Cum se identifică structurile celulare

Celulele vii variază de la cele ale algelor unicelulare și bacteriilor, până la organisme multicelulare, cum ar fi mușchi și viermi, până la plante și animale complexe, inclusiv oameni. Anumite structuri se găsesc în toate celulele vii, dar organismele unicelulare și celulele plantelor și animalelor superioare sunt, de asemenea, diferite în multe feluri. Microscoapele cu lumină pot mări celulele astfel încât să poată fi văzute structurile mai mari și mai definite, dar microscopuri electronice de transmisie (TEM) sunt necesare pentru a vedea cele mai mici structuri celulare.

Celulele și structurile lor sunt adesea greu de identificat, deoarece pereții sunt destul de subțiri și diferite celule pot avea un aspect complet diferit. Celulele și organele lor au fiecare caracteristici care pot fi utilizate pentru a le identifica și ajută la utilizarea unei măriri suficient de mari care să arate aceste detalii.

De exemplu, un microscop cu lumină cu o mărire de 300X va afișa celule și câteva detalii, dar nu și organele mici din celulă. Pentru aceasta, este nevoie de un TEM. TEM-urile folosesc electroni pentru a crea imagini detaliate ale unor structuri minuscule, împingând electroni prin eșantionul de țesut și analizând tiparele pe măsură ce electronii ies din cealaltă parte. Imaginile din TEM sunt de obicei etichetate cu tipul de celulă și mărire - o imagine marcată „tem of human celulele epiteliale etichetate 7900X "sunt mărite de 7.900 de ori și pot arăta detaliile celulelor, nucleul și alte structuri. Utilizarea de microscopuri luminoase pentru celule întregi și TEM-uri pentru caracteristici mai mici permite identificarea fiabilă și precisă chiar și a celor mai evazive structuri celulare.

Micrografiile sunt imaginile mărite obținute de la microscopii de lumină și TEM-uri. Se fac adesea micrografii celulare din probe de țesut și prezintă o masă continuă de celule și structuri interne greu de identificat individual. De obicei, astfel de micrografii prezintă o mulțime de linii, puncte, patch-uri și grupuri care alcătuiesc celula și organitele sale. Este necesară o abordare sistematică pentru identificarea diferitelor părți.

Ajută să știm ce distinge diferitele structuri celulare. Celulele în sine sunt cel mai mare corp închis din micrografie, dar în interiorul celulelor există multe structuri diferite, fiecare cu propriul set de trăsături de identificare. O abordare la nivel înalt în care se identifică limite închise și se găsesc forme închise ajută la izolarea componentelor de pe imagine. Apoi este posibil să identificați fiecare parte separată, căutând caracteristici unice.

Printre cele mai dificile structuri celulare de identificat corect se numără micile organite legate de membrană din fiecare celulă. Aceste structuri sunt importante pentru funcțiile celulare și majoritatea sunt saci mici de materie celulară, cum ar fi proteinele, enzimele, carbohidrații și grăsimile. Toți au rolurile lor de jucat în celulă și reprezintă o parte importantă a studiului celular și a identificării structurii celulare.

Nu toate celulele au toate tipurile de organite, iar numărul lor variază foarte mult. Majoritatea organelor sunt atât de mici încât pot fi identificate doar pe imagini TEM ale organelor. În timp ce forma și dimensiunea ajută la distingerea unor organite, este de obicei necesar să vedeți structura interioară pentru a fi siguri ce tip de organite este prezentat. Ca și în cazul celorlalte structuri celulare și pentru celula în ansamblu, caracteristicile speciale ale fiecărui organet facilitează identificarea.

Comparativ cu ceilalți subiecți găsiți în micrografiile celulare, celulele sunt de departe cele mai mari, dar limitele lor sunt adesea surprinzător de greu de găsit. Celulele bacteriene sunt independente și au un perete celular relativ gros, așa că de obicei pot fi văzute cu ușurință. Toate celelalte celule, în special cele din țesuturile animalelor superioare, au doar o membrană celulară subțire și nu au perete celular. Pe micrografiile de țesuturi există adesea doar linii slabe care arată membranele celulare și limitele fiecărei celule.

