Co to jest klatka?

W 1665 roku Anglik Robert Hooke zbudował urządzenie, które nazywamy mikroskopem. Jak każda ciekawska osoba, a naukowcy różnią się od zwykłego śmiertelnika innymi zaletami i tą cechą, Hooke zaczął badać wszystko, co było pod mikroskopem.

Dwa lata później trafił na korek. Dokonał najcieńszego cięcia i ... kolejnego odkrycia. Jego oczy ujrzały wewnętrzną strukturę korka, przypominającą plaster miodu. Nazwał te małe komórki "Komórki", co w rosyjskim tłumaczeniu oznacza komórki, gniazda, plastry miodu, komórki, jednym słowem coś odgrodzonego, odizolowanego od reszty. Termin ten został przyjęty przez naukę, ponieważ zaskakująco dokładnie odzwierciedlał właściwości elementarnych cząstek żywych istot. Jednak stało się to jasne znacznie później. W międzyczasie różni badacze wykrywają komórki w różnych obiektach. W powietrzu unosi się idea uniwersalności struktury żywej materii.

Biolog po biologu potwierdza: taki a taki żywy organizm składa się z komórek. Liczba obserwacji rośnie. Jeszcze trochę, a ilość powinna zamienić się w jakość. Jednak to „trochę” zajęło prawie 100 lat. Dopiero w latach 1838-1839 botanik Schleiden i anatom Schwann postanowili uogólnić: „Wszystkie organizmy żywe składają się z komórek”. Powiedzieć "wszystko"nauka zajęła ponad sto lat, ale na tym polega różnica między sumą obserwacji a uogólniającą je teorią naukową.

A jednak teorii komórkowej nie można było jeszcze uważać za stworzoną. Zasadnicza kwestia pozostała niejasna: skąd pochodzą komórki. Biolodzy wielokrotnie obserwowali, a nawet opisywali ich podział. Nikomu jednak nie przyszło do głowy, że ten proces to narodziny nowych komórek. Pewien współczesny badacz słusznie zauważył w tym względzie: „Obserwacja jest rzadko rozpoznawana, jeśli zmusza nas do wyciągania nierozsądnych wniosków, a stwierdzenie, że każda komórka powstaje w wyniku podziału innej, wcześniej istniejącej, wydawało się całkowicie nierozsądne”.

^{Współczesny schemat budowy komórki oparty na obserwacjach mikroskopu elektronowego: 1 - jądro; 2 - jąderko; 3 - otoczka jądrowa; 4 - cytoplazma; 5 - centriole; 6 - retikulum endoplazmatyczne; 7 - mitochondria; 8 - komorowa powłoka.}

A jednak w 1859 roku sformułowano „nierozsądny” postulat, który położył podwaliny pod nową biologię komórki: „Każda komórka pochodzi z komórki”.

Mikroskop Roberta Hooke'a powiększono 100 razy. Wystarczyło zobaczyć klatkę. 300 lat później, w 1963 roku, mikroskop elektronowy powiększa komórkę 100 tysięcy razy. To już wystarczy, aby ją rozważyć. Różnica, jak mówią fizycy, wynosi tylko trzy rzędy wielkości. Ale za nimi jest złożona i trudna ścieżka od biologii opisowej do biologii molekularnej, od pierwszego poznania komórki do szczegółowego badania jej struktur.

Rysunek przedstawia komórkę widzianą przez nowoczesny mikroskop elektronowy. Czytelnik powinien uzbroić się w cierpliwość: teraz jej „spis” będzie następował.

Zaczniemy od powłoki. Ona jest zwyczajem klatkowym. Powłoka czujnie monitoruje, czy niepotrzebne w danej chwili substancje nie przedostają się do komórki; wręcz przeciwnie, substancje, których potrzebuje komórka, mogą liczyć na jej maksymalną pomoc. Jądro znajduje się mniej więcej w środku komórki. To, w czym „pływa”, to cytoplazma, innymi słowy, zawartość komórki. Niestety niewiele możemy dodać do tej daleko idącej definicji. Nie możemy nawet jednoznacznie odpowiedzieć na najbardziej podstawowe pytania. Ciekła cytoplazma czy ciało stałe? Zarówno płynne, jak i stałe. Czy coś się w nim porusza, czy wszystko jest na swoim miejscu? Stoi i porusza się. Czy jest przezroczysty czy nieprzejrzysty? Tak i nie. Jaką część komórki zajmuje? Od jednego procenta do dziewięćdziesięciu dziewięciu. Wszystko jest jasne, prawda?

