Tota una galàxia de científics destacats del passat: Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, amb els seus descobriments en el camp de l'estudi de la natura, van obrir el camí per a la formació de la branca més important de la ciència biològica moderna - citologia. Estudia l'estructura i les propietats de la cèl·lula, que és la portadora elemental de vida a la Terra. El coneixement fonamental adquirit com a resultat del desenvolupament de la ciència cel·lular ha inspirat els investigadors a crear disciplines com la genètica, la biologia molecular i la bioquímica.
Els descobriments científics que s'hi van fer van canviar completament la cara del planeta i van provocar l'aparició de clons, organismes modificats genèticament i intel·ligència artificial. El nostre article us ajudarà a entendre els mètodes bàsics dels experiments citològics i a descobrir l'estructura i les funcions de les cèl·lules.
Com s'estudia una cel·la
Com fa 500 anys, el microscopi de llum és l'instrument principal que ajuda a estudiar l'estructura i les propietats de la cèl·lula. Per descomptat, la seva aparença i òpticales característiques no es poden comparar amb els primers microscopis creats per pare i fill Janssens o Robert Hooke a mitjans del segle XVI. El poder de resolució dels microscopis de llum moderns augmenta la mida de les estructures cel·lulars en 3000 vegades. Els escàners ràster poden capturar imatges d'objectes submicroscòpics com bacteris o virus, aquests últims tan petits que ni tan sols són cèl·lules. En citologia s'utilitza activament el mètode dels àtoms marcats, així com l'estudi in vivo de les cèl·lules, gràcies al qual s'aclareixen les característiques dels processos cel·lulars.
Centrifugació
Per separar el contingut cel·lular en fraccions i estudiar les propietats i funcions de la cèl·lula, la citologia utilitza una centrífuga. Funciona amb el mateix principi que la part del mateix nom a les rentadores. En crear una acceleració centrífuga, el dispositiu accelera la suspensió cel·lular i, com que els orgànuls tenen densitats diferents, s'instal·len en capes. A la part inferior hi ha grans parts, com ara nuclis, mitocondris o plastids, i als broquets superiors de la reixa de destil·lació de la centrífuga es localitzen microfilaments del citoesquelet, ribosomes i peroxisomes. Les capes resultants estan separades, de manera que és més convenient estudiar les característiques de la composició bioquímica dels orgànuls.
Estructura cel·lular de les plantes
Les propietats d'una cèl·lula vegetal són en molts aspectes similars a les funcions de les cèl·lules animals. Tanmateix, fins i tot un escolar, examinant preparacions fixes de cèl·lules vegetals, animals o humanes a través de l'ocular d'un microscopi, trobarà característiques de diferència. És geomètriccontorns correctes, la presència d'una membrana densa de cel·lulosa i grans vacúols, característics de les cèl·lules vegetals. I una diferència més que distingeix completament les plantes del grup d'organismes autòtrofs és la presència al citoplasma de cossos verds ovalats clarament visibles. Aquests són els cloroplasts, la targeta de presentació de les plantes. Al cap i a la fi, són ells els que són capaços de captar l'energia lluminosa, convertir-la en l'energia dels enllaços macroèrgics d'ATP i també formar compostos orgànics: midó, proteïnes i greixos. Així, la fotosíntesi determina les propietats autòtrofs de la cèl·lula vegetal.
Síntesi independent de substàncies tròfiques
Detenem-nos en el procés pel qual, segons el destacat científic rus K. A. Timiryazev, les plantes juguen un paper còsmic en l'evolució. Hi ha aproximadament 350 mil espècies de plantes a la Terra, que van des d'algues unicel·lulars com chlorella o chlamydomonas fins a arbres gegants - sequoies, que assoleixen una alçada de 115 metres. Tots ells absorbeixen el diòxid de carboni, convertint-lo en glucosa, aminoàcids, glicerol i àcids grassos. Aquestes substàncies serveixen d'aliment no només per a la pròpia planta, sinó que també són utilitzades per organismes anomenats heteròtrofs: fongs, animals i humans. Propietats de les cèl·lules vegetals com la capacitat de sintetitzar compostos orgànics i formar una substància vital: l'oxigen, confirmen el fet del paper exclusiu dels autòtrofs per a la vida a la Terra.
