En hel galax av framstående vetenskapsmän från det förflutna - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden banade med sina upptäckter inom naturstudier vägen för bildandet av den viktigaste grenen av modern biologisk vetenskap - cytologi. Den studerar strukturen och egenskaperna hos cellen, som är den elementära bäraren av liv på jorden. Den grundläggande kunskap som erhållits som ett resultat av utvecklingen av cellvetenskap har inspirerat forskare att skapa discipliner som genetik, molekylärbiologi och biokemi.
Vetenskapliga upptäckter som gjorts i dem förändrade helt planetens ansikte och ledde till uppkomsten av kloner, genetiskt modifierade organismer och artificiell intelligens. Vår artikel hjälper dig att förstå de grundläggande metoderna för cytologiska experiment och ta reda på strukturen och funktionerna hos celler.
Hur en cell studeras
Ljusmikroskopet är liksom för 500 år sedan huvudinstrumentet som hjälper till att studera cellens struktur och egenskaper. Naturligtvis dess utseende och optiskaegenskaper kan inte jämföras med de första mikroskop som skapades av far och son Janssens eller Robert Hooke i mitten av 1500-talet. Upplösningsförmågan hos moderna ljusmikroskop ökar storleken på cellstrukturer med 3000 gånger. Rasterskannrar kan ta bilder av submikroskopiska föremål som bakterier eller virus, de senare så små att de inte ens är celler. Inom cytologi används metoden för märkta atomer aktivt, såväl som in vivo-studie av celler, tack vare vilken funktionerna i cellulära processer klargörs.
Centrifugering
För att separera cellinnehåll i fraktioner och studera cellens egenskaper och funktioner använder cytologi en centrifug. Den fungerar enligt samma princip som delen med samma namn i tvättmaskiner. Genom att skapa centrifugalacceleration accelererar enheten cellsuspensionen, och eftersom organellerna har olika densitet sätter de sig i lager. I botten finns stora delar, såsom kärnor, mitokondrier eller plastider, och i de övre munstyckena på centrifugens destillationsgaller finns mikrofilament i cytoskelettet, ribosomer och peroxisomer. De resulterande skikten separeras, så det är bekvämare att studera egenskaperna hos organellers biokemiska sammansättning.
Cellstruktur hos växter
En växtcells egenskaper liknar på många sätt funktionerna hos djurceller. Men även en skolpojke, som undersöker fasta preparat av växt-, djur- eller mänskliga celler genom okularet i ett mikroskop, kommer att finna drag av skillnad. Det är geometrisktkorrekta konturer, närvaron av ett tätt cellulosamembran och stora vakuoler, karakteristiska för växtceller. Och ytterligare en skillnad som helt skiljer växter i gruppen autotrofa organismer är närvaron i cytoplasman av tydligt synliga ovala gröna kroppar. Dessa är kloroplaster - växternas visitkort. När allt kommer omkring är det de som kan fånga ljusenergi, omvandla den till energin från makroerga bindningar av ATP och även bilda organiska föreningar: stärkelse, proteiner och fetter. Fotosyntesen bestämmer alltså växtcellens autotrofa egenskaper.
Oberoende syntes av trofiska ämnen
Låt oss uppehålla oss vid processen på grund av vilken, enligt den enastående ryska forskaren K. A. Timiryazev, växter spelar en kosmisk roll i evolutionen. Det finns cirka 350 tusen växtarter på jorden, allt från encelliga alger som chlorella eller chlamydomonas till jätteträd - sequoia som når en höjd av 115 meter. Alla absorberar koldioxid och omvandlar den till glukos, aminosyror, glycerol och fettsyror. Dessa ämnen fungerar inte bara som föda för själva växten, utan används också av organismer som kallas heterotrofer: svampar, djur och människor. Sådana egenskaper hos växtceller som förmågan att syntetisera organiska föreningar och bilda en livsviktig substans - syre, bekräftar det faktum att autotrofer har en exklusiv roll för livet på jorden.
