Seluruh galaksi saintis cemerlang masa lalu - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, dengan penemuan mereka dalam bidang kajian alam semula jadi, membuka jalan kepada pembentukan cabang terpenting sains biologi moden - sitologi. Ia mengkaji struktur dan sifat sel, yang merupakan pembawa asas kehidupan di Bumi. Pengetahuan asas yang diperoleh hasil daripada perkembangan sains sel telah memberi inspirasi kepada penyelidik untuk mencipta disiplin seperti genetik, biologi molekul dan biokimia.
Penemuan saintifik yang dibuat di dalamnya mengubah sepenuhnya wajah planet ini dan membawa kepada kemunculan klon, organisma yang diubah suai secara genetik dan kecerdasan buatan. Artikel kami akan membantu anda memahami kaedah asas eksperimen sitologi dan mengetahui struktur dan fungsi sel.
Cara sel dikaji
Seperti 500 tahun dahulu, mikroskop cahaya ialah instrumen utama yang membantu mengkaji struktur dan sifat sel. Sudah tentu, penampilan dan optiknyaciri-ciri tidak dapat dibandingkan dengan mikroskop pertama yang dicipta oleh bapa dan anak Janssens atau Robert Hooke pada pertengahan abad ke-16. Kuasa penyelesaian mikroskop cahaya moden meningkatkan saiz struktur sel sebanyak 3000 kali ganda. Pengimbas raster boleh menangkap imej objek submikroskopik seperti bakteria atau virus, yang kedua sangat kecil sehingga ia bukan sel. Dalam sitologi, kaedah atom berlabel digunakan secara aktif, serta kajian sel in vivo, berkat ciri-ciri proses selular diperjelaskan.
Pesentrifugasi
Untuk mengasingkan kandungan sel kepada pecahan dan mengkaji sifat dan fungsi sel, sitologi menggunakan centrifuge. Ia berfungsi pada prinsip yang sama seperti bahagian dengan nama yang sama dalam mesin basuh. Dengan mencipta pecutan emparan, peranti mempercepatkan penggantungan sel, dan oleh kerana organel mempunyai ketumpatan yang berbeza, ia mengendap dalam lapisan. Di bahagian bawah terdapat bahagian besar, seperti nukleus, mitokondria atau plastid, dan di muncung atas parut penyulingan emparan, mikrofilamen sitoskeleton, ribosom dan peroksisom terletak. Lapisan yang terhasil diasingkan, jadi lebih mudah untuk mengkaji ciri komposisi biokimia organel.
Struktur sel tumbuhan
Sifat sel tumbuhan dalam banyak cara serupa dengan fungsi sel haiwan. Walau bagaimanapun, walaupun seorang budak sekolah, memeriksa persediaan tetap sel tumbuhan, haiwan atau manusia melalui kanta mata mikroskop, akan menemui ciri-ciri perbezaan. Ia geometrikontur yang betul, kehadiran membran selulosa padat dan vakuol besar, ciri sel tumbuhan. Dan satu lagi perbezaan yang membezakan sepenuhnya tumbuhan dalam kumpulan organisma autotrof ialah kehadiran dalam sitoplasma badan hijau bujur yang boleh dilihat dengan jelas. Ini adalah kloroplas - kad panggilan tumbuhan. Lagipun, merekalah yang mampu menangkap tenaga cahaya, menukarnya menjadi tenaga ikatan makroergik ATP, dan juga membentuk sebatian organik: kanji, protein dan lemak. Fotosintesis dengan itu menentukan sifat autotrof sel tumbuhan.
Sintesis bebas bahan trofik
Mari kita fikirkan proses yang disebabkan, menurut saintis Rusia yang cemerlang K. A. Timiryazev, tumbuhan memainkan peranan kosmik dalam evolusi. Terdapat kira-kira 350 ribu spesies tumbuhan di Bumi, daripada alga bersel tunggal seperti chlorella atau chlamydomonas kepada pokok gergasi - sequoias, mencapai ketinggian 115 meter. Kesemuanya menyerap karbon dioksida, mengubahnya menjadi glukosa, asid amino, gliserol dan asid lemak. Bahan-bahan ini berfungsi sebagai makanan bukan sahaja untuk tumbuhan itu sendiri, tetapi juga digunakan oleh organisma yang dipanggil heterotrof: kulat, haiwan dan manusia. Sifat sel tumbuhan seperti keupayaan untuk mensintesis sebatian organik dan membentuk bahan penting - oksigen, mengesahkan fakta peranan eksklusif autotrof untuk kehidupan di Bumi.
