Как идентифицировать клеточные структуры

Живые клетки варьируются от клеток одноклеточных водорослей и бактерий до многоклеточных организмов, таких как мох и черви, до сложных растений и животных, включая человека. Определенные структуры присутствуют во всех живых клетках, но одноклеточные организмы и клетки высших растений и животных также во многом отличаются. Световые микроскопы могут увеличивать клетки, чтобы можно было увидеть более крупные и четкие структуры, но просвечивающие электронные микроскопы (ПЭМ) необходимы, чтобы увидеть мельчайшие клеточные структуры.

Клетки и их структуры часто трудно идентифицировать, потому что стенки довольно тонкие, а разные клетки могут иметь совершенно разный вид. Каждая клетка и их органеллы обладают характеристиками, которые можно использовать для их идентификации, и это помогает использовать достаточно большое увеличение, которое показывает эти детали.

Например, световой микроскоп с увеличением в 300 раз покажет клетки и некоторые детали, но не маленькие органеллы внутри клетки. Для этого необходим ТЕА. ТЕМ используют электроны для создания подробных изображений крошечных структур, стреляя электронами через образец ткани и анализируя паттерны, когда электроны выходят с другой стороны. Изображения, полученные с помощью ПЭМ, обычно помечаются типом ячейки и увеличением - изображение с пометкой «tem of human». эпителиальные клетки, помеченные 7900X ", увеличены в 7900 раз и могут отображать детали клеток, ядро ​​и другие конструкции. Использование световых микроскопов для целых клеток и ПЭМ для более мелких деталей позволяет надежно и точно идентифицировать даже самые неуловимые клеточные структуры.

Микрофотографии представляют собой увеличенные изображения, полученные с помощью световых микроскопов и ПЭМ. Микрофотографии клеток часто делают из образцов тканей и показывают непрерывную массу клеток и внутренних структур, которые трудно идентифицировать индивидуально. Обычно такие микрофотографии показывают множество линий, точек, пятен и кластеров, которые составляют клетку и ее органеллы. Системный подход необходим для определения различных частей.

Это помогает узнать, что отличает различные клеточные структуры. Сами клетки представляют собой самое большое замкнутое тело на микрофотографии, но внутри клеток находится множество различных структур, каждая со своим собственным набором отличительных признаков. Высокоуровневый подход, при котором выявляются замкнутые границы и обнаруживаются замкнутые формы, помогает изолировать компоненты на изображении. Затем можно идентифицировать каждую отдельную часть путем поиска уникальных характеристик.

К числу наиболее сложных для правильной идентификации клеточных структур относятся крошечные мембраносвязанные органеллы внутри каждой клетки. Эти структуры важны для функционирования клеток, и большинство из них представляют собой небольшие мешочки клеточного вещества, такого как белки, ферменты, углеводы и жиры. Все они играют свою роль в клетке и представляют собой важную часть изучения клетки и идентификации структуры клетки.

Не все клетки имеют все типы органелл, и их количество сильно различается. Большинство органелл настолько малы, что их можно идентифицировать только на ПЭМ-изображениях органелл. Хотя форма и размер помогают различить некоторые органеллы, обычно необходимо увидеть внутреннюю структуру, чтобы убедиться, какой тип органелл показан. Как и в случае с другими клеточными структурами и для клетки в целом, особенности каждой органеллы упрощают идентификацию.

По сравнению с другими объектами, обнаруженными на микрофотографиях клеток, клетки являются самыми большими, но их пределы часто на удивление трудно найти. Бактериальные клетки независимы и имеют сравнительно толстую клеточную стенку, поэтому их обычно легко увидеть. Все остальные клетки, особенно в тканях высших животных, имеют только тонкую клеточную мембрану и не имеют клеточной стенки. На микрофотографиях ткани часто видны только слабые линии, показывающие клеточные мембраны и пределы каждой клетки.

Клетки обладают двумя характеристиками, облегчающими идентификацию. Все клетки имеют непрерывную клеточную мембрану, которая их окружает, и клеточная мембрана включает в себя ряд других крошечных структур. Как только такая непрерывная мембрана найдена, и она окружает множество других тел, каждое из которых имеет свою собственную внутреннюю структуру, эту замкнутую область можно идентифицировать как клетку. Как только идентичность ячейки становится ясной, можно приступать к идентификации внутренних структур.

Не все клетки имеют ядро, но большинство из них есть в тканях животных и растений. У одноклеточных организмов, таких как бактерии, нет ядра, и у некоторых животных клеток, таких как зрелые эритроциты человека, его тоже нет. Другие распространенные клетки, такие как клетки печени, мышечные клетки и клетки кожи, имеют четко выраженное ядро ​​внутри клеточной мембраны.

Ядро - это самое большое тело внутри клетки, и обычно оно имеет более или менее круглую форму. В отличие от клетки, внутри нее не так много структур. Самый большой объект в ядре - круглое ядрышко, отвечающее за образование рибосом. Если увеличение достаточно велико, можно увидеть червеобразные структуры хромосом внутри ядра, особенно когда клетка готовится к делению.

Рибосомы - это крошечные скопления белка и рибосомной РНК, кода, в соответствии с которым производятся белки. Их можно определить по отсутствию мембраны и небольшому размеру. На микрофотографиях клеточных органелл они выглядят как маленькие крупинки твердого вещества, и многие из этих гранул разбросаны по клетке.

