Een heel sterrenstelsel van uitmuntende wetenschappers uit het verleden - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, met hun ontdekkingen op het gebied van natuurstudie, baanden de weg voor de vorming van de belangrijkste tak van moderne biologische wetenschap - cytologie. Het bestudeert de structuur en eigenschappen van de cel, de elementaire drager van het leven op aarde. De fundamentele kennis die is opgedaan als gevolg van de ontwikkeling van celwetenschap heeft onderzoekers geïnspireerd om disciplines te creëren zoals genetica, moleculaire biologie en biochemie.
Wetenschappelijke ontdekkingen die erin zijn gedaan, hebben het aanzien van de planeet volledig veranderd en hebben geleid tot de opkomst van klonen, genetisch gemodificeerde organismen en kunstmatige intelligentie. Ons artikel zal u helpen de basismethoden van cytologische experimenten te begrijpen en de structuur en functies van cellen te ontdekken.
Hoe een cel wordt bestudeerd
Net als 500 jaar geleden is de lichtmicroscoop het belangrijkste instrument dat helpt bij het bestuderen van de structuur en eigenschappen van de cel. Natuurlijk, zijn uiterlijk en optischekenmerken zijn niet te vergelijken met de eerste microscopen die in het midden van de 16e eeuw door vader en zoon Janssens of Robert Hooke werden gemaakt. Het oplossend vermogen van moderne lichtmicroscopen vergroot de grootte van celstructuren met 3000 keer. Rasterscanners kunnen beelden vastleggen van submicroscopische objecten zoals bacteriën of virussen, de laatste zo klein dat het niet eens cellen zijn. In de cytologie wordt de methode van gelabelde atomen actief gebruikt, evenals in vivo studie van cellen, waardoor de kenmerken van cellulaire processen worden verduidelijkt.
Centrifugatie
Om de celinhoud in fracties te scheiden en de eigenschappen en functies van de cel te bestuderen, gebruikt cytologie een centrifuge. Het werkt volgens hetzelfde principe als het gelijknamige deel in wasmachines. Door centrifugale versnelling te creëren, versnelt het apparaat de celsuspensie en omdat de organellen verschillende dichtheden hebben, bezinken ze in lagen. Aan de onderkant bevinden zich grote delen, zoals kernen, mitochondriën of plastiden, en in de bovenste sproeiers van het destillatierooster van de centrifuge bevinden zich microfilamenten van het cytoskelet, ribosomen en peroxisomen. De resulterende lagen zijn gescheiden, dus het is handiger om de kenmerken van de biochemische samenstelling van organellen te bestuderen.
Celstructuur van planten
De eigenschappen van een plantencel zijn in veel opzichten vergelijkbaar met de functies van dierlijke cellen. Maar zelfs een schooljongen die vaste preparaten van plantaardige, dierlijke of menselijke cellen door het oculair van een microscoop onderzoekt, zal kenmerken van verschil ontdekken. Het is geometrischcorrecte contouren, de aanwezigheid van een dicht cellulosemembraan en grote vacuolen, kenmerkend voor plantencellen. En nog een verschil dat planten in de groep van autotrofe organismen volledig onderscheidt, is de aanwezigheid in het cytoplasma van duidelijk zichtbare ovale groene lichamen. Dit zijn bladgroenkorrels - het visitekaartje van planten. Zij zijn tenslotte in staat om lichtenergie op te vangen, om te zetten in de energie van macro-erge bindingen van ATP en ook organische verbindingen te vormen: zetmeel, eiwitten en vetten. Fotosynthese bepa alt dus de autotrofe eigenschappen van de plantencel.
Onafhankelijke synthese van trofische stoffen
Laten we stilstaan bij het proces waardoor, volgens de vooraanstaande Russische wetenschapper K. A. Timiryazev, planten een kosmische rol spelen in de evolutie. Er zijn ongeveer 350 duizend plantensoorten op aarde, variërend van eencellige algen zoals chlorella of chlamydomonas tot gigantische bomen - sequoia's, die een hoogte van 115 meter bereiken. Ze absorberen allemaal koolstofdioxide en veranderen het in glucose, aminozuren, glycerol en vetzuren. Deze stoffen dienen niet alleen als voedsel voor de plant zelf, maar worden ook gebruikt door organismen die heterotrofen worden genoemd: schimmels, dieren en mensen. Dergelijke eigenschappen van plantencellen, zoals het vermogen om organische verbindingen te synthetiseren en een vitale stof te vormen - zuurstof, bevestigen het feit van de exclusieve rol van autotrofen voor het leven op aarde.
