Cả một thiên hà gồm các nhà khoa học xuất chúng trong quá khứ - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, với những khám phá của họ trong lĩnh vực nghiên cứu tự nhiên, đã mở đường cho sự hình thành của nhánh quan trọng nhất của khoa học sinh học hiện đại - tế bào học. Nó nghiên cứu cấu trúc và tính chất của tế bào, là vật mang cơ bản của sự sống trên Trái đất. Kiến thức cơ bản thu được do sự phát triển của khoa học tế bào đã truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu tạo ra các bộ môn như di truyền học, sinh học phân tử và hóa sinh.
Những khám phá khoa học được thực hiện trong họ đã thay đổi hoàn toàn bộ mặt của hành tinh và dẫn đến sự xuất hiện của những người nhân bản, sinh vật biến đổi gen và trí tuệ nhân tạo. Bài viết của chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu các phương pháp cơ bản của thí nghiệm tế bào học và tìm ra cấu trúc và chức năng của tế bào.
Cách một tế bào được nghiên cứu
Giống như 500 năm trước, kính hiển vi ánh sáng là công cụ chính giúp nghiên cứu cấu trúc và đặc tính của tế bào. Tất nhiên, sự xuất hiện của nó và quang họcnhững đặc điểm không thể so sánh với những chiếc kính hiển vi đầu tiên do cha con Janssens hay Robert Hooke tạo ra vào giữa thế kỷ 16. Khả năng phân giải của kính hiển vi ánh sáng hiện đại làm tăng kích thước cấu trúc tế bào lên gấp 3000 lần. Máy quét Raster có thể chụp ảnh các vật thể siêu nhỏ như vi khuẩn hoặc vi rút, những vật thể này nhỏ đến mức thậm chí không phải là tế bào. Trong tế bào học, phương pháp đánh dấu nguyên tử được sử dụng tích cực, cũng như nghiên cứu tế bào in vivo, nhờ đó các đặc điểm của quá trình tế bào được làm rõ.
Ly tâm
Để tách nội dung tế bào thành các phân số và nghiên cứu các đặc tính và chức năng của tế bào, tế bào học sử dụng máy ly tâm. Nó hoạt động trên nguyên tắc giống như bộ phận cùng tên trong máy giặt. Bằng cách tạo ra gia tốc ly tâm, thiết bị tăng tốc độ huyền phù tế bào, và vì các bào quan có mật độ khác nhau, chúng lắng đọng thành từng lớp. Ở dưới cùng là các bộ phận lớn, chẳng hạn như nhân, ti thể hoặc plastids, và trong các vòi phun phía trên của lò chưng cất của máy ly tâm, các vi tế bào, ribosome và peroxisome nằm. Các lớp kết quả được tách ra, vì vậy sẽ thuận tiện hơn trong việc nghiên cứu các đặc điểm của thành phần sinh hóa của các bào quan.
Cấu trúc tế bào của thực vật
Các đặc tính của tế bào thực vật về nhiều mặt tương tự như các chức năng của tế bào động vật. Tuy nhiên, ngay cả một cậu học sinh, khi xem xét các chế phẩm cố định của tế bào thực vật, động vật hoặc con người qua thị kính của kính hiển vi, cũng sẽ tìm thấy những đặc điểm khác biệt. Đó là hình họcđường viền chính xác, sự hiện diện của một màng xenluloza dày đặc và các không bào lớn, đặc trưng của tế bào thực vật. Và một điểm khác biệt hoàn toàn phân biệt thực vật trong nhóm sinh vật tự dưỡng là sự hiện diện trong tế bào chất của các thân màu xanh lá cây hình bầu dục nhìn rõ. Đây là lục lạp - thẻ gọi của thực vật. Rốt cuộc, chúng là những người có khả năng thu nhận năng lượng ánh sáng, chuyển nó thành năng lượng của các liên kết macroergic của ATP, và cũng tạo thành các hợp chất hữu cơ: tinh bột, protein và chất béo. Do đó, quá trình quang hợp quyết định đặc tính tự dưỡng của tế bào thực vật.
Tổng hợp độc lập các chất dinh dưỡng
Hãy cùng tìm hiểu về quá trình mà theo nhà khoa học lỗi lạc người Nga K. A. Timiryazev, thực vật đóng một vai trò vũ trụ trong quá trình tiến hóa. Có khoảng 350 nghìn loài thực vật trên Trái đất, từ tảo đơn bào như chlorella hoặc chlamydomonas đến cây khổng lồ - sequoias, đạt chiều cao 115 mét. Tất cả chúng đều hấp thụ carbon dioxide, biến nó thành glucose, axit amin, glycerol và axit béo. Những chất này không chỉ dùng làm thức ăn cho bản thân thực vật, mà còn được sử dụng bởi các sinh vật được gọi là sinh vật dị dưỡng: nấm, động vật và con người. Những đặc tính như vậy của tế bào thực vật như khả năng tổng hợp các hợp chất hữu cơ và tạo thành một chất quan trọng - oxy, khẳng định thực tế về vai trò độc quyền của sinh vật tự dưỡng đối với sự sống trên Trái đất.
