Hücre Yapıları Nasıl Belirlenir

Canlı hücreler, tek hücreli algler ve bakterilerden, yosun ve solucanlar gibi çok hücreli organizmalardan, insanlar dahil karmaşık bitki ve hayvanlara kadar çeşitlilik gösterir. Tüm canlı hücrelerde belirli yapılar bulunur, ancak tek hücreli organizmalar ile daha yüksek bitki ve hayvanların hücreleri de birçok yönden farklıdır. Işık mikroskopları hücreleri büyüterek daha büyük, daha belirgin yapıların görülebilmesini sağlayabilir, ancak transmisyon elektron mikroskopları (TEM'ler) en küçük hücre yapılarını görmek için gereklidir.

Hücreleri ve yapılarını belirlemek genellikle zordur çünkü duvarlar oldukça incedir ve farklı hücreler tamamen farklı bir görünüme sahip olabilir. Hücreler ve organellerinin her biri, onları tanımlamak için kullanılabilecek özelliklere sahiptir ve bu ayrıntıları gösteren yeterince yüksek bir büyütmenin kullanılmasına yardımcı olur.

Örneğin, 300X büyütmeli bir ışık mikroskobu, hücreleri ve bazı detayları gösterecek, ancak hücre içindeki küçük organelleri göstermeyecektir. Bunun için bir TEM gereklidir. TEM'ler, elektronları doku örneğinden çekerek ve elektronlar diğer taraftan çıkarken desenleri analiz ederek küçük yapıların ayrıntılı görüntülerini oluşturmak için elektronları kullanır. TEM'lerden gelen görüntüler genellikle hücre tipi ve büyütme ile etiketlenir - "insan tem'i" olarak işaretlenmiş bir görüntü. 7900X" etiketli epitel hücreleri 7.900 kez büyütülür ve hücre ayrıntılarını, çekirdeği ve diğer bilgileri gösterebilir. yapılar. Tüm hücreler için ışık mikroskoplarının ve daha küçük özellikler için TEM'lerin kullanılması, en zor hücre yapılarının bile güvenilir ve doğru tanımlanmasına izin verir.

Mikrograflar, ışık mikroskopları ve TEM'lerden elde edilen büyütülmüş görüntülerdir. Hücre mikrografları sıklıkla alınır doku örneklerinden elde edilir ve tanımlanması zor olan sürekli bir hücre kütlesi ve iç yapılar gösterir. bireysel olarak. Tipik olarak bu tür mikrograflar, hücreyi ve organellerini oluşturan çok sayıda çizgi, nokta, yama ve kümeyi gösterir. Çeşitli parçaları tanımlamak için sistematik bir yaklaşım gereklidir.

Farklı hücre yapılarını neyin ayırt ettiğini bilmeye yardımcı olur. Hücrelerin kendileri, mikrograftaki en büyük kapalı gövdedir, ancak hücrelerin içinde, her biri kendi tanımlayıcı özelliklere sahip birçok farklı yapı bulunur. Kapalı sınırların belirlendiği ve kapalı şekillerin bulunduğu üst düzey bir yaklaşım, görüntüdeki bileşenlerin yalıtılmasına yardımcı olur. Daha sonra benzersiz özellikler arayarak her bir ayrı parçayı tanımlamak mümkündür.

Doğru bir şekilde tanımlanması en zor hücre yapıları arasında, her hücrenin içindeki küçük zara bağlı organeller bulunur. Bu yapılar hücre fonksiyonları için önemlidir ve çoğu proteinler, enzimler, karbonhidratlar ve yağlar gibi küçük hücre maddesi keseleridir. Hepsinin hücrede oynayacağı kendi rolleri vardır ve hücre çalışması ve hücre yapısı tanımlamasının önemli bir bölümünü temsil eder.

Tüm hücrelerde her tür organel bulunmaz ve sayıları büyük ölçüde değişir. Organellerin çoğu o kadar küçüktür ki sadece organellerin TEM görüntülerinde tanımlanabilirler. Şekil ve boyut bazı organelleri ayırt etmeye yardımcı olsa da, hangi tür organelin gösterildiğinden emin olmak için genellikle iç yapıyı görmek gerekir. Diğer hücre yapılarında olduğu gibi ve bir bütün olarak hücre için, her bir organelin kendine has özellikleri tanımlamayı kolaylaştırır.

