секция 4 современные подходы и методы преподавания генетики

СЕКЦИЯ 4
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ
ПРЕПОДАВАНИЯ ГЕНЕТИКИ
СПЕЦПРАКТИКУМ ПО ЦИТОМЕТРИИ НА КАФЕДРЕ ГЕНЕТИКИ БГУ
С.В. Глушен
Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь
[email protected]
Цитометрия представляет собой аналитический подход в цитологии, основанный на
компьютерных технологиях получения и обработки цифровых изображений клеток и
субклеточных структур. Аппаратное обеспечение цитометрии включает в себя световой
микроскоп, телекамеру и компьютер. Программное обеспечение для цитометрии
представлено коммерческими и свободно распространяемыми продуктами, основанными на
алгоритмах обработки цифровых изображений. Этот подход, получающий в современной
цитологии все большее распространение, призван повысить эффективность научных и
прикладных исследований путем создания новых возможностей получения и анализа
информации о структурно-функциональных особенностях клеток в норме, эксперименте и
при патологии. В связи с его перспективностью на кафедре генетики БГУ с 1998 г. для
студентов 4-го курса введен спецпрактикум по цитометрии в объеме 30 часов.
При
проведении
занятий
по
цитометрии
используются препараты тканей печени и легкого в
норме и при патологии, доброкачественных и
злокачественных опухолей щитовидной железы,
культивируемых
клеточных
культур,
Цифровые
фотографии препаратов студенты получают с помощью
микроскопа Eclipse E50i (Nikon), оборудованного
телекамерой DS-5Mc и компьютером, подключенным к
локальной сети биологического факультета (рис. 1).
Цифровые
фотографии
клеток
и
тканей Рис. 1. Цитометрический комплекс на
обрабатываются студентами в компьютерном классе при базе микроскопа Eclipse E50i (Nikon).
помощи свободно распространяемой программы Scion
Image, решая типовые задачи цитометрии:
• Настройка освещения микроскопа
• Определение
номинальной
и
реальной
разрешающей способности объектива
• Калибровка микроскопа по полю и глубине
• Получение цифровых фотографий клеток
высокого качества
• Цитологическое
исследование
опухолевых
клеток
• Измерение морфометрических, денситометрических и текстурных параметров клеток
Рис. 2. Морфометрия клеточных ядер
• Индикация основных типов клеточной гибели – аденомы щитовидной железы.
некроза и апоптоза
В качестве примера решения типовой задачи цитометрии опухолевых клеток на рис. 2
показан получаемый программой Scion Image результат измерения размеров и формы
клеточных ядер аденомы щитовидной железы.
343
Программа Scion Image позволяет также измерять денситометрические параметры, что
используется в типовой задаче измерения содержания ДНК в клетке для определения ее
плоидности (рис. 3). Одной из распространенных задач цитометрии является также
классификации опухолевых клеток (рис. 4).
Рис. 3. Измерение
культуры К562.
содержания
ДНК
в
клетках
Рис. 4. Панель клеток папиллярного рака щитовидной
железы.
Важной задачей для клеточной биологии
является также индикация двух основных форм
клеточной гибели – некроза и апоптоза. Гибель
клетки некрозом рассматривается как результат
воздействия внешних неспецифических факторов,
тогда как апоптоз гибель запускается как внешними,
так и внутренними специфическими сигналами и
контролируется генетически (рис. 5).
В практикуме по цитометрии используются
методические указания “Введение в микроскопию”
(2007), в которых представлен разработанный
автором
вариант
дифракционной
теории
микроскопа, а также основы Фурье-анализа
цифровых фотографий клеток.
Рис. 5. Индикация живых и погибших
клеток культуры К562 смесью акридинового
оранжевого и бромида этидия .
НОВЫЙ ПОДХОД В ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
ПО КУРСУ «ГЕНЕТИКА»
Г.Г. Гончаренко, С.А. Зятьков, А.В. Крук, А.Н. Лысенко
УО «Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины», Гомель, Беларусь
[email protected]
Генетика как интегрирующая наука пронизывает все биологические дисциплины и
направления исследований. Это связано с тем, что генетика изучает два фундаментальных
свойства организмов: наследственность и изменчивость на всех уровнях организации
живого (молекулярном, клеточном, организменном и популяционном). В ходе изучения
генетических закономерностей обычно используют опыты на довольно простых
лабораторных объектах, таких как зеленый горошек (Pisum sativum L.), который еще Мендель
344