Անցյալի նշանավոր գիտնականների մի ամբողջ գալակտիկա՝ Ռոբերտ Հուկը, Էնթոնի վան Լևենհուկը, Թեոդոր Շվաննը, Մաթիաս Շլայդենը, բնության ուսումնասիրության ոլորտում իրենց հայտնագործություններով, ճանապարհ հարթեցին աշխարհի ամենակարևոր ճյուղի ձևավորման համար։ ժամանակակից կենսաբանական գիտություն՝ բջջաբանություն։ Այն ուսումնասիրում է բջջի կառուցվածքն ու հատկությունները, որը Երկրի վրա կյանքի տարրական կրողն է։ Բջջային գիտության զարգացման արդյունքում ձեռք բերված հիմնարար գիտելիքները ոգեշնչել են հետազոտողներին ստեղծել այնպիսի առարկաներ, ինչպիսիք են գենետիկան, մոլեկուլային կենսաբանությունը և կենսաքիմիան:
Դրանցում արված գիտական հայտնագործությունները լիովին փոխեցին մոլորակի դեմքը և հանգեցրին կլոնների, գենետիկորեն ձևափոխված օրգանիզմների և արհեստական ինտելեկտի առաջացմանը։ Մեր հոդվածը կօգնի ձեզ հասկանալ բջջաբանական փորձերի հիմնական մեթոդները և պարզել բջիջների կառուցվածքն ու գործառույթները։
Ինչպես է ուսումնասիրվում բջիջը
Ինչպես 500 տարի առաջ, լուսային մանրադիտակը հիմնական գործիքն է, որն օգնում է ուսումնասիրել բջջի կառուցվածքն ու հատկությունները։ Իհարկե, նրա տեսքը եւ օպտիկականբնութագրերը չեն կարող համեմատվել 16-րդ դարի կեսերին հայր և որդի Յանսենսների կամ Ռոբերտ Հուկի կողմից ստեղծված առաջին մանրադիտակների հետ: Ժամանակակից լուսային մանրադիտակների լուծողական ուժը 3000 անգամ մեծացնում է բջջի կառուցվածքների չափերը։ Ռաստեր սկաներները կարող են նկարել ենթամանրադիտակային առարկաների, ինչպիսիք են բակտերիաները կամ վիրուսները, վերջիններս այնքան փոքր են, որ նույնիսկ բջիջներ չեն: Ցիտոլոգիայում ակտիվորեն կիրառվում է պիտակավորված ատոմների մեթոդը, ինչպես նաև բջիջների in vivo ուսումնասիրությունը, որի շնորհիվ պարզաբանվում են բջջային պրոցեսների առանձնահատկությունները։
Ցենտրիֆուգացիա
Բջջի պարունակությունը ֆրակցիաների բաժանելու և բջջի հատկություններն ու գործառույթներն ուսումնասիրելու համար ցիտոլոգիան օգտագործում է ցենտրիֆուգ: Այն աշխատում է նույն սկզբունքով, ինչ լվացքի մեքենաների համանուն մասը։ Ստեղծելով կենտրոնախույս արագացում՝ սարքը արագացնում է բջջի կախոցը, և քանի որ օրգանելներն ունեն տարբեր խտություն, դրանք նստում են շերտերով։ Ներքևում կան խոշոր մասեր, ինչպիսիք են միջուկները, միտոքոնդրիումները կամ պլաստիդները, իսկ ցենտրիֆուգի թորման վանդակաճաղի վերին վարդակներում տեղակայված են ցիտոկմախքի միկրոթելեր, ռիբոսոմներ և պերօքսիսոմներ: Ստացված շերտերն առանձնացված են, ուստի ավելի հարմար է ուսումնասիրել օրգանելների կենսաքիմիական բաղադրության առանձնահատկությունները։
Բույսերի բջիջների կառուցվածքը