Klassificering av plastider
Det är svårt att förbli likgiltig när man tänker på extravagansen av färger på blommande rosor eller höstskogen. Färgen på växter beror på speciella organeller - plastider, karakteristiska endast för växtceller. Det kan hävdas att närvaron av speciella pigment i deras sammansättning påverkar funktionerna hos kloroplaster, kromoplaster och leukoplaster i metabolismen. Organeller som innehåller det gröna pigmentet klorofyll bestämmer cellens viktiga egenskaper och är ansvariga för processen för fotosyntes. De kan också omvandlas till kromoplaster. Vi observerar detta fenomen, till exempel på hösten, när trädens gröna blad blir guld, lila eller röd. Leukoplaster kan förvandlas till kromoplaster, till exempel mjölkiga tomater mognar till orange eller röda. De kan också passera in i kloroplaster, till exempel uppträder grön färg på skalet av potatisknölar när de förvaras i ljuset under lång tid.
Mekanism för växtvävnadsbildning
En av de utmärkande egenskaperna hos högre växtceller är närvaron av ett hårt och starkt skal. Den innehåller vanligtvis makromolekyler av cellulosa, lignin eller pektin. Stabilitet och motståndskraft mot kompression och andra mekaniska deformationer särskiljer växtvävnader i gruppen av de mest styva naturliga strukturerna som kan motstå tunga belastningar (kom ihåg till exempel träets egenskaper). Mellan dess celler uppstår många cytoplasmatiska strängar som passerar genom hål i membranen, som likt elastiska trådar syr ihop dem.sinsemellan. Därför är styrka och hårdhet huvudegenskaperna hos en cell i en växtorganism.
Plasmolys och deplasmolys
Förekomsten av perforerade väggar som ansvarar för rörelsen av vatten, minerals alter och fytohormoner kan upptäckas på grund av fenomenet plasmolys. Placera en växtcell i en hyperton s altlösning. Vatten från dess cytoplasma kommer att diffundera utåt, och under ett mikroskop kommer vi att se processen för exfoliering av parietalskiktet av hyaloplasma. Cellen krymper, dess volym minskar, d.v.s. plasmolys inträffar. Du kan returnera den ursprungliga formen genom att tillsätta några droppar vatten till en glasskiva och skapa en koncentration av lösningen lägre än i cellens cytoplasma. H2O-molekyler kommer in genom porerna i skalet, cellens volym och intracellulära tryck kommer att öka. Denna process kallades deplasmolys.
Djurcellers specifika struktur och funktioner
Frånvaron av kloroplaster i cytoplasman, tunna membran som saknar ett yttre skal, små vakuoler som huvudsakligen utför matsmältnings- eller utsöndringsfunktioner - allt detta gäller djur- och mänskliga celler. Deras varierande utseende och heterotrofa matvanor är ett annat utmärkande drag.
Många celler, som är separata organismer, eller är en del av vävnader, är kapabla till aktiv rörelse. Dessa är fagocyter och spermatozoer från däggdjur, amöbor, infusoria-sko, etc. Djurceller kombineras till vävnader på grund av supramembrankomplexet - glykokalyxen. hanbestår av glykolipider och proteiner associerade med kolhydrater, och främjar vidhäftning - vidhäftning av cellmembran till varandra, vilket leder till bildandet av vävnad. Extracellulär matsmältning sker också i glykokalyxen. Det heterotrofa näringssättet bestämmer närvaron i cellerna av en hel arsenal av matsmältningsenzymer, koncentrerade i speciella organeller - lysosomer, som bildas i Golgi-apparaten - en obligatorisk enkelmembranstruktur av cytoplasman.
I djurceller representeras denna organell av ett gemensamt nätverk av kanaler och cisterner, medan det i växter ser ut som många olika strukturella enheter. Somatiska celler från både växter och djur delar sig genom mitos, medan gameter delar sig genom meios.
Så, vi har fastställt att egenskaperna hos celler i olika grupper av levande organismer kommer att bero på egenskaperna hos organellers mikroskopiska struktur och funktioner.
