Kā identificēt šūnu struktūras

Dzīvās šūnas ir no vienas šūnas aļģēm un baktērijām līdz daudzšūnu organismiem, piemēram, sūnām un tārpiem, līdz sarežģītiem augiem un dzīvniekiem, ieskaitot cilvēkus. Noteiktas struktūras ir atrodamas visās dzīvajās šūnās, bet vienšūnu organismi un augstāku augu un dzīvnieku šūnas arī daudzējādā ziņā atšķiras. Gaismas mikroskopi var palielināt šūnas tā, lai būtu redzamas lielākas, definētākas struktūras, bet pārraides elektronu mikroskopi (TEM) ir nepieciešami, lai redzētu vissīkākās šūnu struktūras.

Šūnas un to struktūras bieži ir grūti identificējamas, jo sienas ir diezgan plānas, un dažādām šūnām var būt pilnīgi atšķirīgs izskats. Šūnām un to organelliem katram ir īpašības, kuras var izmantot to identificēšanai, un tas palīdz izmantot pietiekami lielu palielinājumu, kas parāda šīs detaļas.

Piemēram, gaismas mikroskops ar 300X palielinājumu parādīs šūnas un dažas detaļas, bet ne mazos šūnā esošos organoīdus. Tam nepieciešams TEM. TEM izmanto elektronus, lai izveidotu sīku struktūru sīkus attēlus, izšaujot elektronus caur audu paraugu un analizējot modeļus, elektroniem izejot no otras puses. Attēli no TEM parasti tiek apzīmēti ar šūnu tipu un palielinājumu - attēlu, kas apzīmēts ar "cilvēka temps" epitēlija šūnas, kas apzīmētas ar 7900X ", tiek palielinātas 7900 reizes un var parādīt šūnas detaļas, kodolu un citus struktūras. Gaismas mikroskopu izmantošana veselām šūnām un TEM mazākām funkcijām ļauj uzticami un precīzi identificēt pat visnepieņemamākās šūnu struktūras.

Mikrogrāfi ir palielinātie attēli, kas iegūti no gaismas mikroskopiem un TEM. Bieži tiek veikta šūnu mikrogrāfija no audu paraugiem un parāda nepārtrauktu šūnu un iekšējo struktūru masu, kuras ir grūti identificēt individuāli. Parasti šādās mikrogrāfijās ir redzamas daudzas līnijas, punkti, plankumi un kopas, kas veido šūnu un tās organellus. Lai identificētu dažādas daļas, nepieciešama sistemātiska pieeja.

Tas palīdz uzzināt, kas atšķir dažādas šūnu struktūras. Šūnas pašas par sevi ir lielākais slēgtais ķermenis mikrogrāfā, bet šūnu iekšienē ir daudz dažādu struktūru, katrai no tām ir savs identificējošo pazīmju kopums. Augsta līmeņa pieeja, kurā tiek noteiktas slēgtas robežas un tiek atrastas slēgtas formas, palīdz izolēt attēla komponentus. Pēc tam ir iespējams identificēt katru atsevišķo daļu, meklējot unikālas īpašības.

Starp visgrūtāk pareizi identificētajām šūnu struktūrām ir sīkas membrānas saistītās organellas katrā šūnā. Šīs struktūras ir svarīgas šūnu funkcijām, un lielākā daļa ir mazi šūnu vielas maisi, piemēram, olbaltumvielas, fermenti, ogļhidrāti un tauki. Viņiem visiem ir savas lomas šūnā, un tie ir svarīga šūnu izpētes un šūnu struktūras identificēšanas daļa.

Ne visām šūnām ir visu veidu organoīdi, un to skaits ir ļoti atšķirīgs. Lielākā daļa organožu ir tik mazas, ka tās var identificēt tikai uz organellu TEM attēliem. Lai gan forma un izmērs palīdz atšķirt dažus organellus, parasti ir nepieciešams redzēt iekšējo struktūru, lai pārliecinātos, kāda veida organeles tiek parādītas. Tāpat kā ar citām šūnu struktūrām, gan attiecībā uz visu šūnu, katras organeles īpašās iezīmes atvieglo identifikāciju.

