1 пікометр ще у 1000 разів менший довжини 1 нанометру (нано – 10-9, піко – 10-12 м)! Ось чому світлові хвилі видимого спектру, довжина яких 400-700 нм що проходять крізь біологічні зразки у світловому мікроскопі не можуть дати навіть близьке до електронного мікроскопу збільшення.

Рис 4. Наноманіпулятор для переміщення зразків у полі електронного мікроскопа. Джерело: Вікіпедія

Для біологічних об’єктів необхідно проводити спеціальну підготовку, яка залежить від поставлених завдань:

  • Фіксація об’єкта – використовують глютаральдегід для та тетроксид осмію для фіксування та фарбування ліпідів
  • Кріофіксація – шокова швидка заморозка об’єкта рідким етаном при −135 °C, при цьому вода не кристалізується, та не руйнує структури, а утворює склоподібний лід.
  • Дегідратація – заміщення води у об’єкті етанолом або ацетоном.
  • Фіксація об’єкта у акрилових смолах.
  • Секціонування – розділення на тонкі шари спеціальним приладом – ультрамікротомом.
  • Використання важких атомів для концентрації зображення в певних ділянках – таким чином збільшується контраст.
  • High-Pressure-Freezing (HPF) – замороження при високому тиску. Використовують у електронній мікроскопії імунної системи.

🧠 Поміркуйте:

  • Чому для ТЕМ потрібно дуже тонко нарізати зразок?
  • Як ви думаєте, чи можна побачити живі об’єкти під ТЕМ?
  • Що б ви хотіли роздивитись, якби мали доступ до такого мікроскопа?

🔎 Поглянемо на світ так, як його «бачить» один з найпотужніших мікроскопів, що застосовують у біології.


3. Життєва ситуація
Дружня порада для вчителя

Тривалість: 10 хв.

Демонстрація:

  • Покажіть ТЕМ-зображення вірусів і бактерій

📢 Питання для обговорення:

  • Чому електронна мікроскопія є важливим методом при раптових спалахах раніше невідомих інфекційних хвороб? (нагадайте про пандемію COVID-19)
  • Які обмеження цього методу (зокрема, потреба у фіксації, відсутність кольору, неможливість дослідження живих об’єктів)?

Головна ідея:

Електронний мікроскоп дозволяє побачити ворога ще до того, як він проявить симптоми.

🧠 Побачити невидиме: Діагностика вірусних інфекцій за допомогою ТЕМ

Уявіть себе в біолабораторії Центру контролю захворювань.

Ви – частина команди, що займається розслідуванням спалаху інфекції. На руках маєте біологічні зразки пацієнта.

Ваше завдання визначити: чи це бактеріальна інфекція, чи вірусна? І який саме вірус?

На допомогу приходить електронна мікроскопія. В лабораторії вам передають зображення, отримані за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа (ТЕМ).

🧪 Завдання – розгляньте зображення з біолабораторії:

  1. Віріони вірусу SARS-CoV-2
Рис 5. Віріони коронавірусу SARS-CoV-2. Джерело: Flickr

🔍 Округлі структури з «короною» навколо.

  1. Частинки вірусу грипу
Рис 6. Віріони грипу. Джерело: CDC

🔍 Пухирці на поверхні клітини, правильна сферична форма з «шипами».

  1. Бактеріофаг T4, прикріплений до бактерії
Рис 7. Бактеріофаг Т4 прикріплений до бактерії. Джерело: Fineartamerica

🧠 Проаналізуйте:

  • Які структури видно?
  • Чим відрізняються віріони грипу від бактеріофага?
  • Як можна за зовнішнім виглядом віріона зробити висновок про його тип?

💬 Обговоріть:

  • Що може сказати лікар, спираючись лише на ТЕМ-зображення?
  • Чому для дослідження вірусів не підходить світловий мікроскоп?

💡 Висновок: Завдяки електронній мікроскопії людство вперше побачило віруси, навчилося їх ідентифікувати і створювати методи точної діагностики. Ви щойно стали частиною цієї передової науки.


