Как да идентифицирам клетъчни структури

Живите клетки варират от тези на едноклетъчните водорасли и бактерии, през многоклетъчните организми като мъх и червеи, до сложни растения и животни, включително хора. Определени структури се намират във всички живи клетки, но едноклетъчните организми и клетките на висшите растения и животни също са различни в много отношения. Светлинните микроскопи могат да увеличат клетките, така че да могат да се видят по-големите, по-дефинирани структури, но трансмисионни електронни микроскопи (ТЕМ) са необходими, за да се видят най-малките клетъчни структури.

Клетките и техните структури често са трудни за идентифициране, тъй като стените са доста тънки и различните клетки могат да имат напълно различен външен вид. Клетките и техните органели имат характеристики, които могат да бъдат използвани за идентифицирането им, и помага да се използва достатъчно голямо увеличение, което показва тези подробности.

Например, светлинен микроскоп с увеличение 300Х ще покаже клетки и някои детайли, но не и малките органели в клетката. За това е необходим TEM. ТЕМ използват електрони, за да създават подробни изображения на малки структури, като изстрелват електрони през тъканната проба и анализират моделите, когато електроните излизат от другата страна. Изображенията от ТЕМ обикновено са етикетирани с типа на клетката и увеличението - изображение, обозначено с „човешки епителни клетки с етикет 7900X "се увеличава 7900 пъти и може да показва клетъчни детайли, ядрото и други структури. Използването на светлинни микроскопи за цели клетки и ТЕМ за по-малки характеристики позволява надеждно и точно идентифициране дори на най-неуловимите клетъчни структури.

Микрографиите са увеличените изображения, получени от светлинни микроскопи и ТЕМ. Често се правят клетъчни микрографии от тъканни проби и показват непрекъсната маса от клетки и вътрешни структури, които е трудно да се идентифицират индивидуално. Обикновено такива микрографии показват много линии, точки, петна и клъстери, които изграждат клетката и нейните органели. Необходим е систематичен подход за идентифициране на различните части.

Помага да се знае какво отличава различните клетъчни структури. Самите клетки са най-голямото затворено тяло в микрофотографията, но вътре в клетките има много различни структури, всяка със свой собствен набор от идентификационни характеристики. Подход на високо ниво, при който се идентифицират затворени граници и се намират затворени форми, помага да се изолират компонентите на изображението. След това е възможно да се идентифицира всяка отделна част, като се търсят уникални характеристики.

Сред най-трудните клетъчни структури за правилно идентифициране са малките мембранно свързани органели във всяка клетка. Тези структури са важни за клетъчните функции и повечето са малки торбички с клетъчно вещество като протеини, ензими, въглехидрати и мазнини. Всички те имат свои собствени роли в клетката и представляват важна част от изследването на клетките и идентификацията на клетъчната структура.

Не всички клетки имат всички видове органели и броят им варира значително. Повечето органели са толкова малки, че могат да бъдат идентифицирани само на ТЕМ изображения на органели. Докато формата и размерът помагат да се разграничат някои органели, обикновено е необходимо да се види вътрешната структура, за да сте сигурни какъв тип органела е показан. Както при другите клетъчни структури и за клетката като цяло, специалните характеристики на всяка органела улесняват идентификацията.

В сравнение с другите субекти, открити в клетъчните микрографии, клетките са далеч най-големите, но техните граници често са изненадващо трудни за намиране. Бактериалните клетки са независими и имат сравнително дебела клетъчна стена, така че обикновено могат да се видят лесно. Всички останали клетки, особено тези в тъканите на висшите животни, имат само тънка клетъчна мембрана и нямат клетъчна стена. На микроснимките на тъкан често има само бледи линии, показващи клетъчните мембрани и границите на всяка клетка.

Клетките имат две характеристики, които улесняват идентификацията. Всички клетки имат непрекъсната клетъчна мембрана, която ги заобикаля, а клетъчната мембрана затваря редица други малки структури. След като се намери такава непрекъсната мембрана и тя загражда много други тела, всяко от които има своя собствена вътрешна структура, тази затворена зона може да бъде идентифицирана като клетка. След като идентичността на клетката стане ясна, може да продължи идентификацията на вътрешните структури.

Не всички клетки имат ядро, но повечето от тях в животинските и растителните тъкани имат. Едноклетъчните организми като бактериите нямат ядро, а някои животински клетки като зрелите човешки червени кръвни клетки също нямат такова. Други често срещани клетки като чернодробни клетки, мускулни клетки и кожни клетки имат ясно дефинирано ядро ​​вътре в клетъчната мембрана.

Ядрото е най-голямото тяло в клетката и обикновено е повече или по-малко кръгла форма. За разлика от клетката, тя няма много структури вътре в нея. Най-големият обект в ядрото е кръглото ядро, което е отговорно за създаването на рибозоми. Ако увеличението е достатъчно голямо, могат да се видят червеевите структури на хромозомите вътре в ядрото, особено когато клетката се подготвя за деление.

Рибозомите са малки бучки протеини и рибозомна РНК, кодът, съгласно който протеините се произвеждат. Те могат да бъдат идентифицирани по липсата на мембрана и по малкия им размер. В микроснимките на клетъчните органели те приличат на малки зърна от твърдо вещество и има много от тези зърна, разпръснати из цялата клетка.

