Wejściówki 1 i 2 z histologii
  Histologia, cytologia i embriologia · UM w Łodzi · semestr zimowy

Wejściówki 1 i 2

Wszystko, co obowiązuje na dwie pierwsze kartkówki, zebrane z Junqueiry, Seminariów z cytofizjologii, wykładów i giełdy. Na górze każdej zakładki możesz od razu napisać próbną wejściówkę.

Forma 3 pytania otwarte Punktacja 1 pkt za pytanie, możliwe 0,5 Semestr ≥ 20 / 33 pkt (60%) do zaliczenia Tutaj 101 pytań z odpowiedziami
Wejściówka 1 · ćwiczenia 1

Techniki histologiczne i mikroskopia

Obowiązuje: Junqueira rozdz. 1 + załącznik s. 559 (barwniki) · Seminaria z cytofizjologii rozdz. 15 (metody badań komórek) · wykłady 1–2

Preparaty na ćwiczeniach
  • Komórki skórki łuski cebuli (obsługa mikroskopu)
  • Skóra nieowłosiona — HE
  • Tkanka tłuszczowa niewypłukana — Sudan III
  • Tkanka tłuszczowa wypłukana — HE
  • Zwój międzykręgowy srebrzony — aparat Golgiego
  • Przełyk — metoda Mallory'ego
  • Aorta — orceina

Próbna wejściówka

3 losowe pytania otwarte, jak na zajęciach. Napisz odpowiedź, odkryj wzorzec i oceń się: 0, ½ albo 1 pkt.

Technika parafinowa krok po kroku

Standardowa droga od wycinka do szkiełka barwionego HE. Cała procedura trwa 1–3 dni. Kolejność to częste pytanie, a giełda lubi pytać o pojedyncze sąsiednie etapy.

  1. Pobranie — cienki fragment (przy utrwalaniu immersyjnym co najmniej jeden wymiar ≤ ~0,5 cm, inaczej środek ulegnie autolizie).
  2. Utrwalenie — najczęściej buforowana formalina (do mikroskopii świetlnej).
  3. Odwodnienie — szereg alkoholi o rosnącym stężeniu: 50 → 70 → 80 → 90 → 100%. Woda nie miesza się z parafiną.
  4. Prześwietlanie — płyn pośredni (ksylen, toluen, benzen) wypiera alkohol; tkanka staje się przejrzysta, a ksylen miesza się z parafiną.
  5. Przepajanie — płynna parafina w cieplarce, 52–60 °C; ksylen odparowuje, parafina wnika w tkankę.
  6. Zatapianie — formowanie bloczka parafinowego, który twardnieje w temperaturze pokojowej.
  7. Krojenie — mikrotom (rotacyjny: taśma skrawków seryjnych; saneczkowy: nóż się porusza, skrawki pojedyncze), grubość 4–10 µm (zwykle 5–7 µm).
  8. Naklejenie na szkiełko podstawowe (skrawek rozprostowuje się na ciepłej wodzie).
  9. Odparafinowanie (ksylen) → nawodnienie (alkohole malejące 100 → 50%) → woda, bo barwniki HE są wodne.
  10. Barwienie: hematoksylina → płukanie w wodzie bieżącej → eozyna.
  11. Odwodnienie → ksylen → zamknięcie w balsamie kanadyjskim lub żywicy pod szkiełkiem nakrywkowym.
Zapamiętaj kolejność 2–7: Utrwal – Odwodnij – Prześwietl – Przepój – Zatop – Krój → „Uparty Osioł Pije Piwo Za Kioskiem”.
Z giełdy: bezpośrednio przed prześwietlaniem jest odwadnianie. Bezpośredni kontakt z parafiną: przepajanie i zatapianie. Tkankę przepaja się płynną parafiną. Prześwietlanie nie jest częścią utrwalania.

Utrwalanie

Cele utrwalania

  • Natychmiastowe zatrzymanie metabolizmu i autolizy (denaturacja enzymów, zwłaszcza proteolitycznych) oraz ochrona przed gniciem bakteryjnym.
  • Związanie i wytrącenie (precypitacja) składników, żeby nie dyfundowały i nie zaciemniały obrazu.
  • Wstępne utwardzenie materiału i zwiększenie odporności na dalsze odczynniki.
  • Czasem poprawa barwliwości (utrwalacz dobiera się do metody barwienia).

Mechanizm aldehydów: formaldehyd i aldehyd glutarowy reagują z grupami aminowymi (–NH2) białek i sieciują je, co blokuje enzymy i utrwala strukturę.

Cechy dobrego utrwalacza

Szybko wnika w tkankę · szybko stabilizuje struktury (denaturacja białek) · nie niszczy struktur wewnątrzkomórkowych · jest izotoniczny względem płynu tkankowego · mało toksyczny. Nie ma utrwalacza uniwersalnego.

Metody

  • Chemiczne: immersyjne (zanurzenie wycinka) i perfuzyjne (utrwalacz wprowadzony przez naczynia krwionośne; duże narządy, zwierzęta doświadczalne).
  • Fizyczne: mikrofale. Podobny efekt daje szybkie zamrożenie.
GrupaPrzykładyUwagi
Proste: aldehydyformaldehyd (formalina), aldehyd glutarowyformalina = mikroskop świetlny; aldehyd glutarowy (1,5–6%) = TEM
Proste: alkoholeetanol, metanolteż do rozmazów
Proste: ketonyacetondobry w ~4 °C
Proste: metale ciężkieczterotlenek osmu (0,5–2%)utrwala i barwi lipidy (mielina, błony); drugi utrwalacz w TEM
ZłożoneBouina (kwas pikrynowy + formalina), Carnoya (etanol + kwas octowy + chloroform), Zenkera (sublimat + dwuchromian potasu + kwas octowy + siarczan sodu)wystarczy umieć wymienić 2

Formalina to ok. 37–40% roztwór formaldehydu; w praktyce stosuje się ją rozcieńczoną i buforowaną (ok. 4% formaldehyd, czyli „10% formalina”).

Techniki mrożeniowe, żywice, rodzaje preparatów

Skrawki mrożeniowe

Tkankę zamraża się szybko (ciekły azot −196 °C, izopentan schłodzony azotem, suchy lód −78,5 °C) i kroi w kriostacie (mikrotom w komorze chłodzącej).

  • Zalety: szybkość (kilkanaście minut, dlatego badanie śródoperacyjne, np. ocena marginesów guza); zachowuje lipidy (brak alkoholi i ksylenu, więc można barwić Sudanem) i aktywność enzymów (histochemia enzymów); brak denaturacji cieplnej (immunohistochemia).
  • Wady: grubsze skrawki, gorsza morfologia, kryształy lodu niszczą struktury.
  • Krioprotekcja: przepojenie sacharozą (15–30%), glicerolem (10–30%) lub DMSO (10%) zapobiega krystalizacji wody.
  • Liofilizacja: suszenie zamrożonego materiału w próżni przez sublimację wody.
Z giełdy: „W czym umieścić tkankę przed komorą mrożeniową?” → ciekły azot. „Szybka ocena wycinka wątroby w trakcie operacji” → zamrożenie w ciekłym azocie i kriostat.

Żywice

Żywice epoksydowe i akrylowe są twardsze od parafiny, więc dają cieńsze skrawki. Akrylowe nie wymagają wysokiej temperatury. Żywica epoksydowa jest standardem w TEM.

Rodzaje preparatów mikroskopowych

Skrawki · szlify (twarde: kość, zębina, szkliwo) · rozmazy (krew, szpik, biopsja cienkoigłowa) · rozgnioty · odciski narządowe · hodowle komórkowe (żywe, bez utrwalania) · preparaty całościowe (np. skórka łuski cebuli z ćw. 1).

Barwienie: zasadochłonne i kwasochłonne

Zasadochłonne (bazofilne)

Barwią się barwnikami zasadowymi (kationowymi, „+”): hematoksylina, błękit toluidyny, błękit metylenowy, błękit alcjanowy.