4. Попрактикуймо самостійно
Дружня порада для вчителя

Тривалість: 15 хв.

Завдання 1: Порівняння клітинних структур

Проаналізуйте два зображення, отримані за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа:

Рис 8. Органела 1. Джерело: Sciencephoto
Рис 9. Органела 2. Джерело: Fineartamerica

Назвіть органели, представлені на зображеннях. Визначте, які функції мають ці структури, орієнтуючись на їх вигляд та власні знання:

Органела 1: Назва _______________________________________________________________
Функції:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Органела 2: Назва _______________________________________________________________
Функції:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Очікувані відповіді учнівства:

Завдання 2: Обчислення масштабу і збільшення зображення
Рис 10. Рибосоми у полі зору електронного мікроскопа. Джерело: Researchgate

На зображенні Рис. 10 (рибосома, ТЕМ), реальна довжина шкали = 50 нм.

На зображенні виміряйте довжину шкали лінійкою, потім довжину рибосоми і визначте її розмір у нанометрах

Формула:

Реальний розмір = (Довжина об’єкта на зображенні / Довжина шкали на зображенні) × значення шкали

Відповідь: __________ нм (реальний розмір рибосоми – знадобиться у подальших розрахунках)

Розрахуйте, у скільки разів збільшені рибосоми на зображенні (Рис. 10), для цього переведіть всі виміряні і обчислені величини у метри і використовуйте калькулятор:

1 см = 10-2 м

1 нм = 10-9 м

Довжина шкали виміряна на зображенні: _______ см = _______ м

Реальний розмір рибосоми (підставте значення отримане вище): _______ нм = _______________ м

Тепер використайте формулу нижче і розрахуйте збільшення яке забазпечив ТЕМ на мікрофотографії (Рис. 10)

Формула:

Збільшення трансмісійного електронного мікроскопа = (Довжина шкали на зображенні (у метрах) / Реальний розмір рибосоми (у метрах))

Відповідь: у __________________ разів електронний мікроскоп збільшив рибосоми, отримані на зображенні.

Очікувані відповіді учнівства:

🧠 Поміркуйте:

  • Які структури з описаних у завданнях важче вивчати через їхній розмір?
  • Чи можна відрізнити вірус чи бактерію на мікрофотографіях від органел клітини? На які деталі варто звернути увагу?

Рефлексія
Дружня порада для вчителя

Тривалість: 5 хв.

Як провести:

  • Запропонуйте учням написати 1-2 речення: «Якби я був органелою, яку видно лише під ТЕМ, я був(ла) би ___, тому що___»

📌 Питання для глибшого осмислення:

  • Як змінився ваш погляд на клітинну будову після аналізу ТЕМ-зображень?
  • У чому для вас сьогодні проявилася краса науки?

Закінчіть речення:

Найбільше мене здивувало, що за допомогою ТЕМ можна побачити:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тепер я розумію, що вивчення клітин потребує:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Мені захотілось дізнатись більше про:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Я можу пояснити, що таке ТЕМ, як він працює і навіщо його використовують.
🤔 – Я розумію основи, але мені ще складно розрізняти органели на ТЕМ-зображеннях.
👎 – Мені поки складно, хочу ще попрактикувати аналіз зображень.

💬 Обговорення:

  • Як би ви пояснили іншим, чим електронний мікроскоп відрізняється від звичайного?
  • Чи змінилось ваше уявлення щодо принципів роботи електронного мікроскопа від того, як ви їх уявляли раніше?

У вільний від відпочинку час

📺 Відео для допитливих:

🕹 Інтерактивні моделі:

Урок 29. Трансмісійна електронна мікроскопія


Очікувані результати навчання

Місце уроку в темі: У попередніх уроках ми вивчали світлову та флуоресцентну мікроскопію. Тепер переходимо на наступний рівень мікроскопічних досліджень.

