Как определить клеточные структуры

Содержание

• Что показывают клеточные микрофотографии?
• Микрофотографии клеточных органелл
• Идентификация клеток
• В поисках ядра
• Как выглядят рибосомы и что они делают
• Эндопламатический ретикулум легко идентифицировать
• Выявление Митохондрии
• Как найти лизосомы в ПЭМ изображениях органелл
• Как выглядят тела Гольджи
• Как определить центриоли
• Нахождение цитоскелета
• Собираем все вместе

Живые клетки варьируются от клеток одноклеточных водорослей и бактерий, многоклеточных организмов, таких как мох и черви, до сложных растений и животных, включая людей. Определенные структуры обнаружены во всех живых клетках, но одноклеточные организмы и клетки высших растений и животных также отличаются во многих отношениях. Световые микроскопы могут увеличивать клетки, так что можно увидеть более крупные и четкие структуры, но просвечивающие электронные микроскопы (ТЕМ) необходимы, чтобы увидеть мельчайшие клеточные структуры.

Клетки и их структуры часто трудно идентифицировать, потому что стенки довольно тонкие, а разные клетки могут иметь совершенно разный вид. Клетки и их органеллы имеют характеристики, которые можно использовать для их идентификации, и это помогает использовать достаточно высокое увеличение, которое показывает эти детали.

Например, световой микроскоп с увеличением 300Х покажет клетки и некоторые детали, но не маленькие органеллы внутри клетки. Для этого нужен TEM. ПЭМ используют электроны для создания детальных изображений крошечных структур, стреляя электронами через образец ткани и анализируя образцы, когда электроны выходят с другой стороны. Изображения с TEM обычно помечаются с типом клетки и увеличением - изображение с пометкой «эпителиальные клетки человека, помеченное 7900X» увеличено в 7900 раз и может показать детали клеток, ядра и другие структуры. Использование световых микроскопов для целых клеток и ТЭМ для небольших объектов позволяет надежно и точно идентифицировать даже самые неуловимые клеточные структуры.

Что показывают клеточные микрофотографии?

Микрофотографии представляют собой увеличенные изображения, полученные с помощью световых микроскопов и ПЭМ. Микрофотографии клеток часто берутся из образцов ткани и показывают непрерывную массу клеток и внутренних структур, которые трудно идентифицировать индивидуально. Обычно такие микрофотографии показывают множество линий, точек, пятен и скоплений, которые составляют клетку и ее органеллы. Системный подход необходим для определения различных частей.

Это помогает узнать, что отличает различные клеточные структуры. Сами ячейки являются самым крупным замкнутым телом на микрофотографии, но внутри ячеек много разных структур, каждая со своим набором идентифицирующих признаков. Высокоуровневый подход, при котором идентифицируются закрытые границы и обнаруживаются закрытые формы, помогает изолировать компоненты на изображении. После этого можно идентифицировать каждую отдельную деталь путем поиска уникальных характеристик.

Микрофотографии клеточных органелл

Среди наиболее сложных клеточных структур для правильной идентификации - крошечные мембранно-связанные органеллы в каждой клетке. Эти структуры важны для клеточных функций, и большинство из них представляют собой небольшие мешочки клеточного вещества, такие как белки, ферменты, углеводы и жиры. Все они играют свои собственные роли в клетке и представляют собой важную часть изучения клетки и идентификации клеточной структуры.

Не все клетки имеют все типы органелл, и их количество сильно различается. Большинство органелл настолько малы, что их можно идентифицировать только на изображениях органелл ТЭМ. Хотя форма и размер помогают различать некоторые органеллы, обычно необходимо увидеть внутреннюю структуру, чтобы быть уверенным, какой тип органеллы показан. Как и в случае с другими клеточными структурами и для клетки в целом, особенности каждой органеллы облегчают идентификацию.