Same są kwaśne (anionowe, „−”): grupy fosforanowe kwasów nukleinowych, siarczanowe i karboksylowe glikozaminoglikanów.

Przykłady: jądro i chromatyna (eu- i heterochromatyna), jąderko, rybosomy/polirybosomy, RER (cytoplazma plazmocytu, komórek pęcherzykowych trzustki, ciałka Nissla), macierz chrząstki szklistej (proteoglikany), ziarnistości bazofila i komórki tucznej.

Kwasochłonne (eozynofilne)

Barwią się barwnikami kwaśnymi (anionowymi, „−”): eozyna, oranż G, fuksyna kwaśna.

Same są zasadowe (kationowe, „+”): grupy aminowe białek.

Przykłady: większość białek cytoplazmy, mitochondria (komórki okładzinowe żołądka), kolagen (ścięgno, błona biaława), hemoglobina i erytrocyty, keratyna, ziarnistości swoiste eozynofili, ziarna zymogenu, cytoplazma kardiomiocytów, odwapniona macierz kostna.

HE: jądra fioletowo-niebieskie, cytoplazma i kolagen różowe. Preparat w odcieniach fioletu i różu to najpewniej HE.

Nazwa opisuje strukturę, nie barwnik: „zasado-chłonna” = lubi barwnik zasadowy, więc sama jest kwaśna (DNA, RNA). Część skryptów myli „anionowe/kationowe”; trzymaj się tej logiki.
Pułapki z giełdy: hematoksylina barwi ziarnistości mastocytu, a nie jego cytoplazmę · cytoplazma plazmocytu jest zasadochłonna (dużo RER) · obie chromatyny (konstytutywna i fakultatywna) są zasadochłonne · jasna plamka przy jądrze plazmocytu w HE to „negatyw” aparatu Golgiego · ziarnistości swoiste neutrofili i eozynofili oraz hemoglobina = kwasochłonne.

Słowniczek barwienia

  • Progresywne: przerywamy, gdy osiągniemy pożądaną barwę (trwalsze).
  • Regresywne: przebarwiamy, potem odbarwiamy (różnicujemy), np. zakwaszoną wodą.
  • Polichromatyczne: mieszanina barwników zasadowych i kwaśnych naraz, np. May-Grünwald-Giemsa (krew).
  • Przyżyciowe: barwnik podany do żywego organizmu lub komórki; mało toksyczny (czerwień obojętna, błękit metylenowy, zieleń Janusowa, tusz chiński).
  • Metachromazja: struktura barwi się na inny kolor niż barwnik. Ziarna komórek tucznych (heparyna) po błękicie toluidyny są różowofioletowe zamiast niebieskich, bo cząsteczki barwnika tworzą dimery pochłaniające inną długość fali.
  • Bejcowanie: zaprawa (np. sole glinu dla hematoksyliny) wiąże barwnik z tkanką.
  • Impregnacja metalami: sole srebra (włókna siateczkowe, neurony, aparat Golgiego) lub złota.

Barwniki z załącznika (s. 559) i metody specjalne

MetodaCo barwi i na jaki kolor
HE (hematoksylina–eozyna)DNA, RNA, RER: purpurowo-niebiesko; białka cytoplazmy, kolagen, mitochondria: różowo-czerwono
PAS (kwas nadjodowy–odczynnik Schiffa)cukry złożone (pierścienie heksoz): glikogen, mucyny (komórki kubkowe), glikokaliks, błona podstawna — fuksja/magenta
PT (pararozanilina–błękit toluidyny)chromatyna: odcienie purpury; cytoplazma i kolagen: jasnofioletowo; do skrawków z żywicy
Mallory'ego (trójbarwna)jądra purpurowo; cytoplazma, keratyna, erytrocyty jasnoczerwono/pomarańczowo; kolagen jasnoniebiesko
Massona, Gomoriego (trójbarwne)jak Mallory, ale kolagen niebieskozielono lub zielono
PSH (kwas pikrynowy–czerwień syriuszowa–hematoksylina)kolagen czerwono, cytoplazma jasnofioletowo/różowo, jądra purpurowo; w mikroskopie polaryzacyjnym kolagen jest dwójłomny
Wrighta, Giemsy (May-Grünwald-Giemsa)rozmazy krwi i szpiku: jądra purpurowo, erytrocyty różowo-pomarańczowo, ziarnistości leukocytów różnie
Sole srebra/złota (impregnacja)wypustki neuronów, włókna siateczkowe (kolagen III), aparat Golgiego — ciemnobrązowo/czarno; nie barwi jąder
Orceina, rezorcyno-fuksyna Weigerta, fuksyna aldehydowawłókna sprężyste (elastyna) — brązowo lub purpurowo
Sudan III, czerwień oleista O, czerń sudanowalipidy (tylko skrawki mrożeniowe) — pomarańczowo-czerwono / czerwono / czarno
Czterotlenek osmulipidy (nienasycone kwasy tłuszczowe), mielina, błony — czarno
Luxol fast bluemielina — niebiesko
FeulgenDNA — purpurowo
Brachet (zieleń metylowa–pironina)DNA zielononiebiesko, RNA (jąderko, cytoplazma bogata w rybosomy) czerwono
Perls (błękit pruski)żelazo (hemosyderyna) — niebiesko
Błękit alcjanowykwaśne glikozaminoglikany i mucyny — niebiesko
Czerwień Kongo + polaryzacjaamyloid — zielona dwójłomność
Mallory = jasny niebieski (najprostszy, „mały” kolor); Masson i Gomori = zieleń (oba na „M/G” jak „Mech, Groszek”).
Z giełdy: kolagen typu I jasnoniebiesko → Mallory · niebieskozielono/zielono → Masson lub Gomori · glikogen, glikokaliks → PAS · włókna sprężyste → orceina / rezorcyno-fuksyna · aparat Golgiego i włókna siateczkowe bez jąder → srebrzenie · tkanka tłuszczowa żółta niewypłukana → Sudan · krople lipidowe → czterotlenek osmu · krew → May-Grünwald(-Giemsa).

Preparaty z ćwiczeń 1: co z nich wynika

PreparatCo widaćMożliwe pytanie
Łuska cebulikomórki roślinne: ściana komórkowa, jądro, duża wakuola; preparat całościowy, nie skrawekobsługa mikroskopu, ustawianie ostrości, powiększenie całkowite
Skóra nieowłosiona, HEnabłonek wielowarstwowy płaski rogowaciejący: fioletowe jądra, różowa keratyna i kolagen skóry właściwejco barwi H, a co E
Tkanka tłuszczowa, Sudan IIIkrople tłuszczu pomarańczowo-czerwonedlaczego trzeba skrawka mrożeniowego (brak alkoholi i ksylenu)
Tkanka tłuszczowa, HE„puste” komórki o sygnetowatym kształcie, jądro spłaszczone na obwodzielipidy rozpuściły się w alkoholach i ksylenie podczas przygotowania
Zwój międzykręgowy, srebrzenieaparat Golgiego jako czarna sieć nitek wokół jądra w ciele neuronumetoda Golgiego (impregnacja srebrem); AG jest przy jądrze
Przełyk, Mallorykolagen niebieski (błona podśluzowa, przydanka), mięśnie i cytoplazma czerwonekolor kolagenu w Mallorym
Aorta, orceinafaliste brązowe blaszki sprężyste (okienkowe) w błonie środkowejczym barwić włókna sprężyste

Histochemia i cytochemia

Lokalizowanie w komórkach i tkankach konkretnych substancji chemicznych lub enzymów przez reakcję, której produkt jest barwny (lub gęsty elektronowo) i nierozpuszczalny, więc zostaje w miejscu powstania.

