یک کهکشان کامل از دانشمندان برجسته گذشته - رابرت هوک، آنتونی ون لیوونهوک، تئودور شوان، ماتیاس شلایدن، با اکتشافات خود در زمینه مطالعات طبیعت، راه را برای شکل گیری مهمترین شاخه علوم زیستی مدرن - سیتولوژی. ساختار و خواص سلول را که حامل اولیه حیات بر روی زمین است، مطالعه می کند. دانش بنیادی به دست آمده در نتیجه توسعه علم سلولی، محققان را به ایجاد رشته هایی مانند ژنتیک، زیست شناسی مولکولی و بیوشیمی ترغیب کرده است.
اکتشافات علمی انجام شده در آنها چهره سیاره را به کلی تغییر داد و منجر به پیدایش کلون ها، موجودات اصلاح شده ژنتیکی و هوش مصنوعی شد. مقاله ما به شما کمک می‌کند تا روش‌های اولیه آزمایش‌های سیتولوژیکی را بدانید و ساختار و عملکرد سلول‌ها را بیابید.
چگونه یک سلول مطالعه می شود
همانند 500 سال پیش، میکروسکوپ نوری ابزار اصلی است که به مطالعه ساختار و خواص سلول کمک می کند. البته ظاهر و نوری آنویژگی ها را نمی توان با اولین میکروسکوپ های ساخته شده توسط پدر و پسر جانسنس یا رابرت هوک در اواسط قرن شانزدهم مقایسه کرد. قدرت تفکیک میکروسکوپ های نوری مدرن اندازه ساختارهای سلولی را 3000 برابر افزایش می دهد. اسکنرهای شطرنجی می توانند تصاویری از اشیاء زیر میکروسکوپی مانند باکتری ها یا ویروس ها، که دومی آنقدر کوچک هستند که حتی سلول هم نیستند، ثبت کنند. در سیتولوژی، از روش اتم های نشاندار و همچنین مطالعه درون تنی سلول ها استفاده می شود که به لطف آن ویژگی های فرآیندهای سلولی روشن می شود.
سانتریفیوژ
برای جداسازی محتویات سلولی به کسری و مطالعه خواص و عملکرد سلول، سیتولوژی از یک سانتریفیوژ استفاده می کند. بر اساس همان اصل قطعه ای به همین نام در ماشین لباسشویی کار می کند. با ایجاد شتاب گریز از مرکز، دستگاه تعلیق سلولی را تسریع می کند و از آنجایی که اندامک ها چگالی متفاوتی دارند، در لایه ها ته نشین می شوند. در پایین قسمت های بزرگی مانند هسته ها، میتوکندری ها یا پلاستیدها قرار دارد و در نازل های بالایی رنده تقطیر سانتریفیوژ، ریز رشته های اسکلت سلولی، ریبوزوم ها و پراکسی زوم ها قرار دارند. لایه‌های حاصل از هم جدا می‌شوند، بنابراین مطالعه ویژگی‌های ترکیب بیوشیمیایی اندامک‌ها راحت‌تر است.
ساختار سلولی گیاهان
خواص یک سلول گیاهی از بسیاری جهات شبیه عملکرد سلول های حیوانی است. با این حال، حتی یک پسر مدرسه ای، با بررسی آماده سازی ثابت سلول های گیاهی، حیوانی یا انسانی از طریق چشمی میکروسکوپ، ویژگی های متفاوتی را پیدا می کند. هندسی استخطوط صحیح، وجود یک غشای سلولزی متراکم و واکوئل های بزرگ، مشخصه سلول های گیاهی. و یک تفاوت دیگر که گیاهان را در گروه موجودات اتوتروف کاملاً متمایز می کند وجود اجسام سبز بیضی به وضوح قابل مشاهده در سیتوپلاسم است. اینها کلروپلاست هستند - کارت ویزیت گیاهان. از این گذشته ، آنها هستند که می توانند انرژی نور را جذب کنند ، آن را به انرژی پیوندهای ماکروآرژیک ATP تبدیل کنند و همچنین ترکیبات آلی تشکیل دهند: نشاسته ، پروتئین ها و چربی ها. بنابراین فتوسنتز خواص اتوتروفیک سلول گیاهی را تعیین می کند.
سنتز مستقل مواد مغذی
بیایید در مورد فرآیندی صحبت کنیم که به گفته دانشمند برجسته روسی K. A. Timiryazev، گیاهان نقش کیهانی در تکامل دارند. تقریباً 350 هزار گونه گیاهی روی زمین وجود دارد که از جلبک های تک سلولی مانند کلرلا یا کلامیدوموناس گرفته تا درختان غول پیکر - سکویا که ارتفاع آنها به 115 متر می رسد. همه آنها دی اکسید کربن را جذب می کنند و آن را به گلوکز، اسیدهای آمینه، گلیسرول و اسیدهای چرب تبدیل می کنند. این مواد نه تنها به عنوان غذا برای خود گیاه عمل می کنند، بلکه توسط ارگانیسم هایی به نام هتروتروف نیز استفاده می شوند: قارچ ها، حیوانات و انسان ها. چنین ویژگی هایی از سلول های گیاهی مانند توانایی سنتز ترکیبات آلی و تشکیل یک ماده حیاتی - اکسیژن، مؤید این واقعیت است که نقش انحصاری اتوتروف ها برای حیات روی زمین وجود دارد.