Hücre mikrograflarında bulunan diğer deneklerle karşılaştırıldığında, hücreler açık ara en büyüğüdür, ancak sınırlarını bulmak genellikle şaşırtıcı derecede zordur. Bakteriyel hücreler bağımsızdır ve nispeten kalın bir hücre duvarına sahiptir, bu nedenle genellikle kolayca görülebilirler. Diğer tüm hücreler, özellikle yüksek hayvanların dokularındakiler, yalnızca ince bir hücre zarına sahiptir ve hücre duvarı yoktur. Doku mikrograflarında genellikle hücre zarlarını ve her bir hücrenin sınırlarını gösteren silik çizgiler bulunur.

Hücrelerin, tanımlamayı kolaylaştıran iki özelliği vardır. Tüm hücreler, onları çevreleyen sürekli bir hücre zarına sahiptir ve hücre zarı bir dizi başka küçük yapıyı çevreler. Böyle sürekli bir zar bulunduğunda ve her biri kendi iç yapısına sahip başka birçok cismi çevrelediğinde, bu kapalı alan bir hücre olarak tanımlanabilir. Bir hücrenin kimliği netleştikten sonra, iç yapıların tanımlanmasına geçilebilir.

Tüm hücrelerin çekirdeği yoktur, ancak hayvan ve bitki dokularındakilerin çoğunda bulunur. Bakteriler gibi tek hücreli organizmaların çekirdeği yoktur ve insan olgun kırmızı kan hücreleri gibi bazı hayvan hücrelerinde de yoktur. Karaciğer hücreleri, kas hücreleri ve deri hücreleri gibi diğer yaygın hücrelerin tümü, hücre zarının içinde açıkça tanımlanmış bir çekirdeğe sahiptir.

Çekirdek, hücrenin içindeki en büyük gövdedir ve genellikle aşağı yukarı yuvarlak bir şekle sahiptir. Hücrenin aksine, içinde çok fazla yapı yoktur. Çekirdekteki en büyük nesne ribozom yapımından sorumlu yuvarlak çekirdekçiktir. Büyütme yeterince yüksekse, özellikle hücre bölünmeye hazırlanırken, çekirdek içindeki kromozomların solucan benzeri yapıları görülebilir.

Ribozomlar, proteinlerin üretildiği kod olan küçük protein ve ribozomal RNA kümeleridir. Zar eksikliği ve küçük boyutları ile tanımlanabilirler. Hücre organellerinin mikrograflarında, küçük katı madde tanecikleri gibi görünürler ve bu tanelerden hücrenin her tarafına dağılmış pek çok tane vardır.

Bazı ribozomlar, çekirdeğe yakın bir dizi kıvrım ve tübül olan endoplazmik retikuluma bağlanır. Bu ribozomlar, hücrenin özel proteinler üretmesine yardımcı olur. Çok yüksek büyütmede, ribozomların iki bölümden oluştuğunu görmek mümkün olabilir, daha büyük kısım RNA'dan oluşur ve daha küçük bir küme üretilen proteinlerden oluşur.

Sadece çekirdeğe sahip hücrelerde bulunan endoplazmik retikulum, çekirdek ile hücre zarı arasında yer alan katlanmış keseler ve tüplerden oluşan bir yapıdır. Hücrenin, hücre ile çekirdek arasındaki protein alışverişini yönetmesine yardımcı olur ve kaba endoplazmik retikulum adı verilen bir bölüme bağlı ribozomlara sahiptir.

Kaba endoplazmik retikulum ve ribozomları, pankreas hücrelerinde insülin gibi hücreye özgü enzimler ve beyaz kan hücreleri için antikorlar üretir. Pürüzsüz endoplazmik retikulum, bağlı ribozomlara sahip değildir ve hücre zarlarını sağlam tutmaya yardımcı olan karbonhidratlar ve lipitler üretir. Endoplazmik retikulumun her iki kısmı da hücre çekirdeğiyle olan bağlantılarıyla tanımlanabilir.

Mitokondri, hücrelerin enerji için kullandığı depolama molekülü ATP'yi üretmek için glikozu sindiren hücrenin güç merkezleridir. Organel, pürüzsüz bir dış zar ve katlanmış bir iç zardan oluşur. Enerji üretimi, moleküllerin iç zar boyunca transferi yoluyla gerçekleşir. Bir hücredeki mitokondri sayısı hücre işlevine bağlıdır. Örneğin kas hücreleri, çok fazla enerji harcadıkları için birçok mitokondriye sahiptir.