  • PAS (dwuetapowa): kwas nadjodowy utlenia grupy glikolowe cukrów do aldehydowych → odczynnik Schiffa wiąże aldehydy i daje kolor magenty. Wykrywa glikogen, glikoproteiny, mucyny, glikokaliks, błonę podstawną. PAS z diastazą: jeśli kolor znika po trawieniu amylazą, był to glikogen.
  • Feulgen (dwuetapowa): łagodna hydroliza HCl odsłania grupy aldehydowe deoksyrybozy → odczynnik Schiffa. Wykrywa tylko DNA (jądro).
  • Brachet: zieleń metylowa (DNA) + pironina (RNA): jąderko i cytoplazma bogata w rybosomy na czerwono.
  • Sudan: zasada fizyczna, barwnik lepiej rozpuszcza się w tłuszczach niż w wodzie.
  • Perls (żelazo), błękit alcjanowy (kwaśne GAG), FIF (fluorescencja indukowana formaldehydem: aminy biogenne).

Histochemia (cytochemia) enzymów

Wykrywa aktywność enzymu, a nie samo białko. Wymaga materiału mrożonego lub łagodnie utrwalonego. Skrawek inkubuje się z substratem; produkt reakcji wytrąca się (np. metoda Gomoriego: produkt wiązany jonami metali, Pb2+, w nierozpuszczalny osad).

Enzym (znacznik)Organellum
Fosfataza kwaśnalizosomy
Dehydrogenaza bursztynianowa (kompleks II)wewnętrzna błona mitochondrialna
Pirofosfataza tiaminowaaparat Golgiego (strona trans)
Katalazaperoksysomy
Oksydaza cytochromowa (kompleks IV)wewnętrzna błona mitochondrialna

Inne enzymy wykrywane histochemicznie: fosfatazy, dehydrogenazy, peroksydazy.

Cząsteczki o dużym powinowactwie (znaczniki)

Falloidyna (toksyna grzyba) wiąże F-aktynę · białko A (z gronkowca) wiąże przeciwciała · lektyny wiążą określone reszty cukrowe glikoprotein i glikolipidów. Znakuje się je fluorochromem, enzymem lub złotem.

Immunohistochemia, hybrydyzacja in situ, autoradiografia

Immunohistochemia (immunocytochemia)

Wykorzystuje bardzo wysoką swoistość wiązania przeciwciała z antygenem (konkretnym epitopem). Miejsce związania przeciwciała pokazuje lokalizację białka. Przeciwciała znakuje się:

  • fluorochromem (immunofluorescencja),
  • enzymem (peroksydaza chrzanowa, fosfataza zasadowa), który potem daje barwny produkt w reakcji,
  • złotem koloidalnym lub ferrytyną (ziarenka widoczne w TEM).
Bezpośrednia

Jednoetapowa: znakowane przeciwciało pierwszorzędowe wiąże antygen. Szybsza i tańsza, mniej czuła.

Pośrednia

Dwuetapowa: nieznakowane przeciwciało pierwszorzędowe wiąże antygen, a znakowane przeciwciało drugorzędowe (np. kozie przeciw IgG królika) wiąże pierwszorzędowe. Kilka drugorzędowych na jednym pierwszorzędowym, więc sygnał jest wzmocniony i czulszy.

Poliklonalne: z surowicy immunizowanego zwierzęcia; wiążą wiele epitopów, niższa swoistość. Monoklonalne: z jednego klonu komórek, jeden epitop, wysoka swoistość. Otrzymuje się je przez fuzję limfocytu B immunizowanego zwierzęcia z komórką szpiczaka → hybrydoma (dzieli się bez końca i wytwarza jedno przeciwciało).

Zastosowania: typowanie nowotworów (np. cytokeratyny w raku), odróżnienie limfocytów B od T (antygeny CD, niewidoczne w MGG), wykrycie insuliny i glukagonu w wyspach trzustki, receptorów, białek cyklu (PCNA, p53).

Z giełdy: „najpierw jedno przeciwciało, potem drugie” → immunohistochemia pośrednia.

Hybrydyzacja in situ (hybrydocytochemia)

Wykrywa w preparacie odcinek DNA lub RNA o znanej sekwencji. Kroki: ogrzanie (denaturacja, rozdzielenie nici) → inkubacja z sondą (komplementarny DNA/RNA, znakowany izotopem, fluorochromem lub antygenem) → wykrycie sondy. Wariant fluorescencyjny to FISH. Przy bardzo małej ilości kwasu nukleinowego stosuje się PCR in situ.

Zastosowania: lokalizacja genu na chromosomie, liczba kopii genu, ekspresja genu (swoisty mRNA), wykrycie wirusów (np. mRNA HPV w nabłonku przy użyciu znakowanego cDNA — pytanie z giełdy).

Autoradiografia

Lokalizuje nowo syntetyzowane makrocząsteczki. Żywym komórkom podaje się radioaktywny prekursor (np. 3H-tymidyna → DNA w fazie S; 3H-leucyna → białka), który wbudowuje się w makrocząsteczki. Skrawki pokrywa się w ciemni emulsją fotograficzną (AgBr), eksponuje i wywołuje; nad miejscami znakowanymi powstają czarne ziarna srebra. Działa w mikroskopii świetlnej i TEM; pozwala śledzić dynamikę procesów (np. drogę białka RER → AG → ziarna wydzielnicze).

Mikroskop świetlny: budowa, obraz, rozdzielczość

Zespół optyczny

źródło światła · filtry · przesłona (aperturowa) · kondensor · obiektyw · pośredni układ optyczny (rozdziela wiązkę w binokularze) · okular

Zespół mechaniczny

podstawa · statyw · stolik (przesuwny) · tubus · urządzenie rewolwerowe · śruba makrometryczna i mikrometryczna

  • Kondensor zbiera i skupia stożek światła na preparacie.
  • Przesłona (z pokrętłem jasności) reguluje ilość światła i kontrast.
  • Obiektyw daje pierwsze powiększenie i decyduje o rozdzielczości (apertura numeryczna jest na nim wypisana, np. „0,65/63×”).
  • Okular dodatkowo powiększa obraz z obiektywu i rzutuje go na siatkówkę lub kamerę.

Obraz: pozorny, powiększony, odwrócony.

Powiększenie całkowite = powiększenie obiektywu × okularu (× pośredniego układu optycznego). Np. 40× · 10× = 400×.

Zdolność rozdzielcza

Najmniejsza odległość między dwoma punktami, przy której widzimy je jako oddzielne. Im mniejsza liczba, tym lepiej.

d = 0,61 · λ / A    gdzie   A = n · sin α

λ: długość fali; A: apertura numeryczna obiektywu; n: współczynnik załamania ośrodka między preparatem a soczewką; α: połowa kąta wpadania światła. Lepsza rozdzielczość: krótsza fala (niebieskie, UV) i większa apertura (immersja).

UkładRozdzielczość
Oko ludzkieok. 0,2 mm (0,15–0,3 mm)
Mikroskop świetlnyok. 0,2 µm (granica teoretyczna ok. 0,15 µm przy UV i immersji)
TEMok. 1–3 nm w skrawkach biologicznych (teoretycznie do 0,2 nm)
SEMgorsza niż TEM (kilka nm)

Immersja: kropla olejku immersyjnego (n ≈ 1,52, jak szkło) między obiektywem 100× a szkiełkiem usuwa warstwę powietrza, zwiększa n i aperturę, więc poprawia rozdzielczość. Obsługa immersji jest sprawdzana na ostatnich ćwiczeniach semestru.

Powiększenie puste: wynika z ograniczonej zdolności rozdzielczej oka. Gdy zwiększamy powiększenie okularu bez zmiany apertury obiektywu, obraz tylko się rozciąga i nie ujawnia nowych szczegółów. Powiększenie użyteczne ≈ 500–1000 × A.

Jednostki: 1 Å = 0,1 nm · 1 µm = 1000 nm · 1 mm = 1000 µm · erytrocyt ≈ 7 µm (wygodna miarka na każdym preparacie).