Celulele au două caracteristici care facilitează identificarea. Toate celulele au o membrană celulară continuă care le înconjoară, iar membrana celulară cuprinde o serie de alte structuri mici. Odată ce se găsește o astfel de membrană continuă și cuprinde multe alte corpuri care fiecare au propria lor structură internă, acea zonă închisă poate fi identificată ca o celulă. Odată ce identitatea unei celule este clară, identificarea structurilor interioare poate continua.

Nu toate celulele au un nucleu, dar cele mai multe dintre cele din țesuturile animale și vegetale au. Organismele unicelulare, cum ar fi bacteriile, nu au un nucleu, iar unele celule animale, cum ar fi celulele roșii din sânge, nu au nici unul. Alte celule comune, cum ar fi celulele hepatice, celulele musculare și celulele pielii, toate au un nucleu clar definit în membrana celulară.

Nucleul este cel mai mare corp din interiorul celulei și de obicei are o formă mai mult sau mai puțin rotundă. Spre deosebire de celulă, nu are o mulțime de structuri în interiorul ei. Cel mai mare obiect din nucleu este nucleul rotund care este responsabil pentru producerea ribozomilor. Dacă mărirea este suficient de mare, se pot vedea structurile asemănătoare cu viermii cromozomilor din interiorul nucleului, mai ales atunci când celula se pregătește să se împartă.

Ribozomii sunt mici grupuri de proteine ​​și ARN ribozomal, codul conform căruia sunt fabricate proteinele. Ele pot fi identificate prin lipsa lor de membrană și prin dimensiunea redusă. În micrografiile de organite celulare, ele arată ca niște boabe mici de materie solidă și există multe dintre aceste boabe împrăștiate în celulă.

Unii ribozomi sunt atașați la reticulul endoplasmatic, o serie de pliuri și tubuli lângă nucleu. Acești ribozomi ajută celula să producă proteine ​​specializate. La o mărire foarte mare, este posibil să se vadă că ribozomii sunt alcătuiti din două secțiuni, partea mai mare compusă din ARN și un grup mai mic alcătuit din proteinele fabricate.

Găsit doar în celulele care au un nucleu, reticulul endoplasmatic este o structură formată din saci și tuburi pliate situate între nucleu și membrana celulară. Ajută celula să gestioneze schimbul de proteine ​​între celulă și nucleu și are ribozomi atașați la o secțiune numită reticul endoplasmatic dur.

Reticulul endoplasmatic dur și ribozomii săi produc enzime specifice celulelor, cum ar fi insulina din celulele pancreasului și anticorpii pentru celulele albe din sânge. Reticulul endoplasmatic neted nu are atașați ribozomi și produce carbohidrați și lipide care ajută la menținerea intacte a membranelor celulare. Ambele părți ale reticulului endoplasmatic pot fi identificate prin conexiunea lor cu nucleul celulei.

Mitocondriile sunt centralele celulare, digerând glucoza pentru a produce molecula de stocare ATP pe care celulele o folosesc pentru energie. Organitul este alcătuit dintr-o membrană exterioară netedă și o membrană interioară pliată. Producția de energie are loc printr-un transfer de molecule prin membrana interioară. Numărul mitocondriilor dintr-o celulă depinde de funcția celulei. Celulele musculare, de exemplu, au multe mitocondrii, deoarece consumă multă energie.

Mitocondriile pot fi identificate ca fiind corpuri netede, alungite, care sunt al doilea cel mai mare organit după nucleu. Trăsătura lor distinctivă este membrana interioară pliată care conferă interiorului mitocondriilor structura sa. Pe o micrografie celulară, pliurile membranei interioare arată ca niște degete care ies în interiorul mitocondriilor.

