Kako prepoznati celične strukture

Žive celice segajo od celic enoceličnih alg in bakterij preko večceličnih organizmov, kot so mah in črvi, pa vse do kompleksnih rastlin in živali, vključno z ljudmi. Določene strukture najdemo v vseh živih celicah, vendar se enocelični organizmi in celice višjih rastlin in živali v marsičem razlikujejo. Svetlobni mikroskopi lahko povečajo celice, tako da lahko vidimo večje, bolj natančne strukture, vendar prenosni elektronski mikroskopi (TEM) so potrebni za ogled najmanjših celičnih struktur.

Celice in njihove strukture je pogosto težko prepoznati, ker so stene precej tanke in imajo različne celice lahko povsem drugačen videz. Celice in njihove organele imajo značilnosti, ki jih je mogoče uporabiti za njihovo identifikacijo, in pomaga uporabiti dovolj veliko povečavo, ki prikazuje te podrobnosti.

Na primer, svetlobni mikroskop s povečavo 300X bo pokazal celice in nekatere podrobnosti, ne pa tudi majhnih organelov v celici. Za to je potreben TEM. TEM uporabljajo elektrone za ustvarjanje podrobnih slik drobnih struktur, tako da ustrelijo elektrone skozi vzorec tkiva in analizirajo vzorce, ko elektroni zapustijo drugo stran. Slike iz TEM-ov so običajno označene s tipom celice in povečavo - sliko, označeno s "človeški tem" epitelijske celice z oznako 7900X "povečajo 7.900-krat in lahko prikažejo celične podrobnosti, jedro in druge struktur. Uporaba svetlobnih mikroskopov za cele celice in TEM za manjše lastnosti omogoča zanesljivo in natančno identifikacijo celo najbolj nedosegljivih celičnih struktur.

Mikrografije so povečane slike, pridobljene s svetlobnimi mikroskopi in TEM. Pogosto se posnamejo celični mikrografi iz vzorcev tkiv in kažejo neprekinjeno maso celic in notranjih struktur, ki jih je težko prepoznati posamično. Običajno takšni mikrografiji prikazujejo veliko črt, pik, zaplat in skupkov, ki sestavljajo celico in njene organele. Za prepoznavanje različnih delov je potreben sistematičen pristop.

Pomaga vedeti, kaj razlikuje različne celične strukture. Celice so same po sebi največje zaprto telo na mikrofotografiji, znotraj celic pa je veliko različnih struktur, od katerih ima vsaka svoj nabor prepoznavnih lastnosti. Pristop na visoki ravni, kjer se ugotovijo zaprte meje in najdejo zaprte oblike, pomaga izolirati komponente na sliki. Nato je mogoče vsak ločen del prepoznati z iskanjem edinstvenih značilnosti.

Med najtežjimi celičnimi strukturami, ki jih je mogoče pravilno prepoznati, so drobni membranski organeli v vsaki celici. Te strukture so pomembne za delovanje celic, večina pa so majhne vrečke celične snovi, kot so beljakovine, encimi, ogljikovi hidrati in maščobe. Vsi imajo svoje vloge v celici in predstavljajo pomemben del preučevanja celic in identifikacije celične strukture.

Vse celice nimajo vseh vrst organelov in njihovo število se zelo razlikuje. Večina organelov je tako majhnih, da jih je mogoče prepoznati le na slikah organel TEM. Medtem ko oblika in velikost pomagata razlikovati nekatere organele, je običajno treba videti notranjo strukturo, da se prepričate, katera vrsta organele je prikazana. Kot pri drugih celičnih strukturah in za celico kot celoto tudi zaradi posebnosti vsake organele lažje prepoznavanje.