Идентификация клеток

По сравнению с другими предметами, обнаруженными на микрофотографиях клеток, клетки являются самыми крупными, но их границы часто удивительно трудно найти. Бактериальные клетки независимы и имеют сравнительно толстую клеточную стенку, поэтому их обычно легко увидеть. Все другие клетки, особенно в тканях высших животных, имеют только тонкую клеточную мембрану и не имеют клеточной стенки. На микрофотографиях ткани часто присутствуют только слабые линии, показывающие клеточные мембраны и границы каждой клетки.

Клетки имеют две характеристики, которые облегчают идентификацию. Все клетки имеют сплошную клеточную мембрану, которая окружает их, а клеточная мембрана заключает в себе ряд других крошечных структур. Как только такая сплошная мембрана обнаружена, и она охватывает множество других тел, каждое из которых имеет свою собственную внутреннюю структуру, эту закрытую область можно идентифицировать как клетку. Как только идентичность ячейки становится ясной, идентификация внутренних структур может продолжаться.

В поисках ядра

Не все клетки имеют ядро, но большинство из них содержится в тканях животных и растений. У одноклеточных организмов, таких как бактерии, нет ядра, а у некоторых животных клеток, таких как зрелые эритроциты человека, его тоже нет. Другие общие клетки, такие как клетки печени, мышечные клетки и клетки кожи, имеют четко определенное ядро ​​внутри клеточной мембраны.

Ядро - самое большое тело внутри клетки, и обычно оно более или менее круглой формы. В отличие от клетки, она не имеет много структур внутри. Самый большой объект в ядре - это круглое ядрышко, которое отвечает за создание рибосом. Если увеличение достаточно велико, можно увидеть червеобразные структуры хромосом внутри ядра, особенно когда клетка готовится к делению.

Как выглядят рибосомы и что они делают

Рибосомы представляют собой крошечные скопления белка и рибосомальной РНК, код, согласно которому производятся белки. Они могут быть идентифицированы по их отсутствию мембраны и по их небольшому размеру. На микрофотографиях клеточных органелл они выглядят как маленькие зерна твердого вещества, и многие из этих зерен разбросаны по всей клетке.

Некоторые рибосомы прикреплены к эндоплазматической сети, ряду складок и канальцев возле ядра. Эти рибосомы помогают клетке продуцировать специализированные белки. При очень большом увеличении можно увидеть, что рибосомы состоят из двух секций, большая часть которых состоит из РНК и меньшего кластера, составляющего произведенные белки.

Эндопламатический ретикулум легко идентифицировать

Эндоплазматический ретикулум, обнаруженный только в клетках, имеющих ядро, представляет собой структуру, состоящую из свернутых мешочков и трубок, расположенных между ядром и клеточной мембраной. Это помогает клетке управлять обменом белков между клеткой и ядром, и у нее есть рибосомы, прикрепленные к разделу, который называется шероховатой эндоплазматической сетью.

Грубый эндоплазматический ретикулум и его рибосомы продуцируют специфические для клетки ферменты, такие как инсулин в клетках поджелудочной железы и антитела к лейкоцитам. Гладкая эндоплазматическая сеть не имеет прикрепленных рибосом и производит углеводы и липиды, которые помогают сохранить целостность клеточных мембран. Обе части эндоплазматического ретикулума могут быть идентифицированы по их связи с ядром клетки.

Выявление Митохондрии

Митохондрии являются источником энергии в клетке, переваривая глюкозу, чтобы вырабатывать запасную молекулу АТФ, которую клетки используют для производства энергии. Органелла состоит из гладкой наружной мембраны и складчатой ​​внутренней мембраны. Производство энергии происходит за счет переноса молекул через внутреннюю мембрану. Количество митохондрий в клетке зависит от функции клетки. Например, в мышечных клетках много митохондрий, потому что они расходуют много энергии.

