A sejtszerkezetek azonosítása

Az élő sejtek az egysejtű algák és baktériumok sejtjeitől a többsejtű szervezeteken, például mohán és férgeken át egészen a komplex növényekig és állatokig, beleértve az embert is. Bizonyos szerkezetek minden élő sejtben megtalálhatók, de az egysejtű organizmusok, valamint a magasabb rendű növények és állatok sejtjei is sok szempontból különböznek egymástól. A fénymikroszkópok megnövelhetik a sejteket, így a nagyobb, határozottabb struktúrák láthatók, de transzmissziós elektronmikroszkópok (TEM) szükségesek a legkisebb sejtszerkezetek megtekintéséhez.

A sejteket és azok szerkezetét gyakran nehéz azonosítani, mert a falak elég vékonyak, és a különböző sejtek teljesen más megjelenésűek lehetnek. A sejteknek és organelláiknak mindegyikük rendelkezik olyan jellemzőkkel, amelyek felhasználhatók azonosításukhoz, és ez segít a kellően nagy nagyítás alkalmazásában, amely megmutatja ezeket a részleteket.

Például egy 300-szoros nagyítású fénymikroszkóp megmutatja a sejteket és néhány részletet, de a sejten belüli kis organellákat nem. Ehhez TEM szükséges. A TEM-ek elektronok segítségével apró szerkezetekről készítenek részletes képeket azáltal, hogy elektronokat lőnek át a szövetmintán, és elemzik a mintázatokat, amikor az elektronok kilépnek a másik oldalról. A TEM-ekből származó képeket általában a sejttípussal és a nagyítással jelölik - ez egy olyan kép, amely "emberi tematikus" jelöléssel rendelkezik a 7900X "jelzésű hámsejteket 7900-szorosára nagyítják, és megmutathatják a sejt részleteit, a sejtmagot és egyéb szerkezetek. Fénymikroszkópok használata egész sejtekhez, TEM-ek kisebb tulajdonságokhoz pedig lehetővé teszik a legmegfoghatatlanabb sejtstruktúrák megbízható és pontos azonosítását.

A mikrográfok a fénymikroszkópokból és a TEM-ekből nyert nagyított képek. A sejtmikrográfiákat gyakran készítik szövetmintákból, és folyamatos sejt- és belső szerkezetet mutatnak, amelyeket nehéz azonosítani egyénileg. Az ilyen mikrográfiák általában sok vonalt, pontot, foltot és fürtöt mutatnak, amelyek a sejtet és annak organellumait alkotják. Szisztematikus megközelítésre van szükség a különböző részek azonosításához.

Segít megismerni, mi különbözteti meg a különböző sejtstruktúrákat. Maguk a sejtek a legnagyobb zárt test a mikrográfban, de a sejtek belsejében sokféle szerkezet található, amelyek mindegyikének megvan a maga azonosító jellemzői. Az a magas szintű megközelítés, ahol a zárt határokat azonosítják és zárt alakzatokat találnak, segít elkülöníteni a képen lévő komponenseket. Ezután egyedi jellemzők keresésével lehet azonosítani az egyes részeket.

A legnehezebben helyesen azonosítható sejtszerkezetek között vannak az apró, membránhoz kötött organellumok az egyes sejtekben. Ezek a struktúrák fontosak a sejtfunkciók szempontjából, és a legtöbb sejtanyag kis zsákja, például fehérjék, enzimek, szénhidrátok és zsírok. Mindegyiküknek megvan a maga szerepe a sejtben, és a sejttanulmányozás és a sejtszerkezet-azonosítás fontos részét képezi.

Nem minden sejt rendelkezik minden típusú organellummal, és számuk nagyban változik. Az organellák többsége olyan kicsi, hogy csak az organellák TEM képein azonosíthatók. Míg az alak és a méret segít megkülönböztetni egyes organellákat, általában meg kell nézni a belső szerkezetet, hogy biztosak lehessünk abban, hogy milyen típusú organellák láthatók. A többi sejtszerkezethez és a sejt egészéhez hasonlóan az egyes organellák sajátosságai megkönnyítik az azonosítást.