Некоторые рибосомы прикреплены к эндоплазматической сети, ряду складок и канальцев рядом с ядром. Эти рибосомы помогают клетке производить специализированные белки. При очень большом увеличении можно увидеть, что рибосомы состоят из двух частей: большая часть состоит из РНК, а меньший кластер составляет произведенные белки.

Эндоплазматический ретикулум, встречающийся только в клетках с ядром, представляет собой структуру, состоящую из складчатых мешочков и трубок, расположенных между ядром и клеточной мембраной. Он помогает клетке управлять обменом белками между клеткой и ядром, а рибосомы прикреплены к участку, называемому грубым эндоплазматическим ретикулумом.

Грубый эндоплазматический ретикулум и его рибосомы продуцируют клеточно-специфические ферменты, такие как инсулин в клетках поджелудочной железы и антитела к лейкоцитам. Гладкая эндоплазматическая сеть не имеет прикрепленных рибосом и производит углеводы и липиды, которые помогают сохранять клеточные мембраны неповрежденными. Обе части эндоплазматической сети можно идентифицировать по их соединению с ядром клетки.

Митохондрии - это электростанции клетки, переваривающие глюкозу для производства запасающей молекулы АТФ, которую клетки используют для получения энергии. Органелла состоит из гладкой внешней мембраны и складчатой ​​внутренней мембраны. Производство энергии происходит за счет передачи молекул через внутреннюю мембрану. Количество митохондрий в клетке зависит от функции клетки. Например, в мышечных клетках много митохондрий, потому что они расходуют много энергии.

Митохондрии можно идентифицировать как гладкие удлиненные тела, которые являются второй по величине органеллой после ядра. Их отличительной особенностью является складчатая внутренняя мембрана, придающая внутреннему пространству митохондрии ее структуру. На микрофотографии клетки складки внутренней мембраны выглядят как пальцы, торчащие внутрь митохондрий.

Лизосомы меньше митохондрий, поэтому их можно увидеть только на сильно увеличенных изображениях ПЭМ. Их отличает от рибосом мембрана, содержащая их пищеварительные ферменты. Их часто можно увидеть как округлые или сферические формы, но они также могут иметь неправильную форму, когда они окружают кусок клеточных отходов.

Функция лизосом - переваривать ненужное клеточное вещество. Фрагменты клеток разрушаются и выбрасываются из клетки. Лизосомы также атакуют чужеродные вещества, попадающие в клетку, и как таковые являются защитой от бактерий и вирусов.

Тела Гольджи или структуры Гольджи представляют собой стопки сплющенных мешков и трубок, которые выглядят так, как будто они сжаты посередине. Каждый мешок окружен мембраной, которую можно увидеть при достаточном увеличении. Иногда они выглядят как уменьшенная версия эндоплазматической сети, но представляют собой отдельные тела, более правильные и не прикрепленные к ядру. Тела Гольджи помогают производить лизосомы и превращать белки в ферменты и гормоны.

Центриоли бывают парами и обычно находятся рядом с ядром. Это крошечные цилиндрические пучки белка, которые играют ключевую роль в делении клеток. При просмотре множества клеток некоторые из них могут находиться в процессе деления, и центриоли тогда становятся очень заметными.

Во время деления ядро ​​клетки растворяется, и ДНК, обнаруженная в хромосомах, дублируется. Затем центриоли образуют веретено из волокон, по которому хромосомы мигрируют к противоположным концам клетки. Затем клетка может делиться, и каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом. Во время этого процесса центриоли находятся на обоих концах веретена волокон.

Все клетки должны сохранять определенную форму, но некоторые должны оставаться жесткими, а другие могут быть более гибкими. Клетка сохраняет свою форму с помощью цитоскелета, состоящего из различных структурных элементов в зависимости от функции клетки. Если клетка является частью более крупной структуры, такой как орган, который должен сохранять свою форму, цитоскелет состоит из жестких канальцев. Если клетке дают возможность сдаваться под давлением и не нужно полностью сохранять свою форму, цитоскелет становится легче, гибче и состоит из белковых нитей.

При просмотре клетки на микрофотографии цитоскелет проявляется в виде толстых двойных линий в случае канальцев и тонких одиночных линий в случае филаментов. Некоторые клетки могут не иметь таких линий, но в других открытые пространства могут быть заполнены цитоскелетом. При идентификации клеточных структур важно разделять мембраны органелл, отслеживая их замкнутый контур, в то время как линии цитоскелета открыты и пересекают клетку.

Для полной идентификации всех клеточных структур необходимо несколько микрофотографий. Те, которые показывают целую клетку или несколько клеток, не будут содержать достаточно деталей для мельчайших структур, таких как хромосомы. Несколько микрофотографий органелл с все большим увеличением покажут более крупные структуры, такие как митохондрии, а затем и самые маленькие тела, такие как центриоли.

При первом исследовании увеличенного образца ткани может быть трудно сразу увидеть различные клеточные структуры, но отслеживание клеточных мембран - хорошее начало. Следующим шагом часто является идентификация ядра и более крупных органелл, таких как митохондрии. На микрофотографиях с большим увеличением другие органеллы часто можно идентифицировать с помощью процесса удаления, ищущего ключевые отличительные характеристики. Затем номера каждой органеллы и структуры дают представление о функции клетки и ее тканей.