Cijela galaksija izvanrednih znanstvenika prošlosti - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, svojim je otkrićima u području proučavanja prirode utrla put formiranju najvažnije grane moderna biološka znanost – citologija. Proučava građu i svojstva stanice, koja je elementarni nositelj života na Zemlji. Temeljno znanje stečeno kao rezultat razvoja znanosti o stanicama inspiriralo je istraživače na stvaranje disciplina kao što su genetika, molekularna biologija i biokemija.
Znanstvena otkrića napravljena u njima potpuno su promijenila lice planeta i dovela do pojave klonova, genetski modificiranih organizama i umjetne inteligencije. Naš će vam članak pomoći razumjeti osnovne metode citoloških eksperimenata i saznati strukturu i funkcije stanica.
Kako se proučava stanica
Kao i prije 500 godina, svjetlosni mikroskop je glavni instrument koji pomaže u proučavanju strukture i svojstava stanice. Naravno, njegov izgled i optičkikarakteristike se ne mogu usporediti s prvim mikroskopima koje su stvorili otac i sin Janssens ili Robert Hooke sredinom 16. stoljeća. Razlučivost suvremenih svjetlosnih mikroskopa povećava veličinu staničnih struktura za 3000 puta. Rasterski skeneri mogu snimiti slike submikroskopskih objekata kao što su bakterije ili virusi, potonji tako mali da nisu niti stanice. U citologiji se aktivno koristi metoda obilježenih atoma, kao i in vivo proučavanje stanica, zahvaljujući čemu se razjašnjavaju značajke staničnih procesa.
Centrifugiranje
Za odvajanje sadržaja stanice u frakcije i proučavanje svojstava i funkcija stanice, citologija koristi centrifugu. Radi na istom principu kao i istoimeni dio u perilicama rublja. Stvaranjem centrifugalnog ubrzanja uređaj ubrzava staničnu suspenziju, a kako organele imaju različite gustoće, talože se u slojevima. Na dnu su veliki dijelovi, poput jezgri, mitohondrija ili plastida, a u gornjim mlaznicama destilacijske rešetke centrifuge nalaze se mikrofilamenti citoskeleta, ribosomi i peroksisomi. Dobiveni slojevi su odvojeni, pa je prikladnije proučavati značajke biokemijskog sastava organela.
stanična struktura biljaka
Svojstva biljne stanice na mnogo su načina slična funkcijama životinjskih stanica. Međutim, čak će i školarac, ispitujući fiksne pripravke biljnih, životinjskih ili ljudskih stanica kroz okular mikroskopa, pronaći značajke razlike. Geometrijski jeispravne konture, prisutnost guste celulozne membrane i velikih vakuola, karakterističnih za biljne stanice. I još jedna razlika koja u potpunosti izdvaja biljke u skupini autotrofnih organizama je prisutnost u citoplazmi jasno vidljivih ovalnih zelenih tijela. To su kloroplasti - posjetnica biljaka. Uostalom, oni su ti koji su u stanju uhvatiti svjetlosnu energiju, pretvoriti je u energiju makroergijskih veza ATP-a, a također formirati organske spojeve: škrob, proteine i masti. Fotosinteza tako određuje autotrofna svojstva biljne stanice.
Nezavisna sinteza trofičkih tvari
Zadržimo se na procesu zbog kojeg, prema istaknutom ruskom znanstveniku K. A. Timiryazevu, biljke igraju kozmičku ulogu u evoluciji. Na Zemlji postoji oko 350 tisuća biljnih vrsta, od jednostaničnih algi poput klorele ili klamidomonas do divovskih stabala - sekvoje, koje dosežu visinu od 115 metara. Svi oni apsorbiraju ugljični dioksid, pretvarajući ga u glukozu, aminokiseline, glicerol i masne kiseline. Ove tvari služe kao hrana ne samo za samu biljku, već ih koriste i organizmi zvani heterotrofi: gljive, životinje i ljudi. Takva svojstva biljnih stanica kao što je sposobnost sintetiziranja organskih spojeva i stvaranja vitalne tvari - kisika, potvrđuju činjenicu isključive uloge autotrofa za život na Zemlji.