Բուսական բջջի հատկությունները շատ առումներով նման են կենդանական բջիջների գործառույթներին: Այնուամենայնիվ, նույնիսկ դպրոցականը, մանրադիտակի ակնոցի միջոցով ուսումնասիրելով բույսերի, կենդանական կամ մարդկային բջիջների ֆիքսված պատրաստուկները, կգտնի տարբերվող հատկանիշներ: Դա երկրաչափական էճիշտ ուրվագծեր, խիտ ցելյուլոզային թաղանթի և բույսերի բջիջներին բնորոշ մեծ վակուոլների առկայություն։ Եվ ևս մեկ տարբերություն, որը լիովին տարբերում է բույսերը ավտոտրոֆ օրգանիզմների խմբին, ցիտոպլազմայում հստակ տեսանելի օվալաձև կանաչ մարմինների առկայությունն է: Սրանք քլորոպլաստներ են՝ բույսերի այցեքարտը: Ի վերջո, հենց նրանք են կարողանում բռնել լույսի էներգիան, այն վերածել ATP-ի մակրոէերգիկ կապերի էներգիայի, ինչպես նաև ձևավորել օրգանական միացություններ՝ օսլա, սպիտակուցներ և ճարպեր: Այսպիսով, ֆոտոսինթեզը որոշում է բույսերի բջջի ավտոտրոֆ հատկությունները:
Տրոֆիկ նյութերի անկախ սինթեզ
Եկեք կանգ առնենք այն գործընթացի վրա, որի շնորհիվ, ըստ ականավոր ռուս գիտնական Կ. Ա. Տիմիրյազևի, բույսերը տիեզերական դեր են խաղում էվոլյուցիայի մեջ: Երկրի վրա կա մոտավորապես 350 հազար բուսատեսակ՝ սկսած միաբջիջ ջրիմուռներից, ինչպիսիք են քլորելան կամ քլամիդոմոնան, մինչև հսկա ծառեր՝ սեքվոյաներ, որոնց բարձրությունը հասնում է 115 մետրի: Դրանք բոլորը կլանում են ածխաթթու գազը՝ այն վերածելով գլյուկոզայի, ամինաթթուների, գլիցերինի և ճարպաթթուների։ Այս նյութերը ծառայում են որպես սնունդ ոչ միայն բույսի համար, այլ օգտագործվում են նաև հետերոտրոֆ կոչվող օրգանիզմների կողմից՝ սնկերը, կենդանիները և մարդիկ։ Բուսական բջիջների այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են օրգանական միացություններ սինթեզելու և կենսական նյութ՝ թթվածին ձևավորելու ունակությունը, հաստատում են Երկրի վրա կյանքի համար ավտոտրոֆների բացառիկ դերի փաստը։
Պլաստիդների դասակարգում
Դժվար է անտարբեր մնալ՝ խորհելով ծաղկած վարդերի գույների շռայլության կամ աշնանային անտառի մասին: Բույսերի գույնը պայմանավորված է միայն բույսերի բջիջներին բնորոշ հատուկ օրգանելներով՝ պլաստիդներով։ Կարելի է պնդել, որ դրանց բաղադրության մեջ հատուկ գունանյութերի առկայությունը ազդում է նյութափոխանակության մեջ քլորոպլաստների, քրոմոպլաստների և լեյկոպլաստների գործառույթների վրա։ Կանաչ պիգմենտ քլորոֆիլ պարունակող օրգանելները որոշում են բջջի կարևոր հատկությունները և պատասխանատու են ֆոտոսինթեզի գործընթացի համար։ Նրանք կարող են նաև վերածվել քրոմոպլաստների։ Այս երևույթը մենք դիտում ենք, օրինակ, աշնանը, երբ ծառերի կանաչ տերևները դառնում են ոսկե, մանուշակագույն կամ բոսորագույն։ Լեյկոպլաստները կարող են վերածվել քրոմոպլաստների, օրինակ՝ կաթնագույն լոլիկը հասունանում է նարնջագույն կամ կարմիր: Նրանք նաև կարողանում են անցնել քլորոպլաստների մեջ, օրինակ՝ կարտոֆիլի պալարների կեղևի վրա կանաչ գույնի տեսք է առաջանում, երբ դրանք երկար ժամանակ պահվում են լույսի ներքո։
Բուսական հյուսվածքների առաջացման մեխանիզմ
