Страница - 2

§ 2. Вычисление линейного увеличения клеток

Цель изучения этой темы: вычислить линейное увеличение клеток, используя микрофотографии.

Сколько сантиметров в метре? Сколько миллиметров в сантиметре и метре?

Что нужно повторить для успешного изучения темы? § 4 - учебник фи­зики для 7 класса.

Перевод единиц измерения в систему СИ применяется в ряде наук: физике, химии и биологии, а также в технике. СИ была принята в 1960 г. Генеральной конференцией но мерам и весам (ГКМВ). Позже туда вно­сились некоторые изменения. Согласно данной системе, выделяют семь основных единиц: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. Также в системе СИ зафиксированы правила записи единиц измерений, их сокращения и набор приставок.

Благодаря появлению микроскопов и иных приборов, позволяющих исследовать микромир, у ученых возникла необходимость ввести едини­цы измерения для микроскопических объектов. В биологии и физике часто измеряют длину намного меньше одного миллиметра. Для этого принята специальная величина - микрометр (сокращенно мкм). 1 мкм равен 1x10^-6 м. Микрометр также называют микроном и иногда, особенно в англоязычной литературе, обозначают греческой буквой р. В биологии в микрометрах измеряют величину микроорганизмов и клеток, а в физи­ке - длину инфракрасного электромагнитного излучения. Другая едини­ца измерения из производных метра - нанометр (1x10^-9 м). Она часто ис­пользуется и обозначается как им. Термин «нанотехнологии» произошел . от названия данной величины.

Нанометр не самая маленькая величина СИ. Также используются и пикометр (1 х 10¹² м), фемтометр (1 x 10¹⁵ м) и аттометр (1 х 10 ¹⁸ м).

Устаревшей (1868 г.) внесистемной единицей, не входящей в систему СИ. но все еще часто используемой в литературе, является ангстрем Он меньше нанометра и составляет его десятую часть: 1 ангстрем = 0,1 нм. Его обозначение - А. Ранее ангстрем часто использовался в физике и химии, поскольку это приблизительный диаметр орбиты электрона в атоме водорода (в невозбужденном состоянии).

Используя коэффициенты перевода, несложно установить, что:

Современные компьютеры и многие модели сотовых телефонов обла­дают системой автоматического перевода единиц измерения системы СИ, в том числе и микроскопических. Эта функция называется «Конвертер». Она также широко представлена на разнообразных электронных ресур­сах наряду с автоматическими языковыми переводчиками.

В некоторых странах используются традиционные единицы измерения {не из меж­дународной системы). Это такие меры длины, как миля, аршин; меры объема жид­костей - пинта, штоф; мера площади - акр мера веса - фунт, унция, золотник. Эти устаревшие, но традиционные единицы измерения тоже включены в большинство электронных конвертеров.

Микроскопические биологические объекты и их размеры. Чтобы сформировать у вас представление о соотношении величин некоторых микроскопических объектов, приведем некоторые данные (табл. 1).

Микроскопические биологические объекты и их размеры

Таблица 1

	Название объекта	Размер (длина), в нанометрах
1	2	3
1	Алании (аминокислота)	0,5
2	Глюкоза	0,7
3	Молекула ДНК в поперечнике	2
4	Мембранный липид	3,5

Продолжение

1	2	3
5	Гемоглобин	6,8
6	Мембрана в толщину	7 8
7	Рибосома бактерии	18
8	Вирус полиомиелита	30
9	Лизосомы	20- 50 (0,2- 0.5 мкм)
10	Миозин (темный белок поперечнополосатых мышц)	160
11	Вирус табачной мозаики	300
12	Митохондрия клеток печени	1500
13	Клетка бактерии «кишечной палочки» .	2000
14	Хлоропласт из листа шпината	8000
15	Клетка печени человека	20 000
16	Лимфоциты	7 мкм
17	Яйцеклетка	200 мкм

Увеличение, нанотехнология, микрометр, нанометр.

Знание и понимание

1. Объясните, почему необходимо уметь переводить единицы измерения системы СИ.
2. Дайте определение терминам: метр, сантиметр, миллиметр, микро­метр, микрон, нанометр. Укажите, как обозначаются эти единицы из­мерения.

Применение

1. Рассчитайте, используя данные, приведенные в параграфе, сколько митохондрий одна за другой могут поместиться в одной яйцеклетке (если вы учитываете не объем, а только длину).
2. Заполните свободные части таблицы, используя коэффициенты пере­вода.

Сантиметры	Миллиметры	Микроны	Микрометры	Нанометры
				14
0,1	1	1000	1000	1 000 000
		23
	0.01
			160

Анализ /Синтез

Оценивается в ходе работы с микрофотографиями.

Моделирование № 1. Вычисление линейного увеличения клеток с использованием микрофотографии.

Оборудование: линейка, хорошо заточенный или механический каран­даш. представленные в микрофотографии.

Проанализируйте изображения клеток и других объектов, представлен­ные на микрофотографиях. Измерьте их длину линейкой. Используя данные о масштабах изображения, ответьте на следующие вопросы:

1. К какому типу бактерий по форме клеток относятся объекты, изобра­женные на фотографии А?

2. Сколько бацилл изображено на рис. Л, а сколько на рис. Ғ?
3. Какова средняя длина и ширина изображения бацилл в мм (рис. Л)?
4. Измерив изображения других объектов с помощью линейки и про­ведя необходимые вычисления, рассчитайте их реальные размеры и па сколько произошло линейное увеличение размеров при их микро­скопировании.
5. Данные занесите в таблицу.

Фото	1 см на фото-	Измеряемый объект	На фото, мм	Реальный размер, нм (мкм)	Линейное увеличение
А	0.5 мкм - ? нм	Длина клетки
		Ширина клетки
		Диаметр ядра
С	5 мкм-? нм	Длина клетки
D	0,5 мкм =? нм	Длина мито­хондрии
		Ширина мито­хондрии
Е	1 мкм	Длина хлоро­пласта		Около 8000 мкм ? нм

Оценка

1. Напишите реферат о формировании микрофотографии и ее значении и развитии цитологии.
2. Оцените значение данных, полученных путем микрофотографирова­ния. Почему в некоторых странах при знакомстве с родителями буду­щие супруги демонстрируют микрофотографии своих хромосом?