Kaip atpažinti ląstelių struktūras

Gyvosios ląstelės yra nuo vienos ląstelės dumblių ir bakterijų iki daugialąsčių organizmų, tokių kaip samanos ir kirminai, iki sudėtingų augalų ir gyvūnų, įskaitant žmones. Tam tikros struktūros yra visose gyvose ląstelėse, tačiau vienos ląstelės organizmai ir aukštesnių augalų bei gyvūnų ląstelės taip pat daugeliu atžvilgių skiriasi. Šviesos mikroskopai gali padidinti ląsteles taip, kad būtų galima pamatyti didesnes, labiau apibrėžtas struktūras, tačiau perdavimo elektronų mikroskopai (TEM) reikia norint pamatyti mažiausias ląstelių struktūras.

Ląsteles ir jų struktūras dažnai sunku identifikuoti, nes sienos yra gana plonos, o skirtingų ląstelių išvaizda gali būti visiškai kitokia. Kiekviena ląstelė ir jų organelės turi savybių, kurias galima naudoti joms identifikuoti, ir tai padeda naudoti pakankamai didelį padidinimą, kuris parodo šias detales.

Pavyzdžiui, šviesos mikroskopas su 300X padidinimu parodys ląsteles ir kai kurias detales, bet ne mažus ląstelės organelius. Tam reikalingas TEM. TEM naudoja elektronus, kad sukurtų išsamius mažų struktūrų vaizdus, ​​šaudydami elektronus per audinių mėginį ir analizuodami modelius, kai elektronai išeina iš kitos pusės. Vaizdai iš TEM dažniausiai žymimi langelio tipu ir didinimu - vaizdas pažymėtas „žmogaus tem epitelio ląstelės, pažymėtos 7900X ", yra padidintos 7900 kartų ir gali parodyti ląstelių detales, branduolį ir kitus struktūras. Šviesos mikroskopų naudojimas ištisoms ląstelėms ir TEM mažesnėms savybėms leidžia patikimai ir tiksliai nustatyti net sunkiausiai suvokiamas ląstelių struktūras.

Mikrografai yra padidinti vaizdai, gauti iš šviesos mikroskopų ir TEM. Dažnai daromos ląstelių mikrografijos iš audinių mėginių ir rodo nepertraukiamą ląstelių masę ir vidines struktūras, kurias sunku nustatyti atskirai. Paprastai tokios mikrografijos rodo daug linijų, taškų, pleistrų ir grupių, sudarančių ląstelę ir jos organelius. Norint nustatyti įvairias dalis, reikia sistemingo požiūrio.

Tai padeda žinoti, kuo skiriasi skirtingos ląstelių struktūros. Pačios ląstelės yra didžiausias uždaras kūnas mikrografe, tačiau ląstelių viduje yra daugybė skirtingų struktūrų, kiekviena iš jų turi savo identifikavimo požymių rinkinį. Aukšto lygio požiūris, kai nustatomos uždaros ribos ir randamos uždaros formos, padeda izoliuoti vaizdo komponentus. Tada galima nustatyti kiekvieną atskirą dalį, ieškant unikalių savybių.

Tarp sunkiausiai teisingai nustatomų ląstelių struktūrų yra mažos membranos surištos organelės kiekvienoje ląstelėje. Šios struktūros yra svarbios ląstelių funkcijoms ir dažniausiai yra maži ląstelių maišeliai, tokie kaip baltymai, fermentai, angliavandeniai ir riebalai. Jie visi turi savo vaidmenis ląstelėje ir yra svarbi ląstelių tyrimo ir ląstelių struktūros identifikavimo dalis.

Ne visos ląstelės turi visų tipų organelius, o jų skaičius labai skiriasi. Dauguma organelių yra tokie maži, kad juos galima atpažinti tik ant TEM organelių vaizdų. Nors forma ir dydis padeda atskirti kai kuriuos organelius, paprastai būtina pamatyti vidinę struktūrą, kad įsitikintumėte, koks organelių tipas rodomas. Kaip ir kitų ląstelių struktūrų, ir visos ląstelės atveju, kiekvienos organelės ypatumai palengvina identifikavimą.

