Hvordan identifisere cellestrukturer

Levende celler spenner fra de fra encellede alger og bakterier, gjennom flercellede organismer som mose og ormer, til komplekse planter og dyr inkludert mennesker. Visse strukturer finnes i alle levende celler, men encellede organismer og celler fra høyere planter og dyr er også forskjellige på mange måter. Lysmikroskop kan forstørre celler slik at de større, mer definerte strukturene kan sees, men overføringselektronmikroskop (TEM) er nødvendig for å se de minste cellestrukturene.

Celler og deres strukturer er ofte vanskelig å identifisere fordi veggene er ganske tynne, og forskjellige celler kan ha et helt annet utseende. Celler og deres organeller har hver sin karakteristikk som kan brukes til å identifisere dem, og det hjelper å bruke en forstørrelse som er høy nok som viser disse detaljene.

For eksempel vil et lysmikroskop med en forstørrelse på 300X vise celler og noen detaljer, men ikke de små organellene i cellen. For det er en TEM nødvendig. TEM bruker elektroner til å lage detaljerte bilder av små strukturer ved å skyte elektroner gjennom vevsprøven og analysere mønstrene når elektronene kommer ut av den andre siden. Bilder fra TEM er vanligvis merket med celletype og forstørrelse - et bilde merket "tem av menneske epitelceller merket 7900X "forstørres 7900 ganger og kan vise celledetaljer, kjernen og annet strukturer. Bruke lysmikroskop for hele celler og TEM for mindre funksjoner tillater pålitelig og nøyaktig identifisering av selv de mest unnvikende cellestrukturene.

Mikrografier er forstørrede bilder hentet fra lysmikroskop og TEM. Cellemikrografier blir ofte tatt fra vevsprøver og viser en kontinuerlig masse celler og indre strukturer som er vanskelig å identifisere individuelt. Vanligvis viser slike mikrografer mange linjer, prikker, flekker og klynger som utgjør cellen og dens organeller. En systematisk tilnærming er nødvendig for å identifisere de forskjellige delene.

Det hjelper å vite hva som skiller de forskjellige cellestrukturene. Cellene i seg selv er den største lukkede kroppen i mikrografen, men inne i cellene er det mange forskjellige strukturer, hver med sitt eget sett med identifiserende trekk. En tilnærming på høyt nivå der lukkede grenser identifiseres og lukkede former blir funnet, hjelper til med å isolere komponentene på bildet. Det er da mulig å identifisere hver enkelt del ved å lete etter unike egenskaper.

Blant de vanskeligste cellestrukturene å identifisere riktig er de små membranbundne organellene i hver celle. Disse strukturene er viktige for cellefunksjoner, og de fleste er små sekker av cellemateriale som proteiner, enzymer, karbohydrater og fett. De har alle sine egne roller å spille i cellen og representerer en viktig del av cellestudie og identifikasjon av cellestruktur.

Ikke alle celler har alle typer organeller, og antallet varierer mye. De fleste av organellene er så små at de bare kan identifiseres på TEM-bilder av organeller. Mens form og størrelse hjelper til med å skille noen organeller, er det vanligvis nødvendig å se den indre strukturen for å være sikker på hvilken type organell som vises. Som med de andre cellestrukturene og for cellen som helhet, gjør de spesielle egenskapene til hver organell identifikasjon enklere.

Sammenlignet med de andre fagene som finnes i cellemikrofotografier, er celler langt den største, men grensene er ofte overraskende vanskelige å finne. Bakterieceller er uavhengige og har en forholdsvis tykk cellevegg, slik at de vanligvis kan sees lett. Alle andre celler, spesielt de i vevene til høyere dyr, har bare en tynncellemembran og ingen cellevegg. På mikrografier av vev er det ofte bare svake linjer som viser cellemembranene og grensene for hver celle.

Celler har to egenskaper som gjør identifikasjonen enklere. Alle celler har en kontinuerlig cellemembran som omgir dem, og cellemembranen omslutter en rekke andre små strukturer. Når en slik kontinuerlig membran er funnet og den omslutter mange andre legemer som hver har sin egen indre struktur, kan det lukkede området identifiseres som en celle. Når identiteten til en celle er klar, kan identifikasjon av de indre strukturene fortsette.

Ikke alle celler har en kjerne, men de fleste av dem i dyre- og plantevev har det. Encellede organismer som bakterier har ikke noen kjerne, og noen dyreceller som menneskelige modne røde blodlegemer har heller ikke en. Andre vanlige celler som leverceller, muskelceller og hudceller har alle en klart definert kjerne inne i cellemembranen.

Kjernen er den største kroppen inne i cellen, og den er vanligvis mer eller mindre en rund form. I motsetning til cellen har den ikke mange strukturer inne i den. Det største objektet i kjernen er den runde kjernen som er ansvarlig for å lage ribosomer. Hvis forstørrelsen er høy nok, kan de ormlignende strukturene til kromosomene inne i kjernen sees, spesielt når cellen forbereder seg på å dele seg.

Ribosomer er små klumper av protein og ribosomalt RNA, koden som proteinene produseres etter. De kan identifiseres av mangel på membran og av liten størrelse. I mikrografier av celleorganeller ser de ut som små korn av fast stoff, og det er mange av disse kornene spredt over hele cellen.

