Hur man identifierar cellstrukturer

Levande celler sträcker sig från de av encelliga alger och bakterier, genom flercelliga organismer som mossa och maskar, till komplexa växter och djur inklusive människor. Vissa strukturer finns i alla levande celler, men encelliga organismer och celler från högre växter och djur är också olika på många sätt. Ljusmikroskop kan förstora celler så att de större, mer definierade strukturerna kan ses, men överföringselektronmikroskop (TEM) behövs för att se de minsta cellstrukturerna.

Celler och deras strukturer är ofta svåra att identifiera eftersom väggarna är ganska tunna och olika celler kan ha ett helt annat utseende. Celler och deras organeller har var och en egenskaper som kan användas för att identifiera dem, och det hjälper till att använda en tillräckligt stor förstoring som visar dessa detaljer.

Till exempel visar ett ljusmikroskop med förstoring 300X celler och vissa detaljer men inte de små organellerna i cellen. För det behövs en TEM. TEM använder elektroner för att skapa detaljerade bilder av små strukturer genom att skjuta elektroner genom vävnadsprovet och analysera mönstren när elektronerna lämnar andra sidan. Bilder från TEM är vanligtvis märkta med celltyp och förstoring - en bild märkt "tem av människa epitelceller märkta 7900X "förstoras 7 900 gånger och kan visa celldetaljer, kärnan och andra strukturer. Använda ljusmikroskop för hela celler och TEM för mindre funktioner möjliggör pålitlig och korrekt identifiering av även de mest svårfångade cellstrukturerna.

Mikrofotografier är förstorade bilder som erhållits från ljusmikroskop och TEM. Cellmikrografier tas ofta från vävnadsprover och visar en kontinuerlig massa av celler och interna strukturer som är svåra att identifiera individuellt. Vanligtvis visar sådana mikrografer många linjer, prickar, fläckar och kluster som utgör cellen och dess organeller. Ett systematiskt tillvägagångssätt behövs för att identifiera de olika delarna.

Det hjälper att veta vad som skiljer de olika cellstrukturerna ut. Cellerna själva är den största slutna kroppen i mikrofotografiet, men inuti cellerna finns många olika strukturer, var och en med sin egen uppsättning identifierande funktioner. En strategi på hög nivå där stängda gränser identifieras och stängda former hittas hjälper till att isolera komponenterna i bilden. Det är då möjligt att identifiera varje separat del genom att leta efter unika egenskaper.

Bland de svåraste cellstrukturerna att identifiera korrekt är de små membranbundna organellerna i varje cell. Dessa strukturer är viktiga för cellfunktioner, och de flesta är små säckar av cellmaterial som proteiner, enzymer, kolhydrater och fetter. De har alla sina egna roller att spela i cellen och representerar en viktig del av cellstudie och identifiering av cellstruktur.

Inte alla celler har alla typer av organeller, och deras antal varierar mycket. De flesta av organellerna är så små att de bara kan identifieras på TEM-bilder av organeller. Medan form och storlek hjälper till att särskilja vissa organeller är det vanligtvis nödvändigt att se den inre strukturen för att vara säker på vilken typ av organell som visas. Precis som med de andra cellstrukturerna och för cellen som helhet, gör de speciella egenskaperna hos varje organell identifiering enklare.

Jämfört med de andra ämnena som finns i cellmikrofotografier är celler överlägset de största, men deras gränser är ofta överraskande svåra att hitta. Bakterieceller är oberoende och har en relativt tjock cellvägg så att de vanligtvis kan ses lätt. Alla andra celler, särskilt de i vävnaderna hos högre djur, har bara ett tunt cellmembran och ingen cellvägg. På mikrofotografier av vävnad finns det ofta bara svaga linjer som visar cellmembranen och gränserna för varje cell.

Celler har två egenskaper som underlättar identifieringen. Alla celler har ett kontinuerligt cellmembran som omger dem, och cellmembranet omsluter ett antal andra små strukturer. När ett sådant kontinuerligt membran har hittats och det omsluter många andra kroppar som var och en har sin inre struktur, kan det slutna området identifieras som en cell. När en cells identitet är klar kan identifieringen av de inre strukturerna fortsätta.

Inte alla celler har en kärna, men de flesta av dem i djur- och växtvävnader. Encelliga organismer som bakterier har ingen kärna, och vissa djurceller som mänskliga mogna röda blodkroppar har inte heller någon. Andra vanliga celler såsom leverceller, muskelceller och hudceller har alla en tydligt definierad kärna inuti cellmembranet.

Kärnan är den största kroppen inuti cellen, och den är vanligtvis mer eller mindre en rund form. Till skillnad från cellen har den inte många strukturer inuti den. Det största objektet i kärnan är den runda kärnan som är ansvarig för att framställa ribosomer. Om förstoringen är tillräckligt hög kan de maskliknande strukturerna i kromosomerna inuti kärnan ses, särskilt när cellen förbereder sig för att dela sig.

Ribosomer är små klumpar av protein och ribosomalt RNA, koden enligt vilken proteinerna tillverkas. De kan identifieras av deras brist på membran och av sin lilla storlek. I mikrofotografier av cellorganeller ser de ut som små korn av fast material, och det finns många av dessa korn utspridda över cellen.