Բարձրագույն բույսերի բջիջների տարբերակիչ հատկանիշներից մեկը կոշտ և ամուր պատյանների առկայությունն է: Այն սովորաբար պարունակում է ցելյուլոզայի, լիգնինի կամ պեկտինի մակրոմոլեկուլներ։ Կայունությունը և դիմադրությունը սեղմման և այլ մեխանիկական դեֆորմացիաներին առանձնացնում են բույսերի հյուսվածքները ամենակոշտ բնական կառույցների խմբին, որոնք կարող են դիմակայել ծանր բեռներին (հիշենք, օրինակ, փայտի հատկությունները): Նրա բջիջների միջև առաջանում են բազմաթիվ ցիտոպլազմային թելեր, որոնք անցնում են թաղանթների անցքերով, որոնք էլաստիկ թելերի նման կարում են դրանք։իրենց միջև: Հետևաբար, ուժն ու կարծրությունը բույսերի օրգանիզմի բջջի հիմնական հատկություններն են։
Պլազմոլիզ և դեպլազմոլիզ
Ջրի, հանքային աղերի և ֆիտոհորմոնների շարժման համար պատասխանատու ծակ պատերի առկայությունը կարելի է հայտնաբերել պլազմոլիզի ֆենոմենի շնորհիվ։ Բույսի բջիջը տեղադրեք հիպերտոնիկ աղի լուծույթում: Նրա ցիտոպլազմից ջուրը կցրվի դեպի դուրս, և մանրադիտակի տակ մենք կտեսնենք հիալոպլազմայի պարիետալ շերտի շերտազատման գործընթացը։ Բջիջը փոքրանում է, նրա ծավալը նվազում է, այսինքն. տեղի է ունենում պլազմոլիզ. Դուք կարող եք վերադարձնել սկզբնական ձևը՝ մի քանի կաթիլ ջուր ավելացնելով ապակե սլայդին և ստեղծելով լուծույթի ավելի ցածր կոնցենտրացիան, քան բջջի ցիտոպլազմում: H2O մոլեկուլները կեղևի ծակոտիներով ներս կմտնեն, բջջի ծավալը և ներբջջային ճնշումը կավելանան: Այս գործընթացը կոչվում էր դեպլազմոլիզ։
Կենդանական բջիջների հատուկ կառուցվածք և գործառույթներ
ցիտոպլազմում քլորոպլաստների բացակայություն, արտաքին թաղանթից զուրկ բարակ թաղանթներ, փոքր վակուոլներ, որոնք հիմնականում կատարում են մարսողական կամ արտազատման գործառույթներ. այս ամենը վերաբերում է կենդանական և մարդու բջիջներին: Նրանց բազմազան տեսքը և հետերոտրոֆիկ կերակրման սովորությունները ևս մեկ տարբերակիչ հատկանիշ են։
Շատ բջիջներ, որոնք առանձին օրգանիզմներ են կամ հյուսվածքների մաս են, ունակ են ակտիվ շարժման։ Սրանք ֆագոցիտներ և կաթնասունների սպերմատոզոիդներ են, ամեոբա, ինֆուզորիա-կոշիկ և այլն: Կենդանական բջիջները միավորվում են հյուսվածքների մեջ՝ շնորհիվ վերթաղանթային համալիրի՝ գլիկոկալիքսի: Նաբաղկացած է գլիկոլիպիդներից և ածխաջրերի հետ կապված սպիտակուցներից և խթանում է կպչունությունը՝ բջջային թաղանթների կպչունությունը միմյանց հետ, ինչը հանգեցնում է հյուսվածքի ձևավորմանը: Արտբջջային մարսողությունը տեղի է ունենում նաև գլիկոկալիքսում: Սնուցման հետերոտրոֆ եղանակը որոշում է մարսողական ֆերմենտների մի ամբողջ զինանոցի բջիջներում առկայությունը՝ կենտրոնացած հատուկ օրգանելներում՝ լիզոսոմներում, որոնք ձևավորվում են Գոլջիի ապարատում՝ ցիտոպլազմայի պարտադիր մեկ թաղանթային կառուցվածքում։
Կենդանական բջիջներում այս օրգանիլը ներկայացված է ալիքների և ջրամբարների ընդհանուր ցանցով, մինչդեռ բույսերում այն նման է բազմաթիվ տարբեր կառուցվածքային միավորների: Ե՛վ բուսական, և՛ կենդանական սոմատիկ բջիջները բաժանվում են միտոզով, իսկ գամետները՝ մեյոզի։
Այսպիսով, մենք պարզեցինք, որ կենդանի օրգանիզմների տարբեր խմբերի բջիջների հատկությունները կախված կլինեն օրգանելների մանրադիտակային կառուցվածքի և գործառույթների առանձնահատկություններից:
