Mi az a ketrec?

1665-ben az angol Robert Hooke épített egy eszközt, amelyet mikroszkópnak hívunk. Mint minden kíváncsi ember, és a tudósok különböznek az egyszerű halandóktól az egyéb előnyök és ezen tulajdonságok között, Hooke mikroszkópon keresztül kezdte vizsgálni mindazt, ami kézhez kapott.

Két évvel később ráakadt egy parafa. Végezte el a legvékonyabb vágását és ... egy újabb felfedezést. A parafa méhsejtre emlékeztető belső szerkezete megjelent a szeme előtt. Elnevezte ezeket a kis cellákat "Sejtek", ami oroszul sejteket, fészkeket, lépeket, sejteket jelent, egyszóval valami elkerített, elszigetelt a többitől. Ezt a kifejezést a tudomány átvette, mivel meglepően pontosan tükrözte az élőlények elemi részecskéinek tulajdonságait. Ez azonban jóval később kiderült. Időközben különböző kutatók különböző tárgyak sejtjeit detektálják. Az élő anyag szerkezetének egyetemességének gondolata a levegőben van.

Biológus a biológus után megerősíti: ilyen és olyan élő szervezet sejtekből áll. A megfigyelések mennyisége növekszik. Még egy kicsit, és a mennyiségnek minőségivé kell válnia. Ehhez azonban "egy kicsit" csaknem 100 év kellett. Csak 1838-1839-ben Schleiden botanikus és Schwann anatómus úgy döntött, hogy általánosítja: "Minden élő szervezet sejtekből áll." Mondani "összes", a tudomány több mint egy évszázadot vett igénybe, de ez a különbség a megfigyelések összege és az azokat általánosító tudományos elmélet között.

És a sejtelmélet még nem tekinthető létrehozottnak. A lényegi pont továbbra sem volt világos: honnan származnak maguk a sejtek. A biológusok többször is megfigyelték, sőt leírták megosztottságukat. De senkinek eszébe sem jutott, hogy ez a folyamat új sejtek születése. Egy modern kutató helyesen megjegyezte ezzel kapcsolatban: "A megfigyelést ritkán ismerik fel, ha ésszerűtlen következtetések levonására kényszerítenek bennünket, és teljesen ésszerűnek tűnt az a kijelentés, miszerint minden sejt egy másik, korábban létező megosztásával keletkezik."

^{A sejt szerkezetének modern sémája, elektronmikroszkópos megfigyelések alapján: 1 - mag; 2 - nucleolus; 3 - nukleáris burok; 4 - citoplazma; 5 - centriolok; 6 - endoplazmatikus retikulum; 7 - mitokondrium; 8 - cellahéj.}

És mégis, 1859-ben megfogalmaztak egy "ésszerűtlen" posztulátumot, amely megalapozta az új sejtbiológiát: "Minden sejt egy cellából származik".

Robert Hooke mikroszkópját 100-szorosra nagyították. Elég volt megnézni a ketrecet. 300 évvel később, 1963-ban, egy elektronmikroszkóp 100 ezerszer megnagyobbítja a sejtet. Ez már elég ahhoz, hogy figyelembe vegye. A különbség, ahogy a fizikusok mondják, csak három nagyságrend. De mögöttük egy összetett és nehéz út áll a leíró biológiától a molekuláris biológiáig, a sejttel való első ismerkedéstől a szerkezetének részletes tanulmányozásáig.

Az ábrán egy sejt látható egy modern elektronmikroszkópon keresztül. Az olvasónak türelmesnek kell lennie: "leltára" most következik.

Kezdjük a héjjal. Ketrecben szokás. A héj éberen figyeli, hogy a jelenleg szükségtelen anyagok ne hatoljanak be a sejtbe; éppen ellenkezőleg, azok az anyagok, amelyekre a sejtnek szüksége van, számíthatnak maximális segítségére. A mag körülbelül a sejt közepén helyezkedik el. Amiben "lebeg", az a citoplazma, más szóval a sejt tartalma. Sajnos keveset adhatunk ehhez a kimerítő definícióhoz. Még a legelemibb kérdésekre sem tudunk egyértelműen válaszolni. Folyékony citoplazma vagy szilárd? Folyékony és szilárd egyaránt. Mozog benne valami, vagy minden a helyén van? És áll és mozog. Átlátszó vagy átlátszatlan? Igen és nem. A sejt mely részét foglalja el? Egy százaléktól kilencvenkilencig. Minden világos, nem igaz?