Lizozomii sunt mai mici decât mitocondriile, deci pot fi văzuți doar în imagini TEM foarte mărite. Se disting de ribozomi prin membrana care conține enzimele lor digestive. Ele pot fi adesea văzute ca forme rotunjite sau sferice, dar pot avea și forme neregulate atunci când au înconjurat o bucată de deșeuri celulare.

Funcția lizozomilor este de a digera materia celulară care nu mai este necesară. Fragmentele de celule sunt defalcate și expulzate din celulă. Lizozomii atacă, de asemenea, substanțele străine care intră în celulă și, ca atare, sunt o apărare împotriva bacteriilor și virușilor.

Corpurile Golgi sau structurile Golgi sunt stive de saci aplatizați și tuburi care arată că au fost ciupite împreună în mijloc. Fiecare sac este înconjurat de o membrană care poate fi văzută sub o mărire suficientă. Uneori arată ca o versiune mai mică a reticulului endoplasmatic, dar sunt corpuri separate, care sunt mai regulate și nu sunt atașate de nucleu. Corpurile Golgi ajută la producerea lizozomilor și la transformarea proteinelor în enzime și hormoni.

Centriolii vin în perechi și se găsesc de obicei lângă nucleu. Sunt mici pachete cilindrice de proteine ​​și sunt o cheie pentru diviziunea celulară. Când vizualizați multe celule, unele pot fi în procesul de divizare, iar centriolii devin apoi foarte proeminenți.

În timpul diviziunii, nucleul celulei se dizolvă și ADN-ul găsit în cromozomi este duplicat. Centriolii creează apoi un fus de fibre de-a lungul căruia cromozomii migrează către capetele opuse ale celulei. Celula se poate împărți apoi cu fiecare celulă fiică primind un complement complet de cromozomi. În timpul acestui proces, centriolii sunt la ambele capete ale fusului de fibre.

Toate celulele trebuie să mențină o anumită formă, dar unele trebuie să rămână rigide, în timp ce altele pot fi mai flexibile. Celula își păstrează forma cu un citoschelet format din diferite elemente structurale în funcție de funcția celulei. Dacă celula face parte dintr-o structură mai mare, cum ar fi un organ care trebuie să-și păstreze forma, citoscheletul este format din tubuli rigizi. Dacă celula este lăsată să cedeze sub presiune și nu trebuie să-și păstreze forma complet, citoscheletul este mai ușor, mai flexibil și este format din filamente proteice.

Când vizualizați celula pe o micrografie, citoscheletul apare ca linii duble groase în cazul tubulilor și linii subțiri subțiri pentru filamente. Unele celule pot avea abia astfel de linii, dar în altele, spațiile deschise pot fi umplute cu citoscheletul. Când identificați structurile celulare, este important să păstrați membranele organelor separate, urmărind circuitul închis al acestora, în timp ce liniile citoscheletului sunt deschise și traversează celula.

Pentru o identificare completă a tuturor structurilor celulare, sunt necesare mai multe micrografii. Cele care prezintă întreaga celulă sau mai multe celule nu vor avea suficiente detalii pentru cele mai mici structuri, cum ar fi cromozomii. Câteva micrografii de organite cu o mărire progresiv mai mare vor arăta structurile mai mari, cum ar fi mitocondriile și apoi cele mai mici corpuri, cum ar fi centriolii.

La examinarea pentru prima dată a unei probe de țesut mărit, poate fi dificil să se vadă imediat diferitele structuri celulare, dar urmărirea membranelor celulare este un bun început. Identificarea nucleului și a organelor mai mari, cum ar fi mitocondriile, este adesea pasul următor. În micrografiile cu mărire superioară, celelalte organite pot fi adesea identificate printr-un proces de eliminare, căutând caracteristici cheie distinctive. Numerele fiecărei organite și structuri oferă apoi un indiciu cu privire la funcția celulei și a țesuturilor sale.