Sådan identificeres cellestrukturer

Levende celler spænder fra celler fra encellede alger og bakterier gennem flercellede organismer som mos og orme op til komplekse planter og dyr inklusive mennesker. Visse strukturer findes i alle levende celler, men encellede organismer og celler fra højere planter og dyr er også forskellige på mange måder. Lysmikroskoper kan forstørre celler, så de større, mere definerede strukturer kan ses, men transmissionselektronmikroskoper (TEM'er) er nødvendige for at se de mindste cellestrukturer.

Celler og deres strukturer er ofte svære at identificere, fordi væggene er ret tynde, og forskellige celler kan have et helt andet udseende. Celler og deres organeller har hver især egenskaber, der kan bruges til at identificere dem, og det hjælper med at bruge en forstørrelse, der er høj nok, der viser disse detaljer.

For eksempel viser et lysmikroskop med en forstørrelse på 300X celler og nogle detaljer, men ikke de små organeller i cellen. Til det er der brug for en TEM. TEM'er bruger elektroner til at skabe detaljerede billeder af små strukturer ved at skyde elektroner gennem vævsprøven og analysere mønstrene, når elektronerne forlader den anden side. Billeder fra TEM er normalt mærket med celletype og forstørrelse - et billede mærket "tem af menneske epitelceller mærket 7900X "forstørres 7.900 gange og kan vise celledetaljer, kernen og andet strukturer. Brug af lysmikroskoper til hele celler og TEM'er til mindre funktioner tillader pålidelig og nøjagtig identifikation af selv de mest undvigende cellestrukturer.

Mikrografier er de forstørrede billeder opnået fra lysmikroskoper og TEM'er. Cellemikrografier tages ofte fra vævsprøver og viser en kontinuerlig masse af celler og interne strukturer, der er svære at identificere individuelt. Sådanne mikrofotografier viser typisk mange linjer, prikker, pletter og klynger, der udgør cellen og dens organeller. En systematisk tilgang er nødvendig for at identificere de forskellige dele.

Det hjælper med at vide, hvad der adskiller de forskellige cellestrukturer. Cellerne selv er den største lukkede krop i mikrografen, men inde i cellerne er der mange forskellige strukturer, hver med sit eget sæt identificerende træk. En tilgang på højt niveau, hvor lukkede grænser identificeres og lukkede former findes, hjælper med at isolere komponenterne på billedet. Det er derefter muligt at identificere hver enkelt del ved at lede efter unikke egenskaber.

Blandt de sværeste cellestrukturer at identificere korrekt er de små membranbundne organeller i hver celle. Disse strukturer er vigtige for cellefunktioner, og de fleste er små sække af cellemateriale såsom proteiner, enzymer, kulhydrater og fedt. De har alle deres egne roller at spille i cellen og repræsenterer en vigtig del af celleundersøgelse og cellestrukturidentifikation.

Ikke alle celler har alle typer organeller, og deres antal varierer meget. De fleste af organellerne er så små, at de kun kan identificeres på TEM-billeder af organeller. Mens form og størrelse hjælper med at skelne nogle organeller, er det normalt nødvendigt at se den indvendige struktur for at være sikker på, hvilken type organelle der vises. Som med de andre cellestrukturer og for cellen som helhed gør de særlige organer ved hver organel identifikation lettere.

Sammenlignet med de andre forsøgspersoner, der findes i cellemikrofotografier, er celler langt den største, men deres grænser er ofte overraskende vanskelige at finde. Bakterieceller er uafhængige og har en forholdsvis tyk cellevæg, så de normalt kan ses let. Alle andre celler, især celler i væv fra højere dyr, har kun en tynd cellemembran og ingen cellevæg. På mikrofotografier af væv er der ofte kun svage linjer, der viser cellemembranerne og grænserne for hver celle.

Celler har to egenskaber, der gør identifikation lettere. Alle celler har en kontinuerlig cellemembran, der omgiver dem, og cellemembranen omslutter en række andre små strukturer. Når en sådan kontinuerlig membran er fundet, og den omslutter mange andre kroppe, der hver har deres egen indre struktur, kan det lukkede område identificeres som en celle. Når en celles identitet er klar, kan identifikation af de indre strukturer fortsætte.

Ikke alle celler har en kerne, men de fleste af dem i dyre- og plantevæv har det. Enkeltcellede organismer såsom bakterier har ikke en kerne, og nogle dyreceller såsom modne humane røde blodlegemer har heller ikke en. Andre almindelige celler såsom leverceller, muskelceller og hudceller har alle en klart defineret kerne inde i cellemembranen.

Kernen er den største krop inde i cellen, og den er normalt mere eller mindre en rund form. I modsætning til cellen har den ikke mange strukturer inde i den. Det største objekt i kernen er den runde nucleolus, der er ansvarlig for fremstilling af ribosomer. Hvis forstørrelsen er høj nok, kan de ormlignende strukturer i kromosomerne inde i kernen ses, især når cellen forbereder sig på at dele sig.

Ribosomer er små klumper af protein og ribosomalt RNA, koden ifølge hvilken proteinerne fremstilles. De kan identificeres ved deres mangel på membran og ved deres lille størrelse. I mikrofotografier af celleorganeller ligner de små korn af fast stof, og der er mange af disse korn spredt over hele cellen.