A sejtmikroszkópos felvételeken szereplő többi alanyhoz képest a sejtek messze a legnagyobbak, de határértékeiket gyakran meglepően nehéz megtalálni. A baktériumsejtek függetlenek és viszonylag vastag sejtfalúak, ezért általában könnyen láthatók. Az összes többi sejtnek, különösen a magasabb rendű állatok szöveteiben lévő sejteknek csak vékony sejtmembránja van és sejtszintje nincs. A szövet mikroszkópos felvételein gyakran csak halvány vonalak vannak, amelyek az egyes sejtek membránjait és határait mutatják.

A sejteknek két olyan jellemzőjük van, amelyek megkönnyítik az azonosítást. Valamennyi sejtnek folyamatos sejtmembránja van, amely körülveszi őket, és a sejtmembrán számos más apró struktúrát körülvesz. Miután egy ilyen folytonos membrán megtalálható, és sok más testet bezár, amelyek mindegyikének megvan a maga belső szerkezete, akkor az a zárt terület sejtként azonosítható. Miután a sejt azonosítása egyértelmű, folytatódhat a belső szerkezetek azonosítása.

Nem minden sejtnek van magja, de az állati és növényi szövetekben található sejteknek többsége igen. Az egysejtű szervezeteknek, például a baktériumoknak nincs magjuk, és néhány állati sejtnek, például az emberi érett vörösvértesteknek sincs. Más elterjedt sejtek, mint például a májsejtek, az izomsejtek és a bőrsejtek mindegyike világosan meghatározott maggal rendelkezik a sejtmembránon belül.

A sejt a sejt belsejében a legnagyobb test, és általában többé-kevésbé kerek alakú. A cellával ellentétben nincs sok szerkezete benne. A mag legnagyobb tárgya a kerek mag, amely felelős a riboszómák előállításáért. Ha a nagyítás elég nagy, akkor a mag belsejében található kromoszómák féregszerkezete látható, különösen akkor, ha a sejt osztódni készül.

A riboszómák apró fehérje- és riboszomális RNS-csomók, amelyek kódja szerint a fehérjék előállnak. A membrán hiánya és a kis méret alapján azonosíthatók. A sejtorganellek mikrográfiáin kis szilárd anyagszemcséknek tűnnek, és sok ilyen szemecske van szétszórva a sejtben.

Néhány riboszóma az endoplazmatikus retikulumhoz kapcsolódik, amely egy sor hajtás és tubulus a mag közelében. Ezek a riboszómák segítik a sejteket speciális fehérjék termelésében. Nagyon nagy nagyítással látható lehet, hogy a riboszómák két szakaszból állnak, a nagyobbik rész RNS-ből és egy kisebb klaszter alkotja a gyártott fehérjéket.

Csak azokban a sejtekben található meg, amelyeknek van magja, az endoplazmatikus retikulum olyan szerkezet, amely összehajtott tasakokból és csövekből áll, amelyek a sejtmag és a sejtmembrán között helyezkednek el. Segít a sejtnek a sejt és a sejt közötti fehérjecsere kezelésében, és a durva endoplazmatikus retikulumnak nevezett szakaszhoz riboszómák kapcsolódnak.

A durva endoplazmatikus retikulum és riboszómái sejtspecifikus enzimeket, például inzulint termelnek a hasnyálmirigy sejtjeiben, másrészt a fehérvérsejtek antitestjeit. A sima endoplazmatikus retikulum nem kapcsolódik riboszómákhoz, és szénhidrátokat és lipideket termel, amelyek segítenek a sejtmembránok sértetlenségében. Az endoplazmatikus retikulum mindkét része a sejtmaghoz való kapcsolódásuk alapján azonosítható.

A mitokondriumok a sejt erőművei, amelyek megemésztik a glükózt, hogy előállítsák az ATP tároló molekulát, amelyet a sejtek energiához használnak. Az organella egy sima külső membránból és egy összehajtott belső membránból áll. Az energiatermelés a molekulák belső membránon keresztül történő átvitelével történik. A sejtben lévő mitokondriumok száma a sejt működésétől függ. Az izomsejtek például sok mitokondriummal rendelkeznek, mert rengeteg energiát használnak fel.

A mitokondrium sima, hosszúkás testként azonosítható, amely a mag után a második legnagyobb organella. Megkülönböztető jellemzőjük a hajtogatott belső membrán, amely megadja a mitokondrium belsejének szerkezetét. A sejtmikrográfon a belső membrán redői úgy néznek ki, mint a mitokondrium belsejébe nyúló ujjak.

