細胞構造を特定する方法

生きている細胞は、単細胞の藻類やバクテリアの細胞から、コケやワームなどの多細胞生物から、人間を含む複雑な植物や動物にまで及びます。 特定の構造はすべての生細胞に見られますが、単細胞生物や高等植物や動物の細胞も多くの点で異なります。 光学顕微鏡は細胞を拡大して、より大きく、より明確な構造を見ることができますが、 透過型電子顕微鏡 （TEM）は、最も小さなセル構造を確認するために必要です。

細胞とその構造は、壁が非常に薄いために識別が難しいことが多く、細胞が異なれば外観もまったく異なる場合があります。 細胞とその細胞小器官はそれぞれ、それらを識別するために使用できる特性を持っており、これらの詳細を示す十分な倍率を使用するのに役立ちます。

たとえば、300倍の倍率の光学顕微鏡は、細胞といくつかの詳細を表示しますが、細胞内の小さな細胞小器官は表示しません。 そのためには、TEMが必要です。 TEMは、電子を使用して、組織サンプルを通して電子を発射し、電子が反対側を出るときのパターンを分析することによって、小さな構造の詳細な画像を作成します。 TEMからの画像は通常、細胞の種類と倍率でラベル付けされています–「人間のtem」とマークされた画像 7900X "とラベル付けされた上皮細胞は7,900倍に拡大され、細胞の詳細、核などを表示できます。 構造。 細胞全体に光学顕微鏡を使用し、小さな特徴にTEMを使用すると、最もとらえどころのない細胞構造でさえ、信頼性が高く正確な識別が可能になります。

顕微鏡写真は、光学顕微鏡とTEMから得られた拡大画像です。 細胞の顕微鏡写真はよく撮られます 組織サンプルから、識別が難しい細胞と内部構造の連続的な塊を示しています 個別に。 通常、このような顕微鏡写真は、細胞とその細胞小器官を構成する多くの線、点、パッチ、クラスターを示しています。 さまざまな部分を特定するには、体系的なアプローチが必要です。

何が異なる細胞構造を区別するのかを知るのに役立ちます。 細胞自体は顕微鏡写真で最大の閉じた体ですが、細胞の内部には多くの異なる構造があり、それぞれに独自の識別機能のセットがあります。 閉じた境界が識別され、閉じた形状が見つかる高レベルのアプローチは、画像上のコンポーネントを分離するのに役立ちます。 その後、固有の特性を探すことにより、それぞれの個別のパーツを識別することができます。

正しく識別するのが最も難しい細胞構造の中には、各細胞内の小さな膜結合細胞小器官があります。 これらの構造は細胞機能にとって重要であり、ほとんどはタンパク質、酵素、炭水化物、脂肪などの細胞物質の小さな袋です。 それらはすべて、細胞内で果たす独自の役割を持っており、細胞研究と細胞構造同定の重要な部分を表しています。

すべての細胞がすべての種類の細胞小器官を持っているわけではなく、それらの数は大きく異なります。 ほとんどのオルガネラは非常に小さいため、オルガネラのTEM画像でしか識別できません。 形状とサイズはいくつかの細胞小器官を区別するのに役立ちますが、通常、どのタイプの細胞小器官が示されているかを確認するために内部構造を確認する必要があります。 他の細胞構造と同様に、そして細胞全体として、各細胞小器官の特別な特徴は識別を容易にします。

細胞の顕微鏡写真に見られる他の被験者と比較すると、細胞は群を抜いて最大ですが、その限界を見つけるのは驚くほど難しいことがよくあります。 細菌細胞は独立しており、細胞壁が比較的厚いため、通常は簡単に見ることができます。 他のすべての細胞、特に高等動物の組織にある細胞は、薄い細胞膜しかなく、細胞壁はありません。 組織の顕微鏡写真には、細胞膜と各細胞の限界を示すかすかな線しかないことがよくあります。

セルには、識別を容易にする2つの特性があります。 すべての細胞はそれらを取り囲む連続した細胞膜を持っており、細胞膜は他の多くの小さな構造を囲んでいます。 そのような連続膜が見つかり、それぞれが独自の内部構造を持つ他の多くの物体を取り囲むと、その囲まれた領域は細胞として識別できます。 細胞の正体が明らかになると、内部構造の識別を進めることができます。

すべての細胞が核を持っているわけではありませんが、動植物組織のほとんどの細胞は核を持っています。 バクテリアなどの単細胞生物には核がなく、ヒトの成熟赤血球などの一部の動物細胞にも核がありません。 肝細胞、筋細胞、皮膚細胞などの他の一般的な細胞はすべて、細胞膜の内側に明確に定義された核を持っています。

核は細胞内で最大の体であり、通常は多かれ少なかれ丸い形をしています。 セルとは異なり、内部には多くの構造がありません。 核内の最大の物体は、リボソームの生成に関与する丸い核小体です。 倍率が十分に高い場合、特に細胞が分裂する準備をしているときに、核内の染色体の虫のような構造を見ることができます。

リボソームは、タンパク質とリボソームRNAの小さな塊であり、タンパク質の製造に使用されるコードです。 それらは、膜の欠如とサイズの小ささによって識別できます。 細胞小器官の顕微鏡写真では、それらは固形物の小さな粒子のように見え、これらの粒子の多くが細胞全体に散らばっています。