Nogle ribosomer er bundet til det endoplasmatiske retikulum, en række folder og tubuli nær kernen. Disse ribosomer hjælper cellen med at producere specialiserede proteiner. Ved meget høj forstørrelse kan det være muligt at se, at ribosomerne består af to sektioner, hvor den største del består af RNA og en mindre klynge udgør de fremstillede proteiner.

Endoplasmatisk retikulum findes kun i celler, der har en kerne, og er en struktur, der består af foldede sække og rør placeret mellem kernen og cellemembranen. Det hjælper cellen med at styre udvekslingen af ​​proteiner mellem cellen og kernen, og den har ribosomer knyttet til et afsnit kaldet det grove endoplasmatiske retikulum.

Det grove endoplasmatiske retikulum og dets ribosomer producerer celle-specifikke enzymer såsom insulin i bugspytkirtelceller og antistoffer mod hvide blodlegemer. Det glatte endoplasmatiske retikulum har ingen ribosomer knyttet og producerer kulhydrater og lipider, der hjælper med at holde cellemembranerne intakte. Begge dele af det endoplasmatiske retikulum kan identificeres ved deres forbindelse til cellekernen.

Mitokondrier er kraftcentrene i cellen, der fordøjer glukose for at producere det lagringsmolekyle ATP, som celler bruger til energi. Organellen består af en glat ydre membran og en foldet indre membran. Energiproduktion finder sted gennem en overførsel af molekyler over den indre membran. Antallet af mitokondrier i en celle afhænger af cellefunktionen. Muskelceller har for eksempel mange mitokondrier, fordi de bruger meget energi.

Mitokondrier kan identificeres som glatte, aflange kroppe, der er den næststørste organel efter kernen. Deres kendetegn er den foldede indre membran, der giver mitokondriernes indre dets struktur. På et cellemikrografi ser foldene på den indre membran ud som fingre, der springer ind i mitokondriernes indre.

Lysosomer er mindre end mitokondrier, så de kan kun ses i stærkt forstørrede TEM-billeder. De adskiller sig fra ribosomer ved membranen, der indeholder deres fordøjelsesenzymer. De kan ofte ses som afrundede eller sfæriske former, men de kan også have uregelmæssige former, når de har omgivet et stykke celleaffald.

Lysosomernes funktion er at fordøje cellemateriale, der ikke længere er nødvendigt. Cellefragmenter nedbrydes og udvises fra cellen. Lysosomer angriber også fremmede stoffer, der kommer ind i cellen og er som sådan et forsvar mod bakterier og vira.

Golgi-legemer eller Golgi-strukturer er stakke med flade sække og rør, der ser ud til at være klemt sammen i midten. Hver sæk er omgivet af en membran, der kan ses under tilstrækkelig forstørrelse. De ligner undertiden en mindre version af det endoplasmatiske retikulum, men de er separate kroppe, der er mere regelmæssige og ikke er knyttet til kernen. Golgi-kroppe hjælper med at producere lysosomer og omdanne proteiner til enzymer og hormoner.

Centrioler kommer parvis og findes normalt nær kernen. De er små cylindriske bundter med protein og er en nøgle til celledeling. Når man ser på mange celler, kan nogle være i færd med at dele sig, og centriolerne bliver derefter meget fremtrædende.

Under deling opløses cellekernen, og DNA'et, der findes i kromosomerne, duplikeres. Centriolerne skaber derefter en spindel af fibre, langs hvilken kromosomerne vandrer til modsatte ender af cellen. Cellen kan derefter dele sig med hver dattercelle, der modtager et komplet komplement af kromosomer. Under denne proces er centriolerne i hver ende af fibrenes spindel.

Alle celler skal opretholde en bestemt form, men nogle skal forblive stive, mens andre kan være mere fleksible. Cellen holder sin form med et cytoskelet, der består af forskellige strukturelle elementer afhængigt af cellefunktionen. Hvis cellen er en del af en større struktur, såsom et organ, der skal bevare sin form, består cytoskeletet af stive rør. Hvis cellen får lov til at give efter under tryk og ikke behøver at holde sin form fuldstændigt, er cytoskelet lettere, mere fleksibelt og består af proteinfilamenter.

Når man ser cellen på et mikrograf, viser cytoskeletet sig som tykke dobbeltlinjer i tilfælde af tubuli og tynde enkeltlinjer til filamenter. Nogle celler kan næppe have sådanne linjer, men i andre kan åbne rum være fyldt med cytoskeletet. Når man identificerer cellestrukturer, er det vigtigt at holde organelle membranerne adskilt ved at spore deres lukkede kredsløb, mens cytoskeletets linjer er åbne og krydser cellen.

For en fuldstændig identifikation af alle cellestrukturer er der behov for flere mikrofotografier. Dem, der viser hele cellen eller flere celler, vil ikke have nok detaljer til de mindste strukturer såsom kromosomer. Flere mikrofotografier af organeller med en gradvis højere forstørrelse viser de større strukturer såsom mitokondrier og derefter de mindste kroppe såsom centriolerne.

Når man først undersøger en forstørret vævsprøve, kan det være svært med det samme at se de forskellige cellestrukturer, men det er en god start at spore cellemembranerne. Identifikation af kernen og større organeller som mitokondrier er ofte det næste trin. I mikrofotografier med højere forstørrelse kan de andre organeller ofte identificeres ved en eliminationsproces, der søger nøgleegenskaber. Tallene på hver organel og struktur giver derefter et fingerpeg om cellefunktion og dens væv.