Žive stanice kreću se od stanica jednoćelijskih algi i bakterija, preko višećelijskih organizama poput mahovine i crva, pa sve do složenih biljaka i životinja, uključujući ljude. Određene strukture nalaze se u svim živim stanicama, ali jednoćelijski organizmi i stanice viših biljaka i životinja također se u mnogočemu razlikuju. Svjetlosni mikroskopi mogu povećati stanice tako da se mogu vidjeti veće, definiranije strukture, ali prijenosni elektronski mikroskopi (TEM) su potrebni da bi se vidjele najsitnije stanične strukture.
Stanice i njihove strukture često je teško prepoznati jer su zidovi prilično tanki, a različite stanice mogu imati potpuno drugačiji izgled. Stanice i njihove organele imaju karakteristike pomoću kojih ih se može identificirati, a pomaže koristiti dovoljno veliko povećanje koje pokazuje ove detalje.
Na primjer, svjetlosni mikroskop s povećanjem od 300X prikazat će stanice i neke detalje, ali ne i male organele unutar stanice. Za to je potreban TEM. TEM koriste elektrone kako bi stvorili detaljne slike sićušnih struktura pucajući elektrone kroz uzorak tkiva i analizirajući uzorke dok elektroni izlaze s druge strane. Slike s TEM-a obično su označene tipom ćelije i povećanjem - slikom označenom s "ljudski" epitelne stanice s oznakom 7900X "povećavaju se 7.900 puta i mogu prikazivati detalje o stanicama, jezgru i druge građevine. Korištenje svjetlosnih mikroskopa za cijele stanice i TEM-ova za manje značajke omogućuje pouzdanu i preciznu identifikaciju čak i najneuhvatljivijih staničnih struktura.
Što pokazuju stanične mikrografije?
Mikrografije su povećane slike dobivene svjetlosnim mikroskopima i TEM-ovima. Često se snimaju stanične mikrografije iz uzoraka tkiva i pokazuju kontinuiranu masu stanica i unutarnjih struktura koje je teško prepoznati pojedinačno. Tipično takve mikrografije prikazuju puno crta, točaka, mrlja i nakupina koje čine stanicu i njene organele. Za prepoznavanje različitih dijelova potreban je sustavni pristup.
Pomaže znati što razlikuje različite stanične strukture. Stanice su same po sebi najveće zatvoreno tijelo na mikrografu, ali unutar stanica nalazi se mnogo različitih struktura, svaka sa svojim skupom identifikacijskih obilježja. Pristup na visokoj razini gdje se identificiraju zatvorene granice i pronalaze zatvoreni oblici pomaže u izoliranju komponenata na slici. Tada je moguće identificirati svaki zasebni dio tražeći jedinstvene karakteristike.
Mikrografije staničnih organela
Među najtežim staničnim strukturama za pravilno prepoznavanje su malene membranski vezane organele unutar svake stanice. Te su strukture važne za stanične funkcije, a većina su male vrećice stanične tvari kao što su proteini, enzimi, ugljikohidrati i masti. Svi oni imaju svoje uloge u stanici i predstavljaju važan dio proučavanja stanica i identifikacije stanične strukture.
Nemaju sve stanice sve vrste organela, a njihov se broj uvelike razlikuje. Većina organela je toliko mala da ih se može prepoznati samo na TEM slikama organela. Iako oblik i veličina pomažu razlikovanju nekih organela, obično je potrebno vidjeti unutarnju strukturu kako bismo bili sigurni koja je vrsta organela prikazana. Kao i kod ostalih staničnih struktura i za stanicu u cjelini, posebne značajke svake organele olakšavaju identifikaciju.
Prepoznavanje stanica
U usporedbi s drugim subjektima koji se nalaze na staničnim mikrografima, stanice su daleko najveće, ali njihove je granice često iznenađujuće teško pronaći. Bakterijske stanice su neovisne i imaju relativno debelu staničnu stijenku, tako da ih se obično može lako vidjeti. Sve ostale stanice, posebno one u tkivima viših životinja, imaju samo tanku staničnu membranu i nemaju staničnu stijenku. Na mikrofotografijama tkiva često postoje samo nejasne crte koje prikazuju stanične membrane i granice svake stanice.