いくつかのリボソームは、小胞体、核の近くの一連のひだと細管に付着しています。 これらのリボソームは、細胞が特殊なタンパク質を生成するのを助けます。 非常に高い倍率では、リボソームが2つのセクションで構成されていることがわかります。大部分はRNAで構成され、小さなクラスターは製造されたタンパク質で構成されています。

小胞体は、核を持つ細胞にのみ見られ、核と細胞膜の間にある折りたたまれた嚢と管で構成された構造です。 細胞が細胞と核の間のタンパク質の交換を管理するのを助け、粗面小胞体と呼ばれる部分にリボソームが付着しています。

粗面小胞体とそのリボソームは、膵臓細胞のインスリンや白血球の抗体などの細胞特異的酵素を生成します。 滑らかな小胞体にはリボソームが付着しておらず、細胞膜を無傷に保つのに役立つ炭水化物と脂質を生成します。 小胞体の両方の部分は、細胞の核への接続によって識別できます。

ミトコンドリアは細胞の原動力であり、ブドウ糖を消化して、細胞がエネルギーに使用する貯蔵分子ATPを生成します。 オルガネラは、滑らかな外膜と折りたたまれた内膜で構成されています。 エネルギー生産は、内膜を横切る分子の移動を通じて起こります。 細胞内のミトコンドリアの数は、細胞の機能に依存します。 たとえば、筋細胞は多くのエネルギーを消費するため、多くのミトコンドリアを持っています。

ミトコンドリアは、核に次いで2番目に大きい細胞小器官である滑らかで細長い体として識別できます。 それらの際立った特徴は、ミトコンドリアの内部にその構造を与える折りたたまれた内膜です。 細胞の顕微鏡写真では、内膜のひだはミトコンドリアの内部に突き出た指のように見えます。

リソソームはミトコンドリアよりも小さいため、非常に拡大されたTEM画像でのみ見ることができます。 それらは、消化酵素を含む膜によってリボソームと区別されます。 それらはしばしば丸いまたは球形として見られますが、それらが細胞廃棄物の一部を囲んでいるとき、それらは不規則な形をしているかもしれません。

リソソームの機能は、不要になった細胞物質を消化することです。 細胞の断片は分解され、細胞から排出されます。 リソソームはまた、細胞に侵入する異物を攻撃するため、バクテリアやウイルスに対する防御になります。

ゴルジ体または​​ゴルジ構造は、平らにされた袋とチューブの積み重ねであり、中央でつままれているように見えます。 各袋は、十分な倍率で見ることができる膜に囲まれています。 それらは小胞体の小さなバージョンのように見えることもありますが、それらはより規則的で核に付着していない別個の体です。 ゴルジ体は、リソソームを生成し、タンパク質を酵素やホルモンに変換するのに役立ちます。

中心小体はペアで来て、通常、核の近くにあります。 それらはタンパク質の小さな円筒形の束であり、細胞分裂の鍵となります。 多くの細胞を見るとき、いくつかは分裂の過程にあるかもしれません、そして中心小体はそれから非常に目立つようになります。

分裂中に細胞核が溶解し、染色体にあるDNAが複製されます。 次に、中心小体は繊維の紡錘体を作り、それに沿って染色体が細胞の両端に移動します。 その後、細胞は分裂し、各娘細胞は染色体の完全な補体を受け取ります。 このプロセスの間、中心小体は繊維の紡錘体の両端にあります。

すべてのセルは特定の形状を維持する必要がありますが、一部のセルは剛性を維持する必要があり、その他のセルはより柔軟にすることができます。 細胞は、細胞の機能に応じて異なる構造要素で構成された細胞骨格でその形状を保持しています。 細胞がその形状を維持しなければならない器官などのより大きな構造の一部である場合、細胞骨格は硬い細管で構成されています。 細胞が圧力下で降伏することを許可され、その形状を完全に維持する必要がない場合、細胞骨格はより軽く、より柔軟で、タンパク質フィラメントで構成されています。

細胞を顕微鏡写真で見ると、細胞骨格は、尿細管の場合は太い二重線、フィラメントの場合は細い単一線として表示されます。 一部の細胞にはそのような線がほとんどない場合がありますが、他の細胞では、オープンスペースが細胞骨格で満たされている場合があります。 細胞構造を特定するときは、細胞骨格の線が開いて細胞を横切っている間、細胞小器官の膜を閉じた回路をトレースして分離しておくことが重要です。

すべての細胞構造を完全に特定するには、いくつかの顕微鏡写真が必要です。 細胞全体またはいくつかの細胞を示すものは、染色体などの最小の構造に対して十分な詳細を持っていません。 徐々に拡大するオルガネラのいくつかの顕微鏡写真は、ミトコンドリアなどのより大きな構造を示し、次に中心小体などの最小の体を示します。

拡大した組織サンプルを最初に調べるとき、さまざまな細胞構造をすぐに確認するのは難しいかもしれませんが、細胞膜をトレースすることは良いスタートです。 核とミトコンドリアなどのより大きな細胞小器官を特定することは、多くの場合、次のステップです。 高倍率の顕微鏡写真では、他の細胞小器官は、重要な特徴を探して、除去のプロセスによって識別できることがよくあります。 次に、各細胞小器官の数と構造が、細胞とその組織の機能に関する手がかりを与えます。