Noen ribosomer er festet til det endoplasmatiske retikulum, en serie bretter og tubuli nær kjernen. Disse ribosomene hjelper cellen med å produsere spesialiserte proteiner. Ved veldig høy forstørrelse kan det være mulig å se at ribosomene består av to seksjoner, den største delen består av RNA og en mindre klynge utgjør de produserte proteinene.

Endoplasmatisk retikulum, som bare finnes i celler som har en kjerne, er en struktur som består av brettede sekker og rør som ligger mellom kjernen og cellemembranen. Det hjelper cellen med å administrere utvekslingen av proteiner mellom cellen og kjernen, og den har ribosomer festet til en seksjon som kalles grovt endoplasmatisk retikulum.

Det grove endoplasmatiske retikulumet og dets ribosomer produserer cellespesifikke enzymer som insulin i bukspyttkjertelceller og antistoffer for hvite blodlegemer. Det glatte endoplasmatiske retikulumet har ingen ribosomer festet og produserer karbohydrater og lipider som bidrar til å holde cellemembranene intakte. Begge deler av det endoplasmatiske retikulum kan identifiseres ved deres forbindelse til cellekjernen.

Mitokondrier er kraftsentrene i cellen og fordøyer glukose for å produsere lagringsmolekylet ATP som cellene bruker til energi. Organellen består av en glatt ytre membran og en foldet indre membran. Energiproduksjon skjer gjennom en overføring av molekyler over den indre membranen. Antall mitokondrier i en celle avhenger av cellefunksjonen. Muskelceller har for eksempel mange mitokondrier fordi de bruker mye energi.

Mitokondrier kan identifiseres som glatte, langstrakte kropper som er den nest største organellen etter kjernen. Deres karakteristiske trekk er den brettede indre membranen som gir det indre av mitokondriene sin struktur. På et cellemikrofotografi ser brettene på den indre membranen ut som fingrene som stikker inn i mitokondriene.

Lysosomer er mindre enn mitokondrier, så de kan bare sees i sterkt forstørrede TEM-bilder. De skiller seg ut fra ribosomer ved membranen som inneholder fordøyelsesenzymer. De kan ofte sees på som avrundede eller sfæriske former, men de kan også ha uregelmessige former når de har omringet et stykke celleavfall.

Funksjonen til lysosomer er å fordøye cellemateriale som ikke lenger er nødvendig. Cellefragmenter brytes ned og drives ut av cellen. Lysosomer angriper også fremmede stoffer som kommer inn i cellen og som sådan er et forsvar mot bakterier og virus.

Golgi-kropper eller Golgi-strukturer er stabler med flate sekker og rør som ser ut som om de er klemt sammen i midten. Hver sekk er omgitt av en membran som kan sees under tilstrekkelig forstørrelse. Noen ganger ser de ut som en mindre versjon av det endoplasmatiske retikulumet, men de er separate legemer som er mer regelmessige og ikke er festet til kjernen. Golgi-legemer hjelper til med å produsere lysosomer og omdanne proteiner til enzymer og hormoner.

Sentrioler kommer i par og finnes vanligvis nær kjernen. De er små sylindriske bunter med protein og er en nøkkel for celledeling. Når du ser på mange celler, kan noen være i ferd med å dele seg, og sentriolene blir da veldig fremtredende.

Under deling oppløses cellekjernen, og DNA som finnes i kromosomene dupliseres. Sentriolene lager deretter en spindel med fibre som kromosomene vandrer til motsatte ender av cellen. Cellen kan deretter dele seg med hver dattercelle som mottar et fullstendig komplement av kromosomer. I løpet av denne prosessen er sentriolene i hver ende av fibrenes spindel.

Alle celler må opprettholde en viss form, men noen må holde seg stive mens andre kan være mer fleksible. Cellen holder sin form med et cytoskjelett som består av forskjellige strukturelle elementer, avhengig av cellefunksjon. Hvis cellen er en del av en større struktur, for eksempel et organ som må beholde formen, består cytoskelettet av stive tubuli. Hvis cellen får gi seg under trykk og ikke trenger å holde formen fullstendig, er skjelettet lettere, mer fleksibelt og består av proteinfilamenter.

Når du ser på cellen på et mikroskop, viser skjelettet som tykke dobbeltlinjer når det gjelder tubuli og tynne enkeltlinjer for filamenter. Noen celler kan ha knapt slike linjer, men i andre kan åpne rom være fylt med cytoskelettet. Når du identifiserer cellestrukturer, er det viktig å holde organellmembranene atskilt ved å spore den lukkede kretsen mens cellene i cytoskelettet er åpne og krysser cellen.

For en fullstendig identifikasjon av alle cellestrukturer, er det behov for flere mikrofotografier. De som viser hele cellen, eller flere celler, vil ikke ha nok detaljer for de minste strukturer som kromosomer. Flere mikrofotografier av organeller med gradvis høyere forstørrelse vil vise større strukturer som mitokondrier og deretter de minste kroppene som sentriolene.

Når du først undersøker en forstørret vevsprøve, kan det være vanskelig å umiddelbart se de forskjellige cellestrukturene, men å spore cellemembranene er en god start. Å identifisere kjernen og større organeller som mitokondriene er ofte neste trinn. I mikrofotografiene med høyere forstørrelse kan de andre organellene ofte identifiseres ved en eliminasjonsprosess, på jakt etter viktige kjennetegn. Tallene på hver organell og struktur gir da en anelse om funksjonen til cellen og dens vev.