Ennek ellenére a válaszok helyesek. Csak annyi, hogy a citoplazma szokatlanul megváltoztatható, a környezet legkisebb változásaira is reagál. Szúrjon tűvel egyetlen sejtes amőbát, és sok változást fog látni (természetesen mikroszkóp alatt). Megváltozik a citoplazma mozgása, átlátszósága, viszkozitása, megváltozik a sejt alakja. Egyszóval cselekedjen bármilyen módon a citoplazmán, és meglátja: biztosan reagál valahogy.

A citoplazmában feloldott hatalmas mennyiségű különböző? vegyi anyagok. Ebben sokan befejezik útjukat, és gyakran az asztalunknál kezdődnek. Megsózzuk a levest - belőle étkezési só kerül a ketrecbe. Cukrot teszünk a teába - eljut a citoplazmába is, bár útközben felére bomlik glükózra és fruktózra. Gyümölcsöket és zöldségeket eszünk - a belőlük érkező vitaminok a citoplazmába vándorolnak. Végül egy sejt mindig nagy mennyiségű különféle fehérjét tartalmaz. Mindezek az anyagok nem állnak tétlenül, a sejtért dolgoznak, bennük meríti erejét, jövőjét.

A legmeglepőbb azonban nem az, hogy ezek a molekulák ugyanazon a helyen jöttek össze, hanem az, hogy rövid időre ugyan, de egymás mellett léteznek. A vegyész lombikjában ezeket a vegyületeket és momentumokat sokan nem tudták összetartani - azonnal reakcióba léptek. De a sejt bölcs politikus, meg kell őriznie az egyes molekulák egyediségét saját céljaira, és minden óvintézkedést megtesz.

Ebből a célból elkülöníti a legagresszívabb molekulákat lehetséges áldozataiktól - a molekulákat a sejt különböző "sarkaiban" terjeszti - vagy szélsőséges esetekben megalázza kémiai lelkesedésüket. A természet szempontjából ez nagyon ötletesen és egyszerűen történik (ha valaki ugyanazt a technikát kémiai laboratóriumokban próbálja végrehajtani, valószínűleg senki sem merné egyszerűnek nevezni). Mit tennénk mindannyian, ha macskát és kutyát kellene elhelyeznie ugyanabban a szobában? Természetesen a kutyát pofáztam volna. Nos, néha a sejt ugyanezt teszi - enzimeket "rak fel" - olyan anyagokat, amelyek a sejt összes reakcióját irányítják, "visszatartják" az enzimek aktív helyeit bezáró molekulákat.

Tehát a citoplazma a sejtben lejátszódó számos kémiai reakció hatáshelye; lényegében ez a létfontosságú tevékenységének színtere.

De ez az aréna nem üres hely; egy sejt élettere fel van osztva szervei, vagy ahogy a biológusok mondják, organellák között, ami a legkisebb szerveket jelenti. Megosztották egymás között nemcsak a citoplazma területét, hanem egyértelműen felosztották a hatásköröket is.

1. számú organella - mitokondrium, úgy néz ki, mint egy úszó uszály. Ha a mitokondriumot felboncolják, belső szerkezete egy homokos strand keskeny parti sávjára hasonlít, amelyen a hullámok furcsa redőket kavartak fel. Az ilyen különböző vastagságú redők (a mitokondriumokban gerinceknek nevezik őket) keresztezik a mitokondrium teljes belső terét. A mitokondrium a sejt erőműve. Energia halmozódik fel bennük, amelyet szükség esetén a test szükségleteire fordítanak. Ezeket a bevételi és kiadási műveleteket a sejt "főenergiája" - az adenozin-trifoszforsav végzi, rövidítve ATP. Sőt, érdekes, hogy az emberek és a baktériumok is energiatartalékokat tárolnak ugyanabban a molekulában - az ATP-ben. Ha szükség van energiára - mondjuk egy személyre, izmos munkára, mimózára - levelek sodrására, szentjánosbogarakra - ragyogásra, szúrásban - elektromos töltés kialakítására - kérések érkeznek a mitokondriumhoz, és takarékos diszpécserek - speciális enzimek elszakadnak egy nagy ATP molekula egy vagy két darab - foszfort tartalmazó atomcsoport. A szétválás pillanatában energia szabadul fel.

