Uma galáxia inteira de destacados cientistas do passado - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, com suas descobertas no campo do estudo da natureza, abriram caminho para a formação do ramo mais importante da ciência biológica moderna - citologia. Ele estuda a estrutura e as propriedades da célula, que é o portador elementar da vida na Terra. O conhecimento fundamental adquirido como resultado do desenvolvimento da ciência celular inspirou pesquisadores a criar disciplinas como genética, biologia molecular e bioquímica.
Descobertas científicas feitas neles mudaram completamente a face do planeta e levaram ao surgimento de clones, organismos geneticamente modificados e inteligência artificial. Nosso artigo ajudará você a entender os métodos básicos de experimentos citológicos e descobrir a estrutura e as funções das células.
Como se estuda uma célula
Como há 500 anos, o microscópio de luz é o principal instrumento que ajuda a estudar a estrutura e as propriedades da célula. Claro, sua aparência e ópticacaracterísticas não podem ser comparadas com os primeiros microscópios criados por pai e filho Janssens ou Robert Hooke em meados do século XVI. O poder de resolução dos microscópios de luz modernos aumenta o tamanho das estruturas celulares em 3.000 vezes. Os scanners raster podem capturar imagens de objetos submicroscópicos, como bactérias ou vírus, estes últimos tão pequenos que nem são células. Na citologia, o método de átomos marcados é usado ativamente, bem como o estudo in vivo de células, graças ao qual as características dos processos celulares são esclarecidas.
Centrifugação
Para separar o conteúdo celular em frações e estudar as propriedades e funções da célula, a citologia usa uma centrífuga. Funciona com o mesmo princípio que a peça com o mesmo nome nas máquinas de lavar. Ao criar a aceleração centrífuga, o aparelho acelera a suspensão das células e, como as organelas têm densidades diferentes, elas se acomodam em camadas. Na parte inferior estão grandes partes, como núcleos, mitocôndrias ou plastídios, e nos bicos superiores da grelha de destilação da centrífuga, estão localizados microfilamentos do citoesqueleto, ribossomos e peroxissomos. As camadas resultantes são separadas, por isso é mais conveniente estudar as características da composição bioquímica das organelas.
Estrutura celular das plantas
As propriedades de uma célula vegetal são em muitos aspectos semelhantes às funções das células animais. No entanto, mesmo um estudante, examinando preparações fixas de células vegetais, animais ou humanas através da ocular de um microscópio, encontrará características de diferença. é geométricocontornos corretos, a presença de uma membrana de celulose densa e grandes vacúolos, característicos das células vegetais. E mais uma diferença que distingue completamente as plantas no grupo de organismos autotróficos é a presença no citoplasma de corpos verdes ovais claramente visíveis. Estes são os cloroplastos - o cartão de visita das plantas. Afinal, são eles que conseguem captar a energia luminosa, convertê-la em energia das ligações macroérgicas do ATP, e também formar compostos orgânicos: amido, proteínas e gorduras. A fotossíntese determina assim as propriedades autotróficas da célula vegetal.
Síntese independente de substâncias tróficas
Vamos nos debruçar sobre o processo pelo qual, de acordo com o notável cientista russo K. A. Timiryazev, as plantas desempenham um papel cósmico na evolução. Existem aproximadamente 350 mil espécies de plantas na Terra, desde algas unicelulares como chlorella ou chlamydomonas até árvores gigantes - sequoias, atingindo uma altura de 115 metros. Todos eles absorvem o dióxido de carbono, transformando-o em glicose, aminoácidos, glicerol e ácidos graxos. Essas substâncias servem de alimento não só para a própria planta, mas também são utilizadas por organismos chamados heterótrofos: fungos, animais e humanos. Propriedades das células vegetais, como a capacidade de sintetizar compostos orgânicos e formar uma substância vital - o oxigênio, confirmam o papel exclusivo dos autótrofos para a vida na Terra.