Classificació dels plastids
És difícil romandre indiferent contemplant l'extravagància de colors de les roses florides o el bosc de tardor. El color de les plantes es deu als orgànuls especials: plastids, característics només de les cèl·lules vegetals. Es pot argumentar que la presència de pigments especials en la seva composició afecta les funcions dels cloroplasts, cromoplasts i leucoplasts en el metabolisme. Els orgànuls que contenen el pigment verd clorofil·la determinen les propietats importants de la cèl·lula i són els responsables del procés de la fotosíntesi. També es poden transformar en cromoplasts. Observem aquest fenomen, per exemple, a la tardor, quan les fulles verdes dels arbres es tornen daurades, morades o carmesí. Els leucoplasts poden transformar-se en cromoplasts, per exemple els tomàquets de llet maduren a taronja o vermell. També són capaços de passar als cloroplasts, per exemple, l'aparició de color verd a la pela dels tubercles de patata es produeix quan s'emmagatzemen a la llum durant molt de temps.
Mecanisme de formació de teixits vegetals
Una de les característiques distintives de les cèl·lules vegetals superiors és la presència d'una closca dura i forta. Normalment conté macromolècules de cel·lulosa, lignina o pectina. L'estabilitat i la resistència a la compressió i altres deformacions mecàniques distingeixen els teixits vegetals en el grup de les estructures naturals més rígides que poden suportar càrregues pesades (recordem, per exemple, les propietats de la fusta). Entre les seves cèl·lules, sorgeixen molts filaments citoplasmàtics que passen per forats de les membranes, que, com fils elàstics, les cosuen.entre ells mateixos. Per tant, la força i la duresa són les propietats principals d'una cèl·lula d'un organisme vegetal.
Plasmòlisi i deplasmòlisi
A causa del fenomen de la plasmòlisi es pot detectar la presència de parets perforades responsables del moviment de l'aigua, sals minerals i fitohormones. Col·loqueu una cèl·lula vegetal en una solució salina hipertònica. L'aigua del seu citoplasma es difondrà cap a l'exterior, i al microscopi veurem el procés d'exfoliació de la capa parietal d'hialoplasma. La cèl·lula es redueix, el seu volum disminueix, és a dir. es produeix la plasmòlisi. Podeu tornar la forma original afegint unes gotes d'aigua a un portaobjectes de vidre i creant una concentració de la solució inferior a la del citoplasma de la cèl·lula. Les molècules H2O entraran a l'interior pels porus de la closca, augmentaran el volum i la pressió intracel·lular de la cèl·lula. Aquest procés es va anomenar deplasmòlisi.
Estructura i funcions específiques de les cèl·lules animals
L'absència de cloroplasts al citoplasma, membranes primes desproveïdes de closca exterior, petits vacúols que fan principalment funcions digestives o excretores, tot això s'aplica a les cèl·lules animals i humanes. La seva aparença variada i els seus hàbits d'alimentació heteròtrofs són una altra característica distintiva.
Moltes cèl·lules, que són organismes separats o formen part dels teixits, són capaços de moviment actiu. Es tracta de fagòcits i espermatozoides de mamífers, ameba, infusoria-sabata, etc. Les cèl·lules animals es combinen en teixits a causa del complex supramembrana: el glicocàlix. Ellconsisteix en glicolípids i proteïnes associades amb hidrats de carboni, i afavoreix l'adhesió - l'adhesió de les membranes cel·lulars entre si, donant lloc a la formació de teixit. La digestió extracel·lular també es produeix al glicocàlix. La forma heteròtrofa de nutrició determina la presència a les cèl·lules de tot un arsenal d'enzims digestius, concentrats en orgànuls especials - lisosomes, que es formen a l'aparell de Golgi - una estructura obligatòria d'una sola membrana del citoplasma.
A les cèl·lules animals, aquest orgànul està representat per una xarxa comuna de canals i cisternes, mentre que a les plantes sembla nombroses unitats estructurals dispars. Tant les cèl·lules somàtiques vegetals com les animals es divideixen per mitosi, mentre que els gàmetes es divideixen per meiosi.
Per tant, hem establert que les propietats de les cèl·lules de diversos grups d'organismes vius dependran de les característiques de l'estructura microscòpica i de les funcions dels orgànuls.