Niemniej jednak odpowiedzi są prawidłowe. Tyle, że cytoplazma jest niezwykle zmienna, reaguje na najmniejsze zmiany w środowisku. Nakłuj pojedynczą amebę komórkową igłą, a zobaczysz (oczywiście pod mikroskopem) wiele zmian. Zmieni się ruch cytoplazmy, jej przezroczystość, lepkość, zmieni się kształt komórki. Jednym słowem działaj w jakikolwiek sposób na cytoplazmie, a zobaczysz: na pewno jakoś zareaguje.

W cytoplazmie rozpuściła się ogromna ilość różnych substancje chemiczne. W nim wielu z nich kończy swoją podróż i często zaczynają przy naszym stole. Zupę solimy - z niej sól kuchenna dostaje się do klatki. Do herbaty dodajemy cukier - dociera również do cytoplazmy, choć po drodze rozkłada się na pół na glukozę i fruktozę. Jemy owoce i warzywa - witaminy z nich migrują do cytoplazmy. Wreszcie komórka zawsze zawiera duży zestaw różnych białek. Wszystkie te substancje nie stoją bezczynnie, działają na rzecz komórki, w nich czerpie swoją siłę, swoją przyszłość.

Jednak najbardziej zaskakujące nie jest to, że te cząsteczki zeszły się razem w tym samym miejscu, ale że, choć przez krótki czas, współistnieją ze sobą. W butelce chemika wiele z tych związków i momentów nie mogło być razem - natychmiast wchodziły w reakcję. Ale komórka jest mądrym politykiem, musi zachować indywidualność każdej cząsteczki do własnych celów i podejmuje wszelkie środki ostrożności.

W tym celu izoluje niektóre z najbardziej agresywnych cząsteczek od ich potencjalnych ofiar - rozprowadza je w różnych „zakamarkach” komórki - lub, w skrajnych przypadkach, uśmierza ich chemiczny żar. Z punktu widzenia natury robi się to bardzo pomysłowo i prosto (gdyby ktoś próbował zastosować tę samą technikę w laboratorium chemicznym, chyba nikt nie odważyłby się nazwać tego prostym). Co by zrobił każdy z nas, gdyby musiał umieścić kota i psa w tym samym pokoju? Oczywiście założyłbym psu kaganiec. Cóż, czasami komórka robi to samo - „stawia” enzymy - substancje, które kierują wszystkimi reakcjami w komórce, „powstrzymując” cząsteczki, które zamykają aktywne miejsca enzymów.

Tak więc cytoplazma jest miejscem wielu reakcji chemicznych zachodzących w komórce, w istocie jest areną jej życiowej aktywności.

Ale ta arena nie jest pustą przestrzenią; przestrzeń życiowa komórki jest podzielona między jej narządy lub, jak mówią biolodzy, organelle, czyli najmniejsze organy. Podzielili między sobą nie tylko terytorium cytoplazmy, ale także wyraźnie podzielili strefy wpływów.

Organelle numer 1 - mitochondria, wygląda jak pływająca barka. Jeśli mitochondrium zostanie wypreparowane, jego wewnętrzna struktura przypomina wąski nadmorski pas piaszczystej plaży, na której fale spieniają się dziwacznymi fałdami. Takie fałdy o różnej grubości (w mitochondriach nazywane są grzbietami) przecinają całą wewnętrzną przestrzeń mitochondriów. Mitochondria to elektrownie komórki. Gromadzą energię, która następnie w razie potrzeby zostanie wydana na potrzeby organizmu. Te operacje dochodowe i kosztowe są wykonywane przez „główną energię energetyczną” komórki - kwas adenozynotrifosforowy, w skrócie ATP. Co więcej, interesujące jest to, że zarówno ludzie, jak i bakterie przechowują rezerwy energii w tej samej cząsteczce - w ATP. Kiedy jest zapotrzebowanie na energię - na przykład na pracę mięśni, na mimozy - na toczące się liście, na świetliki - na świecenie, a na płaszczkę - na tworzenie się ładunku elektrycznego - do mitochondriów przychodzą prośby, i oszczędni dyspozytorzy - specjalne enzymy są oddzielane od dużej cząsteczki ATP jednej lub dwóch części - grupy atomów zawierających fosfor. W momencie odszczepienia uwalniana jest energia.