Classificação dos plastídios
É difícil ficar indiferente, contemplando a extravagância das cores das rosas desabrochando ou da floresta outonal. A cor das plantas se deve a organelas especiais - plastídios, característicos apenas das células vegetais. Pode-se argumentar que a presença de pigmentos especiais em sua composição afeta as funções dos cloroplastos, cromoplastos e leucoplastos no metabolismo. Organelas contendo o pigmento verde clorofila determinam as propriedades importantes da célula e são responsáveis pelo processo de fotossíntese. Eles também podem se transformar em cromoplastos. Observamos esse fenômeno, por exemplo, no outono, quando as folhas verdes das árvores ficam douradas, roxas ou carmesins. Os leucoplastos podem se transformar em cromoplastos, por exemplo, tomates leitosos amadurecem para laranja ou vermelho. Eles também são capazes de passar para os cloroplastos, por exemplo, o aparecimento da cor verde na casca dos tubérculos de batata ocorre quando são armazenados na luz por muito tempo.
Mecanismo de formação de tecidos vegetais
Uma das características distintivas das células vegetais superiores é a presença de uma casca dura e forte. Geralmente contém macromoléculas de celulose, lignina ou pectina. Estabilidade e resistência à compressão e outras deformações mecânicas distinguem os tecidos vegetais no grupo das estruturas naturais mais rígidas que podem suportar cargas pesadas (lembre-se, por exemplo, das propriedades da madeira). Entre suas células, surgem muitos fios citoplasmáticos, passando por orifícios nas membranas, que, como fios elásticos, os costuram.entre eles mesmos. Portanto, força e dureza são as principais propriedades de uma célula de um organismo vegetal.
Plasmólise e deplasmólise
A presença de paredes perfuradas responsáveis pelo movimento da água, sais minerais e fitohormônios pode ser detectada devido ao fenômeno da plasmólise. Coloque uma célula vegetal em uma solução salina hipertônica. A água de seu citoplasma se difundirá para fora e, sob um microscópio, veremos o processo de esfoliação da camada parietal do hialoplasma. A célula encolhe, seu volume diminui, ou seja, ocorre plasmólise. Você pode devolver a forma original adicionando algumas gotas de água a uma lâmina de vidro e criando uma concentração da solução menor do que no citoplasma da célula. H2As moléculas de O entrarão no interior através dos poros da casca, o volume e a pressão intracelular da célula aumentarão. Este processo foi chamado de deplasmólise.
Estrutura e funções específicas das células animais
A ausência de cloroplastos no citoplasma, membranas finas desprovidas de uma casca externa, pequenos vacúolos que desempenham principalmente funções digestivas ou excretoras - tudo isso se aplica às células animais e humanas. Sua aparência variada e hábitos alimentares heterotróficos são outra característica distintiva.
Muitas células, que são organismos separados, ou fazem parte de tecidos, são capazes de movimento ativo. Estes são fagócitos e espermatozóides de mamíferos, amebas, infusórios-sapatos, etc. As células animais são combinadas em tecidos devido ao complexo supramembranar - o glicocálice. Eleconsiste em glicolipídios e proteínas associadas a carboidratos, e promove adesão - adesão das membranas celulares umas às outras, levando à formação de tecido. A digestão extracelular também ocorre no glicocálice. A forma heterotrófica de nutrição determina a presença nas células de todo um arsenal de enzimas digestivas, concentradas em organelas especiais - lisossomos, que são formadas no aparelho de Golgi - uma estrutura obrigatória de membrana única do citoplasma.
Nas células animais, essa organela é representada por uma rede comum de canais e cisternas, enquanto nas plantas ela se parece com inúmeras unidades estruturais díspares. As células somáticas de plantas e animais se dividem por mitose, enquanto os gametas se dividem por meiose.
Assim, estabelecemos que as propriedades das células de vários grupos de organismos vivos dependerão das características da estrutura microscópica e das funções das organelas.
