Πώς να προσδιορίσετε τις κυτταρικές δομές

Περιεχόμενο

• Τι παρουσιάζουν οι μικρογραφίες κελιών;
• Μικρογραφίες των Cell Organelles
• Εντοπισμός κυττάρων
• Εύρεση του πυρήνα
• Τι Ribosomes μοιάζουν και τι κάνουν
• Το Endoplamic Reticulum είναι εύκολο να εντοπιστεί
• Προσδιορισμός των μιτοχονδρίων
• Πώς να βρείτε Lysosomes σε εικόνες TEM της Organelles
• Τι σώματα Golgi μοιάζουν
• Πώς να εντοπίσετε Centrioles
• Εύρεση του Κυτταροσκελετού
• Κάνοντας όλοι μαζί

Τα ζωντανά κύτταρα κυμαίνονται από εκείνα των μονοκύτταρων φυκών και των βακτηριδίων, μέσω των πολυκύτταρων οργανισμών όπως οι βρύα και τα σκουλήκια, μέχρι τα σύνθετα φυτά και τα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Ορισμένες δομές απαντώνται σε όλα τα ζωντανά κύτταρα, αλλά οι μονοκύτταροι οργανισμοί και τα κύτταρα ανώτερων φυτών και ζώων είναι επίσης διαφορετικοί με πολλούς τρόπους. Τα μικροσκόπια φωτός μπορούν να μεγεθύνουν τα κύτταρα έτσι ώστε να μπορούν να δουν τις μεγαλύτερες, πιο καθορισμένες δομές, αλλά ηλεκτρονικά μικροσκόπια μετάδοσης (TEMs) για να δουν τις μικρότερες κυτταρικές δομές.

Τα κύτταρα και οι δομές τους συχνά είναι δύσκολο να εντοπιστούν επειδή τα τοιχώματα είναι αρκετά λεπτά και διαφορετικά κύτταρα μπορεί να έχουν εντελώς διαφορετική εμφάνιση. Τα κύτταρα και τα οργανίδια τους έχουν τα χαρακτηριστικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίησή τους και βοηθούν στη χρήση μιας αρκετά μεγάλης μεγέθυνσης που δείχνει αυτές τις λεπτομέρειες.

Για παράδειγμα, ένα μικροσκόπιο φωτός με μεγέθυνση 300X θα παρουσιάσει κύτταρα και μερικές λεπτομέρειες, αλλά όχι τα μικρά οργανίδια μέσα στο κύτταρο. Για το λόγο αυτό απαιτείται ένα TEM. Τα TEMs χρησιμοποιούν ηλεκτρόνια για να δημιουργήσουν λεπτομερείς εικόνες μικροσκοπικών δομών, καταγράφοντας ηλεκτρόνια μέσω του δείγματος των ιστών και αναλύοντας τα σχέδια καθώς τα ηλεκτρόνια εξέρχονται από την άλλη πλευρά. Οι εικόνες από τους ΤΕΜ συνήθως χαρακτηρίζονται με τον κυτταρικό τύπο και τη μεγέθυνση - μια εικόνα με την ένδειξη "tem των ανθρωπίνων επιθηλιακών κυττάρων που έχουν επισημανθεί με 7900X" μεγεθύνεται 7.900 φορές και μπορεί να παρουσιάσει τις λεπτομέρειες των κυττάρων, τον πυρήνα και άλλες δομές. Η χρήση μικροσκοπίων φωτός για ολόκληρα κελιά και TEM για μικρότερα χαρακτηριστικά επιτρέπει την αξιόπιστη και ακριβή αναγνώριση ακόμη και των πιο ασαφούς κυτταρικής δομής.

Τι παρουσιάζουν οι μικρογραφίες κελιών;

Οι μικρογραφίες είναι οι μεγεθυμένες εικόνες που λαμβάνονται από μικροσκόπια φωτός και TEM. Οι μικρογραφίες κυττάρων λαμβάνονται συχνά από δείγματα ιστών και δείχνουν μια συνεχή μάζα κυττάρων και εσωτερικών δομών που είναι δύσκολο να ταυτοποιηθούν μεμονωμένα. Τυπικά, αυτές οι μικρογραφίες δείχνουν πολλές γραμμές, κουκίδες, μπαλώματα και συστάδες που αποτελούν το κελί και τα οργανίδια του. Απαιτείται συστηματική προσέγγιση για τον εντοπισμό των διαφόρων τμημάτων.