Classificatie van plastiden
Het is moeilijk om onverschillig te blijven bij het aanschouwen van de extravaganza van kleuren van bloeiende rozen of het herfstbos. De kleur van planten is te danken aan speciale organellen - plastiden, die alleen kenmerkend zijn voor plantencellen. Er kan worden gesteld dat de aanwezigheid van speciale pigmenten in hun samenstelling de functies van chloroplasten, chromoplasten en leukoplasten in het metabolisme beïnvloedt. Organellen die het groene pigment chlorofyl bevatten, bepalen de belangrijke eigenschappen van de cel en zijn verantwoordelijk voor het proces van fotosynthese. Ze kunnen ook transformeren in chromoplasten. We zien dit fenomeen bijvoorbeeld in de herfst, wanneer de groene bladeren van bomen goud, paars of karmozijnrood worden. Leukoplasten kunnen veranderen in chromoplasten, bijvoorbeeld melkachtige tomaten die naar oranje of rood rijpen. Ze kunnen ook in chloroplasten terechtkomen, het verschijnen van groene kleur op de schil van aardappelknollen treedt bijvoorbeeld op wanneer ze lange tijd in het licht worden bewaard.
Mechanisme van de vorming van plantenweefsel
Een van de onderscheidende kenmerken van hogere plantencellen is de aanwezigheid van een harde en sterke schil. Het bevat meestal macromoleculen van cellulose, lignine of pectine. Stabiliteit en weerstand tegen compressie en andere mechanische vervormingen onderscheiden plantenweefsels in de groep van de meest rigide natuurlijke structuren die bestand zijn tegen zware belastingen (denk bijvoorbeeld aan de eigenschappen van hout). Tussen zijn cellen ontstaan veel cytoplasmatische strengen, die door gaten in de membranen gaan, die ze als elastische draden aan elkaar naaien.tussen hun zelf. Daarom zijn sterkte en hardheid de belangrijkste eigenschappen van een cel van een plantaardig organisme.
Plasmolyse en deplasmolyse
De aanwezigheid van geperforeerde wanden die verantwoordelijk zijn voor de beweging van water, minerale zouten en fytohormonen kan worden gedetecteerd door het fenomeen van plasmolyse. Plaats een plantencel in een hypertone zoutoplossing. Water uit zijn cytoplasma zal naar buiten diffunderen en onder een microscoop zullen we het proces van exfoliatie van de pariëtale laag van hyaloplasma zien. De cel krimpt, het volume neemt af, d.w.z. plasmolyse optreedt. U kunt de oorspronkelijke vorm teruggeven door een paar druppels water toe te voegen aan een glasplaatje en een concentratie van de oplossing te creëren die lager is dan in het cytoplasma van de cel. H2O-moleculen zullen binnenkomen via de poriën in de schaal, het volume en de intracellulaire druk van de cel zullen toenemen. Dit proces werd deplasmolyse genoemd.
Specifieke structuur en functies van dierlijke cellen
De afwezigheid van chloroplasten in het cytoplasma, dunne membranen zonder buitenste schil, kleine vacuolen die voornamelijk spijsverterings- of uitscheidingsfuncties vervullen - dit alles is van toepassing op dierlijke en menselijke cellen. Hun gevarieerde uiterlijk en heterotrofe voedingsgewoonten zijn een ander onderscheidend kenmerk.
Veel cellen, die afzonderlijke organismen zijn of deel uitmaken van weefsels, zijn in staat tot actieve beweging. Dit zijn fagocyten en spermatozoa van zoogdieren, amoeben, infusoria-schoen, enz. Dierlijke cellen worden gecombineerd tot weefsels vanwege het supramembraancomplex - de glycocalyx. Hijbestaat uit glycolipiden en eiwitten geassocieerd met koolhydraten, en bevordert adhesie - adhesie van celmembranen aan elkaar, wat leidt tot de vorming van weefsel. Extracellulaire vertering vindt ook plaats in de glycocalyx. De heterotrofe manier van voeding bepa alt de aanwezigheid in de cellen van een heel arsenaal aan spijsverteringsenzymen, geconcentreerd in speciale organellen - lysosomen, die worden gevormd in het Golgi-apparaat - een verplichte enkelmembraanstructuur van het cytoplasma.
In dierlijke cellen wordt dit organel vertegenwoordigd door een gemeenschappelijk netwerk van kanalen en reservoirs, terwijl het in planten eruitziet als talrijke ongelijksoortige structurele eenheden. Somatische cellen van zowel planten als dieren delen zich door mitose, terwijl gameten zich delen door meiose.
We hebben dus vastgesteld dat de eigenschappen van cellen van verschillende groepen levende organismen zullen afhangen van de kenmerken van de microscopische structuur en functies van organellen.