Przekroje: skrawek ma 4–10 µm, więc oglądamy obraz dwuwymiarowy; ta sama cewa lub komórka wygląda zupełnie inaczej w przekroju podłużnym, poprzecznym i skośnym.

Mikroskopy specjalne

MikroskopZasadaDo czego
Kontrastowo-fazowyprzesunięcie fazy fali (różne współczynniki załamania struktur) zamienia na zmianę amplitudy, czyli jasnościżywe, niebarwione komórki, hodowle
Interferencyjno-różnicowy (DIC) Nomarskiegomodyfikacja kontrastowo-fazowego; interferencjaniebarwione komórki, obraz prawie trójwymiarowy
Z kondensorem ciemnego polaświatło pada z boku; do obiektywu trafia tylko światło ugięte (dyfrakcja) na drobnych obiektachcząstki poniżej zdolności rozdzielczej, mikroorganizmy w płynach, ruchliwość plemników; jasne punkty na ciemnym tle
Polaryzacyjnypolaryzator (pod stolikiem) + analizator; struktury anizotropowe (dwójłomne) świecą na ciemnym tlekolagen, miofibryle (prążek A = anizotropowy), kryształy, amyloid z czerwienią Kongo
Fluorescencyjnywzbudzenie krótką falą (UV, niebieskie) → emisja dłuższej fali widzialnej (absorpcja i emisja); oświetlenie zwykle od góry (epiiluminacja)fluorochromy (oranż akrydyny: DNA i RNA; DAPI, Hoechst: DNA; fluoresceina; rodamina), immunofluorescencja; autofluorescencja (lipofuscyna, witamina A, porfiryny, chlorofil)
Konfokalny (skaningowy laserowy)laser skanuje preparat punkt po punkcie; przesłona konfokalna odcina światło spoza płaszczyzny ogniskowej → przekroje optyczne → rekonstrukcja 3D (i 4D w czasie)struktury 3D, żywe preparaty, stężenia Ca²⁺ i H⁺, lokalizacja białek, liczenie komórek, rogówka
Dwufotonowydwa fotony podczerwieni pochłonięte naraz w ognisku wzbudzają fluorescencję tylko tamgłębsze warstwy, mniejsza fototoksyczność
TIRFfala zanikająca o zasięgu 100–200 nmpojedyncze cząsteczki przy błonie
Odwróconyźródło światła u góry, obiektywy pod stolikiemhodowle na dnie naczyń

Konfokalny — zalety: ostry obraz bez poświaty z innych warstw, 3D/4D, lepsza rozdzielczość niż zwykły świetlny, żywe preparaty. Wady: blaknięcie barwnika, fototoksyczność, powolność, cena, nadal gorsza rozdzielczość niż TEM.

Z giełdy: żywe niebarwione komórki w hodowli → kontrastowo-fazowy · żywa niebarwiona tkanka trójwymiarowo → DIC Nomarskiego · „uwidacznia się po przekręceniu polaryzatora” → kolagen · naświetlanie UV → fluorescencyjny · fluorescencja polega na absorpcji i emisji światła · Ca²⁺ i pH → konfokalny. Wykład podaje, że fluorescencyjny ma „największą zdolność rozdzielczą” spośród świetlnych; w pytaniu „fluorescencyjny / polaryzacyjny / świetlny” zaznacz fluorescencyjny.

Mikroskopia elektronowa

TEM (transmisyjny)

Wiązka elektronów z działa elektronowego (katoda) przechodzi przez ultracienki skrawek. Soczewki są elektromagnetyczne (kondensor, obiektyw, projektor); całość w próżni. Obraz na ekranie fluorescencyjnym lub kamerze, czarno-biały: miejsca elektronowo gęste (zatrzymują elektrony) są ciemne, elektronowo jasne są jasne.

SEM (skaningowy)

Wąska wiązka skanuje powierzchnię preparatu napylonego metalem ciężkim (złoto, platyna). Detektor zbiera elektrony odbite/wtórne. Obraz powierzchni, plastyczny, prawie trójwymiarowy; rozdzielczość niższa niż TEM.

Przygotowanie do TEM

  1. Utrwalenie aldehydem glutarowym (sieciuje białka), potem czterotlenkiem osmu (utrwala lipidy i błony, daje kontrast).
  2. Odwodnienie, zatopienie w żywicy epoksydowej.
  3. Krojenie ultramikrotomem nożem szklanym lub diamentowym na skrawki ultracienkie, ok. 40–90 nm (Seminaria: 20–50 nm; świetlny 1–10 µm).
  4. Kontrastowanie solami metali ciężkich: octan uranylu, cytrynian ołowiu.

Metody specjalne TEM

  • Barwienie negatywowe: barwnik wypełnia przestrzenie wokół drobnych struktur (wirusy, kompleksy białek), które wychodzą jasne na ciemnym tle.
  • Cieniowanie: napylenie platyny pod kątem; warstewka metalu oddzielona od preparatu to replika.
  • Mrożenie i łamanie (freeze-fracture): zamrożony materiał łamie się w próżni wzdłuż płaszczyzny najmniejszego oporu, czyli środkiem dwuwarstwy lipidowej; z przełomu robi się replikę. Widać białka integralne jako cząstki na powierzchniach P i E oraz połączenia międzykomórkowe. Odmiana: głębokie trawienie (deep etching) pokazuje cytoszkielet.
  • Immunozłoto: przeciwciała znakowane złotem koloidalnym.
Z giełdy: aldehyd glutarowy, potem czterotlenek osmu → TEM · skrawek 40–90 nm (≤ 0,1 µm) → elektronowy · SEM: pokrycie cienką warstwą metali ciężkich.

Seminaria rozdz. 15: metody badań budowy i funkcji komórek

Izolacja, homogenizacja, frakcjonowanie

  • Izolacja komórek: mechaniczne rozdrobnienie tkanki + enzymy trawiące substancję międzykomórkową (kolagenaza, trypsyna, dyspaza) + łagodne wirowanie. Separacja wybranych typów: cytometr z sorterem (FACS) albo kulki magnetyczne (dynabeads, MACS). Komórki z guza lub węzła chłonnego można pobrać biopsją cienkoigłową (prof. Woyke wprowadził ją w Polsce).
  • Homogenizacja: zniszczenie błony komórkowej (tłok, ultradźwięki/sonikacja, detergent, przeciskanie pod ciśnieniem) → homogenat.
  • Wirowanie różnicowe: wielokrotne wirowanie przy rosnącej prędkości; po każdym cyklu osad zawiera najcięższe struktury, a nadsącz wiruje się dalej.
  1. mała prędkość: całe komórki, jądra, cytoszkielet
  2. średnia: mitochondria, lizosomy, peroksysomy
  3. duża: mikrosomy (fragmenty ER), małe pęcherzyki
  4. bardzo duża: rybosomy, wirusy, duże cząsteczki

Wirowanie w gradiencie gęstości (sacharoza, chlorek cezu): frakcje układają się w osobne warstwy na różnej wysokości probówki.

Hodowle komórek

  • Hodowla pierwotna: komórki prosto z tkanki; etapy: izolacja fragmentu → enzymatyczne rozproszenie (kolagenaza) → liczenie żywych i martwych → wysiew → pożywka. Ograniczona liczba podziałów.
  • Ustalona linia komórkowa (nieśmiertelna, immortalizowana): pasażowana bez końca, stały genotyp i fenotyp. Immortalizacja spontaniczna (rzadko, np. niskie Ca²⁺) albo przez transfekcję onkogenami (antygen T wirusa SV40, E1A/E1B adenowirusa, zmutowany p53, ha-ras), co inaktywuje geny kontroli cyklu (p53, Rb).
  • Fuzja komórek: połączenie błon i cytoplazmy dwóch komórek → heterokarion (dwa różne jądra) → hybryda. Hybrydoma = limfocyt B + szpiczak → przeciwciała monoklonalne (np. anty-CD20 w chłoniakach).
  • Wykład: inkubacja < 24 h, hodowla > 24 h; hodowle ogląda się w odwróconym mikroskopie kontrastowo-fazowym.