Βοηθά να γνωρίζουμε τι διακρίνει τις διαφορετικές κυτταρικές δομές. Τα ίδια τα κύτταρα είναι το μεγαλύτερο κλειστό σώμα στο μικρογράφημα, αλλά μέσα στα κύτταρα υπάρχουν πολλές διαφορετικές δομές, το καθένα με το δικό του σύνολο αναγνωριστικών χαρακτηριστικών. Μια προσέγγιση υψηλού επιπέδου όπου εντοπίζονται κλειστά όρια και κλειστά σχήματα βοηθά στην απομόνωση των στοιχείων στην εικόνα. Στη συνέχεια, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί κάθε ξεχωριστό τμήμα αναζητώντας μοναδικά χαρακτηριστικά.

Μικρογραφίες των Cell Organelles

Μεταξύ των πιο δύσκολων κυτταρικών δομών για τον σωστό εντοπισμό είναι τα μικροσκοπικά δεσμευμένα μεμβράνη οργανίδια μέσα σε κάθε κύτταρο. Αυτές οι δομές είναι σημαντικές για τις κυτταρικές λειτουργίες και οι περισσότεροι είναι μικροί σάκοι κυτταρικής ύλης όπως πρωτεΐνες, ένζυμα, υδατάνθρακες και λίπη. Όλοι έχουν τους δικούς τους ρόλους να παίζουν στο κελί και αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό μέρος της μελέτης των κυττάρων και της ταυτοποίησης της κυτταρικής δομής.

Δεν έχουν όλα τα κύτταρα οργανίδια και οι αριθμοί τους ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό. Τα περισσότερα από τα οργανίδια είναι τόσο μικρά ώστε μπορούν να ταυτοποιηθούν μόνο σε εικόνες TEM των οργανιδίων. Ενώ το σχήμα και το μέγεθος βοηθούν να διακρίνουν μερικά οργανίδια, είναι συνήθως απαραίτητο να δούμε την εσωτερική δομή για να είναι σίγουρος τι είδους οργανόλιου παρουσιάζεται. Όπως και με τις άλλες κυτταρικές δομές και για το κύτταρο στο σύνολό του, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε οργανιδίου διευκολύνουν τον εντοπισμό.

Εντοπισμός κυττάρων

Σε σύγκριση με τα άλλα υποκείμενα που απαντώνται στις μικρογραφίες κυττάρων, τα κύτταρα είναι μακράν τα μεγαλύτερα, αλλά τα όριά τους είναι συχνά εκπληκτικά δύσκολα. Τα βακτηριακά κύτταρα είναι ανεξάρτητα και έχουν ένα συγκριτικά παχύ κυτταρικό τοίχωμα, οπότε μπορούν συνήθως να φαίνονται εύκολα. Όλα τα άλλα κύτταρα, ειδικά εκείνα των ιστών των ανώτερων ζώων, έχουν μόνο μια λεπτή μεμβράνη κυττάρων και κανένα κυτταρικό τοίχωμα. Στις μικρογραφίες ιστού συχνά υπάρχουν μόνο αμυδρές γραμμές που δείχνουν τις κυτταρικές μεμβράνες και τα όρια κάθε κυττάρου.

Τα κύτταρα έχουν δύο χαρακτηριστικά που διευκολύνουν την αναγνώριση. Όλα τα κύτταρα έχουν μια συνεχή κυτταρική μεμβράνη που τα περιβάλλει και η κυτταρική μεμβράνη περικλείει μια σειρά από άλλες μικροσκοπικές δομές. Μόλις βρεθεί μια τέτοια συνεχής μεμβράνη και περικλείει πολλά άλλα σώματα που έχουν το καθένα τη δική τους εσωτερική δομή, αυτή η κλειστή περιοχή μπορεί να αναγνωριστεί ως κύτταρο. Μόλις η ταυτότητα ενός κυττάρου είναι ξεκάθαρη, μπορεί να προχωρήσει η ταυτοποίηση των εσωτερικών δομών.