V primerjavi z drugimi preiskovanci, ki jih najdemo na celičnih mikrografijah, so celice daleč največje, vendar je njihove meje pogosto presenetljivo težko najti. Bakterijske celice so neodvisne in imajo razmeroma debelo celično steno, zato jih je običajno mogoče zlahka videti. Vse druge celice, zlasti tiste v tkivih višjih živali, imajo le tanko celično membrano in nimajo celične stene. Na mikrofotografijah tkiva so pogosto le rahle črte, ki prikazujejo celične membrane in meje vsake celice.

Celice imajo dve značilnosti, ki olajšata identifikacijo. Vse celice imajo neprekinjeno celično membrano, ki jih obdaja, celična membrana pa zapira številne druge drobne strukture. Ko je tako neprekinjena membrana najdena in zapre številna druga telesa, ki imajo vsaka svojo notranjo strukturo, lahko to zaprto območje prepoznamo kot celico. Ko je identiteta celice jasna, lahko nadaljujemo z identifikacijo notranjih struktur.

Vse celice nimajo jedra, večina pa jih ima v živalskih in rastlinskih tkivih. Enocelični organizmi, kot so bakterije, nimajo jedra, nekatere živalske celice, kot so človeške zrele rdeče krvne celice, pa ga tudi nimajo. Druge pogoste celice, kot so jetrne celice, mišične celice in kožne celice, imajo znotraj celične membrane jasno določeno jedro.

Jedro je največje telo znotraj celice in je običajno bolj ali manj okrogle oblike. Za razliko od celice v njej ni veliko struktur. Največji objekt v jedru je okroglo jedro, ki je odgovorno za tvorbo ribosomov. Če je povečava dovolj velika, je mogoče videti črvi podobne strukture kromosomov znotraj jedra, zlasti ko se celica pripravlja na delitev.

Ribosomi so majhne kepe beljakovin in ribosomske RNA, koda, po kateri se beljakovine proizvajajo. Lahko jih prepoznamo po pomanjkanju membrane in po majhnosti. Na mikrofotografijah celičnih organelov so videti kot majhna zrna trdne snovi in ​​teh zrn je raztresenih po celi celici.

Nekateri ribosomi so pritrjeni na endoplazemski retikulum, vrsto gub in tubulov v bližini jedra. Ti ribosomi pomagajo celici proizvajati specializirane beljakovine. Pri zelo veliki povečavi je mogoče videti, da so ribosomi sestavljeni iz dveh odsekov, večji del je sestavljen iz RNA in manjši grozd iz proizvedenih beljakovin.

Endoplazmatski retikulum, ki ga najdemo samo v celicah z jedrom, je struktura, sestavljena iz zloženih vrečk in cevk, ki se nahajajo med jedrom in celično membrano. Celici pomaga pri izmenjavi beljakovin med celico in jedrom, na odseku, imenovanem grobi endoplazemski retikulum, pa je pritrjen ribosom.

Grobi endoplazemski retikulum in njegovi ribosomi proizvajajo za celice specifične encime, kot so inzulin v celicah trebušne slinavke in protitelesa za bele krvne celice. Gladki endoplazemski retikulum nima pritrjenih ribosomov in proizvaja ogljikove hidrate in lipide, ki pomagajo ohranjati celične membrane nedotaknjene. Oba dela endoplazemskega retikuluma je mogoče prepoznati po povezavi z jedrom celice.

Mitohondriji so celice, ki prebavljajo glukozo, da proizvedejo molekulo ATP, ki jo celice uporabljajo za energijo. Organela je sestavljena iz gladke zunanje membrane in zložene notranje membrane. Proizvodnja energije poteka s prenosom molekul po notranji membrani. Število mitohondrijev v celici je odvisno od funkcije celice. Mišične celice imajo na primer veliko mitohondrijev, ker porabijo veliko energije.

Mitohondrije lahko prepoznamo kot gladka, podolgovata telesa, ki so druga največja organela za jedrom. Njihova značilnost je prepognjena notranja membrana, ki daje notranjost mitohondrije svojo strukturo. Na mikrofotografiji celic so gube notranje membrane videti kot prsti, ki štrlijo v notranjost mitohondrijev.