Проблема уроку: Чому для дослідження будови вірусів, рибосом чи мембран потрібен електронний мікроскоп? Як працює ця технологія?

Очікувані результати для учнівства:
  • Я розумію, принципи роботи трансмісійної електронної мікроскопії та які об’єкти вона дозволяє досліджувати.
  • Я вмію аналізувати зображення ультраструктури клітин, отримані за допомогою ТЕМ.
  • Я усвідомлюю, у чому полягає принципова різниця між світловою, флуоресцентною та електронною мікроскопією.
Ключові слова:
  • ТЕМ (трансмісійна електронна мікроскопія)
  • електрони
  • електронна лінза
  • ультраструктура
  • ультратонкі зрізи
  • роздільна здатність
  • фіксація.
План уроку
  1. Мотивація – «Погляд крізь стіни клітин» (5 хв) 
  2. Тобі може знадобитися – як працює ТЕМ. (10 хв) 
  3. Життєва ситуація  – діагностика за допомогою ТЕМ. (15 хв) 
  4. Попрактикуймо самостійно – аналіз зображень. (10 хв) 
  5. Рефлексія (5 хв)

1. Мотивація

🔬 Погляд крізь стіни клітини: що можна побачити завдяки ТЕМ?

Уявіть, ви – дослідник/ця, який/а працює над новим типом мікробіологічних агентів захисту рослин. Але щоб зрозуміти, як влаштовані клітини потрібних бактерій, вам потрібно побачити структури розміром у кілька нанометрів. Звичайний мікроскоп? Не допоможе, його роздільна здатність обмежується довжиною світлових хвиль у сотні нанометрів (400-700 нм). Флуоресцентний? Теж недостатньо.

Рис 1. Трансмісійний електронний мікроскоп. Джерело: Вікіпедія

Вам потрібен ТЕМ – трансмісійний електронний мікроскоп. Він дозволяє зазирнути всередину самої клітини. Техніка просвічення електронами (трансмісії) тонких об’єктів дозволяє отримувати роздільну здатність до 0,08 нм, а при використанні техніки електронного коректування аберації — ТЕАМ (Transmission Electron Aberration-corrected Microscope) отримувати розділення і до 0,05 нм.

Перший електронний мікроскоп був збудований в 1931 році німецькими інженерами Ернестом Рускою і Максом Кнолем.

Ернест Руска отримав за це відкриття Нобелівську премію з фізики в 1986 році.

Рис 2. Схема принципу роботи трансмісійного електронного мікроскопа. Джерело: Вікіпедія

💬 Поміркуйте:

  • Пригадайте, чому світло не може «показати» такі дрібні об’єкти?
  • У яких випадках вченим може бути критично важливо бачити не просто клітину, а її «внутрішній дизайн»?
  • Який знімок вразив вас більше – клітина чи вірус? Чому?

🔎 Сьогодні ми зануримось у метод, який дозволив побачити віруси, пори у ядерній мембрані та навіть рибосоми.
Цей урок – наш перший крок до біології на рівні нанометра!


2. Тобі може знадобитися

🔬 Як працює трансмісійний електронний мікроскоп?

Мабуть кожному з нас хотілось би побачити структуру мітохондрію не у підручнику, а насправді. Але клітини мають довжину у тисячі нанометрів, а внутрішні органели ще менші. Тут на допомогу приходить справжній «рентген» для клітин – трансмісійний електронний мікроскоп (ТЕМ).

На відміну від світлового мікроскопа, ТЕМ не використовує світло. Він «просвічує» дуже тонкий зріз зразка пучком електронів – як прожектор крізь туман. І завдяки цьому можна побачити ультраструктуру клітини: мембрани, рибосоми, ядерні пори, віруси й навіть окремі білкові комплекси.