Lyginant su kitais ląstelių mikrografuose esančiais subjektais, ląstelės yra neabejotinai didžiausios, tačiau jų ribas dažnai stebėtinai sunku rasti. Bakterijų ląstelės yra nepriklausomos ir turi palyginti storą ląstelių sienelę, todėl jas paprastai galima lengvai pamatyti. Visos kitos ląstelės, ypač tos, kurios yra aukštesnių gyvūnų audiniuose, turi tik ploną ląstelių membraną ir neturi ląstelių sienelių. Audinių mikrografuose dažnai yra tik silpnos linijos, rodančios ląstelių membranas ir kiekvienos ląstelės ribas.

Ląstelės turi dvi savybes, kurios palengvina identifikavimą. Visos ląstelės turi ištisinę ląstelių membraną, kuri juos supa, ir ląstelės membrana uždaro daugybę kitų mažų struktūrų. Kai randama tokia ištisinė membrana ir ji apgaubia daugelį kitų kūnų, kurių kiekvienas turi savo vidinę struktūrą, tą uždarą plotą galima identifikuoti kaip ląstelę. Kai ląstelės tapatybė bus aiški, bus galima nustatyti vidaus struktūras.

Ne visos ląstelės turi branduolį, tačiau dauguma jų yra gyvūnų ir augalų audiniuose. Vienaląsčiai organizmai, tokie kaip bakterijos, neturi branduolio, o kai kurios gyvūnų ląstelės, pavyzdžiui, subrendę žmogaus raudonieji kraujo kūneliai, taip pat neturi. Kitose įprastose ląstelėse, tokiose kaip kepenų ląstelės, raumenų ląstelės ir odos ląstelės, ląstelės membranos viduje yra aiškiai apibrėžtas branduolys.

Branduolys yra didžiausias kūnas ląstelės viduje, paprastai jis yra daugiau ar mažiau apvalios formos. Skirtingai nuo ląstelės, jos viduje nėra daug struktūrų. Didžiausias branduolio objektas yra apvalus branduolys, atsakingas už ribosomų gamybą. Jei padidinimas yra pakankamai didelis, gali būti matomos širdyje esančios chromosomų struktūros, ypač kai ląstelė ruošiasi dalytis.

Ribosomos yra nedideli baltymų ir ribosominės RNR sankaupos, pagal kurias gaminami baltymai. Juos galima atpažinti pagal membranos trūkumą ir mažą dydį. Ląstelių organelių mikrografijose jie atrodo kaip nedideli kietosios medžiagos grūdeliai, o šių grūdelių yra daugybė išsibarsčiusių visoje ląstelėje.

Kai kurios ribosomos yra pritvirtintos prie endoplazminio tinklo, šalia branduolio esančios klosčių ir kanalėlių serijos. Šios ribosomos padeda ląstelei gaminti specializuotus baltymus. Labai didinant galima pastebėti, kad ribosomos susideda iš dviejų sekcijų, didesnę dalį sudaro RNR ir mažesnę grupę sudaro pagaminti baltymai.

Randamas tik ląstelėse, turinčiose branduolį, endoplazminis tinklas yra struktūra, sudaryta iš sulankstytų maišelių ir vamzdelių, esančių tarp branduolio ir ląstelės membranos. Tai padeda ląstelei valdyti baltymų mainus tarp ląstelės ir branduolio, be to, ji turi ribosomas, pritvirtintas prie sekcijos, vadinamos grubiuoju endoplazminiu tinklu.

Grubus endoplazminis tinklas ir jo ribosomos gamina ląstelėms specifinius fermentus, tokius kaip kasos ląstelių insulinas ir baltųjų kraujo kūnelių antikūnai. Lygus endoplazminis tinklas neturi pritvirtintų ribosomų ir gamina angliavandenius bei lipidus, kurie padeda nepažeisti ląstelių membranų. Abi endoplazminio tinklo dalis galima atpažinti pagal jų ryšį su ląstelės branduoliu.

Mitochondrijos yra ląstelės jėgainės, virškinančios gliukozę, kad gautų kaupimo molekulę ATP, kurią ląstelės naudoja energijai. Organelė susideda iš lygios išorinės membranos ir sulankstytos vidinės membranos. Energijos gamyba vyksta perduodant molekules vidinei membranai. Mitochondrijų skaičius ląstelėje priklauso nuo ląstelės funkcijos. Pavyzdžiui, raumenų ląstelėse yra daug mitochondrijų, nes jos sunaudoja daug energijos.

Mitochondrijas galima identifikuoti kaip lygius, pailgus kūnus, kurie yra antra pagal dydį organelė po branduolio. Jų skiriamasis bruožas yra sulankstyta vidinė membrana, suteikianti mitochondrijų vidui struktūrą. Ląstelės mikrografijoje vidinės membranos klostės atrodo kaip pirštai, įsikišę į mitochondrijų vidų.

