Eine ganze Galaxie herausragender Wissenschaftler der Vergangenheit - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, ebneten mit ihren Entdeckungen auf dem Gebiet der Naturkunde den Weg für die Entstehung des wichtigsten Zweigs der Naturwissenschaften moderne biologische Wissenschaft - Zytologie. Sie untersucht den Aufbau und die Eigenschaften der Zelle, die der elementare Träger des Lebens auf der Erde ist. Das durch die Entwicklung der Zellwissenschaften gewonnene grundlegende Wissen hat Forscher dazu inspiriert, Disziplinen wie Genetik, Molekularbiologie und Biochemie zu schaffen.
Wissenschaftliche Entdeckungen, die darin gemacht wurden, veränderten das Gesicht des Planeten vollständig und führten zur Entstehung von Klonen, genetisch veränderten Organismen und künstlicher Intelligenz. Unser Artikel hilft Ihnen, die grundlegenden Methoden zytologischer Experimente zu verstehen und die Struktur und Funktion von Zellen herauszufinden.
Wie eine Zelle untersucht wird
Wie vor 500 Jahren ist das Lichtmikroskop das wichtigste Instrument, um die Struktur und Eigenschaften der Zelle zu untersuchen. Natürlich sein Aussehen und seine OptikEigenschaften sind nicht mit den ersten Mikroskopen zu vergleichen, die Vater und Sohn Janssens oder Robert Hooke Mitte des 16. Das Auflösungsvermögen moderner Lichtmikroskope vergrößert die Größe von Zellstrukturen um das 3000-fache. Rasterscanner können Bilder von submikroskopischen Objekten wie Bakterien oder Viren aufnehmen, wobei letztere so klein sind, dass es sich nicht einmal um Zellen handelt. In der Zytologie wird die Methode der markierten Atome sowie die In-vivo-Untersuchung von Zellen aktiv eingesetzt, wodurch die Merkmale zellulärer Prozesse geklärt werden.
Zentrifugation
Um Zellinh alte in Fraktionen zu trennen und die Eigenschaften und Funktionen der Zelle zu untersuchen, verwendet die Zytologie eine Zentrifuge. Es funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie das gleichnamige Teil in Waschmaschinen. Durch die Erzeugung einer Zentrifugalbeschleunigung beschleunigt das Gerät die Zellsuspension, und da die Organellen unterschiedliche Dichten haben, setzen sie sich in Schichten ab. Unten befinden sich große Teile, wie Kerne, Mitochondrien oder Plastiden, und in den oberen Düsen des Destillationsrostes der Zentrifuge befinden sich Mikrofilamente des Zytoskeletts, Ribosomen und Peroxisomen. Die resultierenden Schichten werden getrennt, sodass es bequemer ist, die Merkmale der biochemischen Zusammensetzung von Organellen zu untersuchen.
Zellstruktur der Pflanzen
Die Eigenschaften einer Pflanzenzelle ähneln in vielerlei Hinsicht den Funktionen tierischer Zellen. Aber selbst ein Schuljunge, der fixierte Präparate von pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Zellen durch das Okular eines Mikroskops untersucht, wird Unterschiede feststellen. Es ist geometrischkorrekte Konturen, das Vorhandensein einer dichten Zellulosemembran und große Vakuolen, die für Pflanzenzellen charakteristisch sind. Ein weiterer Unterschied, der Pflanzen in der Gruppe der autotrophen Organismen vollständig unterscheidet, ist das Vorhandensein von deutlich sichtbaren ovalen Grünkörpern im Zytoplasma. Das sind Chloroplasten – die Visitenkarte der Pflanzen. Schließlich sind sie in der Lage, Lichtenergie einzufangen, in die Energie makroerger ATP-Bindungen umzuwandeln und auch organische Verbindungen zu bilden: Stärke, Proteine und Fette. Die Photosynthese bestimmt somit die autotrophen Eigenschaften der Pflanzenzelle.
Unabhängige Synthese trophischer Substanzen
Lassen Sie uns auf den Prozess eingehen, aufgrund dessen Pflanzen laut dem herausragenden russischen Wissenschaftler K. A. Timiryazev eine kosmische Rolle in der Evolution spielen. Auf der Erde gibt es ungefähr 350.000 Pflanzenarten, von einzelligen Algen wie Chlorella oder Chlamydomonas bis zu riesigen Bäumen - Mammutbäumen, die eine Höhe von 115 Metern erreichen. Sie alle absorbieren Kohlendioxid und wandeln es in Glukose, Aminosäuren, Glycerin und Fettsäuren um. Diese Stoffe dienen nicht nur der Pflanze selbst als Nahrung, sondern werden auch von Organismen verwendet, die als Heterotrophe bezeichnet werden: Pilze, Tiere und Menschen. Solche Eigenschaften von Pflanzenzellen wie die Fähigkeit, organische Verbindungen zu synthetisieren und eine lebenswichtige Substanz zu bilden - Sauerstoff, bestätigen die Tatsache der ausschließlichen Rolle von Autotrophen für das Leben auf der Erde.