Εύρεση του πυρήνα

Δεν έχουν όλα τα κύτταρα έναν πυρήνα, αλλά τα περισσότερα από αυτά σε ζωικούς και φυτικούς ιστούς. Οι μονοκύτταροι οργανισμοί όπως τα βακτήρια δεν έχουν πυρήνα και κάποια ζωικά κύτταρα όπως τα ανθρώπινα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια δεν έχουν ούτε ένα. Άλλα κοινά κύτταρα όπως τα κύτταρα του ήπατος, τα μυϊκά κύτταρα και τα κύτταρα του δέρματος έχουν όλα ένα σαφώς καθορισμένο πυρήνα μέσα στην κυτταρική μεμβράνη.

Ο πυρήνας είναι το μεγαλύτερο σώμα μέσα στο κελί και είναι συνήθως περισσότερο ή λιγότερο στρογγυλό. Σε αντίθεση με το κύτταρο, δεν έχει πολλές δομές μέσα σε αυτό. Το μεγαλύτερο αντικείμενο στον πυρήνα είναι ο στρογγυλός πυρήνας που είναι υπεύθυνος για τη δημιουργία ριβοσωμάτων. Εάν η μεγέθυνση είναι αρκετά υψηλή, οι δομές των σκωλήκων των χρωμοσωμάτων μέσα στον πυρήνα μπορούν να παρατηρηθούν, ειδικά όταν το κύτταρο ετοιμάζεται να διαιρέσει.

Τι Ribosomes μοιάζουν και τι κάνουν

Τα ριβοσώματα είναι μικροσκοπικές συστάδες πρωτεΐνης και ριβοσωμικού RNA, ο κώδικας σύμφωνα με τον οποίο κατασκευάζονται οι πρωτεΐνες. Μπορούν να αναγνωριστούν από την έλλειψη μεμβράνης και από το μικρό τους μέγεθος. Στις μικρογραφίες των οργανικών κυττάρων, μοιάζουν με μικρούς κόκκους στερεάς ύλης και υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους κόκκους διασκορπισμένους σε ολόκληρο το κελί.

Μερικά ριβοσώματα συνδέονται με το ενδοπλασματικό δίκτυο, μια σειρά πτυχώσεις και σωληνάρια κοντά στον πυρήνα. Αυτά τα ριβοσώματα βοηθούν το κύτταρο να παράγει εξειδικευμένες πρωτεΐνες. Σε πολύ μεγάλη μεγέθυνση μπορεί να είναι δυνατόν να δούμε ότι τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο τμήματα, το μεγαλύτερο μέρος αποτελείται από RNA και ένα μικρότερο συγκρότημα που αποτελείται από τις παραγόμενες πρωτεΐνες.

Το Endoplamic Reticulum είναι εύκολο να εντοπιστεί

Βρεθεί μόνο σε κύτταρα που έχουν πυρήνα, το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι μια δομή αποτελούμενη από διπλωμένους σάκους και σωλήνες τοποθετημένους μεταξύ του πυρήνα και της κυτταρικής μεμβράνης. Βοηθά το κύτταρο να διαχειρίζεται την ανταλλαγή πρωτεϊνών μεταξύ του κυττάρου και του πυρήνα και έχει ριβοσώματα συνδεδεμένα σε ένα τμήμα που ονομάζεται τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο.

Το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο και τα ριβοσώματα του παράγουν κυτταρο-ειδικά ένζυμα όπως η ινσουλίνη στα κύτταρα του παγκρέατος και αντισώματα για τα λευκά αιμοσφαίρια. Το ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο δεν έχει συνδεδεμένο με ριβοσώματα και παράγει υδατάνθρακες και λιπίδια που βοηθούν στη διατήρηση της κυτταρικής μεμβράνης. Και τα δύο μέρη του ενδοπλασματικού δικτύου μπορούν να αναγνωριστούν από τη σύνδεσή τους στον πυρήνα του κυττάρου.