Białka i kwasy nukleinowe

  • Elektroforeza: ruch naładowanych cząstek w polu elektrycznym; szybkość zależy od ładunku, wielkości i kształtu. DNA: żel agarozowy (po pocięciu enzymami restrykcyjnymi).
  • SDS-PAGE: żel poliakrylamidowy z SDS. SDS (anionowy detergent) rozbija kompleksy, denaturuje białka i nadaje im ładunek ujemny proporcjonalny do długości, więc białka rozdzielają się według masy cząsteczkowej. Merkaptoetanol redukuje mostki disiarczkowe.
  • Ogniskowanie izoelektryczne: gradient pH; białko zatrzymuje się w swoim punkcie izoelektrycznym. Elektroforeza dwukierunkowa (IEF, potem SDS-PAGE prostopadle) rozdziela ok. 1000 białek.
  • Blotting: przeniesienie z żelu na błonę nitrocelulozową, potem identyfikacja. Southern = DNA (sonda), Northern = RNA (sonda), Western = białka (przeciwciała). Bardzo czuły (ok. 10 pg).
  • Klonowanie: enzymy restrykcyjne tną DNA w określonych sekwencjach → rekombinowany DNA → plazmidy w bakteriach. Biblioteki genomowe (całe DNA, z częściami niekodującymi) i cDNA (z mRNA przez odwrotną transkryptazę; tylko geny ulegające ekspresji).
  • Transfekcja: wprowadzenie DNA do komórki: wirusy, elektroporacja, sonoporacja, nanocząstki złota. Zwierzęta transgeniczne i knock-out.
  • Sekwencjonowanie Sangera: synteza nici komplementarnej z dodatkiem znakowanych dideoksynukleotydów, które przerywają wydłużanie → fragmenty różnej długości → elektroforeza → odczyt sekwencji. NGS: biblioteka DNA → amplifikacja → masowe równoległe sekwencjonowanie; diagnostyka genetyczna, onkologia.
  • Mikromacierze DNA: płytka z tysiącami sond; znakowany cDNA z komórki hybrydyzuje, fluorescencja pokazuje ekspresję tysięcy genów naraz (badania przesiewowe).
  • PCR: wykrycie śladowych ilości DNA; polimeraza w cyklach syntezy powiela odcinek wykładniczo (Mullis 1983, Nobel 1993). RT-PCR: dla RNA, odwrotna transkryptaza robi cDNA, potem PCR. qPCR: pomiar przyrostu produktu w czasie rzeczywistym przez fluorescencję (SYBR Green świeci ok. 1000× silniej po związaniu dsDNA); ilościowa analiza ekspresji mRNA.
SNoW DRoP: Southern–DNA, Northern–RNA, Western–Protein (białko).

Funkcja komórki na żywo

  • Mikroelektrody jonoselektywne mierzą wewnątrzkomórkowe stężenia jonów. Patch clamp (technika łatkowa): elektroda przywiera do małej „łatki” błony bez jej przebijania i rejestruje prąd przez pojedynczy kanał jonowy.
  • Znaczniki w żywych komórkach: barwniki swoiste dla organelli; wskaźniki zmieniające fluorescencję zależnie od jonów, pH lub potencjału błonowego; śledzenie (tracing) wypustek neuronów. Wprowadzanie: endocytoza, mikroiniekcja, liposomy.
  • FRET: transfer energii z jednego fluorochromu (donora) na drugi (akceptor) tylko gdy są bliżej niż ~10 nm; zmienia się barwa fluorescencji. Bada interakcje i zmiany konformacji białek, wiązanie ligandów, fuzję błon.
  • GFP (zielone białko fluorescencyjne z meduzy): gen GFP łączy się z genem badanego białka → białko fuzyjne świeci w żywej komórce i działa normalnie. Odmiany barwne pozwalają śledzić kilka białek; GFP bywa genem reporterowym.

Cytometria przepływowa

Zawiesina komórek przepływa pojedynczo w cienkim strumieniu przez wiązkę lasera. Detektory mierzą rozproszenie światła (wielkość, ziarnistość) i fluorescencję znaczników (np. przeciwciał). Sorter nadaje kroplom ładunek (+, −, 0) i pole elektryczne kieruje je do różnych pojemników. Bada się kształt i wielkość, żywotność, apoptozę, zawartość DNA i ploidię, antygeny (np. liczba limfocytów CD4⁺), pH, jony. Diagnostyka białaczek, chłoniaków (niska ekspresja CD45), zaburzeń odporności. Pionier: prof. Zbigniew Darżynkiewicz (metoda TUNEL do wykrywania fragmentacji DNA w apoptozie).

Inne

Mikromacierze tkankowe (TMA): setki małych fragmentów tkanek w jednym bloczku parafinowym → jeden skrawek do IHC/FISH; diagnostyka molekularna nowotworów. Cyfrowa analiza obrazu: poprawa jasności i kontrastu, pomiary morfometryczne (liczba, pole, obwód), rekonstrukcja 3D, wideomikroskopia procesów w żywych komórkach.

Pytania z odpowiedziami

Najpierw odpowiedz w głowie lub na kartce, dopiero potem rozwiń. Oznaczenie giełda = pytanie było na wejściówkach lub zaliczeniach w poprzednich latach. Pytania „(Seminaria)” pochodzą z końca rozdziałów podręcznika.

1.Wymień w kolejności etapy przygotowania preparatu metodą parafinową.techniki giełda

Pobranie → utrwalenie (formalina) → odwodnienie w szeregu alkoholi rosnących (50→100%) → prześwietlanie w płynie pośrednim (ksylen) → przepajanie płynną parafiną (52–60 °C) → zatapianie (bloczek) → krojenie mikrotomem (4–10 µm) → naklejenie na szkiełko → odparafinowanie (ksylen) i nawodnienie → barwienie (H, potem E) → odwodnienie, ksylen → zamknięcie w balsamie kanadyjskim pod szkiełkiem nakrywkowym.

2.Podaj cele utrwalania materiału (min. 3).techniki giełda

1) Zatrzymanie metabolizmu i autolizy (denaturacja enzymów proteolitycznych), ochrona przed rozkładem bakteryjnym. 2) Związanie i wytrącenie składników, żeby nie dyfundowały. 3) Utwardzenie tkanki i zwiększenie odporności na odczynniki. 4) Poprawa późniejszego barwienia. Aldehydy działają przez reakcję z grupami –NH₂ i sieciowanie białek.

3.Wymień cechy dobrego utrwalacza.techniki giełda

Szybko wnika w głąb tkanki; szybko stabilizuje struktury (denaturuje białka); nie niszczy struktur wewnątrzkomórkowych; jest izotoniczny względem płynu tkankowego; jest mało toksyczny. Nie istnieje utrwalacz uniwersalny.

4.Jak dzielimy utrwalacze? Podaj przykłady.techniki giełda

Chemiczne (immersyjne lub perfuzyjne) i fizyczne (mikrofale). Chemiczne proste (jednoskładnikowe): aldehydy (formaldehyd, aldehyd glutarowy), alkohole (etanol, metanol), ketony (aceton), związki metali ciężkich (czterotlenek osmu). Złożone (wieloskładnikowe): Bouina (kwas pikrynowy + formalina), Carnoya (etanol, kwas octowy, chloroform), Zenkera (sublimat, dwuchromian potasu, kwas octowy, siarczan sodu).

5.Czym utrwala się materiał do mikroskopii świetlnej, a czym do TEM? Jaka jest rola czterotlenku osmu?techniki

Świetlna: buforowana formalina (formaldehyd). TEM: aldehyd glutarowy (sieciuje białka), a następnie czterotlenek osmu. OsO₄ jest jednocześnie utrwalaczem i barwnikiem: wiąże się z lipidami (nienasyconymi kwasami tłuszczowymi błon i mieliny), barwi je na czarno i zwiększa kontrast (gęstość elektronową).

