Како идентификовати ћелијске структуре

Живе ћелије се крећу од једноћелијских алги и бактерија, преко вишећелијских организама попут маховине и црва, па све до сложених биљака и животиња, укључујући људе. Одређене структуре се налазе у свим живим ћелијама, али једноћелијски организми и ћелије виших биљака и животиња такође се у много чему разликују. Светлосни микроскопи могу да увећавају ћелије тако да се могу видети веће, дефинисаније структуре, али преносни електронски микроскопи (ТЕМ) су потребни да би се виделе најситније ћелијске структуре.

Ћелије и њихове структуре често је тешко идентификовати, јер су зидови прилично танки, а различите ћелије могу имати потпуно другачији изглед. Свака ћелија и њихове органеле имају карактеристике помоћу којих се могу идентификовати, а помаже и коришћење довољно високог увећања које показује ове детаље.

На пример, светлосни микроскоп са увећањем од 300Кс приказаће ћелије и неке детаље, али не и мале органеле унутар ћелије. За то је потребан ТЕМ. ТЕМ користе електроне да би створили детаљне слике сићушних структура пуцајући електроне кроз узорак ткива и анализирајући обрасце док електрони излазе с друге стране. Слике са ТЕМ-а обично су обележене типом ћелије и увећањем - сликом означеном са „људски епителне ћелије означене 7900Кс "увећане су 7.900 пута и могу да приказују детаље о ћелијама, језгро и друге структуре. Коришћење светлосних микроскопа за целе ћелије и ТЕМ за мање карактеристике омогућава поуздану и тачну идентификацију чак и најнеухватљивијих ћелијских структура.

Микрографије су увећане слике добијене светлосним микроскопима и ТЕМ-овима. Често се узимају ћелијске микрографије из узорака ткива и показују континуирану масу ћелија и унутрашњих структура које је тешко идентификовати појединачно. Такве микрографије обично показују пуно линија, тачака, закрпа и гроздова који чине ћелију и њене органеле. Потребан је систематски приступ за идентификовање различитих делова.

Помаже знати шта разликује различите ћелијске структуре. Сами ћелије су највеће затворено тело на микрографу, али унутар ћелија има много различитих структура, свака са својим скупом идентификационих обележја. Приступ на високом нивоу где се идентификују затворене границе и проналазе затворени облици помаже у изоловању компонената на слици. Тада је могуће идентификовати сваки засебни део тражењем јединствених карактеристика.

Међу најтежим ћелијским структурама за правилно идентификовање су малене органеле везане за мембрану унутар сваке ћелије. Ове структуре су важне за функције ћелија, а већина су мале врећице ћелијске материје као што су протеини, ензими, угљени хидрати и масти. Сви они имају своје улоге у ћелији и представљају важан део проучавања ћелија и идентификације ћелијске структуре.

Нису све ћелије све врсте органела и њихов број се веома разликује. Већина органела је толико мала да се могу препознати само на ТЕМ снимцима органела. Иако облик и величина помажу у разликовању неких органела, обично је потребно видети унутрашњу структуру како бисте били сигурни која врста органела је приказана. Као и код осталих ћелијских структура и за ћелију у целини, посебне карактеристике сваке органеле олакшавају идентификацију.

У поређењу са другим субјектима који се налазе на ћелијским микрографима, ћелије су далеко највеће, али њихове границе је често изненађујуће тешко пронаћи. Ћелије бактерија су независне и имају сразмерно дебео ћелијски зид, тако да их се обично лако може видети. Све остале ћелије, посебно оне у ткивима виших животиња, имају само танку ћелијску мембрану и немају ћелијски зид. На микрофотографијама ткива често постоје само бледе линије које приказују ћелијске мембране и границе сваке ћелије.

Ћелије имају две карактеристике које олакшавају идентификацију. Све ћелије имају непрекидну ћелијску мембрану која их окружује, а ћелијска мембрана затвара бројне друге ситне структуре. Једном када се пронађе таква непрекидна мембрана и она затвори многа друга тела која имају свако своју унутрашњу структуру, то затворено подручје може се идентификовати као ћелија. Једном када је идентитет ћелије јасан, може се приступити идентификацији унутрашњих структура.

Немају све ћелије језгро, али већина њих има животињска и биљна ткива. Једноћелијски организми попут бактерија немају језгро, а немају га ни неке животињске ћелије попут зрелих црвених крвних зрнаца човека. Друге уобичајене ћелије попут ћелија јетре, мишићних ћелија и ћелија коже имају јасно дефинисано језгро унутар ћелијске мембране.

Језгро је највеће тело унутар ћелије и обично је мање-више округлог облика. За разлику од ћелије, она нема пуно структура у себи. Највећи објекат у језгру је округло језгро одговорно за стварање рибозома. Ако је увећање довољно велико, могу се видети црволике структуре хромозома унутар језгра, посебно када се ћелија припрема за дељење.

Рибосоми су малене накупине протеина и рибосомске РНК, шифра према којој се протеини производе. Могу се препознати по недостатку мембране и по малој величини. На микрофотографијама ћелијских органела изгледају као зрнца чврсте материје и мноштво је тих зрна расутих по ћелији.