Salīdzinot ar citiem šūnu mikrogrāfijās atrodamajiem priekšmetiem, šūnas ir neapšaubāmi lielākās, taču to robežas bieži ir pārsteidzoši grūti atrast. Baktēriju šūnas ir neatkarīgas un tām ir salīdzinoši bieza šūnu siena, tāpēc tās parasti var viegli redzēt. Visām pārējām šūnām, īpaši tām, kas atrodas augstāku dzīvnieku audos, ir tikai plāna šūnu membrāna un bez šūnu sienas. Uz audu mikrogrāfiem bieži ir tikai vājas līnijas, kas parāda šūnu membrānas un katras šūnas robežas.

Šūnām ir divas īpašības, kas atvieglo identifikāciju. Visām šūnām ir nepārtraukta šūnu membrāna, kas tās ieskauj, un šūnu membrāna aptver vairākas citas niecīgas struktūras. Kad šāda nepārtraukta membrāna ir atrasta un tā aptver daudzus citus ķermeņus, kuriem katram ir sava iekšējā struktūra, šo slēgto zonu var identificēt kā šūnu. Kad šūnas identitāte ir skaidra, var turpināt iekšējo struktūru identificēšanu.

Ne visām šūnām ir kodols, bet lielākajai daļai dzīvnieku un augu audos. Vienšūnu organismiem, piemēram, baktērijām, nav kodola, un dažām dzīvnieku šūnām, piemēram, cilvēka nobriedušām sarkanajām asins šūnām, arī nav. Citām parastajām šūnām, piemēram, aknu šūnām, muskuļu šūnām un ādas šūnām, šūnu membrānas iekšpusē ir skaidri noteikts kodols.

Kodols ir lielākais ķermenis šūnā, un tas parasti ir vairāk vai mazāk apaļa forma. Atšķirībā no šūnas, tās iekšpusē nav daudz struktūru. Lielākais objekts kodolā ir apaļais kodols, kas ir atbildīgs par ribosomu izgatavošanu. Ja palielinājums ir pietiekami liels, var redzēt tārpveida hromosomu struktūras kodola iekšienē, it īpaši, ja šūna gatavojas dalīties.

Ribosomas ir niecīgas olbaltumvielu un ribosomu RNS kopas, kuras kods nodrošina olbaltumvielu ražošanu. Tos var identificēt pēc membrānas trūkuma un pēc mazā izmēra. Šūnu organoīdu mikrogrāfijās tie izskatās kā mazi cietas vielas graudi, un visā šūnā ir daudz šo graudu.

Dažas ribosomas ir piestiprinātas pie endoplazmas retikuluma, virknes kroku un kanāliņu pie kodola. Šīs ribosomas palīdz šūnai ražot specializētus proteīnus. Ar ļoti lielu palielinājumu var būt iespējams redzēt, ka ribosomas veido divas sekcijas, lielāko daļu veido RNS un mazāku kopu veido saražotās olbaltumvielas.

Atrasts tikai šūnās, kurām ir kodols, endoplazmatiskais tīklojums ir struktūra, kas sastāv no salocītiem maisiņiem un caurulēm, kas atrodas starp kodolu un šūnu membrānu. Tas palīdz šūnai pārvaldīt olbaltumvielu apmaiņu starp šūnu un kodolu, un tai ir ribosomas, kas piestiprinātas sekcijai, ko sauc par aptuveno endoplazmatisko retikulumu.

Rupjais endoplazmatiskais tīklojums un tā ribosomas ražo šūnām specifiskus enzīmus, piemēram, aizkuņģa dziedzera šūnās esošo insulīnu un balto asins šūnu antivielas. Gludajam endoplazmas retikulam nav pievienotas ribosomas, un tie ražo ogļhidrātus un lipīdus, kas palīdz saglabāt šūnu membrānas neskartas. Abas endoplazmas tīklojuma daļas var identificēt pēc to savienojuma ar šūnas kodolu.

Mitohondriji ir šūnas spēkstacijas, kas sagremo glikozi, lai iegūtu uzglabāšanas molekulu ATP, ko šūnas izmanto enerģijai. Organellu veido gluda ārējā membrāna un salocīta iekšējā membrāna. Enerģijas ražošana notiek, molekulām pārvietojoties pa iekšējo membrānu. Mitohondriju skaits šūnā ir atkarīgs no šūnas funkcijas. Piemēram, muskuļu šūnās ir daudz mitohondriju, jo tās patērē daudz enerģijas.

Mitohondrijus var identificēt kā gludus, iegarenus ķermeņus, kas ir otra lielākā organelle aiz kodola. To atšķirīgā iezīme ir salocīta iekšējā membrāna, kas piešķir mitohondriju iekšienei tās struktūru. Šūnu mikrogrāfijā iekšējās membrānas krokas izskatās kā pirksti, kas iespiežas mitohondriju iekšpusē.