طبقه بندی پلاستیدها
بی تفاوت ماندن سخت است، با فکر کردن به رنگ‌های بی‌تفاوت رزهای شکفته یا جنگل پاییزی. رنگ گیاهان به دلیل اندامک های خاص - پلاستیدها است که فقط برای سلول های گیاهی مشخص است. می توان ادعا کرد که وجود رنگدانه های خاص در ترکیب آنها بر عملکرد کلروپلاست ها، کروموپلاست ها و لکوپلاست ها در متابولیسم تأثیر می گذارد. اندامک های حاوی رنگدانه سبز کلروفیل خواص مهم سلول را تعیین می کنند و مسئول فرآیند فتوسنتز هستند. آنها همچنین می توانند به کروموپلاست تبدیل شوند. ما این پدیده را مشاهده می کنیم، مثلاً در پاییز که برگ های سبز درختان طلایی، بنفش یا زرشکی می شوند. لوکوپلاست ها می توانند به کروموپلاست تبدیل شوند، برای مثال گوجه فرنگی های شیری به نارنجی یا قرمز رسیده اند. آنها همچنین قادر به عبور به کلروپلاست هستند، به عنوان مثال، ظاهر شدن رنگ سبز روی پوست غده های سیب زمینی زمانی رخ می دهد که آنها برای مدت طولانی در نور نگهداری شوند.
مکانیسم تشکیل بافت گیاهی
یکی از ویژگی های متمایز کننده سلول های گیاهی عالی وجود یک پوسته سخت و قوی است. معمولاً حاوی ماکرومولکول های سلولز، لیگنین یا پکتین است. پایداری و مقاومت در برابر فشار و سایر تغییر شکل‌های مکانیکی، بافت‌های گیاهی را به گروهی از سفت‌ترین ساختارهای طبیعی که می‌توانند بارهای سنگین را تحمل کنند، متمایز می‌کند (برای مثال، ویژگی‌های چوب را به یاد بیاورید). بین سلول های آن، رشته های سیتوپلاسمی زیادی ایجاد می شود که از سوراخ های غشاء عبور می کنند، که مانند نخ های الاستیک، آنها را به هم می دوزند.بین خودشان بنابراین، استحکام و سختی از خصوصیات اصلی یک سلول موجودات گیاهی است.
پلاسمولیز و دپلاسمولیز
وجود دیواره های سوراخ دار مسئول حرکت آب، نمک های معدنی و فیتوهورمون ها به دلیل پدیده پلاسمولیز قابل تشخیص است. یک سلول گیاهی را در محلول نمکی هیپرتونیک قرار دهید. آب از سیتوپلاسم آن به بیرون منتشر می شود و در زیر میکروسکوپ روند لایه برداری لایه جداری هیالوپلاسم را مشاهده خواهیم کرد. سلول کوچک می شود، حجم آن کاهش می یابد، یعنی. پلاسمولیز رخ می دهد. می‌توانید با اضافه کردن چند قطره آب به یک لام شیشه‌ای و ایجاد غلظت محلول کمتر از سیتوپلاسم سلول، فرم اولیه را برگردانید. مولکول های H2O از طریق منافذ پوسته وارد داخل می شوند، حجم و فشار درون سلولی سلول افزایش می یابد. این فرآیند دپلاسمولیز نامیده شد.
ساختار و عملکردهای خاص سلولهای حیوانی
عدم وجود کلروپلاست در سیتوپلاسم، غشاهای نازک فاقد پوسته بیرونی، واکوئل های کوچک که عمدتاً عملکردهای گوارشی یا دفعی را انجام می دهند - همه اینها در مورد سلول های حیوانی و انسانی صدق می کند. ظاهر متنوع و عادات تغذیه هتروتروف آنها یکی دیگر از ویژگی های متمایز کننده است.
بسیاری از سلول ها که ارگانیسم های جداگانه ای هستند یا بخشی از بافت هستند، قادر به حرکت فعال هستند. اینها فاگوسیت ها و اسپرم های پستانداران، آمیب، انفوزوریا-کفش، و غیره هستند. سلول های حیوانی به دلیل مجتمع فوق غشایی - گلیکوکالیکس در بافت ها ترکیب می شوند. اومتشکل از گلیکولیپیدها و پروتئین های مرتبط با کربوهیدرات ها است و باعث افزایش چسبندگی - چسبندگی غشاهای سلولی به یکدیگر می شود که منجر به تشکیل بافت می شود. هضم خارج سلولی نیز در گلیکوکالیکس اتفاق می افتد. روش هتروتروفیک تغذیه، حضور یک زرادخانه کامل آنزیم های گوارشی را در سلول ها تعیین می کند که در اندامک های خاص - لیزوزوم ها متمرکز شده اند که در دستگاه گلژی تشکیل می شوند - یک ساختار تک غشایی اجباری سیتوپلاسم.
در سلول های حیوانی، این اندامک با شبکه ای مشترک از کانال ها و مخازن نشان داده می شود، در حالی که در گیاهان مانند واحدهای ساختاری متعدد و متفاوت به نظر می رسد. سلول های سوماتیک گیاهی و حیوانی هر دو با میتوز تقسیم می شوند، در حالی که گامت ها بر اساس میوز تقسیم می شوند.
بنابراین، ما ثابت کرده ایم که خواص سلول های گروه های مختلف موجودات زنده به ویژگی های ساختار میکروسکوپی و عملکرد اندامک ها بستگی دارد.