Lizosomi so manjši od mitohondrijev, zato jih je mogoče videti le na zelo povečanih slikah TEM. Od ribosomov jih loči membrana, ki vsebuje njihove prebavne encime. Pogosto jih lahko vidimo kot zaobljene ali sferične oblike, lahko pa imajo tudi nepravilne oblike, ko obkrožijo košček celičnih odpadkov.

Naloga lizosomov je prebaviti celično snov, ki ni več potrebna. Fragmenti celic se razgradijo in izločijo iz celice. Lizozomi napadajo tudi tuje snovi, ki vstopajo v celico in so kot take obramba pred bakterijami in virusi.

Golgijeva telesa ali Golgijeve strukture so skladi sploščenih vreč in cevi, ki so videti, kot da so bile stisnjene na sredini. Vsaka vreča je obdana z membrano, ki jo je mogoče videti pod zadostno povečavo. Včasih so videti kot manjša različica endoplazemskega retikuluma, vendar so ločena telesa, ki so bolj pravilna in niso pritrjena na jedro. Golgijeva telesa pomagajo proizvajati lizosome in pretvarjati beljakovine v encime in hormone.

Centriole prihajajo v parih in jih običajno najdemo v bližini jedra. So drobni valjasti snopi beljakovin in so ključni za delitev celic. Pri ogledu številnih celic so nekatere morda v postopku delitve in centrioli postanejo zelo vidni.

Med delitvijo se celično jedro raztopi in DNA, ki jo najdemo v kromosomih, se podvoji. Centrioli nato ustvarijo vreteno vlaken, po katerem se kromosomi selijo na nasprotne konce celice. Nato se celica lahko deli z vsako hčerinsko celico, ki prejme poln komplement kromosomov. Med tem postopkom so centriole na obeh koncih vretena vlaken.

Vse celice morajo ohraniti določeno obliko, nekatere pa morajo ostati toge, druge pa so lahko bolj prilagodljive. Celica ima obliko s citoskeletom, sestavljenim iz različnih strukturnih elementov, odvisno od funkcije celice. Če je celica del večje strukture, kot je organ, ki mora ohraniti obliko, je citoskelet sestavljen iz trdih tubulov. Če lahko celica popusti pod pritiskom in ji ni treba popolnoma ohraniti svoje oblike, je citoskelet lažji, prožnejši in sestavljen iz beljakovinskih filamentov.

Pri ogledu celice na mikrofotografiji se citoskelet prikaže kot debele dvojne črte v primeru tubulov in tanke enojne črte za filamente. Nekatere celice imajo skorajda nobene takšne črte, v drugih pa so odprti prostori napolnjeni s citoskeletom. Pri prepoznavanju celičnih struktur je pomembno, da ohranite ločene membrane organelov tako, da sledite njihovemu zaprtemu krogu, medtem ko so črte citoskeleta odprte in prečkajo celico.

Za popolno identifikacijo vseh celičnih struktur je potrebnih več mikrografij. Tisti, ki prikazujejo celo celico ali več celic, ne bodo imeli dovolj podrobnosti za najmanjše strukture, kot so kromosomi. Več mikrografskih posnetkov organelov s postopno večjo povečavo bo pokazalo večje strukture, kot so mitohondriji, in nato najmanjša telesa, kot so centriole.

Pri prvem pregledu povečanega vzorca tkiva je morda težko takoj videti različne celične strukture, toda sledenje celičnim membranam je dober začetek. Naslednji korak je pogosto prepoznavanje jedra in večjih organelov, kot so mitohondriji. Na mikrofotografijah z večjo povečavo lahko druge organele pogosto prepoznamo s postopkom odstranjevanja, pri čemer iščemo ključne značilnosti. Številke vsake organele in strukture nato nakažejo delovanje celice in njenih tkiv.