Προσδιορισμός των μιτοχονδρίων

Τα μιτοχόνδρια είναι οι δυνάμεις του κυττάρου, χωνεύοντας τη γλυκόζη για να παράγουν το μόριο αποθήκευσης ATP που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για ενέργεια. Το οργανίδιο αποτελείται από μια ομαλή εξωτερική μεμβράνη και μια διπλωμένη εσωτερική μεμβράνη. Η παραγωγή ενέργειας λαμβάνει χώρα μέσω μεταφοράς μορίων στην εσωτερική μεμβράνη. Ο αριθμός των μιτοχονδρίων σε ένα κύτταρο εξαρτάται από τη λειτουργία των κυττάρων. Τα μυϊκά κύτταρα, για παράδειγμα, έχουν πολλά μιτοχόνδρια επειδή καταναλώνουν πολλή ενέργεια.

Τα μιτοχόνδρια μπορούν να αναγνωριστούν ως λεία, επιμήκη σώματα τα οποία είναι το δεύτερο μεγαλύτερο όργανο μετά τον πυρήνα. Το χαρακτηριστικό τους χαρακτηριστικό είναι η διπλωμένη εσωτερική μεμβράνη που δίνει στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων τη δομή του. Σε μια κυτταρική μικρογραφία, οι πτυχές της εσωτερικής μεμβράνης μοιάζουν με δάκτυλα που εκτείνονται στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων.

Πώς να βρείτε Lysosomes σε εικόνες TEM της Organelles

Τα λυσοσώματα είναι μικρότερα από τα μιτοχόνδρια, οπότε μπορούν να παρατηρηθούν μόνο σε εικόνες με μεγάλη μεγέθυνση TEM. Διακρίνονται από τα ριβοσώματα από τη μεμβράνη που περιέχει τα πεπτικά τους ένζυμα. Μπορούν συχνά να θεωρηθούν στρογγυλεμένα ή σφαιρικά σχήματα, αλλά μπορεί επίσης να έχουν και ακανόνιστα σχήματα όταν έχουν περιβάλλει ένα κομμάτι αποβλήτων κυττάρων.

Η λειτουργία των λυσοσωμάτων είναι η πέψη κυτταρικής ύλης που δεν απαιτείται πλέον. Τα θραύσματα κυττάρων διασπώνται και εκδιώκονται από το κελί. Τα λυσοσώματα προσβάλλουν επίσης ξένες ουσίες που εισέρχονται στο κύτταρο και ως τέτοιοι αποτελούν άμυνα κατά των βακτηρίων και των ιών.

Τι σώματα Golgi μοιάζουν

Τα σωμάτια του Golgi ή οι δομές του Golgi είναι στοίβες πεπλατυσμένων σάκων και σωλήνων που μοιάζουν με αυτές που έχουν τσαλακωθεί στη μέση. Κάθε σάκος περιβάλλεται από μια μεμβράνη που μπορεί να δει υπό επαρκή μεγέθυνση. Μερικές φορές μοιάζουν με μια μικρότερη έκδοση του ενδοπλασμικού δικτύου, αλλά είναι χωριστά σώματα τα οποία είναι πιο κανονικά και δεν συνδέονται με τον πυρήνα. Τα σώματα Golgi βοηθούν στην παραγωγή λυσοσωμάτων και μετατρέπουν τις πρωτεΐνες σε ένζυμα και ορμόνες.

Πώς να εντοπίσετε Centrioles

Τα Centrioles έρχονται σε ζεύγη και βρίσκονται συνήθως κοντά στον πυρήνα. Είναι μικροσκοπικές κυλινδρικές δέσμες πρωτεϊνών και αποτελούν κλειδί για τη διαίρεση των κυττάρων. Κατά την προβολή πολλών κυττάρων, κάποιοι μπορεί να βρίσκονται στη διαδικασία διαίρεσης και τα κεντρώλια να γίνονται πολύ προεξέχοντα.