Zdjęcia komórek wykonane kilka lat temu w mikroskopie elektronowym wyraźnie pokazują sieć rozciągającą się od jądra do błony - cały zbiór kanalików, wici, błon, kanalików. Jeszcze 30 lat temu, kiedy znajomość komórki mogła odbywać się tylko za pośrednictwem mikroskopu świetlnego, tak naprawdę nikt nie widział sieci.Niemniej jednak naukowcy poczuli, że jest tu „coś” i uporczywie pobrali kilka komórek w komórce. Mikroskop elektronowy dostrzegł to, co przewidzieli naukowcy: naprawdę okazało się, że jest to sieć i nazwano ją endoplazmatyczną, czyli intraplazmatyczną.

Ta sieć ściśle otacza jądro, mitochondria i organelle, które wciąż są nam nieznane - rybosomy. Rybosomy to fabryki komórek białkowych. Wszystkie żywe istoty są zaopatrywane w swoje produkty. Biorąc pod uwagę strategiczne znaczenie tych obiektów, natura zadbała o sprawny przebieg prac. Wydajność fabryki białek jest ogromna: na godzinę pracy każdy rybosom syntetyzuje więcej białka niż waży.

Ale jak każda firma, rybosomy działają pod ścisłym, bezlitosnym przywództwem. Zamówienia pochodzą z jądra, od głównego kontrolera syntezy białek - chromosomu.

Chromosomy znajdują się w jądrach wszystkich żywych istot: bakterii, roślin, zwierząt. Ludzkie chromosomy wyglądają inaczej niż, powiedzmy, ćmy, ale wszędzie pełnią tę samą funkcję: kontrolują syntezę białek. To w chromosomach zlokalizowane są cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego - DNA. Podobnie jak książka kucharska, zawierają przepisy na przygotowanie ogromnej różnorodności białek, które są wykorzystywane na potrzeby samej komórki i na „eksport”. Normalne funkcjonowanie organizmu opiera się na ścisłej specyfice dziesiątek tysięcy białek. Aby zachować twarz w tym zamieszaniu, musisz dobrze zapamiętać własną strukturę. Same wiewiórki go nie pamiętają; komórka robi to za nich za pomocą DNA. Jedna z jego cząsteczek przechowuje strukturę kilkudziesięciu białek. Każdy chromosom uwalnia ściśle określoną dla danego organizmu ilość DNA. DNA w chromosomie jest bardzo ciasno upakowane: długość chromosomu mierzy się w tysięcznych części milimetra, a długość umieszczonych w nim cząsteczek DNA w metrach.

Teraz, gdy weźmiemy pod uwagę uśpioną, niedzielącą się komórkę, chromosomy są bardzo słabo widoczne: działają, a do tego muszą zmaksymalizować swoją powierzchnię - rozciągają się, a zatem zwężają.

Jednak ten czas nie trwa tak długo (dla nas) - tylko 10-20 godzin. Po okresie wytężonej pracy komórka zaczyna przygotowywać się do podziału; Chromosomy też się do tego przygotowują: skręcają się, gęstnieją i układają w jednej płaszczyźnie - w tej chwili łatwo je zobaczyć. Zanim czytelnik przejdzie do opisu podziału komórkowego, chromosomy będą już wyraźnie widoczne, a my, korzystając z tego, opowiemy o nich bardziej szczegółowo.

To już koniec naszej wycieczki do wnętrza komórkowego. Ale to wcale nie oznacza, że ​​wyczerpaliśmy komórkę; wiele szczegółów pozostawało poza naszą uwagą. Ale wybraliśmy to, co najważniejsze, coś, bez czego trudno będzie kontynuować drogę do naszego ostatecznego celu. Przechodząc do jeszcze jednego kroku, musimy odejść od tego rozdziału jasny obraz trzech struktur komórki - elektrowni, fabryki białek i chromosomu. Jeśli czytelnik go dostał, dostał przejście do następnego rozdziału.

Azernikov V.Z. - rozwiązany kod

Podobne publikacje

Narodziny biologii molekularnej

Co się dzieje podczas solenia

Złożone życie prostej komórki