Koko galaksi menneisyyden erinomaisia tiedemiehiä - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, löytöillään luonnontutkimuksen alalla, tasoittivat tietä maailman tärkeimmän haaran muodostumiselle. moderni biologian tiede - sytologia. Se tutkii solun rakennetta ja ominaisuuksia, jotka ovat elämän alkukantajia maan päällä. Solutieteen kehityksen tuloksena saatu perustieto on inspiroinut tutkijoita luomaan sellaisia tieteenaloja, kuten genetiikka, molekyylibiologia ja biokemia.
Niissä tehdyt tieteelliset löydöt muuttivat täysin planeetan kasvot ja johtivat kloonien, geneettisesti muunnettujen organismien ja tekoälyn syntymiseen. Artikkelimme auttaa sinua ymmärtämään sytologisten kokeiden perusmenetelmiä ja selvittämään solujen rakenteen ja toiminnot.
Kuinka solua tutkitaan
Kuten 500 vuotta sitten, valomikroskooppi on tärkein instrumentti, joka auttaa tutkimaan solun rakennetta ja ominaisuuksia. Tietenkin sen ulkonäkö ja optinenominaisuuksia ei voi verrata ensimmäisiin mikroskooppeihin, jotka isä ja poika Janssens tai Robert Hooke loivat 1500-luvun puolivälissä. Nykyaikaisten valomikroskooppien erotuskyky kasvattaa solurakenteiden kokoa 3000-kertaiseksi. Rasterskannerit voivat ottaa kuvia submikroskooppisista kohteista, kuten bakteereista tai viruksista, jotka ovat niin pieniä, etteivät ne ole edes soluja. Sytologiassa käytetään aktiivisesti leimattujen atomien menetelmää sekä solujen in vivo -tutkimusta, jonka ansiosta soluprosessien piirteet selkiytyvät.
Sentrifugointi
Solujen sisällön erottamiseksi fraktioiksi ja solun ominaisuuksien ja toimintojen tutkimiseksi sytologia käyttää sentrifugia. Se toimii samalla periaatteella kuin pesukoneissa oleva samanniminen osa. Keskipakokiihtyvyyttä luomalla laite kiihdyttää solususpensiota, ja koska organelleilla on eri tiheys, ne asettuvat kerroksittain. Pohjalla on suuria osia, kuten ytimiä, mitokondrioita tai plastideja, ja sentrifugin tislausarinan ylemmissä suuttimissa sijaitsevat sytoskeleton mikrofilamentit, ribosomit ja peroksisomit. Tuloksena olevat kerrokset erottuvat, joten on kätevämpää tutkia organellien biokemiallisen koostumuksen ominaisuuksia.
Kasvien solurakenne
Kasvisolun ominaisuudet ovat monella tapaa samanlaisia kuin eläinsolujen tehtävät. Kuitenkin myös koulupoika, joka tutkii kiinteitä kasvi-, eläin- tai ihmissoluvalmisteita mikroskoopin okulaarin läpi, löytää eron piirteitä. Se on geometrinenoikeat ääriviivat, tiheän selluloosakalvon ja suuret tyhjiöt, jotka ovat ominaisia kasvisoluille. Ja vielä yksi ero, joka erottaa kasvit täysin autotrofisten organismien ryhmästä, on selvästi näkyvien soikeiden vihreiden kappaleiden läsnäolo sytoplasmassa. Nämä ovat kloroplasteja - kasvien käyntikorttia. Loppujen lopuksi juuri he pystyvät vangitsemaan valoenergiaa, muuttamaan sen ATP:n makroergisten sidosten energiaksi ja muodostamaan myös orgaanisia yhdisteitä: tärkkelystä, proteiineja ja rasvoja. Fotosynteesi siis määrittää kasvisolun autotrofiset ominaisuudet.
Troofisten aineiden itsenäinen synteesi
Pysytään prosessissa, jonka ansiosta erinomaisen venäläisen tiedemiehen K. A. Timirjazevin mukaan kasveilla on kosminen rooli evoluutiossa. Maapallolla on noin 350 tuhatta kasvilajia yksisoluisista levistä, kuten chlorella tai chlamydomonas, jättiläispuihin - sekvoioihin, joiden korkeus on 115 metriä. Ne kaikki imevät hiilidioksidia ja muuttavat sen glukoosiksi, aminohapoiksi, glyseroliksi ja rasvahapoiksi. Nämä aineet eivät toimi pelkästään kasvin ravinnoksi, vaan niitä käyttävät myös heterotrofeiksi kutsutut organismit: sienet, eläimet ja ihmiset. Sellaiset kasvisolujen ominaisuudet, kuten kyky syntetisoida orgaanisia yhdisteitä ja muodostaa elintärkeää ainetta - happea, vahvistavat autotrofien yksinomaisen roolin maan elämälle.
