Kuinka tunnistaa solurakenteet

Elävät solut vaihtelevat yksisoluisten levien ja bakteerien soluista monisoluisten organismien, kuten sammalen ja matojen kautta monimutkaisiin kasveihin ja eläimiin, myös ihmisiin. Tiettyjä rakenteita löytyy kaikista elävistä soluista, mutta yksisoluiset organismit sekä ylempien kasvien ja eläinten solut ovat myös monin tavoin erilaisia. Valomikroskoopit voivat suurentaa soluja siten, että suuremmat, tarkemmin määritellyt rakenteet voidaan nähdä, mutta lähetyselektronimikroskoopit (TEM) tarvitaan pienimpien solurakenteiden näkemiseen.

Soluja ja niiden rakenteita on usein vaikea tunnistaa, koska seinät ovat melko ohuita, ja eri soluilla voi olla täysin erilainen ulkonäkö. Kummallakin solulla ja niiden organelleilla on ominaisuuksia, joita voidaan käyttää niiden tunnistamiseen, ja se auttaa käyttämään riittävän suurta suurennusta, joka näyttää nämä yksityiskohdat.

Esimerkiksi valomikroskooppi, jonka suurennus on 300X, näyttää solut ja joitain yksityiskohtia, mutta ei solun pieniä organelleja. Tätä varten tarvitaan TEM. TEM: t käyttävät elektroneja luomaan yksityiskohtaisia ​​kuvia pienistä rakenteista ampumalla elektroneja kudosnäytteen läpi ja analysoimalla kuvioita, kun elektronit poistuvat toiselta puolelta. TEM-kuvista on yleensä merkitty solutyyppi ja suurennus - kuva, johon on merkitty "tem of human" epiteelisolut leimatulla 7900X "suurennetaan 7900 kertaa ja voivat näyttää solun yksityiskohdat, ytimen ja muut rakenteet. Valomikroskooppien käyttö kokosoluille ja TEM pienemmille ominaisuuksille mahdollistaa jopa vaikeimpien solurakenteiden luotettavan ja tarkan tunnistamisen.

Mikroskoopit ovat suurennettuja kuvia, jotka on saatu valomikroskoopeista ja TEM: istä. Solumikrokuvia otetaan usein kudosnäytteistä ja näyttää jatkuvan massan soluja ja sisäisiä rakenteita, joita on vaikea tunnistaa erikseen. Tyypillisesti tällaisissa mikrokuvissa on paljon viivoja, pisteitä, laikkuja ja klustereita, jotka muodostavat solun ja sen organellit. Eri osien tunnistamiseksi tarvitaan systemaattinen lähestymistapa.

Se auttaa tietämään, mikä erottaa eri solurakenteet. Solut itse ovat suurin suljettu kappale mikrografissa, mutta solujen sisällä on monia erilaisia ​​rakenteita, joista jokaisella on oma joukko tunnistavia piirteitä. Korkean tason lähestymistapa, jossa suljetut rajat tunnistetaan ja suljetut muodot löydetään, auttaa eristämään kuvan komponentit. Sitten on mahdollista tunnistaa kukin erillinen osa etsimällä ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Yksi vaikeimmista solurakenteista tunnistaa oikein ovat pienet kalvoon sitoutuneet organellit jokaisessa solussa. Nämä rakenteet ovat tärkeitä solutoiminnoille, ja useimmat niistä ovat pieniä soluaineen pusseja, kuten proteiineja, entsyymejä, hiilihydraatteja ja rasvoja. Heillä kaikilla on omat roolinsa solussa ja ne ovat tärkeä osa solututkimusta ja solurakenteen tunnistamista.

Kaikilla soluilla ei ole kaikentyyppisiä organelleja, ja niiden lukumäärä vaihtelee suuresti. Suurin osa organelleista on niin pieniä, että ne voidaan tunnistaa vain organellien TEM-kuvista. Vaikka muoto ja koko auttavat erottamaan joitain organelleja, on yleensä tarpeen nähdä sisärakenne varmistaakseen, minkä tyyppisiä organelleja näytetään. Kuten muidenkin solurakenteiden ja koko solun kohdalla, kunkin organellin erityispiirteet tekevät tunnistamisesta helpompaa.

Verrattuna muihin solumikroskoopeista löydettyihin kohteisiin solut ovat ylivoimaisesti suurimmat, mutta niiden rajoja on usein yllättävän vaikea löytää. Bakteerisolut ovat itsenäisiä ja niillä on suhteellisen paksu soluseinä, joten ne voidaan yleensä nähdä helposti. Kaikilla muilla soluilla, erityisesti korkeampien eläinten kudoksissa, on vain ohut solukalvo eikä soluseinää. Kudoksen mikrokuvioissa on usein vain heikkoja viivoja, jotka osoittavat solukalvot ja kunkin solun rajat.