Неки рибосоми су причвршћени за ендоплазматски ретикулум, низ набора и тубула у близини језгра. Ови рибосоми помажу ћелији да производи специјализоване протеине. При врло великом увећању може се видети да се рибосоми састоје од два дела, од којих се већи део састоји од РНК, а мањи кластер од произведених протеина.

Нађен само у ћелијама које имају језгро, ендоплазматски ретикулум је структура састављена од пресавијених врећица и цевчица смештених између језгра и ћелијске мембране. Помаже ћелији да управља разменом протеина између ћелије и језгра, а има рибосоме везане за одељак зван груби ендоплазматски ретикулум.

Груби ендоплазматски ретикулум и његови рибозоми производе ензиме специфичне за ћелије, попут инсулина у ћелијама панкреаса и антитела за беле крвне ћелије. Глатки ендоплазматски ретикулум нема везане рибосоме и производи угљене хидрате и липиде који помажу да ћелијске мембране буду нетакнуте. Оба дела ендоплазматског ретикулума могу се идентификовати њиховом везом са језгром ћелије.

Митохондрији су моћници ћелије, који варе глукозу да би произвели складишни молекул АТП који ћелије користе за енергију. Органела се састоји од глатке спољне мембране и преклопљене унутрашње мембране. Производња енергије се одвија преносом молекула кроз унутрашњу мембрану. Број митохондрија у ћелији зависи од функције ћелије. На пример, мишићне ћелије имају много митохондрија јер троше много енергије.

Митохондрије се могу идентификовати као глатка, издужена тела која су друга по величини органела после језгра. Њихова препознатљива карактеристика је пресавијена унутрашња мембрана која унутрашњости митохондрија даје структуру. На микрофотографији ћелија, набори унутрашње мембране изгледају попут прстију који стрше у унутрашњост митохондрија.

Лизозоми су мањи од митохондрија, па се могу видети само на јако увећаним ТЕМ сликама. Од рибосома их разликује мембрана која садржи њихове пробавне ензиме. Често се могу видети као заобљени или сферични облици, али могу имати и неправилне облике када су окружили комад ћелијског отпада.

Функција лизозома је да свари ћелијску материју која више није потребна. Фрагменти ћелија се разграђују и избацују из ћелије. Лизозоми такође нападају стране материје које улазе у ћелију и као такве су одбрана од бактерија и вируса.

Голгијева тела или Голгијеве структуре су гомиле спљоштених врећа и цеви које изгледају као да су стегнуте у средини. Свака врећа окружена је мембраном која се види под довољним увећањем. Понекад изгледају као мања верзија ендоплазматског ретикулума, али то су одвојена тела која су правилнија и нису везана за језгро. Голги тела помажу у стварању лизозома и претварању протеина у ензиме и хормоне.

Центриоли долазе у паровима и обично се налазе у близини језгра. То су сићушни цилиндрични снопови протеина и кључни су за поделу ћелија. Приликом прегледа многих ћелија, неке су можда у процесу дељења, а центриоли тада постају веома истакнути.

Током дељења, ћелијско језгро се раствара и ДНК који се налази у хромозомима се дуплира. Центриоли тада стварају вретено влакана дуж којих хромозоми мигрирају на супротне крајеве ћелије. Тада ћелија може да се подели са сваком ћерком ћелијом која прима комплетан хромозом. Током овог процеса, центриоли се налазе на оба краја вретена влакана.

Све ћелије морају да задрже одређени облик, али неке морају да остану укочене, док друге могу бити флексибилније. Ћелија држи свој облик цитоскелетом који се састоји од различитих структурних елемената у зависности од функције ћелије. Ако је ћелија део веће структуре, попут органа који мора да задржи облик, цитоскелет се састоји од укочених тубула. Ако се ћелији дозволи да попушта под притиском и не мора у потпуности да одржи облик, цитоскелет је лакши, флексибилнији и сачињен од протеинских нити.

Када се ћелија прегледа на микрофотограму, цитоскелет се приказује као дебеле двоструке линије у случају тубула и танке појединачне линије за филаменте. Неке ћелије могу имати једва такве линије, али у другим отворени простори могу бити испуњени цитоскелетом. Када се идентификују ћелијске структуре, важно је држати мембране органела одвојеним праћењем њиховог затвореног круга док су линије цитоскелета отворене и прелазе ћелију.

За потпуну идентификацију свих ћелијских структура потребно је неколико микрографија. Они који приказују целу ћелију или неколико ћелија неће имати довољно детаља за најмање структуре као што су хромозоми. Неколико микрофотографија органела са прогресивно већим увећањем показаће веће структуре као што су митохондрији, а затим и најмања тела попут центриола.

Када први пут прегледате увећани узорак ткива, можда ће бити тешко одмах видети различите ћелијске структуре, али проналазак ћелијских мембрана је добар почетак. Идентификовање језгра и већих органела попут митохондрија је често следећи корак. На микрографима са већим увећањем, остале органеле се често могу идентификовати поступком елиминације, тражећи кључне карактеристике разликовања. Бројеви сваке органеле и структуре тада дају наслутити функцију ћелије и њених ткива.