Stanice imaju dvije karakteristike koje olakšavaju identifikaciju. Sve stanice imaju kontinuiranu staničnu membranu koja ih okružuje, a stanična membrana zatvara niz drugih sitnih struktura. Jednom kad se pronađe takva kontinuirana membrana i ona zatvori mnoga druga tijela koja imaju svako svoju unutarnju strukturu, to zatvoreno područje može se identificirati kao stanica. Jednom kada je identitet stanice jasan, može se nastaviti s identifikacijom unutarnjih struktura.
Pronalaženje nukleusa
Nemaju sve stanice jezgru, ali većina stanica u životinjskim i biljnim tkivima ima. Jednostanični organizmi poput bakterija nemaju jezgru, a nemaju je ni neke životinjske stanice poput zrelih crvenih krvnih stanica čovjeka. Druge uobičajene stanice poput stanica jetre, mišićnih stanica i stanica kože imaju jasno definiranu jezgru unutar stanične membrane.
Jezgra je najveće tijelo unutar stanice i obično je manje-više okruglog oblika. Za razliku od stanice, ona nema puno struktura u sebi. Najveći objekt u jezgri je okrugla jezgra koja je odgovorna za stvaranje ribosoma. Ako je povećavanje dovoljno veliko, mogu se vidjeti glistaste strukture kromosoma unutar jezgre, posebno kada se stanica priprema za dijeljenje.
Kako ribosomi izgledaju i što rade
Ribosomi su malene nakupine proteina i ribosomske RNA, kod prema kojem se proteini proizvode. Mogu se prepoznati po nedostatku membrane i prema maloj veličini. Na mikrofotografijama staničnih organela izgledaju poput malih zrna čvrste tvari, a mnogo je tih zrna rasutih po stanici.
Neki ribosomi su pričvršćeni na endoplazmatski retikulum, niz nabora i tubula u blizini jezgre. Ti ribosomi pomažu stanici da proizvodi specijalizirane proteine. Pri vrlo velikom uvećanju može se vidjeti da se ribosomi sastoje od dva dijela, od kojih se veći dio sastoji od RNA, a manji klaster od proizvedenih proteina.
Endoplamični retikulum je lako prepoznati
Nađen samo u stanicama koje imaju jezgru, endoplazmatski retikulum je struktura sastavljena od presavijenih vrećica i cijevi smještenih između jezgre i stanične membrane. Pomaže stanici u upravljanju razmjenom bjelančevina između stanice i jezgre, a ima ribosome pričvršćene na odjeljak zvan grubi endoplazmatski retikulum.
Grubi endoplazmatski retikulum i njegovi ribosomi proizvode enzime specifične za stanice poput inzulina u stanicama gušterače i antitijela za bijele krvne stanice. Glatki endoplazmatski retikulum nema pričvršćene ribosome i stvara ugljikohidrate i lipide koji pomažu održati stanične membrane netaknutima. Oba dijela endoplazmatskog retikuluma mogu se identificirati njihovom vezom s jezgrom stanice.
Prepoznavanje mitohondrija
Mitohondriji su moćnici stanice, koji probavljaju glukozu da bi stvorili skladišnu molekulu ATP koju stanice koriste za energiju. Organela se sastoji od glatke vanjske membrane i presavijene unutarnje membrane. Proizvodnja energije odvija se prijenosom molekula kroz unutarnju membranu. Broj mitohondrija u stanici ovisi o funkciji stanice. Na primjer, mišićne stanice imaju mnogo mitohondrija jer troše puno energije.
Mitohondrije se mogu identificirati kao glatka, izdužena tijela koja su druga po veličini organela nakon jezgre. Njihova prepoznatljiva značajka je presavijena unutarnja opna koja unutrašnjosti mitohondrija daje strukturu. Na staničnom mikrografu nabori unutarnje membrane izgledaju poput prstiju koji strše u unutrašnjost mitohondrija.