6.Po co odwadnia się tkankę i co to jest prześwietlanie?techniki

Woda i alkohol nie mieszają się z parafiną, więc wodę usuwa się szeregiem alkoholi o rosnącym stężeniu (50→100%). Prześwietlanie to zastąpienie alkoholu płynem pośrednim (ksylen, toluen, benzen), który miesza się z parafiną; tkanka staje się przejrzysta. Ksylen najczęściej; benzen najlepiej penetruje, ale jest najbardziej toksyczny; toluen najbezpieczniejszy, słabiej penetruje.

7.Podaj zalety i wady techniki parafinowej.techniki giełda

Zalety: powszechna i porównywalna na całym świecie; cienkie skrawki (4–10 µm); skrawki seryjne (mikrotom rotacyjny); krótki czas (1–3 dni); niski koszt. Wady: wysoka temperatura zatapiania (52–60 °C) denaturuje białka (ogranicza część metod immunohistochemicznych); toksyczne rozpuszczalniki organiczne; wypłukuje lipidy; kruszenie i rozwarstwianie twardych lub niejednorodnych materiałów; nie da się kroić dużych powierzchni.

8.Technika mrożeniowa: zalety, wady, zastosowanie.techniki giełda

Tkankę zamraża się w ciekłym azocie (−196 °C) lub suchym lodzie i kroi w kriostacie. Zalety: bardzo szybka (śródoperacyjna diagnostyka, kilkanaście minut), zachowuje lipidy i aktywność enzymów, brak denaturacji cieplnej. Wady: grubsze skrawki, gorsza morfologia, kryształy lodu uszkadzają komórki; zapobiega temu krioprotekcja (sacharoza, glicerol, DMSO).

9.Dlaczego adipocyty w preparacie barwionym HE wyglądają na puste? Jak uwidocznić tłuszcz?barwienie

Lipidy rozpuszczają się w alkoholach i ksylenie podczas odwadniania i prześwietlania, zostaje pusta przestrzeń i spłaszczone obwodowe jądro (komórka sygnetowata). Tłuszcz wykazuje się na skrawkach mrożeniowych (bez rozpuszczalników) barwnikami rozpuszczalnymi w lipidach: Sudan III (pomarańczowo-czerwony), czerwień oleista O, czerń sudanowa, albo czterotlenkiem osmu (czarno).

10.Wyjaśnij pojęcia zasadochłonność i kwasochłonność. Podaj przykłady struktur.barwienie giełda

Struktury zasadochłonne są kwaśne (anionowe: grupy fosforanowe DNA/RNA, siarczanowe GAG) i wiążą barwniki zasadowe (hematoksylina, błękit toluidyny): jądro, jąderko, rybosomy, RER (cytoplazma plazmocytu, ciałka Nissla), macierz chrząstki szklistej. Struktury kwasochłonne są zasadowe (kationowe grupy białek) i wiążą barwniki kwaśne (eozyna, oranż G): cytoplazma, mitochondria, kolagen, hemoglobina, ziarnistości eozynofili, keratyna.

11.Wymień barwniki zasadowe i kwaśne oraz co wybarwiają.barwienie giełda

Zasadowe: hematoksylina, błękit metylenowy, błękit toluidyny, błękit alcjanowy → jądro (DNA), RNA, RER, polirybosomy, proteoglikany. Kwaśne: eozyna, oranż G, fuksyna kwaśna → białka cytoplazmy, mitochondria, kolagen, ziarnistości wydzielnicze, erytrocyty.

12.Na czym polega reakcja PAS i co wykrywa?barwienie giełda

Reakcja dwuetapowa: kwas nadjodowy utlenia grupy glikolowe (sąsiednie –OH) pierścieni heksoz do aldehydowych, a odczynnik Schiffa wiąże grupy aldehydowe i daje kolor fuksji/magenty. Wykrywa wielocukry i glikokoniugaty: glikogen, glikoproteiny, mucyny komórek kubkowych, glikokaliks, błonę podstawną. Trawienie diastazą (PAS-D) potwierdza glikogen.

13.Do czego służą metoda Feulgena i metoda Bracheta?barwienie

Feulgen: wykrywa DNA. Hydroliza w HCl odsłania grupy aldehydowe deoksyrybozy, które barwi odczynnik Schiffa (purpurowo); odczyn tylko w jądrze. Brachet: różnicowe wykrywanie DNA i RNA mieszaniną zieleni metylowej (DNA, zielononiebiesko) i pironiny (RNA, czerwono); jąderko i cytoplazma bogata w rybosomy są czerwone.

14.Czym różni się barwienie Mallory'ego od barwienia Massona/Gomoriego?barwienie giełda

To barwienia trójbarwne. Mallory: jądra purpurowe, cytoplazma, keratyna i erytrocyty czerwono-pomarańczowe, kolagen jasnoniebieski. Masson i Gomori dają podobny obraz, ale kolagen jest niebieskozielony lub zielony. Mallory dobrze pokazuje tkankę łączną i małe naczynia (na ćwiczeniach: przełyk).

15.Jak wybarwić włókna sprężyste, a jak włókna siateczkowe?barwienie giełda

Sprężyste (elastyna): orceina (brązowo; aorta na ćwiczeniach), rezorcyno-fuksyna Weigerta, fuksyna aldehydowa. Siateczkowe (kolagen typu III): impregnacja solami srebra, włókna są ciemnobrązowe/czarne (argyrofilne). PAS też je barwi.

16.Co to jest metachromazja? Podaj przykład.barwienie giełda

Struktura barwi się na inny kolor niż kolor użytego barwnika. Ziarnistości komórek tucznych i bazofili (heparyna, siarczanowane GAG) po błękicie toluidyny są różowofioletowe zamiast niebieskich. Przyczyna: cząsteczki barwnika układają się gęsto i tworzą dimery/agregaty, które pochłaniają inną długość fali.

17.Wyjaśnij: barwienie polichromatyczne, przyżyciowe, progresywne, regresywne.barwienie giełda

Polichromatyczne: mieszanina barwników kwaśnych i zasadowych naraz; efekt jest wypadkową (May-Grünwald-Giemsa w hematologii). Przyżyciowe: barwnik wprowadzony do żywego organizmu lub komórki, mało toksyczny (czerwień obojętna, błękit metylenowy, zieleń Janusowa, tusz chiński). Progresywne: przerywamy po osiągnięciu właściwej barwy. Regresywne: przebarwiamy, a nadmiar odpłukujemy roztworem różnicującym.

18.Na czym polega histochemia enzymów? Podaj znaczniki 3 organelli.histochemia giełda

Wykrywa aktywność enzymu: skrawek (mrożony lub łagodnie utrwalony) inkubuje się z substratem, a produkt reakcji wytrąca się w miejscu enzymu jako barwny, nierozpuszczalny osad (np. metoda Gomoriego z jonami ołowiu). Znaczniki: fosfataza kwaśna → lizosomy; dehydrogenaza bursztynianowa → wewnętrzna błona mitochondrium; pirofosfataza tiaminowa → aparat Golgiego; katalaza → peroksysomy.

19.Czym różni się immunohistochemia bezpośrednia od pośredniej?histochemia giełda

Bezpośrednia: jeden etap, znakowane przeciwciało pierwszorzędowe wiąże antygen; prostsza, mniej czuła. Pośrednia: nieznakowane przeciwciało pierwszorzędowe wiąże antygen, a znakowane przeciwciało drugorzędowe (skierowane przeciw pierwszorzędowemu) wiąże się z nim; kilka cząsteczek drugorzędowych na jedno pierwszorzędowe wzmacnia sygnał, więc metoda jest czulsza. Znaczniki: fluorochromy, peroksydaza, fosfataza zasadowa, złoto koloidalne.

