En hel galakse af fremragende videnskabsmænd fra fortiden - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden banede med deres opdagelser inden for naturstudier vejen for dannelsen af den vigtigste gren af moderne biologisk videnskab - cytologi. Den studerer strukturen og egenskaberne af cellen, som er den elementære bærer af liv på Jorden. Den grundlæggende viden opnået som følge af udviklingen af cellevidenskab har inspireret forskere til at skabe discipliner som genetik, molekylærbiologi og biokemi.
Videnskabelige opdagelser i dem ændrede fuldstændig planetens ansigt og førte til fremkomsten af kloner, genetisk modificerede organismer og kunstig intelligens. Vores artikel vil hjælpe dig med at forstå de grundlæggende metoder til cytologiske eksperimenter og finde ud af cellernes struktur og funktioner.
Hvordan en celle studeres
Ligesom for 500 år siden er lysmikroskopet det vigtigste instrument, der hjælper med at studere cellens struktur og egenskaber. Selvfølgelig, dets udseende og optiskegenskaber kan ikke sammenlignes med de første mikroskoper skabt af far og søn Janssens eller Robert Hooke i midten af 1500-tallet. Opløsningsevnen i moderne lysmikroskoper øger størrelsen af cellestrukturer med 3000 gange. Rasterscannere kan fange billeder af submikroskopiske objekter såsom bakterier eller vira, sidstnævnte så små, at de ikke engang er celler. I cytologi bruges metoden med mærkede atomer aktivt, såvel som in vivo-undersøgelse af celler, takket være hvilken funktionerne i cellulære processer tydeliggøres.
Centrifugering
For at adskille celleindhold i fraktioner og studere cellens egenskaber og funktioner, bruger cytologi en centrifuge. Den fungerer efter samme princip som delen af samme navn i vaskemaskiner. Ved at skabe centrifugalacceleration accelererer apparatet cellesuspensionen, og da organellerne har forskellige tætheder, sætter de sig i lag. I bunden findes store dele, såsom kerner, mitokondrier eller plastider, og i de øverste dyser af centrifugens destillationsrist er mikrofilamenter af cytoskelettet, ribosomer og peroxisomer placeret. De resulterende lag adskilles, så det er mere bekvemt at studere funktionerne i den biokemiske sammensætning af organeller.
Planters cellestruktur
En plantecelles egenskaber ligner på mange måder dyrecellernes funktioner. Men selv en skoledreng, der undersøger faste præparater af plante-, dyre- eller menneskeceller gennem okularet af et mikroskop, vil finde træk til forskel. Det er geometriskkorrekte konturer, tilstedeværelsen af en tæt cellulosemembran og store vakuoler, karakteristisk for planteceller. Og endnu en forskel, der fuldstændigt adskiller planter i gruppen af autotrofe organismer, er tilstedeværelsen i cytoplasmaet af klart synlige ovale grønne kroppe. Disse er kloroplaster - planters visitkort. Det er trods alt dem, der er i stand til at fange lysenergi, omdanne den til energien fra makroerge bindinger af ATP og også danne organiske forbindelser: stivelse, proteiner og fedtstoffer. Fotosyntese bestemmer således plantecellens autotrofe egenskaber.
Uafhængig syntese af trofiske stoffer
Lad os dvæle ved den proces, som skyldes, ifølge den fremragende russiske videnskabsmand K. A. Timiryazev, planter spiller en kosmisk rolle i evolutionen. Der er cirka 350 tusinde plantearter på Jorden, lige fra encellede alger som chlorella eller chlamydomonas til gigantiske træer - sequoiaer, der når en højde på 115 meter. Alle absorberer kuldioxid og omdanner det til glucose, aminosyrer, glycerol og fedtsyrer. Disse stoffer tjener ikke kun som føde for planten selv, men bruges også af organismer kaldet heterotrofer: svampe, dyr og mennesker. Sådanne egenskaber ved planteceller som evnen til at syntetisere organiske forbindelser og danne et livsvigtigt stof - ilt, bekræfter kendsgerningen om autotrofers eksklusive rolle for livet på Jorden.