Soluilla on kaksi ominaisuutta, jotka helpottavat tunnistamista. Kaikilla soluilla on jatkuva solukalvo, joka ympäröi niitä, ja solukalvo sulkee joukon muita pieniä rakenteita. Kun tällainen jatkuva kalvo on löydetty ja se ympäröi monia muita kappaleita, joilla kullakin on oma sisäinen rakenne, tämä suljettu alue voidaan tunnistaa soluna. Kun solun identiteetti on selvä, sisärakenteiden tunnistaminen voi jatkua.

Kaikilla soluilla ei ole ydintä, mutta suurimmalla osalla eläin- ja kasvikudoksista. Yksisoluisilla organismeilla, kuten bakteereilla, ei ole ydettä, eikä joillakin eläinsoluilla, kuten ihmisen kypsillä punasoluilla. Muilla tavallisilla soluilla, kuten maksasoluilla, lihassoluilla ja ihosoluilla, on kaikilla selvästi määritelty ydin solukalvon sisällä.

Ydin on solun suurin kappale, ja se on yleensä enemmän tai vähemmän pyöreä muoto. Toisin kuin solu, sen sisällä ei ole paljon rakenteita. Ytimen suurin kohde on pyöreä ydin, joka on vastuussa ribosomien tekemisestä. Jos suurennus on riittävän suuri, ytimen sisällä olevien kromosomien matomaiset rakenteet voidaan nähdä, varsinkin kun solu valmistautuu jakautumaan.

Ribosomit ovat pieniä proteiinipaloja ja ribosomaalista RNA: ta, koodi, jonka mukaan proteiinit valmistetaan. Ne voidaan tunnistaa kalvojen puutteesta ja pienestä koostaan. Mikrokuvissa soluorganelleista ne näyttävät pieniltä kiinteän aineen jyviltä, ​​ja monia näistä rakeista on hajallaan solussa.

Jotkut ribosomit ovat kiinnittyneet endoplasmiseen retikulumiin, sarja taitoksia ja tubuluksia ytimen lähellä. Nämä ribosomit auttavat solua tuottamaan erikoistuneita proteiineja. Hyvin suurella suurennuksella voi olla mahdollista nähdä, että ribosomit koostuvat kahdesta osasta, joista suurin osa koostuu RNA: sta ja pienempi klusteri koostuu valmistetuista proteiineista.

Löydetään vain soluista, joilla on ydin, endoplasminen verkkokalvo on rakenne, joka koostuu taitetuista pusseista ja putkista, jotka sijaitsevat ytimen ja solukalvon välissä. Se auttaa solua hallitsemaan proteiinien vaihtoa solun ja ytimen välillä, ja sillä on ribosomeja, jotka on kiinnitetty osaan, jota kutsutaan karkeaksi endoplasmiseksi verkkokalvoksi.

Karkea endoplasman verkkokalvo ja sen ribosomit tuottavat soluspesifisiä entsyymejä, kuten insuliinia haimasoluissa ja vasta-aineita valkosoluille. Sileässä endoplasmisessa retikulumissa ei ole kiinnittyneitä ribosomeja, ja se tuottaa hiilihydraatteja ja lipidejä, jotka auttavat pitämään solukalvot ehjinä. Molemmat endoplasmisen verkkokalvon osat voidaan tunnistaa niiden yhteydestä solun ytimeen.

Mitokondriot ovat solun voimalaitoksia, jotka sulattavat glukoosia tuottamaan varastomolekyylin ATP: tä, jota solut käyttävät energiaan. Organelli koostuu sileästä ulkokalvosta ja taitetusta sisäkalvosta. Energian tuotanto tapahtuu siirtämällä molekyylejä sisäkalvon läpi. Mitokondrioiden lukumäärä solussa riippuu solun toiminnasta. Esimerkiksi lihassoluilla on monia mitokondrioita, koska ne kuluttavat paljon energiaa.

Mitokondriot voidaan tunnistaa sileiksi, pitkänomaisiksi kappaleiksi, jotka ovat toiseksi suurin organelli ytimen jälkeen. Niiden erottava piirre on taitettu sisäkalvo, joka antaa mitokondrioiden sisätilalle rakenteen. Solumikroskoopissa sisäkalvon taitokset näyttävät sormilta, jotka työntyvät mitokondrioiden sisäosiin.