Mitokondri, çekirdekten sonra ikinci en büyük organel olan düz, uzun gövdeler olarak tanımlanabilir. Ayırt edici özelliği, mitokondrinin iç kısmına yapısını veren katlanmış iç zardır. Bir hücre mikrografında, iç zarın kıvrımları, mitokondrinin içine doğru çıkıntı yapan parmaklara benziyor.

Lizozomlar mitokondriden daha küçüktür, bu nedenle sadece yüksek oranda büyütülmüş TEM görüntülerinde görülebilirler. Sindirim enzimlerini içeren zar ile ribozomlardan ayrılırlar. Genellikle yuvarlak veya küresel şekiller olarak görülebilirler, ancak bir hücre atığını çevrelediklerinde düzensiz şekillere de sahip olabilirler.

Lizozomların işlevi, artık gerekli olmayan hücre maddesini sindirmektir. Hücre parçaları parçalanır ve hücreden atılır. Lizozomlar ayrıca hücreye giren yabancı maddelere de saldırır ve bu nedenle bakteri ve virüslere karşı bir savunmadır.

Golgi cisimleri veya Golgi yapıları, ortada birbirine kıstırılmış gibi görünen düzleştirilmiş çuval ve tüp yığınlarıdır. Her çuval, yeterli büyütme altında görülebilen bir zarla çevrilidir. Bazen endoplazmik retikulumun daha küçük bir versiyonu gibi görünürler, ancak daha düzenli ve çekirdeğe bağlı olmayan ayrı cisimlerdir. Golgi cisimleri, lizozomların üretilmesine ve proteinlerin enzimlere ve hormonlara dönüştürülmesine yardımcı olur.

Centrioles çiftler halinde gelir ve genellikle çekirdeğin yakınında bulunur. Küçük silindirik protein demetleridir ve hücre bölünmesi için bir anahtardır. Birçok hücreyi görüntülerken, bazıları bölünme sürecinde olabilir ve daha sonra merkezciller çok belirgin hale gelir.

Bölünme sırasında hücre çekirdeği çözülür ve kromozomlarda bulunan DNA kopyalanır. Daha sonra merkezciller, kromozomların hücrenin zıt uçlarına göç ettiği bir lif iğsi oluşturur. Hücre daha sonra bölünebilir ve her bir yavru hücre tam bir kromozom tamamlayıcısı alır. Bu işlem sırasında, merkezciller lif milinin her iki ucundadır.

Tüm hücreler belirli bir şekli korumak zorundadır, ancak bazıları daha esnekken bazıları sert kalmalıdır. Hücre, hücre işlevine bağlı olarak farklı yapısal elemanlardan oluşan bir hücre iskeleti ile şeklini korur. Hücre, şeklini koruması gereken bir organ gibi daha büyük bir yapının parçasıysa, hücre iskeleti sert tübüllerden oluşur. Hücrenin basınç altında esnemesine izin verilirse ve şeklini tam olarak korumak zorunda değilse, hücre iskeleti daha hafif, daha esnek ve protein filamentlerinden oluşur.

Hücreyi bir mikrografta görüntülerken, hücre iskeleti, tübüller durumunda kalın çift çizgiler ve filamentler için ince tek çizgiler olarak görünür. Bazı hücrelerde neredeyse hiç bu tür çizgiler bulunmayabilir, ancak diğerlerinde açık alanlar hücre iskeleti ile doldurulabilir. Hücre yapılarını tanımlarken, hücre iskeletinin hatları açıkken ve hücreyi geçerken kapalı devrelerini izleyerek organel zarlarını ayrı tutmak önemlidir.

Tüm hücre yapılarının tam olarak tanımlanması için birkaç mikrografa ihtiyaç vardır. Hücrenin tamamını veya birkaç hücreyi gösterenler, kromozom gibi en küçük yapılar için yeterli ayrıntıya sahip olmayacaktır. Giderek daha yüksek bir büyütme oranına sahip birkaç organel mikrografı, mitokondri gibi daha büyük yapıları ve ardından merkezciller gibi en küçük gövdeleri gösterecektir.

Büyütülmüş bir doku örneğini ilk incelerken, farklı hücre yapılarını hemen görmek zor olabilir, ancak hücre zarlarını izlemek iyi bir başlangıçtır. Çekirdeği ve mitokondri gibi daha büyük organelleri tanımlamak genellikle bir sonraki adımdır. Daha yüksek büyütmeli mikrograflarda, diğer organeller genellikle bir eleme işlemiyle tanımlanabilir ve temel ayırt edici özellikler aranır. Her bir organel ve yapının sayıları, hücre ve dokularının işlevi hakkında bir ipucu verir.