Klassificering af plastider
Det er svært at forblive ligeglad, når man overvejer det ekstravagante af farverne på blomstrende roser eller efterårsskoven. Planternes farve skyldes specielle organeller - plastider, der kun er karakteristiske for planteceller. Det kan hævdes, at tilstedeværelsen af specielle pigmenter i deres sammensætning påvirker funktionerne af chloroplaster, kromoplaster og leukoplaster i metabolismen. Organeller indeholdende det grønne pigment klorofyl bestemmer cellens vigtige egenskaber og er ansvarlige for fotosynteseprocessen. De kan også omdannes til kromoplaster. Vi observerer dette fænomen, for eksempel om efteråret, når de grønne blade på træer bliver guld, lilla eller karmosinrøde. Leukoplaster kan omdannes til kromoplaster, for eksempel mælketomater modnes til orange eller røde. De er også i stand til at gå over i kloroplaster, f.eks. opstår grøn farve på skrællen af kartoffelknolde, når de opbevares i lyset i lang tid.
Mekanisme for plantevævsdannelse
Et af de kendetegn ved højere planteceller er tilstedeværelsen af en hård og stærk skal. Det indeholder norm alt makromolekyler af cellulose, lignin eller pektin. Stabilitet og modstandsdygtighed over for kompression og andre mekaniske deformationer adskiller plantevæv i gruppen af de mest stive naturlige strukturer, der kan modstå store belastninger (husk for eksempel træets egenskaber). Mellem dens celler opstår der en masse cytoplasmatiske tråde, der passerer gennem huller i membranerne, som ligesom elastiske tråde syr dem sammen.indbyrdes. Derfor er styrke og hårdhed hovedegenskaberne for en celle i en planteorganisme.
Plasmolyse og deplasmolyse
Tilstedeværelsen af perforerede vægge, der er ansvarlige for bevægelsen af vand, minerals alte og fytohormoner, kan påvises på grund af fænomenet plasmolyse. Placer en plantecelle i en hypertonisk s altopløsning. Vand fra dets cytoplasma vil diffundere udad, og under et mikroskop vil vi se processen med eksfoliering af det parietale lag af hyaloplasma. Cellen skrumper, dens volumen falder, dvs. plasmolyse opstår. Du kan returnere den oprindelige form ved at tilføje et par dråber vand til et objektglas og skabe en koncentration af opløsningen lavere end i cellens cytoplasma. H2O-molekyler vil trænge ind gennem porerne i skallen, cellens volumen og intracellulære tryk vil stige. Denne proces blev kaldt deplasmolyse.
Dyrecellers specifikke struktur og funktioner
Fraværet af kloroplaster i cytoplasmaet, tynde membraner uden en ydre skal, små vakuoler, der primært udfører fordøjelses- eller udskillelsesfunktioner - alt dette gælder for dyre- og menneskeceller. Deres varierede udseende og heterotrofe spisevaner er et andet kendetegn.
Mange celler, som er separate organismer eller er en del af væv, er i stand til aktiv bevægelse. Disse er fagocytter og spermatozoer fra pattedyr, amøber, infusoria-sko osv. Dyreceller kombineres til væv på grund af supra-membrankomplekset - glycocalyxen. Hanbestår af glykolipider og proteiner forbundet med kulhydrater, og fremmer adhæsion - adhæsion af cellemembraner til hinanden, hvilket fører til dannelsen af væv. Ekstracellulær fordøjelse forekommer også i glycocalyx. Den heterotrofe måde at ernæring på bestemmer tilstedeværelsen i cellerne af et helt arsenal af fordøjelsesenzymer, koncentreret i specielle organeller - lysosomer, som dannes i Golgi-apparatet - en obligatorisk enkeltmembranstruktur af cytoplasmaet.
I dyreceller er denne organel repræsenteret af et fælles netværk af kanaler og cisterner, mens det i planter ligner adskillige forskellige strukturelle enheder. Både plante- og dyreceller deler sig ved mitose, mens kønsceller deler sig ved meiose.
Så vi har fastslået, at egenskaberne af celler i forskellige grupper af levende organismer vil afhænge af funktionerne i organellernes mikroskopiske struktur og funktioner.