Lysosomit ovat pienempiä kuin mitokondriot, joten ne näkyvät vain erittäin suurennetuissa TEM-kuvissa. Ne erotetaan ribosomeista kalvolla, joka sisältää niiden ruoansulatusentsyymit. Ne voidaan usein nähdä pyöristetyinä tai pallomaisina muotoina, mutta niillä voi olla myös epäsäännöllisiä muotoja, kun ne ovat ympäröineet palan solujätettä.

Lysosomien tehtävänä on sulattaa soluaine, jota ei enää tarvita. Solufragmentit hajotetaan ja karkotetaan solusta. Lysosomit hyökkäävät myös soluun tulevia vieraita aineita vastaan ​​ja suojaavat siten bakteereilta ja viruksilta.

Golgin rungot tai golgirakenteet ovat litistettyjen säkkien ja putkien pinoja, jotka näyttävät olevan puristettu keskelle. Jokaista säkkiä ympäröi kalvo, joka voidaan nähdä riittävällä suurennuksella. Ne näyttävät joskus pienemmältä versiolta endoplasmisesta verkkokerroksesta, mutta ne ovat erillisiä kappaleita, jotka ovat säännöllisempiä eivätkä ole kiinnittyneet ytimeen. Golgi-elimet auttavat tuottamaan lysosomeja ja muuttamaan proteiinit entsyymeiksi ja hormoneiksi.

Centriolit tulevat pareittain, ja ne löytyvät yleensä ytimen läheltä. Ne ovat pieniä sylinterimäisiä proteiinipaketteja ja ovat avain solujen jakautumiseen. Monia soluja tarkasteltaessa jotkut saattavat olla jakautumisprosessissa, ja sentrioleista tulee sitten hyvin näkyviä.

Jakautumisen aikana solun ydin liukenee ja kromosomeista löydetty DNA monistuu. Sentriolit luovat sitten kuitukaran, jota pitkin kromosomit siirtyvät solun vastakkaisiin päihin. Sitten solu voi jakaa jokaisen tytärsolun kanssa, joka saa täyden kromosomikomplementin. Tämän prosessin aikana centriolit ovat kuitujen karan kummassakin päässä.

Kaikkien solujen on säilytettävä tietty muoto, mutta joidenkin on pysyttävä jäykkinä, kun taas toiset voivat olla joustavampia. Solu pitää muodonsa sytoskeletolla, joka koostuu erilaisista rakenteellisista elementeistä solun toiminnasta riippuen. Jos solu on osa suurempaa rakennetta, kuten elin, jonka on säilytettävä muoto, sytoskeletti koostuu jäykistä putkista. Jos solun annetaan tuottaa paineessa eikä sen tarvitse pitää muotoa kokonaan, sytoskeletti on kevyempi, joustavampi ja koostuu proteiinifilamenteista.

Tarkasteltaessa solua mikroskoopilla sytoskeletti näkyy paksuna kaksoisviivana tubulusten tapauksessa ja ohuina yksittäisinä viivoina filamentteja varten. Joissakin soluissa ei ehkä ole juurikaan tällaisia ​​viivoja, mutta toisissa avoimet tilat voidaan täyttää sytoskeletolla. Solurakenteita tunnistettaessa on tärkeää pitää organellikalvot erillään jäljittämällä niiden suljettu piiri, kun sytoskeletin linjat ovat avoimia ja ylittävät solun.

Kaikkien solurakenteiden täydelliseksi tunnistamiseksi tarvitaan useita mikrokuvia. Niillä, jotka näyttävät koko solun tai useita soluja, ei ole riittävästi yksityiskohtia pienimmille rakenteille, kuten kromosomeille. Useat mikrovalokuvat organelleista, joilla on asteittain suurempi suurennus, osoittavat suuremmat rakenteet, kuten mitokondriot, ja sitten pienimmät kappaleet, kuten centriolit.

Kun ensin tutkitaan suurennettua kudosnäytettä, voi olla vaikea nähdä välittömästi eri solurakenteita, mutta solukalvojen jäljittäminen on hyvä alku. Ytimen ja suurempien organellien, kuten mitokondrioiden, tunnistaminen on usein seuraava vaihe. Suuremman suurennuksen mikrokuvissa muut organellit voidaan usein tunnistaa eliminointiprosessin avulla etsimällä keskeisiä erottavia ominaisuuksia. Kunkin organellin ja rakenteen numerot antavat sitten vihjeen solun ja sen kudosten toiminnasta.