20.Czym różnią się przeciwciała mono- i poliklonalne? Jak otrzymuje się monoklonalne?histochemia

Poliklonalne: z surowicy immunizowanego zwierzęcia, mieszanina przeciwciał z wielu klonów limfocytów B, wiążą różne epitopy; niższa swoistość. Monoklonalne: z jednego klonu, wiążą jeden epitop; wysoka swoistość. Otrzymywanie: fuzja limfocytu B od immunizowanego zwierzęcia z komórką szpiczaka → hybrydoma, która dzieli się bez końca i produkuje jedno przeciwciało.

21.Na czym polega hybrydyzacja in situ i do czego służy?histochemia giełda

Wykrywa w preparacie DNA lub RNA o znanej sekwencji. Ogrzanie denaturuje kwasy nukleinowe (rozdziela nici), potem znakowana sonda o sekwencji komplementarnej wiąże szukany odcinek, a znacznik się uwidacznia (FISH = sonda fluorescencyjna). Zastosowania: lokalizacja genu na chromosomie, liczba kopii, ekspresja genu (mRNA), wykrycie DNA/RNA wirusów (np. HPV).

22.Czym jest autoradiografia?histochemia giełda

Metoda lokalizacji nowo syntetyzowanych makrocząsteczek. Do żywych komórek podaje się radioaktywnie znakowane prekursory (np. ³H-tymidyna → DNA, ³H-leucyna → białka), które się wbudowują. Preparat pokrywa się w ciemni emulsją fotograficzną z AgBr; promieniowanie redukuje AgBr i po wywołaniu nad miejscami znakowanymi widać czarne ziarna srebra (świetlny i TEM). Pozwala śledzić dynamikę procesów.

23.Wymień 3 elementy zespołu optycznego i 3 elementy mechaniczne mikroskopu.mikroskop giełda

Optyczne: źródło światła, filtry, przesłona, kondensor, obiektyw, pośredni układ optyczny, okular. Mechaniczne: podstawa, statyw, stolik, tubus, urządzenie rewolwerowe, śruba makro- i mikrometryczna. (Śruby są mechaniczne.)

24.Jaką funkcję pełnią kondensor, obiektyw, okular i przesłona?mikroskop giełda

Kondensor zbiera i skupia stożek światła na preparacie. Obiektyw daje pierwsze powiększenie i decyduje o rozdzielczości (apertura numeryczna). Okular dodatkowo powiększa obraz z obiektywu i rzutuje go na siatkówkę lub kamerę (zbudowany z 2 soczewek płasko-wypukłych). Przesłona reguluje ilość światła padającego na preparat i kontrast.

25.Jaki obraz powstaje w mikroskopie świetlnym i jak liczy się powiększenie całkowite?mikroskop giełda

Obraz pozorny, powiększony, odwrócony. Powiększenie całkowite = iloczyn powiększenia obiektywu i okularu (oraz pośredniego układu optycznego), np. 40× · 10× = 400×.

26.Zdefiniuj zdolność rozdzielczą. Od czego zależy? Podaj wartości.mikroskop giełda

Najmniejsza odległość między dwoma punktami, przy której widać je oddzielnie. d = 0,61·λ/A, A = n·sin α. Zależy wprost od długości fali światła i odwrotnie od apertury numerycznej obiektywu (krótsza fala i immersja poprawiają). Oko ok. 0,2 mm (0,15–0,3 mm); mikroskop świetlny ok. 0,2 µm (granica 0,15 µm); TEM ok. 1–3 nm.

27.Co to jest powiększenie puste?mikroskop giełda

Powiększenie, które nie ujawnia nowych szczegółów. Wynika z ograniczonej zdolności rozdzielczej oka: zwiększamy powiększenie okularu bez zwiększenia apertury obiektywu, więc obraz tylko się rozciąga (i może się zniekształcać). Powiększenie użyteczne to ok. 500–1000 × apertura obiektywu.

28.Po co stosuje się immersję?mikroskop

Olejek immersyjny (n ≈ 1,52, jak szkło) umieszcza się między obiektywem immersyjnym (100×) a preparatem. Zastępuje powietrze, więc światło się nie rozprasza; rośnie współczynnik n i apertura numeryczna A, a to poprawia zdolność rozdzielczą (mniejsze d).

29.Mikroskop kontrastowo-fazowy i z optyką Nomarskiego: zasada i zastosowanie.mikroskop giełda

Kontrastowo-fazowy: struktury o różnym współczynniku załamania przesuwają fazę światła, a układ optyczny zamienia to przesunięcie na zmianę amplitudy (jasności). Pozwala oglądać niebarwione, żywe komórki (hodowle). Nomarski (DIC, kontrast interferencyjno-różnicowy): modyfikacja kontrastowo-fazowego oparta na interferencji; wzmacnia kontrast niebarwionych struktur i daje obraz prawie trójwymiarowy.

30.Na czym polega fluorescencja? Podaj fluorochromy i substancje o fluorescencji własnej.mikroskop giełda

Substancja pochłania światło krótszej fali (UV, niebieskie) i emituje światło widzialne o dłuższej fali (absorpcja i emisja). W mikroskopie widać świecące struktury na ciemnym tle. Fluorochromy: oranż akrydyny (DNA i RNA), DAPI i Hoechst (DNA), fluoresceina, rodamina. Fluorescencja własna (endogenna): lipofuscyna, witamina A, porfiryny, chlorofil.

31.Mikroskop konfokalny: zasada, zalety, zastosowania.mikroskop giełda

Źródłem światła jest laser, który skanuje preparat punkt po punkcie i wzbudza fluorescencję. Przesłona konfokalna (pinhole) przed detektorem odcina światło spoza płaszczyzny ogniskowej, więc powstaje ostry przekrój optyczny cienkiej warstwy; z wielu przekrojów komputer składa obraz 3D (i 4D w czasie). Zastosowania: struktury trójwymiarowe, żywe preparaty, stężenia Ca²⁺ i H⁺, lokalizacja białek, liczenie komórek, badanie rogówki.

32.Mikroskop polaryzacyjny: budowa, zasada, co w nim widać.mikroskop giełda

Ma dwa elementy polaryzujące (pryzmaty Nicola lub filtry): polaryzator pod stolikiem i analizator nad preparatem. Światło spolaryzowane przechodzi przez preparat; struktury anizotropowe (dwójłomne, wysoko uporządkowane) zmieniają płaszczyznę drgań i świecą jasno na ciemnym tle, izotropowe są niewidoczne. Widać kolagen (zwłaszcza po czerwieni syriuszowej), miofibryle (prążki A), kryształy, amyloid po czerwieni Kongo.

33.Do czego służy mikroskop z kondensorem ciemnego pola?mikroskop

Światło pada na preparat z boku i nie wpada bezpośrednio do obiektywu; widać tylko światło ugięte (dyfrakcja) na drobnych obiektach, które świecą na ciemnym tle. Pozwala dostrzec cząstki mniejsze niż zdolność rozdzielcza: mikroorganizmy w płynach ustrojowych, ocena ruchliwości plemników, kryształy.

34.Porównaj TEM i SEM.mikroskop giełda

TEM: wiązka elektronów przechodzi przez ultracienki skrawek (40–90 nm, żywica, kontrastowanie octanem uranylu i cytrynianem ołowiu); obraz wnętrza komórki (ultrastruktura), czarno-biały, ciemne = elektronowo gęste; rozdzielczość ok. 1–3 nm. SEM: wiązka skanuje powierzchnię preparatu napylonego złotem/platyną, detektor zbiera elektrony odbite; obraz powierzchni, plastyczny, quasi-3D, rozdzielczość niższa. Oba: soczewki elektromagnetyczne, próżnia, źródło = działo elektronowe (katoda).

