ทั้งกาแลคซี่ของนักวิทยาศาสตร์ที่โดดเด่นในอดีต - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden กับการค้นพบของพวกเขาในด้านการศึกษาธรรมชาติปูทางสำหรับการก่อตัวของสาขาที่สำคัญที่สุดของ วิทยาศาสตร์ชีวภาพสมัยใหม่ - เซลล์วิทยา ศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติของเซลล์ซึ่งเป็นพาหะเบื้องต้นของสิ่งมีชีวิตบนโลก ความรู้พื้นฐานที่ได้รับจากการพัฒนาเซลล์ศาสตร์ได้สร้างแรงบันดาลใจให้นักวิจัยสร้างสาขาวิชา เช่น พันธุศาสตร์ อณูชีววิทยา และชีวเคมี
การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่เกิดขึ้นในนั้นได้เปลี่ยนโฉมหน้าของโลกไปอย่างสิ้นเชิงและนำไปสู่การเกิดโคลนนิ่ง สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม และปัญญาประดิษฐ์ บทความของเราจะช่วยให้คุณเข้าใจวิธีพื้นฐานของการทดลองทางเซลล์วิทยา และค้นหาโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์
วิธีศึกษาเซลล์
เช่นเมื่อ 500 ปีที่แล้ว กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเป็นเครื่องมือหลักที่ช่วยในการศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติของเซลล์ แน่นอนว่ารูปลักษณ์และการมองเห็นของมันเทียบไม่ได้กับกล้องจุลทรรศน์รุ่นแรกที่พ่อลูก Janssens หรือ Robert Hooke สร้างขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 16 ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ช่วยเพิ่มขนาดโครงสร้างเซลล์ได้ถึง 3000 เท่า เครื่องสแกนแบบแรสเตอร์สามารถจับภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก เช่น แบคทีเรียหรือไวรัส ซึ่งมีขนาดเล็กมากจนไม่เป็นเซลล์ ในทางเซลล์วิทยา วิธีการของอะตอมที่ติดฉลากนั้นถูกใช้อย่างแข็งขัน เช่นเดียวกับการศึกษาในเซลล์ในร่างกาย ต้องขอบคุณคุณลักษณะของกระบวนการเซลลูลาร์ที่ได้รับการชี้แจง
การหมุนเหวี่ยง
ในการแยกเนื้อหาของเซลล์ออกเป็นเศษส่วนและศึกษาคุณสมบัติและหน้าที่ของเซลล์ เซลล์วิทยาใช้เครื่องหมุนเหวี่ยง ทำงานบนหลักการเดียวกันกับส่วนที่มีชื่อเดียวกันในเครื่องซักผ้า ด้วยการสร้างความเร่งแบบแรงเหวี่ยง อุปกรณ์เร่งการแขวนลอยของเซลล์ และเนื่องจากออร์แกเนลล์มีความหนาแน่นต่างกัน พวกมันจึงตกตะกอนเป็นชั้นๆ ที่ด้านล่างเป็นชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เช่น นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย หรือพลาสติด และในหัวฉีดด้านบนของตะแกรงกลั่นของเครื่องหมุนเหวี่ยงนั้น ไมโครฟิลาเมนต์ของโครงร่างโครงร่าง ไรโบโซม และเปอร์รอกซีโซมตั้งอยู่ เลเยอร์ผลลัพธ์จะถูกแยกออกจากกัน ดังนั้นจึงสะดวกยิ่งขึ้นในการศึกษาคุณลักษณะขององค์ประกอบทางชีวเคมีของออร์แกเนลล์
โครงสร้างเซลล์ของพืช