Plastidenklassifizierung
Es ist schwer, gleichgültig zu bleiben, wenn man die Extravaganz der Farben blühender Rosen oder des herbstlichen Waldes betrachtet. Die Farbe von Pflanzen ist auf spezielle Organellen zurückzuführen - Plastiden, die nur für Pflanzenzellen charakteristisch sind. Es kann argumentiert werden, dass das Vorhandensein spezieller Pigmente in ihrer Zusammensetzung die Funktionen von Chloroplasten, Chromoplasten und Leukoplasten im Stoffwechsel beeinflusst. Organellen, die den grünen Farbstoff Chlorophyll enth alten, bestimmen wichtige Eigenschaften der Zelle und sind für den Prozess der Photosynthese verantwortlich. Sie können sich auch in Chromoplasten umwandeln. Wir beobachten dieses Phänomen zum Beispiel im Herbst, wenn sich die grünen Blätter der Bäume gold, lila oder purpurrot färben. Leukoplasten können sich in Chromoplasten umwandeln, zum Beispiel reifen milchige Tomaten zu Orange oder Rot. Sie können auch in Chloroplasten übergehen, zum Beispiel tritt auf der Schale von Kartoffelknollen eine grüne Farbe auf, wenn sie längere Zeit im Licht gelagert werden.
Mechanismus der pflanzlichen Gewebebildung
Eines der charakteristischen Merkmale höherer Pflanzenzellen ist das Vorhandensein einer harten und starken Schale. Es enthält normalerweise Makromoleküle aus Zellulose, Lignin oder Pektin. Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegen Druck und andere mechanische Verformungen unterscheiden Pflanzengewebe in die Gruppe der steifsten natürlichen Strukturen, die schweren Belastungen standh alten können (erinnern Sie sich beispielsweise an die Eigenschaften von Holz). Zwischen seinen Zellen entstehen viele zytoplasmatische Stränge, die durch Löcher in den Membranen verlaufen, die sie wie elastische Fäden zusammennähen.untereinander. Daher sind Festigkeit und Härte die Haupteigenschaften einer Zelle eines Pflanzenorganismus.
Plasmolyse und Deplasmolyse
Das Vorhandensein von perforierten Wänden, die für die Bewegung von Wasser, Mineralsalzen und Phytohormonen verantwortlich sind, kann aufgrund des Phänomens der Plasmolyse nachgewiesen werden. Legen Sie eine Pflanzenzelle in eine hypertonische Kochsalzlösung. Wasser aus seinem Zytoplasma wird nach außen diffundieren, und unter einem Mikroskop werden wir den Prozess der Exfoliation der parietalen Hyaloplasmaschicht sehen. Die Zelle schrumpft, ihr Volumen nimmt ab, d.h. Plasmolyse auftritt. Sie können die ursprüngliche Form wiederherstellen, indem Sie ein paar Tropfen Wasser auf einen Glasobjektträger geben und eine Konzentration der Lösung erzeugen, die niedriger ist als im Zytoplasma der Zelle. H2O-Moleküle werden durch die Poren in der Hülle ins Innere eindringen, das Volumen und der intrazelluläre Druck der Zelle werden zunehmen. Dieser Vorgang wurde Deplasmolyse genannt.
Spezielle Struktur und Funktionen tierischer Zellen
Das Fehlen von Chloroplasten im Zytoplasma, dünne Membranen ohne äußere Hülle, kleine Vakuolen, die hauptsächlich Verdauungs- oder Ausscheidungsfunktionen erfüllen - all dies gilt für tierische und menschliche Zellen. Ihr vielfältiges Aussehen und heterotrophe Ernährungsgewohnheiten sind ein weiteres Unterscheidungsmerkmal.
Viele Zellen, die separate Organismen oder Teil von Geweben sind, können sich aktiv bewegen. Dies sind Phagozyten und Spermatozoen von Säugetieren, Amöben, Infusorien-Schuh usw. Tierische Zellen werden aufgrund des Supramembrankomplexes - der Glykokalyx - zu Geweben kombiniert. Erbesteht aus Glykolipiden und Proteinen, die mit Kohlenhydraten verbunden sind, und fördert die Adhäsion - Adhäsion von Zellmembranen aneinander, was zur Bildung von Gewebe führt. Die extrazelluläre Verdauung findet auch in der Glykokalyx statt. Die heterotrophe Ernährungsweise bestimmt das Vorhandensein eines ganzen Arsenals von Verdauungsenzymen in den Zellen, konzentriert in speziellen Organellen - Lysosomen, die im Golgi-Apparat gebildet werden - einer obligatorischen Einzelmembranstruktur des Zytoplasmas.
In tierischen Zellen wird dieses Organell durch ein gemeinsames Netzwerk von Kanälen und Zisternen dargestellt, während es in Pflanzen wie zahlreiche disparate Struktureinheiten aussieht. Sowohl pflanzliche als auch tierische Körperzellen teilen sich durch Mitose, während Gameten sich durch Meiose teilen.
Wir haben also festgestellt, dass die Eigenschaften von Zellen verschiedener Gruppen lebender Organismen von den Merkmalen der mikroskopischen Struktur und den Funktionen von Organellen abhängen.