A sejtek több évvel ezelőtt készült elektronmikroszkópos fotói világosan mutatják a sejtmagtól a membránig húzódó hálózatot - tubulusok, flagellák, membránok, tubulusok egész gyűjteményét. Még 30 évvel ezelőtt, amikor egy cellával való ismerkedés csak egy fénymikroszkóp közvetítésével valósulhatott meg, senki sem látta igazán a hálózatot.Ennek ellenére a tudósok úgy érezték, hogy van itt valami, és kitartóan felhívtak néhány sejtet a cellába. Az elektronmikroszkóp látta, amit a tudósok előre láttak: valóban hálózatnak bizonyult, és endoplazmatikusnak, azaz intraplazmának hívták.

Ez a hálózat szorosan körülveszi a számunkra még ismeretlen magot, mitokondriumokat és organellumokat - riboszómákat. A riboszómák fehérje sejtgyárak. Minden élőlényt ellátnak termékeivel. Tekintettel e létesítmények stratégiai fontosságára, a természet megbizonyosodott arról, hogy az ott folyó munka zökkenőmentesen zajlik. A fehérjegyár termelékenysége óriási: működési óránként minden riboszóma több fehérjét szintetizál, mint amennyi súlya van.

De mint minden vállalkozás, a riboszómák is szigorú, könyörtelen vezetés mellett működnek. A megrendelések a magból származnak, a fehérjeszintézis fő vezérlőjéből - a kromoszómából.

A kromoszómák minden élőlény magjában megtalálhatók: baktériumok, növények, állatok. Az emberi kromoszómák másképp néznek ki, mint mondjuk egy lepke, de mindenhol ugyanazt a szolgáltatást szolgálják: szabályozzák a fehérjeszintézist. A kromoszómákban találhatók a dezoxiribonukleinsavmolekulák - a DNS. A szakácskönyvhez hasonlóan ezek tartalmazzák a sokféle fehérje előállítására vonatkozó recepteket, amelyeket a sejt szükségleteihez és az „exportáláshoz” használnak. A test normális működése a fehérjék tízezreinek szigorú specifikusságán alapul. Ahhoz, hogy az arca megmaradjon ebben a kavargásban, jól emlékeznie kell saját struktúrájára. A mókusok maguk sem emlékeznek rá; a sejt megteszi értük a DNS segítségével. Az egyik molekulája több tucat fehérje szerkezetét tárolja. Minden kromoszómából egy szigorúan meghatározott mennyiségű DNS szabadul fel egy adott szervezet számára. A kromoszómában lévő DNS nagyon szorosan van csomagolva: a kromoszóma hosszát ezredmilliméterben mérjük, a benne elhelyezett DNS-molekulák hosszát méterben adjuk meg.

Most, amikor egy szunnyadó, nem osztódó sejtet vesszük figyelembe, a kromoszómák nagyon rosszul láthatók: működnek, és ehhez maximalizálniuk kell a felületüket - megnyúlnak és ezért keskenyednek.

Ez az idő azonban nem tart ilyen sokáig (számunkra) - csak 10-20 óra. Egy intenzív munka után a sejt elkezd felkészülni az osztódásra; a kromoszómák is készülnek rá: megcsavarodnak, megvastagodnak és egy síkba sorakoznak - ebben a pillanatban könnyű őket meglátni. Mire az olvasó eljut a sejtosztódás leírásáig, a kromoszómák jól láthatóak lesznek, mi pedig ezt kihasználva részletesebben elmondunk róluk.

Ezzel vége a sejt belsejében tett kirándulásunknak. De ez egyáltalán nem azt jelenti, hogy kimerítettük volna a cellát; számos részlete maradt a figyelmünkön kívül. De mi választottuk a fő dolgot, amely nélkül nehéz lesz folytatni az utat a végső cél felé. És egy lépéssel továbbhaladva el kell vonnunk ebből a fejezetből a sejt három szerkezetének - az erőmű, a fehérjegyár és a kromoszóma - világos elképzelését. Ha az olvasó megkapta, akkor jutott tovább a következő fejezethez.

Azernikov V.Z. - A megoldott kód

Hasonló publikációk

A molekuláris biológia születése

Mi történik sózáskor

Egy egyszerű sejt összetett élete