A lizoszómák kisebbek, mint a mitokondriumok, ezért csak erősen nagyított TEM képeken láthatók. A riboszómáktól az emésztőenzimeiket tartalmazó membrán különbözteti meg őket. Gyakran lekerekítettnek vagy gömb alakúnak tekinthetők, de szabálytalan alakúak is lehetnek, amikor körülvesznek egy darab sejt hulladékot.

A lizoszómák feladata a már nem szükséges sejtanyagok emésztése. A sejttöredékeket lebontják és kizárják a sejtből. A lizoszómák a sejtbe jutó idegen anyagokat is megtámadják, és mint ilyenek védelmet nyújtanak a baktériumok és vírusok ellen.

A golgi testek vagy a golgi szerkezetek egy lapos zsákok és csövek halmazai, amelyek úgy néznek ki, mintha középen összecsípték volna őket. Minden zsákot membrán vesz körül, amely kellő nagyítással látható. Néha úgy néznek ki, mint az endoplazmatikus retikulum kisebb változata, de külön testek, amelyek szabályosabbak és nem kapcsolódnak a maghoz. A golgi testek segítik a lizoszómák termelését és a fehérjék enzimekké és hormonokká alakítását.

A centriolák párban érkeznek, és általában a mag közelében találhatók. Apró, hengeres fehérje kötegek, és kulcsfontosságúak a sejtosztódás szempontjából. Sok sejt megtekintésekor egyesek feloszlatása lehet folyamatban, és a centriolák ezután nagyon előtérbe kerülnek.

Az osztódás során a sejtmag feloldódik, és a kromoszómákban található DNS megduplázódik. Ezután a centriolák egy szálorsót hoznak létre, amely mentén a kromoszómák a sejt ellentétes végeihez vándorolnak. A sejt ezután feloszthatja az egyes leánysejteket, amelyek a kromoszómák teljes komplementjét kapják. Ennek során a centriolák a szálak orsójának mindkét végén vannak.

Minden sejtnek meg kell tartania egy bizonyos alakot, de egyeseknek merevnek kell maradniuk, míg mások rugalmasabbak lehetnek. A sejt formáját egy citoszkeleton tartja, amely a sejt funkciójától függően különböző szerkezeti elemekből áll. Ha a sejt egy nagyobb szerkezet része, például egy szervnek, amelynek meg kell őriznie az alakját, a citoszkeleton merev tubulusokból áll. Ha a sejtet nyomás alatt hagyják hozni, és nem kell teljesen megtartania az alakját, a citoszkeleton könnyebb, rugalmasabb és fehérje szálakból áll.

Amikor a sejtet mikrográfon tekintjük meg, a citoszkeleton vastag kettős vonalként jelenik meg a tubulusok esetében, és a filamentumok vékony egyvonalaként. Egyes sejtekben alig vannak ilyen vonalak, de másokban a nyitott terek megtelhetnek a citoszkeletonnal. A sejtszerkezetek azonosításakor fontos, hogy az organella membránjait elkülönítve tartsuk le zárt körük nyomon követésével, miközben a citoszkeleton vonalai nyitottak és keresztezik a sejtet.

Az összes sejtszerkezet teljes azonosításához több mikrográf szükséges. Azok, amelyek az egész sejtet vagy több sejtet mutatnak, nem lesznek elegendő részletekkel a legkisebb struktúrákhoz, például a kromoszómákhoz. A fokozatosan nagyobb nagyítású organellák több mikroszkópos felvétele megmutatja a nagyobb struktúrákat, például a mitokondriumokat, majd a legkisebb testeket, például a centriolákat.

A nagyított szövetminta első vizsgálatakor nehéz lehet azonnal meglátni a különböző sejtszerkezeteket, de a sejtmembránok nyomon követése jó kezdet. A mag és a nagyobb organellumok, például a mitokondrium azonosítása gyakran a következő lépés. A nagyobb nagyítású mikrográfiákban a többi organellumot gyakran eliminációs folyamat segítségével lehet azonosítani, a legfontosabb megkülönböztető jellemzőket keresve. Ezután az egyes organellák és struktúrák száma ad sejtetést a sejt és szöveteinek működéséről.