Vissa ribosomer är fästa vid det endoplasmiska retikulumet, en serie veck och tubuli nära kärnan. Dessa ribosomer hjälper cellen att producera specialiserade proteiner. Vid mycket hög förstoring kan det vara möjligt att se att ribosomerna består av två sektioner, den större delen består av RNA och ett mindre kluster utgör de tillverkade proteinerna.

Endoplasmatisk retikulum, som endast finns i celler som har en kärna, är en struktur som består av vikta säckar och rör placerade mellan kärnan och cellmembranet. Det hjälper cellen att hantera utbytet av proteiner mellan cellen och kärnan, och den har ribosomer fästa vid en sektion som kallas grov endoplasmatisk retikulum.

Det grova endoplasmatiska retikulumet och dess ribosomer producerar cellspecifika enzymer såsom insulin i bukspottkörtelceller och antikroppar för vita blodkroppar. Det släta endoplasmiska retikulumet har inga ribosomer fästa och producerar kolhydrater och lipider som hjälper till att hålla cellmembranen intakta. Båda delarna av det endoplasmiska retikulumet kan identifieras genom deras koppling till cellens kärna.

Mitokondrier är cellens kraftverk och smälter glukos för att producera den lagringsmolekyl ATP som celler använder för energi. Organellen består av ett slätt yttre membran och ett vikat inre membran. Energiproduktion sker genom en överföring av molekyler över det inre membranet. Antalet mitokondrier i en cell beror på cellfunktionen. Muskelceller har till exempel många mitokondrier eftersom de använder mycket energi.

Mitokondrier kan identifieras som släta, långsträckta kroppar som är den näst största organellen efter kärnan. Deras kännetecken är det vikta inre membranet som ger det inre av mitokondrier dess struktur. På ett cellmikrofotografi ser vikningarna på det inre membranet ut som fingrar som skjuter in i mitokondriernas inre.

Lysosomer är mindre än mitokondrier, så de kan bara ses i mycket förstorade TEM-bilder. De skiljer sig från ribosomer genom membranet som innehåller deras matsmältningsenzymer. De kan ofta ses som rundade eller sfäriska former, men de kan också ha oregelbundna former när de har omgiven en bit cellavfall.

Lysosomernas funktion är att smälta cellmaterial som inte längre behövs. Cellfragment bryts ner och utvisas från cellen. Lysosomer attackerar också främmande ämnen som kommer in i cellen och som sådan är ett försvar mot bakterier och virus.

Golgi-kroppar eller Golgi-strukturer är staplar av platta säckar och rör som ser ut som de har klämts ihop i mitten. Varje säck omges av ett membran som kan ses under tillräcklig förstoring. De ser ibland ut som en mindre version av det endoplasmatiska retikulumet, men de är separata kroppar som är mer regelbundna och inte är fästa vid kärnan. Golgi-kroppar hjälper till att producera lysosomer och omvandla proteiner till enzymer och hormoner.

Centrioler kommer i par och finns vanligtvis nära kärnan. De är små cylindriska buntar med protein och är en nyckel för celldelning. När man tittar på många celler kan vissa vara i delningsprocessen och centriolerna blir då mycket framträdande.

Under delning upplöses cellkärnan och DNA som finns i kromosomerna dupliceras. Centriolerna skapar sedan en spindel av fibrer längs vilka kromosomerna migrerar till motsatta ändar av cellen. Cellen kan sedan dela sig med varje dottercell som får ett fullständigt komplement av kromosomer. Under denna process är centriolerna i vardera änden av fiberns spindel.

Alla celler måste bibehålla en viss form, men vissa måste hålla sig styva medan andra kan vara mer flexibla. Cellen håller sin form med ett cytoskelett som består av olika strukturella element beroende på cellfunktion. Om cellen är en del av en större struktur, såsom ett organ som måste behålla sin form, består cytoskelettet av styva tubuli. Om cellen får ge efter under tryck och inte behöver behålla sin form helt, är cytoskelettet lättare, mer flexibelt och består av proteinfilament.

När du tittar på cellen på ett mikrofotografi visar cytoskelettet som tjocka dubbla linjer när det gäller tubuli och tunna enstaka linjer för filament. Vissa celler kan knappast ha några sådana linjer, men i andra kan öppna utrymmen fyllas med cytoskelettet. När man identifierar cellstrukturer är det viktigt att hålla organellmembran åtskilda genom att spåra deras slutna kretsar medan linjerna på cytoskelettet är öppna och korsar cellen.

För en fullständig identifiering av alla cellstrukturer behövs flera mikrofotografier. De som visar hela cellen, eller flera celler, kommer inte att ha tillräckligt med detaljer för de minsta strukturerna som kromosomer. Flera mikrofotografier av organeller med en gradvis högre förstoring visar de större strukturerna såsom mitokondrier och sedan de minsta kropparna som centriolerna.

När man först undersöker ett förstorat vävnadsprov kan det vara svårt att omedelbart se de olika cellstrukturerna, men att spåra cellmembranen är en bra start. Att identifiera kärnan och större organeller som mitokondrier är ofta nästa steg. I mikrofotografier med högre förstoring kan de andra organellerna ofta identifieras genom en eliminationsprocess som letar efter viktiga särskiljande egenskaper. Numren på varje organell och struktur ger sedan en aning om cellens funktion och dess vävnader.