Рис 3. Віріони поліовірусу – зображення отримане завдяки ТЕМ. Джерело: Вікіпедія

У трансмісійному електронному мікроскопі електрони проходять через об’єкт, який для цього дослідження має бути достатньо тонким. Часто достатня товщина від декількох нанометрів до мікрометра. У камері мікроскопа має бути високий вакуум (тиск в камері складає лише 10−7 мБар, що дозволяє електронам вільно рухатись без зіткнень з молекулами газів у камері), для усунення взаємодії електронів з молекулами повітря. Для усунення домішок і створення високого вакууму камеру додатково обладнують посудиною охолодженою рідким азотом, як для конденсації домішок так і для охолодження детектора аналізу спектра рентгенівського випромінювання.

💡 Довідково:

  • Електронна мікроскопія – метод візуалізації за допомогою електронного пучка замість світла.
  • Роздільна здатність ТЕМ – частинки нанометра. Це в тисячі разів точніше, ніж світловий мікроскоп.

Для отримання зображення використовуються фокусовані пучки електронів, якими «бомбардується» поверхня досліджуваного об’єкта. Електронні мікроскопи можуть збільшувати зображення у 2 млн разів! Висока роздільна здатність електронних мікроскопів досягається завдяки малій довжині хвилі електрона – від 4 до менше ніж 1 пікометра в залежності від робочої напруги мікроскопа. 

Уявіть, метрову лінійку, поділіть її на мільярд частин – це 1 нанометр. 

А 1 пікометр ще у 1000 разів менший довжини 1 нанометру (нано – 10-9, піко – 10-12 м)! Ось чому світлові хвилі видимого спектру, довжина яких 400-700 нм що проходять крізь біологічні зразки у світловому мікроскопі не можуть дати навіть близьке до електронного мікроскопу збільшення.

Рис 4. Наноманіпулятор для переміщення зразків у полі електронного мікроскопа. Джерело: Вікіпедія

Для біологічних об’єктів необхідно проводити спеціальну підготовку, яка залежить від поставлених завдань:

  • Фіксація об’єкта – використовують глютаральдегід для та тетроксид осмію для фіксування та фарбування ліпідів
  • Кріофіксація – шокова швидка заморозка об’єкта рідким етаном при −135 °C, при цьому вода не кристалізується, та не руйнує структури, а утворює склоподібний лід.
  • Дегідратація – заміщення води у об’єкті етанолом або ацетоном.
  • Фіксація об’єкта у акрилових смолах.
  • Секціонування – розділення на тонкі шари спеціальним приладом – ультрамікротомом.
  • Використання важких атомів для концентрації зображення в певних ділянках – таким чином збільшується контраст.
  • High-Pressure-Freezing (HPF) – замороження при високому тиску. Використовують у електронній мікроскопії імунної системи.

🧠 Поміркуйте:

  • Чому для ТЕМ потрібно дуже тонко нарізати зразок?
  • Як ви думаєте, чи можна побачити живі об’єкти під ТЕМ?
  • Що б ви хотіли роздивитись, якби мали доступ до такого мікроскопа?

🔎 Поглянемо на світ так, як його «бачить» один з найпотужніших мікроскопів, що застосовують у біології.


3. Життєва ситуація

🧠 Побачити невидиме: Діагностика вірусних інфекцій за допомогою ТЕМ

Уявіть себе в біолабораторії Центру контролю захворювань.

Ви – частина команди, що займається розслідуванням спалаху інфекції. На руках маєте біологічні зразки пацієнта.

Ваше завдання визначити: чи це бактеріальна інфекція, чи вірусна? І який саме вірус?

На допомогу приходить електронна мікроскопія. В лабораторії вам передають зображення, отримані за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа (ТЕМ).

🧪 Завдання – розгляньте зображення з біолабораторії:

  1. Віріони вірусу SARS-CoV-2
Рис 5. Віріони коронавірусу SARS-CoV-2. Джерело: Flickr

🔍 Округлі структури з «короною» навколо.

  1. Частинки вірусу грипу
Рис 6. Віріони грипу. Джерело: CDC

🔍 Пухирці на поверхні клітини, правильна сферична форма з «шипами».