Κατά τη διάρκεια της διαίρεσης, ο πυρήνας των κυττάρων διαλύεται και το DNA που βρίσκεται στα χρωμοσώματα αντιγράφεται. Τα κεντρώλια δημιουργούν έπειτα έναν άξονα ινών κατά μήκος του οποίου τα χρωμοσώματα μεταναστεύουν στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Το κύτταρο μπορεί στη συνέχεια να χωρίσει με κάθε θυγατρικό κύτταρο να λαμβάνει ένα πλήρες συμπλήρωμα χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα centrioles είναι σε κάθε άκρο του άξονα των ινών.

Εύρεση του Κυτταροσκελετού

Όλα τα κύτταρα πρέπει να διατηρούν ένα συγκεκριμένο σχήμα, αλλά ορισμένοι πρέπει να παραμείνουν δύσκαμπτοι ενώ άλλοι μπορούν να είναι πιο ευέλικτοι. Το κύτταρο κρατά το σχήμα του με κυτταρόπλεγμα αποτελούμενο από διαφορετικά δομικά στοιχεία ανάλογα με τη λειτουργία των κυττάρων. Εάν το κύτταρο είναι μέρος μιας μεγαλύτερης δομής, όπως ένα όργανο που πρέπει να διατηρήσει το σχήμα του, ο κυτταροσκελετός αποτελείται από δύσκαμπτες σωληνώσεις. Αν το κύτταρο αφεθεί να αποδώσει υπό πίεση και δεν χρειάζεται να διατηρήσει το σχήμα του εντελώς, ο κυτταροσκελετός είναι ελαφρύτερος, πιο εύκαμπτος και αποτελείται από νήματα πρωτεΐνης.

Κατά την προβολή του κυττάρου σε μια μικρογραφία, ο κυτταροσκελετός εμφανίζεται ως παχιές διπλές γραμμές στην περίπτωση σωληναρίων και λεπτών μονών γραμμών για νημάτια. Ορισμένα κύτταρα μπορεί να έχουν σχεδόν καθόλου τέτοιες γραμμές, αλλά σε άλλες, ανοικτοί χώροι μπορεί να γεμίσουν με τον κυτταροσκελετό. Κατά τον προσδιορισμό των κυτταρικών δομών, είναι σημαντικό να διατηρούνται οι μεμβράνες των οργανιδίων διαχωρίζοντας τον εντοπισμό του κλειστού κυκλώματος τους ενώ οι γραμμές του κυτταροσκελετού είναι ανοικτές και διασχίζουν το κύτταρο.

Κάνοντας όλοι μαζί

Για την πλήρη ταυτοποίηση όλων των κυτταρικών δομών απαιτούνται πολλές μικρογραφίες. Αυτά που δείχνουν ολόκληρο το κύτταρο, ή αρκετά κύτταρα, δεν θα έχουν αρκετές λεπτομέρειες για τις μικρότερες δομές, όπως τα χρωμοσώματα. Αρκετές μικρογραφίες οργανιδίων με προοδευτικά υψηλότερη μεγέθυνση θα δείξουν τις μεγαλύτερες δομές όπως τα μιτοχόνδρια και στη συνέχεια τα μικρότερα σώματα όπως τα κεντρώλια.

Όταν εξετάζετε για πρώτη φορά ένα μεγεθυσμένο δείγμα ιστού, μπορεί να είναι δύσκολο να δείτε αμέσως τις διαφορετικές κυτταρικές δομές, αλλά ο εντοπισμός των κυτταρικών μεμβρανών είναι μια καλή αρχή. Ο εντοπισμός του πυρήνα και μεγαλύτερων οργανιδίων όπως τα μιτοχόνδρια είναι συχνά το επόμενο βήμα. Στις μικρογραφίες υψηλότερης μεγέθυνσης, τα άλλα οργανίδια μπορούν συχνά να ταυτοποιηθούν με μια διαδικασία εξάλειψης, αναζητώντας βασικά διακριτικά χαρακτηριστικά. Οι αριθμοί κάθε οργανιδίου και δομής στη συνέχεια δίνουν μια ένδειξη σχετικά με τη λειτουργία του κυττάρου και των ιστών του.