Lizosomas ir mazākas par mitohondrijām, tāpēc tās var redzēt tikai ļoti palielinātos TEM attēlos. Tos no ribosomām atšķir membrāna, kas satur to gremošanas enzīmus. Tos bieži var uzskatīt par noapaļotām vai sfēriskām formām, bet tiem var būt arī neregulāras formas, kad tie ir ieskauj šūnu atkritumu gabalu.

Lizosomu funkcija ir sagremot vairs nevajadzīgas šūnu vielas. Šūnu fragmenti tiek sadalīti un izvadīti no šūnas. Lizosomas uzbrūk arī svešām vielām, kas nonāk šūnā, un kā tādas ir aizsardzība pret baktērijām un vīrusiem.

Golgi ķermeņi jeb Golgi struktūras ir saplacinātu maisu un cauruļu kaudzes, kas izskatās kā saspiestas pa vidu. Katru maisu ieskauj membrāna, kuru var redzēt pietiekamā palielinājumā. Dažreiz tie izskatās kā mazāka endoplazmas retikuluma versija, taču tie ir atsevišķi ķermeņi, kas ir regulārāki un nav piestiprināti kodolam. Golgi ķermeņi palīdz ražot lizosomas un pārvērst olbaltumvielas fermentos un hormonos.

Centrioli nāk pa pāriem un parasti atrodami kodola tuvumā. Tie ir niecīgi cilindriski olbaltumvielu kūļi un ir atslēga šūnu dalīšanai. Apskatot daudzas šūnas, dažas var būt sadalīšanās procesā, un pēc tam centrioles kļūst ļoti pamanāmas.

Dalīšanās laikā šūnas kodols izšķīst un hromosomās atrodamā DNS tiek dublēta. Pēc tam centrioles izveido šķiedru vārpstu, pa kuru hromosomas migrē uz šūnas pretējiem galiem. Šūna pēc tam var dalīties ar katru meitas šūnu, kas saņem pilnu hromosomu papildinājumu. Šajā procesā centrioles atrodas šķiedru vārpstas abos galos.

Visām šūnām ir jāuztur noteikta forma, bet dažām jāpaliek stingrām, bet citas var būt elastīgākas. Šūna saglabā savu formu ar citoskeletu, kas sastāv no dažādiem struktūras elementiem atkarībā no šūnas funkcijas. Ja šūna ir daļa no lielākas struktūras, piemēram, orgāna, kam jāsaglabā sava forma, citoskelets sastāv no stingrām kanāliņām. Ja šūnai tiek ļauts ražoties zem spiediena un tai nav pilnībā jāsaglabā forma, citoskelets ir vieglāks, elastīgāks un sastāv no olbaltumvielu pavedieniem.

Apskatot šūnu uz mikrogrāfijas, citoskelets parādās kā biezas dubultas līnijas kanāliņu gadījumā un plānas vienas līnijas pavedieniem. Dažām šūnām var būt gandrīz šādas līnijas, bet citās atvērtās vietas var būt piepildītas ar citoskeletu. Nosakot šūnu struktūras, ir svarīgi paturēt organella membrānas atdalītas, izsekojot to slēgtā kontūrā, kamēr citoskeleta līnijas ir atvērtas un šķērso šūnu.

Lai pilnībā identificētu visas šūnu struktūras, ir nepieciešami vairāki mikrogrāfi. Tiem, kas parāda visu šūnu vai vairākas šūnas, nebūs pietiekami daudz detaļu vismazākajām struktūrām, piemēram, hromosomām. Vairāki organožu mikrogrāfi ar pakāpeniski lielāku palielinājumu parādīs lielākas struktūras, piemēram, mitohondrijus, un pēc tam vismazākos ķermeņus, piemēram, centrioles.

Pārbaudot vispirms palielinātu audu paraugu, var būt grūti uzreiz saskatīt dažādas šūnu struktūras, taču šūnu membrānu izsekošana ir labs sākums. Kodola un lielāku organoīdu, piemēram, mitohondriju, noteikšana bieži ir nākamais solis. Mikrogrāfijās ar lielāku palielinājumu pārējos organoīdus bieži var identificēt ar eliminācijas procesu, meklējot galvenās atšķirības pazīmes. Katras organeles un struktūras numuri dod priekšstatu par šūnas un tās audu darbību.