35.Na czym polega metoda mrożenia i łamania (freeze-fracture)?mikroskop

Zamrożony materiał przełamuje się w próżni; pęknięcie biegnie wzdłuż płaszczyzny najmniejszego oporu, czyli środkiem dwuwarstwy lipidowej błon. Powierzchnię przełomu cieniuje się metalem i robi replikę oglądaną w TEM. Widać rozmieszczenie białek integralnych (cząstki na powierzchniach P i E) i budowę połączeń międzykomórkowych. Głębokie trawienie (deep etching) dodatkowo odsłania cytoszkielet.

36.Opisz wirowanie różnicowe i kolejność otrzymywanych frakcji.Seminaria 15

Homogenat wiruje się wielokrotnie przy rosnącej prędkości; osad z każdego cyklu zawiera najcięższe struktury, a nadsącz wiruje się dalej. Kolejność osadów: 1) całe komórki, jądra, cytoszkielet; 2) mitochondria, lizosomy, peroksysomy; 3) mikrosomy (fragmenty ER) i małe pęcherzyki; 4) rybosomy, wirusy, duże cząsteczki. Alternatywa: wirowanie w gradiencie gęstości (sacharoza, chlorek cezu).

37.Opisz izolację i separację komórek oraz scharakteryzuj hodowle pierwotne. (pytanie z Seminariów)Seminaria 15

Izolacja: mechaniczne rozdrobnienie tkanki, trawienie substancji międzykomórkowej enzymami (kolagenaza, trypsyna, dyspaza), łagodne wirowanie oddzielające całe komórki od uszkodzonych. Separacja: cytometr przepływowy z sorterem (FACS) lub kulki magnetyczne z przeciwciałami. Hodowla pierwotna: komórki pobrane bezpośrednio z tkanki, bez zmian genetycznych; etapy: izolacja fragmentu, rozproszenie enzymatyczne, liczenie żywych i martwych, wysiew do naczynia z pożywką. Mają ograniczoną liczbę podziałów i mogą się różnicować; linie ustalone (immortalizowane) dzielą się bez końca.

38.Wymień metody rozdziału i identyfikacji kwasów nukleinowych i białek. (pytanie z Seminariów)Seminaria 15

Rozdział: elektroforeza w żelu agarozowym (DNA), SDS-PAGE (białka według masy), ogniskowanie izoelektryczne, elektroforeza dwukierunkowa. Identyfikacja: blotting: Southern (DNA, sonda), Northern (RNA, sonda), Western (białka, przeciwciała); hybrydyzacja z sondami, mikromacierze DNA, PCR/RT-PCR/qPCR, sekwencjonowanie.

39.Jaka jest rola SDS w elektroforezie białek?Seminaria 15

SDS to anionowy detergent: rozbija kompleksy białkowe, denaturuje białka do liniowych łańcuchów i nadaje im ładunek ujemny proporcjonalny do liczby aminokwasów. Dzięki temu białka rozdzielają się w żelu poliakrylamidowym wyłącznie według masy cząsteczkowej (porównanie ze wzorcami). Merkaptoetanol redukuje mostki disiarczkowe.

40.Czym różnią się PCR, RT-PCR i qPCR?Seminaria 15

PCR: wykrywa śladowe ilości DNA, powielając wybrany odcinek wykładniczo w cyklach syntezy polimerazą. RT-PCR: dla RNA, najpierw odwrotna transkryptaza tworzy cDNA na matrycy RNA, potem PCR. qPCR (w czasie rzeczywistym): przyrost produktu mierzony na bieżąco fluorescencją (np. SYBR Green wiążący dsDNA), co pozwala określić ilość wyjściowego materiału, np. poziom ekspresji mRNA.

41.Scharakteryzuj sekwencjonowanie metodą Sangera oraz NGS. (pytanie z Seminariów)Seminaria 15

Sanger: synteza nici komplementarnej polimerazą DNA w obecności znakowanych dideoksynukleotydów, które wbudowane przerywają wydłużanie; powstają fragmenty różnej długości zakończone znanym nukleotydem; elektroforeza i odczyt sekwencji (w 4 reakcjach lub 4 kolorach fluorescencji). Tak zsekwencjonowano genom człowieka. NGS: przygotowanie biblioteki DNA, amplifikacja, masowe równoległe sekwencjonowanie; szybsze, tańsze, bardzo czułe; diagnostyka chorób genetycznych, onkologia, farmakogenetyka, transkryptomika.

42.Cytometria przepływowa: zasada i zastosowania.Seminaria 15

Zawiesina komórek przepływa pojedynczo przez wiązkę lasera. Detektory mierzą rozproszenie światła (wielkość, ziarnistość) i fluorescencję znaczników (przeciwciała, barwniki DNA). Sygnały są cyfrowo analizowane; sorter rozdziela komórki, nadając kroplom ładunek i odchylając je w polu elektrycznym. Zastosowania: liczenie i typowanie komórek (np. limfocyty CD4⁺), zawartość DNA i ploidia, apoptoza, żywotność, pH i jony; diagnostyka białaczek, chłoniaków, zaburzeń odporności.

43.Na czym polegają metoda FRET i znakowanie białek GFP?Seminaria 15

FRET: dwie cząsteczki znakowane różnymi fluorochromami; gdy zbliżą się na < ~10 nm, energia z pierwszego (donora) przechodzi na drugi (akceptor) i zmienia się barwa fluorescencji. Służy do badania interakcji białek, zmian konformacji, wiązania ligandów, fuzji błon. GFP: gen zielonego białka fluorescencyjnego meduzy łączy się z genem badanego białka; komórka produkuje świecące białko fuzyjne, które można śledzić w żywej komórce; GFP służy też jako gen reporterowy.

44.Na czym polega technika patch clamp?Seminaria 15

Szklana mikroelektroda nie przebija błony, tylko szczelnie przywiera do małego fragmentu (łatki) błony. Rejestruje przepływ jonów przez pojedynczy kanał jonowy w tej łatce. Łatkę można też oderwać i badać kanał w warunkach pozakomórkowych.

45.Wymień i scharakteryzuj metody obrazowania mikroskopowego. (pytanie z Seminariów)Seminaria 15

Świetlny klasyczny (kondensor, obiektyw, okular; obraz pozorny, odwrócony, powiększony; 0,2 µm); kontrastowo-fazowy (żywe niebarwione); interferencyjny DIC Nomarskiego (quasi-3D); fluorescencyjny (fluorochromy, czułość); konfokalny (laser, przesłona, przekroje optyczne, 3D); dwufotonowy (podczerwień, fluorescencja tylko w ognisku); TIRF (pojedyncze cząsteczki przy błonie); TEM (przez skrawek, ultrastruktura); SEM (powierzchnia, 3D). Do tego metody TEM: barwienie negatywowe, cieniowanie, mrożenie i łamanie.

46.Scharakteryzuj cytochemię klasyczną, enzymatyczną, immunocytochemię i hybrydocytochemię. (pytanie z Seminariów)Seminaria 15

Cytochemia klasyczna: reakcja z wykrywaną substancją daje barwny, nierozpuszczalny produkt; mała swoistość, wykrywa grupy związków (PAS: wielocukry; Feulgen: DNA; FIF: aminy biogenne). Cytochemia enzymów: wykrywa aktywność enzymu przez substrat dający barwny osad; dziś głównie do wykrywania enzymatycznych znaczników przeciwciał. Immunocytochemia: swoiste wiązanie przeciwciała z antygenem; znaczniki: fluorochromy, enzymy, złoto koloidalne. Hybrydocytochemia (hybrydyzacja in situ, FISH): sonda o komplementarnej sekwencji wykrywa konkretny DNA lub RNA w preparacie.

47.Wymień rodzaje preparatów mikroskopowych.techniki giełda

Skrawki, szlify (kość, ząb), rozmazy (krew, szpik), rozgnioty, odciski narządowe, hodowle komórkowe; także preparaty całościowe (np. skórka łuski cebuli).