คุณสมบัติของเซลล์พืชมีความคล้ายคลึงกับหน้าที่ของเซลล์สัตว์หลายประการ อย่างไรก็ตาม แม้แต่เด็กนักเรียนที่กำลังตรวจสอบการเตรียมเซลล์พืช สัตว์ หรือมนุษย์ผ่านเลนส์ใกล้ตาของกล้องจุลทรรศน์ก็จะพบความแตกต่าง มันเป็นเรขาคณิตรูปร่างที่ถูกต้องการปรากฏตัวของเมมเบรนเซลลูโลสหนาแน่นและแวคิวโอลขนาดใหญ่ลักษณะของเซลล์พืช และความแตกต่างอีกอย่างหนึ่งที่ทำให้พืชในกลุ่มของสิ่งมีชีวิต autotrophic แตกต่างอย่างสิ้นเชิงคือการมีอยู่ในไซโตพลาสซึมของวัตถุสีเขียวรูปไข่ที่มองเห็นได้ชัดเจน เหล่านี้คือคลอโรพลาสต์ - บัตรโทรศัพท์ของพืช ท้ายที่สุด พวกเขาคือผู้ที่สามารถจับพลังงานแสง แปลงเป็นพลังงานของพันธะมหภาคของ ATP และยังสร้างสารประกอบอินทรีย์ได้ เช่น แป้ง โปรตีน และไขมัน การสังเคราะห์ด้วยแสงจึงกำหนดคุณสมบัติ autotrophic ของเซลล์พืช
การสังเคราะห์สารทางโภชนาการอย่างอิสระ
มาทำความเข้าใจกับกระบวนการนี้กันดีกว่า เนื่องจากตามที่นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้โดดเด่น K. A. Timiryazev พืชมีบทบาทในจักรวาลในการวิวัฒนาการ มีพืชประมาณ 350,000 สายพันธุ์บนโลก ตั้งแต่สาหร่ายเซลล์เดียว เช่น คลอเรลลาหรือคลาไมโดโมนาส ไปจนถึงต้นไม้ยักษ์ - เซควาญาซึ่งมีความสูง 115 เมตร ทั้งหมดดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ เปลี่ยนเป็นกลูโคส กรดอะมิโน กลีเซอรอล และกรดไขมัน สารเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอาหารไม่เพียง แต่สำหรับพืชเท่านั้น แต่ยังถูกใช้โดยสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่าเฮเทอโรโทรฟ: เชื้อรา สัตว์และมนุษย์ คุณสมบัติของเซลล์พืชเช่นความสามารถในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และก่อตัวเป็นสารสำคัญ - ออกซิเจน ยืนยันความจริงของบทบาทพิเศษของ autotrophs สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก
การจำแนกพลาสติก
มันยากที่จะไม่เฉยเมย ครุ่นคิดถึงสีสันของดอกกุหลาบบานหรือป่าฤดูใบไม้ร่วง สีของพืชเกิดจากออร์แกเนลล์พิเศษ - พลาสติด ซึ่งมีลักษณะเฉพาะสำหรับเซลล์พืชเท่านั้น เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าการปรากฏตัวของเม็ดสีพิเศษในองค์ประกอบของมันส่งผลกระทบต่อการทำงานของคลอโรพลาสต์, โครโมพลาสต์และลิวโคพลาสต์ในการเผาผลาญ ออร์แกเนลล์ที่มีคลอโรฟิลล์เม็ดสีเขียวเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติที่สำคัญของเซลล์และมีหน้าที่รับผิดชอบในกระบวนการสังเคราะห์แสง พวกมันยังสามารถแปลงร่างเป็นโครโมพลาสต์ได้ เราสังเกตปรากฏการณ์นี้ เช่น ในฤดูใบไม้ร่วง เมื่อใบไม้สีเขียวของต้นไม้เปลี่ยนเป็นสีทอง ม่วง หรือแดง เม็ดเลือดขาวสามารถเปลี่ยนเป็นโครโมพลาสต์ได้ เช่น มะเขือเทศสีน้ำนมที่สุกเป็นสีส้มหรือสีแดง พวกมันยังสามารถผ่านเข้าไปในคลอโรพลาสต์ได้ เช่น การปรากฏตัวของสีเขียวบนเปลือกของหัวมันฝรั่งเกิดขึ้นเมื่อถูกเก็บไว้ในแสงเป็นเวลานาน
กลไกการสร้างเนื้อเยื่อพืช
ลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของเซลล์พืชชั้นสูงคือการมีเปลือกแข็งและแข็งแรง มักประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส ลิกนินหรือเพกติน ความเสถียรและความต้านทานต่อแรงกดและการเสียรูปทางกลอื่นๆ แยกแยะเนื้อเยื่อพืชให้อยู่ในกลุ่มของโครงสร้างทางธรรมชาติที่แข็งกระด้างที่สุด ซึ่งสามารถรับน้ำหนักได้มาก (เช่น คุณสมบัติของไม้) ระหว่างเซลล์ของมันมีเส้นไซโตพลาสซึมจำนวนมากเกิดขึ้นผ่านรูในเยื่อหุ้มซึ่งเย็บเข้าด้วยกันเหมือนเส้นด้ายยืดหยุ่นระหว่างกัน ดังนั้นความแข็งแรงและความแข็งจึงเป็นคุณสมบัติหลักของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในพืช
พลาสโมไลซิสและดีพลาสโมไลซิส
การปรากฏตัวของผนังพรุนที่รับผิดชอบการเคลื่อนที่ของน้ำ เกลือแร่ และไฟโตฮอร์โมนสามารถตรวจพบได้เนื่องจากปรากฏการณ์พลาสโมไลซิส วางเซลล์พืชในน้ำเกลือที่มีไฮเปอร์โทนิก น้ำจากไซโตพลาสซึมของมันจะกระจายออกไปด้านนอก และภายใต้กล้องจุลทรรศน์ เราจะเห็นกระบวนการผลัดเซลล์ผิวข้างขม่อมของไฮยาโลพลาสซึม เซลล์หดตัว ปริมาตรลดลง กล่าวคือ พลาสโมไลซิสเกิดขึ้น คุณสามารถคืนรูปแบบเดิมได้โดยเติมน้ำสองสามหยดลงในสไลด์แก้ว และสร้างความเข้มข้นของสารละลายที่ต่ำกว่าในไซโตพลาสซึมของเซลล์ H2O โมเลกุลจะเข้าสู่ภายในผ่านรูพรุนของเปลือก ปริมาตรและความดันภายในเซลล์ของเซลล์จะเพิ่มขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่า deplasmolysis
โครงสร้างและหน้าที่เฉพาะของเซลล์สัตว์
การไม่มีคลอโรพลาสต์ในไซโตพลาสซึม เยื่อบางๆ ไม่มีเปลือกนอก แวคิวโอลขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ย่อยอาหารหรือขับถ่ายเป็นหลัก ทั้งหมดนี้ใช้กับเซลล์สัตว์และเซลล์ของมนุษย์ รูปลักษณ์ที่หลากหลายและนิสัยการกินที่ต่างกันเป็นลักษณะเด่นอีกประการ
เซลล์จำนวนมากซึ่งแยกจากกันหรือเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างกระฉับกระเฉง เหล่านี้คือฟาโกไซต์และสเปิร์มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม อะมีบา อินฟิวโซเรีย-ชู เป็นต้น เซลล์สัตว์ถูกรวมเข้าเป็นเนื้อเยื่อเนื่องจากเซลล์เหนือเมมเบรน - ไกลโคคาลิกซ์ เขาประกอบด้วยไกลโคลิปิดและโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับคาร์โบไฮเดรตและส่งเสริมการยึดเกาะ - การยึดเกาะของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งกันและกันซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเนื้อเยื่อ การย่อยนอกเซลล์ยังเกิดขึ้นใน glycocalyx โภชนาการที่แตกต่างกันกำหนดสถานะในเซลล์ของเอ็นไซม์ย่อยอาหารทั้งหมดในคลังแสงซึ่งมีความเข้มข้นในออร์แกเนลล์พิเศษ - ไลโซโซมซึ่งเกิดขึ้นในอุปกรณ์ Golgi - โครงสร้างเมมเบรนเดี่ยวที่จำเป็นของไซโตพลาสซึม
ในเซลล์สัตว์ ออร์แกเนลล์นี้แสดงโดยเครือข่ายของช่องทางและถังเก็บน้ำทั่วไป ในขณะที่พืชดูเหมือนหน่วยโครงสร้างที่แตกต่างกันจำนวนมาก ทั้งเซลล์ร่างกายของพืชและสัตว์แบ่งตามไมโทซิส ขณะที่เซลล์สืบพันธุ์แบ่งด้วยไมโอซิส
เราจึงสรุปได้ว่าคุณสมบัติของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่างๆ จะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโครงสร้างจุลภาคและหน้าที่ของออร์แกเนลล์