  1. Бактеріофаг T4, прикріплений до бактерії
Рис 7. Бактеріофаг Т4 прикріплений до бактерії. Джерело: Fineartamerica

🧠 Проаналізуйте:

  • Які структури видно?
  • Чим відрізняються віріони грипу від бактеріофага?
  • Як можна за зовнішнім виглядом віріона зробити висновок про його тип?

💬 Обговоріть:

  • Що може сказати лікар, спираючись лише на ТЕМ-зображення?
  • Чому для дослідження вірусів не підходить світловий мікроскоп?

💡 Висновок: Завдяки електронній мікроскопії людство вперше побачило віруси, навчилося їх ідентифікувати і створювати методи точної діагностики. Ви щойно стали частиною цієї передової науки.


4. Попрактикуймо самостійно
Завдання 1: Порівняння клітинних структур

Проаналізуйте два зображення, отримані за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа:

Рис 8. Органела 1. Джерело: Sciencephoto
Рис 9. Органела 2. Джерело: Fineartamerica

Назвіть органели, представлені на зображеннях. Визначте, які функції мають ці структури, орієнтуючись на їх вигляд та власні знання:

Органела 1: Назва _______________________________________________________________
Функції:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Органела 2: Назва _______________________________________________________________
Функції:

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Завдання 2: Обчислення масштабу і збільшення зображення
Рис 10. Рибосоми у полі зору електронного мікроскопа. Джерело: Researchgate

На зображенні Рис. 10 (рибосома, ТЕМ), реальна довжина шкали = 50 нм.

На зображенні виміряйте довжину шкали лінійкою, потім довжину рибосоми і визначте її розмір у нанометрах

Формула:

Реальний розмір = (Довжина об’єкта на зображенні / Довжина шкали на зображенні) × значення шкали

Відповідь: __________ нм (реальний розмір рибосоми – знадобиться у подальших розрахунках)

Розрахуйте, у скільки разів збільшені рибосоми на зображенні (Рис. 10), для цього переведіть всі виміряні і обчислені величини у метри і використовуйте калькулятор:

1 см = 10-2 м

1 нм = 10-9 м

Довжина шкали виміряна на зображенні: _______ см = _______ м

Реальний розмір рибосоми (підставте значення отримане вище): _______ нм = _______________ м

Тепер використайте формулу нижче і розрахуйте збільшення яке забазпечив ТЕМ на мікрофотографії (Рис. 10)

Формула:

Збільшення трансмісійного електронного мікроскопа = (Довжина шкали на зображенні (у метрах) / Реальний розмір рибосоми (у метрах))

Відповідь: у __________________ разів електронний мікроскоп збільшив рибосоми, отримані на зображенні.

🧠 Поміркуйте:

  • Які структури з описаних у завданнях важче вивчати через їхній розмір?
  • Чи можна відрізнити вірус чи бактерію на мікрофотографіях від органел клітини? На які деталі варто звернути увагу?

Рефлексія

Закінчіть речення:

Найбільше мене здивувало, що за допомогою ТЕМ можна побачити:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тепер я розумію, що вивчення клітин потребує:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Мені захотілось дізнатись більше про:

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Оцініть свій рівень розуміння:

👍 – Я можу пояснити, що таке ТЕМ, як він працює і навіщо його використовують.
🤔 – Я розумію основи, але мені ще складно розрізняти органели на ТЕМ-зображеннях.
👎 – Мені поки складно, хочу ще попрактикувати аналіз зображень.

💬 Обговорення:

  • Як би ви пояснили іншим, чим електронний мікроскоп відрізняється від звичайного?
  • Чи змінилось ваше уявлення щодо принципів роботи електронного мікроскопа від того, як ви їх уявляли раніше?

У вільний від відпочинку час

📺 Відео для допитливих:

🕹 Інтерактивні моделі:

Ділись та обговорюй важливе

Обкладинка коментарів до матеріалу