Phân loại plastids
Thật khó để có thể thờ ơ khi chiêm ngưỡng sắc màu rực rỡ của hoa hồng nở rộ hay khu rừng mùa thu. Màu sắc của thực vật là do bào quan đặc biệt - plastids, chỉ đặc trưng cho tế bào thực vật. Có thể lập luận rằng sự hiện diện của các sắc tố đặc biệt trong thành phần của chúng ảnh hưởng đến các chức năng của lục lạp, tế bào sắc tố và bạch cầu trong quá trình trao đổi chất. Các bào quan chứa sắc tố lục diệp lục quyết định các đặc tính quan trọng của tế bào và chịu trách nhiệm cho quá trình quang hợp. Chúng cũng có thể biến đổi thành tế bào sắc tố. Chúng ta quan sát thấy hiện tượng này, ví dụ, vào mùa thu, khi lá xanh của cây cối chuyển sang vàng, tím hoặc đỏ thẫm. Leucoplasts có thể biến đổi thành tế bào sắc tố, ví dụ như cà chua trắng sữa chín thành màu cam hoặc đỏ. Chúng cũng có thể truyền vào lục lạp, ví dụ như màu xanh lục trên vỏ củ khoai tây xảy ra khi chúng được để lâu dưới ánh sáng.
Cơ chế hình thành mô thực vật
Một trong những đặc điểm phân biệt của tế bào thực vật bậc cao là sự hiện diện của một lớp vỏ cứng và chắc. Nó thường chứa các đại phân tử cellulose, lignin hoặc pectin. Tính ổn định và khả năng chống nén và các biến dạng cơ học khác phân biệt các mô thực vật vào nhóm các cấu trúc tự nhiên cứng nhất có thể chịu được tải trọng nặng (ví dụ, nhớ lại các đặc tính của gỗ). Giữa các tế bào của nó, rất nhiều sợi tế bào chất phát sinh, chui qua các lỗ trên màng, giống như những sợi chỉ đàn hồi, khâu chúng lại với nhau.giữa bọn họ. Do đó, sức mạnh và độ cứng là đặc tính chính của tế bào sinh vật thực vật.
Plasmolysis và deplasmolysis
Sự hiện diện của các bức tường đục lỗ chịu trách nhiệm cho sự di chuyển của nước, muối khoáng và phytohormone có thể được phát hiện do hiện tượng plasmolysis. Đặt một tế bào thực vật vào dung dịch muối ưu trương. Nước từ tế bào chất của nó sẽ khuếch tán ra bên ngoài, dưới kính hiển vi chúng ta sẽ thấy được quá trình bong tróc của lớp màng hyaloplasmal. Tế bào co lại, thể tích giảm, tức là sự phân giải plasmolysis xảy ra. Bạn có thể trở lại dạng ban đầu bằng cách nhỏ vài giọt nước vào lam kính và tạo ra nồng độ dung dịch thấp hơn trong tế bào chất của tế bào. Các phân tử H2O sẽ đi vào bên trong qua các lỗ chân lông ở vỏ, thể tích và áp suất nội bào của tế bào sẽ tăng lên. Quá trình này được gọi là quá trình khử thủy tinh.
Cấu trúc và chức năng cụ thể của tế bào động vật
Sự vắng mặt của lục lạp trong tế bào chất, màng mỏng không có vỏ ngoài, các không bào nhỏ thực hiện chức năng chủ yếu là tiêu hóa hoặc bài tiết - tất cả điều này áp dụng cho tế bào động vật và người. Ngoại hình đa dạng và thói quen kiếm ăn dị dưỡng của chúng là một đặc điểm khác để phân biệt.
Nhiều tế bào, là những sinh vật riêng biệt, hoặc là một phần của mô, có khả năng chuyển động tích cực. Đây là những tế bào thực bào và tinh trùng của động vật có vú, amip, giun đũa,… Tế bào động vật kết hợp thành mô do phức hợp siêu màng - glycocalyx. Anh tabao gồm glycolipid và protein liên kết với carbohydrate, và thúc đẩy sự kết dính - kết dính của màng tế bào với nhau, dẫn đến sự hình thành của mô. Quá trình tiêu hóa ngoại bào cũng xảy ra ở glycocalyx. Cách dinh dưỡng dị dưỡng xác định sự hiện diện trong tế bào của cả kho các enzym tiêu hóa, tập trung trong các bào quan đặc biệt - lysosome, được hình thành trong bộ máy Golgi - một cấu trúc màng đơn bắt buộc của tế bào chất.
Trong tế bào động vật, bào quan này được đại diện bởi một mạng lưới kênh và bể chứa chung, trong khi ở thực vật, nó trông giống như nhiều đơn vị cấu trúc khác nhau. Cả tế bào sinh dưỡng thực vật và động vật đều phân chia theo nguyên phân, trong khi các giao tử phân chia theo nguyên phân.
Vì vậy, chúng tôi đã xác định rằng các đặc tính của tế bào thuộc nhiều nhóm sinh vật sống khác nhau sẽ phụ thuộc vào các đặc điểm của cấu trúc hiển vi và chức năng của các bào quan.