Klasifikacija plastida
Teško je ostati ravnodušan, razmišljajući o ekstravaganciji boja rascvjetanih ruža ili jesenske šume. Boja biljaka je posljedica posebnih organela - plastida, karakterističnih samo za biljne stanice. Može se tvrditi da prisutnost posebnih pigmenata u njihovom sastavu utječe na funkcije kloroplasta, kromoplasta i leukoplasta u metabolizmu. Organele koje sadrže zeleni pigment klorofil određuju važna svojstva stanice i odgovorne su za proces fotosinteze. Također se mogu transformirati u kromoplaste. Ovu pojavu promatramo, na primjer, u jesen, kada zeleno lišće drveća postane zlatno, ljubičasto ili grimizno. Leukoplasti se mogu transformirati u kromoplaste, na primjer mliječne rajčice sazrijevaju do narančaste ili crvene boje. Oni također mogu prijeći u kloroplaste, na primjer, pojava zelene boje na kori gomolja krumpira javlja se kada se dugo čuvaju na svjetlu.
Mehanizam formiranja biljnog tkiva
Jedna od prepoznatljivih značajki viših biljnih stanica je prisutnost tvrde i jake ljuske. Obično sadrži makromolekule celuloze, lignina ili pektina. Stabilnost i otpornost na kompresiju i druge mehaničke deformacije izdvajaju biljna tkiva u skupinu najkrutijih prirodnih struktura koje mogu izdržati velika opterećenja (prisjetimo se, na primjer, svojstva drva). Između njegovih stanica nastaje mnogo citoplazmatskih niti, prolazeći kroz rupe u membranama, koje ih, poput elastičnih niti, šivaju zajedno.između sebe. Stoga su čvrstoća i tvrdoća glavna svojstva stanice biljnog organizma.
Plazmoliza i deplazmoliza
Prisutnost perforiranih stijenki odgovornih za kretanje vode, mineralnih soli i fitohormona može se otkriti zbog fenomena plazmolize. Stavite biljnu stanicu u hipertoničnu fiziološku otopinu. Voda iz njegove citoplazme će difundirati prema van, a pod mikroskopom ćemo vidjeti proces ljuštenja parijetalnog sloja hijaloplazme. Stanica se smanjuje, njen volumen se smanjuje, t.j. dolazi do plazmolize. Možete vratiti izvorni oblik dodavanjem nekoliko kapi vode u predmetno staklo i stvaranjem koncentracije otopine niže nego u citoplazmi stanice. H2O molekule će ući unutra kroz pore u ljusci, volumen i unutarstanični tlak stanice će se povećati. Taj se proces zvao deplazmoliza.
Specifična struktura i funkcije životinjskih stanica
Odsutnost kloroplasta u citoplazmi, tanke membrane bez vanjske ljuske, male vakuole koje obavljaju uglavnom probavne ili izlučne funkcije - sve se to odnosi na životinjske i ljudske stanice. Njihov raznolik izgled i heterotrofne prehrambene navike još su jedna prepoznatljiva karakteristika.
Mnoge stanice, koje su zasebni organizmi ili su dio tkiva, sposobne su za aktivno kretanje. To su fagociti i spermatozoidi sisavaca, ameba, infuzorija-cipela itd. Životinjske stanice se spajaju u tkiva zbog supramembranskog kompleksa - glikokaliksa. Onsastoji se od glikolipida i proteina povezanih s ugljikohidratima, te pospješuje prianjanje – prianjanje staničnih membrana jedna na drugu, što dovodi do stvaranja tkiva. Izvanstanična probava također se događa u glikokaliksu. Heterotrofni način prehrane određuje prisutnost u stanicama čitavog arsenala probavnih enzima, koncentriranih u posebnim organelama - lizosomima, koji se formiraju u Golgijevom aparatu - obaveznoj jednomembranskoj strukturi citoplazme.
U životinjskim stanicama ova organela je predstavljena zajedničkom mrežom kanala i cisterni, dok u biljkama izgleda kao brojne različite strukturne jedinice. I biljne i životinjske somatske stanice dijele se mitozom, dok se gamete dijele mejozom.
Dakle, ustanovili smo da će svojstva stanica različitih skupina živih organizama ovisiti o značajkama mikroskopske strukture i funkcijama organela.