Klasifikasi plastid
Sukar untuk kekal acuh tak acuh, merenung kemewahan warna bunga mawar yang mekar atau hutan musim luruh. Warna tumbuhan adalah disebabkan oleh organel khas - plastid, ciri hanya untuk sel tumbuhan. Boleh dikatakan bahawa kehadiran pigmen khas dalam komposisinya mempengaruhi fungsi kloroplas, kromoplast dan leukoplas dalam metabolisme. Organel yang mengandungi klorofil pigmen hijau menentukan sifat penting sel dan bertanggungjawab untuk proses fotosintesis. Mereka juga boleh berubah menjadi kromoplast. Kami memerhatikan fenomena ini, sebagai contoh, pada musim luruh, apabila daun hijau pokok bertukar menjadi emas, ungu atau merah. Leucoplasts boleh berubah menjadi kromoplast, contohnya tomato susu masak kepada oren atau merah. Ia juga boleh masuk ke dalam kloroplas, contohnya, penampilan warna hijau pada kulit ubi kentang berlaku apabila ia disimpan dalam cahaya untuk masa yang lama.
Mekanisme pembentukan tisu tumbuhan
Salah satu ciri membezakan sel tumbuhan yang lebih tinggi ialah kehadiran cangkerang yang keras dan kuat. Ia biasanya mengandungi makromolekul selulosa, lignin atau pektin. Kestabilan dan rintangan kepada mampatan dan ubah bentuk mekanikal lain membezakan tisu tumbuhan ke dalam kumpulan struktur semula jadi yang paling tegar yang boleh menahan beban berat (ingat, sebagai contoh, sifat kayu). Di antara sel-selnya, banyak helai sitoplasma timbul, melalui lubang dalam membran, yang, seperti benang elastik, menjahitnya bersama-sama.antara mereka sendiri. Oleh itu, kekuatan dan kekerasan adalah sifat utama sel organisma tumbuhan.
Plasmolisis dan deplasmolisis
Kehadiran dinding berlubang yang bertanggungjawab untuk pergerakan air, garam mineral dan fitohormon dapat dikesan kerana fenomena plasmolisis. Letakkan sel tumbuhan dalam larutan garam hipertonik. Air dari sitoplasmanya akan meresap ke luar, dan di bawah mikroskop kita akan melihat proses pengelupasan lapisan parietal hyaloplasma. Sel mengecut, isipadunya berkurangan, i.e. plasmolisis berlaku. Anda boleh mengembalikan bentuk asal dengan menambahkan beberapa titis air ke dalam slaid kaca dan mencipta kepekatan larutan yang lebih rendah daripada dalam sitoplasma sel. H2O Molekul akan masuk ke dalam melalui liang dalam cangkerang, isipadu dan tekanan intrasel sel akan meningkat. Proses ini dipanggil deplasmolisis.
Struktur dan fungsi khusus sel haiwan
Ketiadaan kloroplas dalam sitoplasma, membran nipis tanpa cangkerang luar, vakuol kecil yang melakukan terutamanya fungsi penghadaman atau perkumuhan - semua ini terpakai kepada sel haiwan dan manusia. Penampilan mereka yang berbeza-beza dan tabiat pemakanan heterotropik adalah satu lagi ciri yang membezakan.
Banyak sel, yang merupakan organisma yang berasingan, atau sebahagian daripada tisu, mampu bergerak aktif. Ini adalah fagosit dan spermatozoa mamalia, amuba, kasut infusoria, dll. Sel haiwan digabungkan menjadi tisu disebabkan oleh kompleks supra-membran - glycocalyx. Diaterdiri daripada glikolipid dan protein yang berkaitan dengan karbohidrat, dan menggalakkan lekatan - lekatan membran sel antara satu sama lain, yang membawa kepada pembentukan tisu. Pencernaan ekstraselular juga berlaku dalam glycocalyx. Cara pemakanan heterotropik menentukan kehadiran dalam sel-sel seluruh arsenal enzim pencernaan, tertumpu dalam organel khas - lisosom, yang terbentuk dalam radas Golgi - struktur membran tunggal yang wajib bagi sitoplasma.
Dalam sel haiwan, organel ini diwakili oleh rangkaian saluran dan tangki biasa, manakala dalam tumbuhan ia kelihatan seperti banyak unit struktur yang berbeza. Kedua-dua sel somatik tumbuhan dan haiwan membahagi secara mitosis, manakala gamet membahagi secara meiosis.
Jadi, kami telah menetapkan bahawa sifat sel pelbagai kumpulan organisma hidup akan bergantung pada ciri struktur mikroskopik dan fungsi organel.