Някои рибозоми са прикрепени към ендоплазмения ретикулум, серия от гънки и каналчета близо до ядрото. Тези рибозоми помагат на клетката да произвежда специализирани протеини. При много голямо увеличение може да бъде възможно да се види, че рибозомите са съставени от две секции, по-голямата част, съставена от РНК, и по-малък клъстер, съставен от произведените протеини.

Намира се само в клетки, които имат ядро, ендоплазменият ретикулум е структура, изградена от сгънати торбички и тръбички, разположени между ядрото и клетъчната мембрана. Той помага на клетката да управлява обмена на протеини между клетката и ядрото и има рибозоми, прикрепени към участък, наречен груб ендоплазмен ретикулум.

Грубият ендоплазмен ретикулум и неговите рибозоми произвеждат специфични за клетките ензими като инсулин в панкреасните клетки и антитела за белите кръвни клетки. Гладкият ендоплазмен ретикулум няма прикрепени рибозоми и произвежда въглехидрати и липиди, които помагат да се запазят клетъчните мембрани непокътнати. И двете части на ендоплазмения ретикулум могат да бъдат идентифицирани чрез връзката им с ядрото на клетката.

Митохондриите са силовите клетки на клетката, смилащи глюкозата, за да произведат молекулата за съхранение АТФ, която клетките използват за енергия. Органелата е изградена от гладка външна мембрана и сгъната вътрешна мембрана. Производството на енергия се осъществява чрез пренос на молекули през вътрешната мембрана. Броят на митохондриите в клетката зависи от клетъчната функция. Мускулните клетки например имат много митохондрии, защото изразходват много енергия.

Митохондриите могат да бъдат идентифицирани като гладки, удължени тела, които са втората по големина органела след ядрото. Тяхната отличителна черта е сгънатата вътрешна мембрана, която придава на вътрешността на митохондриите своята структура. На клетъчна микроснимка гънките на вътрешната мембрана изглеждат като пръсти, стърчащи във вътрешността на митохондриите.

Лизозомите са по-малки от митохондриите, така че те могат да се видят само в силно увеличени TEM изображения. Те се отличават от рибозомите по мембраната, която съдържа техните храносмилателни ензими. Те често могат да се разглеждат като заоблени или сферични форми, но могат да имат и неправилни форми, когато са заобиколили парче клетъчни отпадъци.

Функцията на лизозомите е да смила клетъчното вещество, което вече не е необходимо. Клетъчните фрагменти се разграждат и изхвърлят от клетката. Лизозомите атакуват и чужди вещества, които попадат в клетката и като такива са защита срещу бактерии и вируси.

Телата на Голджи или структурите на Голджи представляват купчини сплескани чували и тръби, които изглеждат като притиснати в средата. Всеки чувал е заобиколен от мембрана, която може да се види при достатъчно увеличение. Те понякога изглеждат като по-малка версия на ендоплазмения ретикулум, но те са отделни тела, които са по-правилни и не са прикрепени към ядрото. Телата на Голджи помагат за производството на лизозоми и превръщането на протеините в ензими и хормони.

Центриолите идват по двойки и обикновено се намират близо до ядрото. Те представляват малки цилиндрични снопчета протеин и са ключът към клетъчното делене. Когато разглеждате много клетки, някои може да са в процес на разделяне и центриолите след това стават много видни.

По време на деленето клетъчното ядро ​​се разтваря и ДНК, намерена в хромозомите, се дублира. След това центриолите създават вретено от влакна, по което хромозомите мигрират към противоположните краища на клетката. След това клетката може да се раздели с всяка дъщерна клетка, получавайки пълен набор от хромозоми. По време на този процес центриолите се намират в двата края на влакното.

Всички клетки трябва да поддържат определена форма, но някои трябва да останат твърди, докато други могат да бъдат по-гъвкави. Клетката поддържа формата си с цитоскелет, съставен от различни структурни елементи в зависимост от клетъчната функция. Ако клетката е част от по-голяма структура като орган, който трябва да запази формата си, цитоскелетът е изграден от твърди каналчета. Ако клетката се остави да се поддаде под налягане и не трябва да поддържа формата си напълно, цитоскелетът е по-лек, по-гъвкав и съставен от протеинови нишки.

Когато разглеждате клетката на микрофотография, цитоскелетът се показва като дебели двойни линии в случай на тубули и тънки единични линии за нишки. Някои клетки може да нямат такива линии, но в други отворените пространства могат да бъдат запълнени с цитоскелета. При идентифициране на клетъчните структури е важно да поддържате мембраните на органелите отделни, като проследявате затворената им верига, докато линиите на цитоскелета са отворени и пресичат клетката.

За пълна идентификация на всички клетъчни структури са необходими няколко микрографии. Тези, които показват цялата клетка или няколко клетки, няма да имат достатъчно подробности за най-малките структури като хромозоми. Няколко микрофотографии на органели с прогресивно по-голямо увеличение ще покажат по-големите структури като митохондриите и след това най-малките тела като центриолите.

При първо изследване на увеличена тъканна проба може да е трудно веднага да се видят различните клетъчни структури, но проследяването на клетъчните мембрани е добро начало. Идентифицирането на ядрото и по-големите органели като митохондриите често е следващата стъпка. В микрофотографиите с по-голямо увеличение другите органели често могат да бъдат идентифицирани чрез процес на елиминиране, търсейки ключови отличителни характеристики. След това номерата на всяка органела и структура дават представа за функцията на клетката и нейните тъкани.