Vesela izcilu pagātnes zinātnieku plejāde - Roberts Huks, Entonijs van Lēvenhuks, Teodors Švāns, Matiass Šleidens ar saviem atklājumiem dabas izpētes jomā pavēra ceļu svarīgākās pasaules zinātnes nozares izveidošanai. mūsdienu bioloģijas zinātne - citoloģija. Tā pēta šūnas struktūru un īpašības, kas ir elementāra dzīvības nesēja uz Zemes. Šūnu zinātnes attīstības rezultātā iegūtās fundamentālās zināšanas ir iedvesmojušas pētniekus radīt tādas disciplīnas kā ģenētika, molekulārā bioloģija un bioķīmija.
Tajos veiktie zinātniskie atklājumi pilnībā mainīja planētas seju un noveda pie klonu, ģenētiski modificētu organismu un mākslīgā intelekta rašanās. Mūsu raksts palīdzēs izprast citoloģisko eksperimentu pamatmetodes un noskaidrot šūnu uzbūvi un funkcijas.
Kā tiek pētīta šūna
Tāpat kā pirms 500 gadiem, gaismas mikroskops ir galvenais instruments, kas palīdz pētīt šūnas struktūru un īpašības. Protams, tā izskats un optiskaisraksturlielumus nevar salīdzināt ar pirmajiem mikroskopiem, ko 16. gadsimta vidū radīja tēvs un dēls Jansens vai Roberts Huks. Mūsdienu gaismas mikroskopu izšķirtspēja palielina šūnu struktūru izmērus 3000 reizes. Rastra skeneri var uzņemt submikroskopisku objektu, piemēram, baktēriju vai vīrusu attēlus, pēdējie ir tik mazi, ka tie nav pat šūnas. Citoloģijā aktīvi tiek izmantota iezīmēto atomu metode, kā arī šūnu izpēte in vivo, pateicoties kam tiek noskaidrotas šūnu procesu pazīmes.
Centrifugēšana
Lai sadalītu šūnu saturu frakcijās un pētītu šūnas īpašības un funkcijas, citoloģija izmanto centrifūgu. Tas darbojas pēc tāda paša principa kā tāda paša nosaukuma daļa veļas mašīnās. Radot centrbēdzes paātrinājumu, ierīce paātrina šūnu suspensiju, un, tā kā organellām ir atšķirīgs blīvums, tās nosēžas slāņos. Apakšā atrodas lielas daļas, piemēram, kodoli, mitohondriji vai plastidi, savukārt centrifūgas destilācijas režģa augšējos sprauslās atrodas citoskeleta mikrofilamenti, ribosomas un peroksisomas. Iegūtie slāņi tiek atdalīti, tāpēc ērtāk ir izpētīt organellu bioķīmiskā sastāva pazīmes.
Augu šūnu struktūra
Augu šūnas īpašības daudzējādā ziņā ir līdzīgas dzīvnieku šūnu funkcijām. Taču arī skolēns, caur mikroskopa okulāru pētot fiksētos augu, dzīvnieku vai cilvēka šūnu preparātus, atradīs atšķirības pazīmes. Tas ir ģeometriskipareizas kontūras, blīvas celulozes membrānas un lielu vakuolu klātbūtne, kas raksturīga augu šūnām. Un vēl viena atšķirība, kas pilnībā atšķir augus autotrofisko organismu grupā, ir skaidri redzamu ovālu zaļo ķermeņu klātbūtne citoplazmā. Tie ir hloroplasti - augu vizītkarte. Galu galā tieši viņi spēj uztvert gaismas enerģiju, pārvērst to ATP makroerģisko saišu enerģijā, kā arī veidot organiskos savienojumus: cieti, olb altumvielas un taukus. Tādējādi fotosintēze nosaka augu šūnas autotrofiskās īpašības.
Trofisko vielu neatkarīga sintēze
Pakavēsimies pie procesa, kura dēļ, pēc izcilā krievu zinātnieka K. A. Timirjazeva domām, augiem ir kosmiska nozīme evolūcijā. Uz Zemes ir aptuveni 350 tūkstoši augu sugu, sākot no vienšūnu aļģēm, piemēram, hlorellas vai hlamidomonas, līdz milzu kokiem - sekvoijām, kuru augstums sasniedz 115 metrus. Visi no tiem absorbē oglekļa dioksīdu, pārvēršot to glikozē, aminoskābēs, glicerīnā un taukskābēs. Šīs vielas kalpo kā barība ne tikai pašam augam, bet tās izmanto arī organismi, ko sauc par heterotrofiem: sēnītes, dzīvnieki un cilvēki. Tādas augu šūnu īpašības kā spēja sintezēt organiskos savienojumus un veidot dzīvībai svarīgu vielu – skābekli, apstiprina autotrofu ekskluzīvo lomu dzīvībai uz Zemes.