Plastidien luokitus
On vaikea pysyä välinpitämättömänä, kun ajattelee kukkivien ruusujen tai syysmetsän värien ylellisyyttä. Kasvien väri johtuu erityisistä organelleista - plastideista, jotka ovat ominaisia vain kasvisoluille. Voidaan väittää, että erityisten pigmenttien läsnäolo niiden koostumuksessa vaikuttaa kloroplastien, kromoplastien ja leukoplastien toimintoihin aineenvaihdunnassa. Vihreän pigmentin klorofylliä sisältävät organellit määrittävät solun tärkeät ominaisuudet ja ovat vastuussa fotosynteesiprosessista. Ne voivat myös muuttua kromoplasteiksi. Havaitsemme tämän ilmiön esimerkiksi syksyllä, kun puiden vihreät lehdet muuttuvat kullanvärisiksi, purppuraiksi tai purppuraisiksi. Leukoplastit voivat muuttua kromoplasteiksi, esimerkiksi maitomaiset tomaatit kypsyvät oranssiksi tai punaiseksi. Ne pystyvät myös siirtymään kloroplasteihin, esimerkiksi perunan mukuloiden kuoreen tulee vihreää väriä, kun niitä säilytetään pitkään valossa.
Kasvikudoksen muodostumismekanismi
Yksi korkeampien kasvisolujen tunnuspiirteistä on kova ja vahva kuori. Se sisältää yleensä selluloosan, ligniinin tai pektiinin makromolekyylejä. Stabiliteetti ja puristuskestävyys ja muut mekaaniset muodonmuutokset erottavat kasvikudokset jäykimpien luonnollisten rakenteiden ryhmään, jotka kestävät suuria kuormituksia (muistakaa esimerkiksi puun ominaisuudet). Sen solujen väliin syntyy paljon sytoplasmisia säikeitä, jotka kulkevat kalvojen reikien läpi, jotka ompelevat ne yhteen, kuten elastiset langat.keskenään. Siksi lujuus ja kovuus ovat kasviorganismin solun tärkeimmät ominaisuudet.
Plasmolyysi ja deplasmolyysi
Veden, mineraalisuolojen ja fytohormonien liikkeestä vastuussa olevien rei'itettyjen seinien esiintyminen voidaan havaita plasmolyysiilmiön vuoksi. Aseta kasvisolu hypertoniseen suolaliuokseen. Vesi sen sytoplasmasta leviää ulospäin, ja mikroskoopilla näemme hyaloplasman parietaalikerroksen kuoriutumisprosessin. Solu kutistuu, sen tilavuus pienenee, ts. plasmolyysi tapahtuu. Voit palauttaa alkuperäisen muodon lisäämällä muutama tippa vettä lasilevylle ja luomalla liuoksen pitoisuuden, joka on pienempi kuin solun sytoplasmassa. H2O-molekyylejä tulee sisälle kuoren huokosten kautta, solun tilavuus ja solunsisäinen paine kasvavat. Tätä prosessia kutsuttiin deplasmolyysiksi.
Eläinsolujen erityisrakenne ja toiminnot
Kloroplastien puuttuminen sytoplasmasta, ohuet kalvot, joissa ei ole ulkokuorta, pienet tyhjiöt, jotka suorittavat pääasiassa ruoansulatus- tai eritystoimintoja - kaikki tämä koskee eläinten ja ihmisten soluja. Niiden monipuolinen ulkonäkö ja heterotrofiset ruokintatavat ovat toinen erottuva piirre.
Monet solut, jotka ovat erillisiä organismeja tai osa kudoksia, pystyvät liikkumaan aktiivisesti. Nämä ovat nisäkkäiden fagosyytit ja siittiöt, amebat, infusoria-kenkä jne. Eläinsolut yhdistyvät kudoksiksi kalvon yläpuolisen kompleksin - glykokalyksin - ansiosta. Hänkoostuu glykolipideistä ja proteiineista, jotka liittyvät hiilihydraatteihin, ja edistää adheesiota - solukalvojen kiinnittymistä toisiinsa, mikä johtaa kudoksen muodostumiseen. Solunulkoista ruoansulatusta tapahtuu myös glykokalyksissa. Heterotrofinen ravitsemustapa määrää sen, että soluissa on kokonainen ruoansulatusentsyymien arsenaali, joka on keskittynyt erityisiin organelleihin - lysosomeihin, jotka muodostuvat Golgin laitteessa - sytoplasman pakolliseen yksikalvoiseen rakenteeseen.
Eläinsoluissa tätä organellia edustaa yhteinen kanavien ja vesisäiliöiden verkosto, kun taas kasveissa se näyttää useilta erilaisilta rakenneyksiköiltä. Sekä kasvien että eläinten somaattiset solut jakautuvat mitoosilla, kun taas sukusolut jakautuvat meioosilla.
Olemme siis todenneet, että eri elävien organismiryhmien solujen ominaisuudet riippuvat organellien mikroskooppisen rakenteen ominaisuuksista ja toiminnoista.