Kako pronaći lizozome u TEM slikama organela
Lizozomi su manji od mitohondrija, pa se mogu vidjeti samo na jako uvećanim TEM slikama. Od ribosoma ih razlikuje membrana koja sadrži njihove probavne enzime. Često ih se može vidjeti kao zaobljene ili sferne oblike, ali mogu imati i nepravilne oblike kada su okružili komad staničnog otpada.
Funkcija lizosoma je probaviti staničnu tvar koja više nije potrebna. Fragmenti stanice se razgrađuju i izbacuju iz stanice. Lizozomi također napadaju strane tvari koje ulaze u stanicu i kao takve su obrana od bakterija i virusa.
Kako izgledaju Golgijeva tijela
Golgijeva tijela ili Golgijeve strukture su gomile spljoštenih vreća i cijevi koje izgledaju kao da su stegnute u sredini. Svaka vreća okružena je membranom koja se može vidjeti pod dovoljnim povećanjem. Ponekad izgledaju poput manje verzije endoplazmatskog retikuluma, ali to su zasebna tijela koja su pravilnija i nisu pričvršćena na jezgru. Golgijeva tijela pomažu u stvaranju lizosoma i pretvaranju proteina u enzime i hormone.
Kako prepoznati Centriole
Centriole dolaze u parovima i obično se nalaze u blizini jezgre. Oni su maleni cilindrični snopovi proteina i ključni su za diobu stanica. Kada se pregledavaju mnoge stanice, neke se mogu dijeliti, a centrioli tada postaju vrlo istaknuti.
Tijekom diobe stanična se jezgra otapa i DNA koja se nalazi u kromosomima se duplicira. Centrioli tada stvaraju vreteno vlakana duž kojih kromosomi migriraju na suprotne krajeve stanice. Stanica se tada može podijeliti sa svakom kćerkom koja prima puni komplement kromosoma. Tijekom ovog procesa centrioli se nalaze na oba kraja vretena vlakana.
Pronalaženje citoskeleta
Sve stanice moraju zadržati određeni oblik, ali neke moraju ostati ukočene, dok druge mogu biti fleksibilnije. Stanica drži svoj oblik citoskeletom koji se sastoji od različitih strukturnih elemenata, ovisno o funkciji stanice. Ako je stanica dio veće strukture, poput organa koji mora zadržati oblik, citoskelet se sastoji od krutih tubula. Ako se stanici dozvoli popuštanje pod pritiskom i ne mora u potpunosti zadržati svoj oblik, citoskelet je lakši, fleksibilniji i sastoji se od proteinskih niti.
Kada se stanica pregledava na mikrofotogramu, citoskelet se prikazuje kao debele dvostruke linije u slučaju tubula i tanke pojedinačne linije za niti. Neke stanice možda nemaju takve linije, ali u drugima otvoreni prostori mogu biti ispunjeni citoskeletom. Kada se identificiraju stanične strukture, važno je držati membrane organela odvojenim trasiranjem njihovog zatvorenog kruga dok su linije citoskeleta otvorene i prelaze stanicu.
Sve to zajedno
Za cjelovitu identifikaciju svih staničnih struktura potrebno je nekoliko mikrografija. Oni koji prikazuju cijelu stanicu ili nekoliko stanica, neće imati dovoljno detalja za najmanje strukture poput kromosoma. Nekoliko mikrofotografija organela s postupno većim povećanjem pokazat će veće strukture poput mitohondrija, a zatim i najmanja tijela poput centriola.
Pri prvom ispitivanju uvećanog uzorka tkiva možda će biti teško odmah vidjeti različite stanične strukture, ali traženje staničnih membrana dobar je početak. Identificiranje jezgre i većih organela poput mitohondrija često je sljedeći korak. U mikrografima s većim uvećanjem, ostale se organele često mogu identificirati postupkom eliminacije, tražeći ključne karakteristike razlikovanja. Brojevi svake organele i strukture tada daju naslutiti funkciju stanice i njezinih tkiva.