Lizosomos yra mažesnės nei mitochondrijos, todėl jas galima pamatyti tik labai padidintuose TEM vaizduose. Juos nuo ribosomų skiria membrana, kurioje yra jų virškinimo fermentai. Jie dažnai gali būti vertinami kaip suapvalintos ar sferinės formos, tačiau jie taip pat gali būti netaisyklingos formos, kai apsupo ląstelių atliekų gabalą.

Lizosomų funkcija yra virškinti nebereikalingas ląstelių medžiagas. Ląstelių fragmentai yra suskaidomi ir pašalinami iš ląstelės. Lizosomos taip pat puola į ląstelę patekusias svetimas medžiagas, kurios yra apsauga nuo bakterijų ir virusų.

„Golgi“ kūnai arba „Golgi“ struktūros yra suplotų maišų ir vamzdelių kaminai, kurie atrodo lyg suspausti per vidurį. Kiekvieną maišą supa membrana, kurią galima pamatyti pakankamai padidinus. Kartais jie atrodo kaip mažesnė endoplazminio tinklo versija, tačiau tai yra atskiri kūnai, kurie yra taisyklingesni ir nėra pritvirtinti prie branduolio. Golgi kūnai padeda gaminti lizosomas ir paversti baltymus fermentais ir hormonais.

Centriolės būna poromis ir dažniausiai randamos šalia branduolio. Jie yra maži cilindriniai baltymų ryšuliai ir yra raktas į ląstelių dalijimąsi. Žiūrint daug langelių, kai kurie gali dalytis, o centriolės tampa labai ryškios.

Dalijimosi metu ląstelės branduolys ištirpsta, o chromosomose randama DNR dubliuojama. Tada centriolės sukuria pluošto verpstę, kuria palei chromosomos migruoja į priešingus ląstelės galus. Tada ląstelė gali dalytis, kai kiekviena dukterinė ląstelė gauna pilną chromosomų komplementą. Šio proceso metu centriolės yra abiejuose pluošto verpstės galuose.

Visos ląstelės turi išlaikyti tam tikrą formą, tačiau kai kurios turi išlikti standžios, o kitos gali būti lankstesnės. Ląstelė išlaiko savo formą su citoskeletu, sudarytu iš skirtingų struktūrinių elementų, priklausomai nuo ląstelės funkcijos. Jei ląstelė yra didesnės struktūros dalis, pavyzdžiui, organas, kuris turi išlaikyti savo formą, citoskeletas susideda iš standžių kanalėlių. Jei ląstelei leidžiama duoti spaudimą ir ji neturi visiškai išlaikyti savo formos, citoskeletas yra lengvesnis, lankstesnis ir susideda iš baltymų gijų.

Žiūrint ląstelę į mikrografą, citoskeletas pasirodo kaip storos dvigubos linijos kanalėlių atveju ir plonos pavienės linijos siūlams. Kai kuriose ląstelėse tokių linijų beveik nėra, tačiau kitose atviros erdvės gali būti užpildytos citoskeletu. Nustatant ląstelių struktūras, svarbu išlaikyti organelio membranas atskirai, sekant jų uždarą grandinę, o citoskeleto linijos yra atviros ir kerta ląstelę.

Norint visiškai identifikuoti visas ląstelių struktūras, reikia kelių mikrografų. Tie, kurie rodo visą ląstelę arba kelias ląsteles, neturės pakankamai detalių mažiausioms struktūroms, tokioms kaip chromosomos. Kelios organelių mikrografijos su laipsniškai didesniu padidinimu parodys didesnes struktūras, tokias kaip mitochondrijas, o paskui ir mažiausius kūnus, tokius kaip centriolės.

Pirmą kartą tiriant padidinto audinio mėginį, gali būti sunku iš karto pamatyti skirtingas ląstelių struktūras, tačiau atsekti ląstelių membranas yra gera pradžia. Branduolio ir didesnių organelių, tokių kaip mitochondrijos, nustatymas dažnai yra kitas žingsnis. Didesnio padidinimo mikrografijose kitus organelius dažnai galima identifikuoti pašalinimo proceso metu, ieškant pagrindinių skiriamųjų požymių. Kiekvienos organelės ir struktūros skaičiai leidžia suprasti ląstelės ir jos audinių funkciją.