Митохондрии могут быть идентифицированы как гладкие, удлиненные тела, которые являются второй по величине органеллой после ядра. Их отличительной чертой является сложенная внутренняя мембрана, которая придает внутренней части митохондрий свою структуру. На клеточной микрофотографии складки внутренней мембраны выглядят как пальцы, выступающие внутрь митохондрий.

Как найти лизосомы в ПЭМ изображениях органелл

Лизосомы меньше, чем митохондрии, поэтому их можно увидеть только на сильно увеличенных изображениях ПЭМ. Они отличаются от рибосом мембраной, которая содержит их пищеварительные ферменты. Их часто можно рассматривать как округлые или сферические формы, но они также могут иметь неправильную форму, когда окружают кусок клеточных отходов.

Функция лизосом состоит в том, чтобы переваривать клеточные вещества, которые больше не требуются. Фрагменты клеток разрушаются и изгоняются из клетки. Лизосомы также атакуют чужеродные вещества, которые попадают в клетку и, таким образом, являются защитой от бактерий и вирусов.

Как выглядят тела Гольджи

Тела Гольджи или структуры Гольджи представляют собой стопки сплющенных мешков и трубок, которые выглядят так, как будто они сжимаются посередине. Каждый мешок окружен мембраной, которую можно увидеть при достаточном увеличении. Иногда они выглядят как уменьшенная версия эндоплазматического ретикулума, но они представляют собой отдельные тела, которые более правильные и не прикреплены к ядру. Тела Гольджи помогают производить лизосомы и превращать белки в ферменты и гормоны.

Как определить центриоли

Центриоли встречаются парами и обычно находятся возле ядра. Они представляют собой крошечные цилиндрические пучки белка и являются ключом для деления клеток. При просмотре многих клеток некоторые могут находиться в процессе деления, и центриоли становятся очень заметными.

Во время деления клеточное ядро ​​растворяется, и ДНК, найденная в хромосомах, дублируется. Центриоли затем создают веретено волокон, по которым хромосомы мигрируют к противоположным концам клетки. Затем клетка может делиться с каждой дочерней клеткой, получающей полный набор хромосом. Во время этого процесса центриоли находятся на каждом конце веретена волокон.

Нахождение цитоскелета

Все клетки должны сохранять определенную форму, но некоторые должны оставаться жесткими, в то время как другие могут быть более гибкими. Клетка имеет свою форму с цитоскелетом, составленным из различных структурных элементов в зависимости от функции клетки. Если клетка является частью более крупной структуры, такой как орган, который должен сохранять свою форму, цитоскелет состоит из жестких канальцев. Если клетке дают выход под давлением и ей не нужно полностью сохранять свою форму, цитоскелет становится более легким, более гибким и состоит из белковых нитей.

При просмотре клетки на микрофотографии цитоскелет проявляется в виде толстых двойных линий в случае канальцев и тонких одиночных линий для нитей. В некоторых клетках таких линий едва ли может быть, но в других открытые пространства могут быть заполнены цитоскелетом. При идентификации клеточных структур важно разделять мембраны органелл путем отслеживания их замкнутого контура, пока линии цитоскелета открыты и пересекают клетку.

Собираем все вместе

Для полной идентификации всех клеточных структур требуется несколько микрофотографий. Те, которые показывают целую клетку или несколько клеток, не будут иметь достаточно деталей для самых маленьких структур, таких как хромосомы. Несколько микрофотографий органелл с постепенно увеличивающимся увеличением покажут более крупные структуры, такие как митохондрии, а затем самые маленькие тела, такие как центриоли.

При первом исследовании увеличенного образца ткани может быть трудно сразу увидеть различные клеточные структуры, но хорошее начало - это отслеживание клеточных мембран. Идентификация ядра и более крупных органелл, таких как митохондрии, часто является следующим шагом. На микрофотографиях с большим увеличением другие органеллы часто можно идентифицировать с помощью процесса элиминации в поисках ключевых отличительных характеристик. Числа каждой органеллы и структуры тогда дают подсказку относительно функции клетки и ее тканей.