Plastīdu klasifikācija
Ir grūti palikt vienaldzīgam, domājot par ziedošu rožu vai rudens meža krāsu ekstravaganci. Augu krāsa ir saistīta ar īpašām organellām - plastidiem, kas raksturīgi tikai augu šūnām. Var apgalvot, ka īpašu pigmentu klātbūtne to sastāvā ietekmē hloroplastu, hromoplastu un leikoplastu funkcijas metabolismā. Organelli, kas satur zaļo pigmentu hlorofilu, nosaka šūnas svarīgās īpašības un ir atbildīgas par fotosintēzes procesu. Tie var arī pārveidoties par hromoplastiem. Šo parādību novērojam, piemēram, rudenī, kad koku zaļās lapas kļūst zeltainas, purpursarkanas vai tumšsarkanas. Leikoplasti var pārveidoties par hromoplastiem, piemēram, pienaini tomāti nogatavojas līdz oranžiem vai sarkaniem. Tie spēj arī pāriet hloroplastos, piemēram, kartupeļu bumbuļu mizās parādās zaļa krāsa, ja tos ilgstoši uzglabā gaismā.
Augu audu veidošanās mehānisms
Viena no augstāko augu šūnu atšķirīgajām iezīmēm ir cieta un spēcīga apvalka klātbūtne. Tas parasti satur celulozes, lignīna vai pektīna makromolekulas. Stabilitāte un izturība pret saspiešanu un citām mehāniskām deformācijām iedala augu audus stingrāko dabisko struktūru grupā, kas spēj izturēt lielas slodzes (atgādinām, piemēram, koksnes īpašības). Starp tā šūnām rodas daudz citoplazmas pavedienu, kas iziet cauri membrānu caurumiem, kas, tāpat kā elastīgie pavedieni, sašuj tos kopā.savā starpā. Tāpēc spēks un cietība ir augu organisma šūnas galvenās īpašības.
Plazmolīze un deplazmolīze
Plazmolīzes fenomena dēļ var konstatēt perforētu sienu klātbūtni, kas ir atbildīgas par ūdens, minerālsāļu un fitohormonu kustību. Ievietojiet augu šūnu hipertoniskā sāls šķīdumā. Ūdens no tās citoplazmas izkliedēsies uz āru, un zem mikroskopa mēs redzēsim hialoplazmas parietālā slāņa atslāņošanās procesu. Šūna saraujas, tās apjoms samazinās, t.i. notiek plazmolīze. Jūs varat atgriezt sākotnējo formu, pievienojot stikla priekšmetstikliņam dažus pilienus ūdens un radot zemāku šķīduma koncentrāciju nekā šūnas citoplazmā. H2O molekulas iekļūs iekšā caur čaulas porām, palielināsies šūnas tilpums un intracelulārais spiediens. Šo procesu sauca par deplazmolīzi.
Īpaša dzīvnieku šūnu struktūra un funkcijas
Hloroplastu trūkums citoplazmā, plānas membrānas bez ārējā apvalka, mazi vakuoli, kas veic galvenokārt gremošanas vai izvadīšanas funkcijas - tas viss attiecas uz dzīvnieku un cilvēku šūnām. To daudzveidīgais izskats un heterotrofiskie barošanas paradumi ir vēl viena atšķirīga iezīme.
Daudzas šūnas, kas ir atsevišķi organismi vai ir daļa no audiem, spēj aktīvi kustēties. Tie ir zīdītāju fagocīti un spermatozoīdi, amēbas, infuzorijas-kurpes uc Dzīvnieku šūnas tiek apvienotas audos, pateicoties supramembrānas kompleksam - glikokaliksam. Viņšsastāv no glikolipīdiem un proteīniem, kas saistīti ar ogļhidrātiem, un veicina adhēziju – šūnu membrānu saķeri savā starpā, izraisot audu veidošanos. Ekstracelulārā gremošana notiek arī glikokaliksā. Heterotrofiskais uztura veids nosaka visa gremošanas enzīmu arsenāla klātbūtni šūnās, kas koncentrētas īpašās organellās - lizosomās, kas veidojas Golgi aparātā - obligāta citoplazmas vienas membrānas struktūra.
Dzīvnieku šūnās šo organellu attēlo kopīgs kanālu un cisternu tīkls, savukārt augos tā izskatās kā daudzas atšķirīgas struktūrvienības. Gan augu, gan dzīvnieku somatiskās šūnas dalās ar mitozes palīdzību, savukārt gametas dalās ar mejozi.
Tātad, esam noskaidrojuši, ka dažādu dzīvo organismu grupu šūnu īpašības būs atkarīgas no organellu mikroskopiskās struktūras īpatnībām un funkcijām.
