Ce este o cușcă?

În 1665, englezul Robert Hooke a construit un dispozitiv pe care îl numim microscop. La fel ca orice persoană curioasă, iar oamenii de știință diferă de un simplu muritor, printre alte avantaje și această calitate, Hooke a început să examineze tot ce i-a venit în mână cu un microscop.

Doi ani mai târziu, a dat peste un dop. A făcut cea mai subțire tăietură și ... o altă descoperire. Ochii lui văzură structura internă a dopului, asemănătoare unui fagure. A numit aceste mici celule „Celule”, care în rusă înseamnă celule, cuiburi, faguri de miere, celule, într-un cuvânt, ceva îngrădit, izolat de restul. Acest termen a fost adoptat de știință, deoarece reflecta surprinzător cu exactitate proprietățile particulelor elementare ale ființelor vii. Cu toate acestea, acest lucru a devenit clar mult mai târziu. Între timp, diferiți cercetători detectează celule din diferite obiecte. Ideea universalității structurii materiei vii este în aer.

Biolog după biolog confirmă: un astfel de organism viu este format din celule. Cantitatea de observații este în creștere. Încă ceva, iar cantitatea ar trebui să se transforme în calitate. Totuși, acest „puțin” a durat aproape 100 de ani. Abia în 1838-1839 botanistul Schleiden și anatomistul Schwann au decis să generalizeze: „Toate organismele vii sunt compuse din celule”. A zice "toate", știința a durat mai mult de un secol, dar aceasta este diferența dintre suma observațiilor și teoria științifică care le generalizează.

Și totuși, teoria celulară nu a putut fi considerată încă creată. Punctul esențial a rămas neclar: de unde provin celulele în sine. Biologii au observat în repetate rânduri și chiar și-au descris diviziunea. Dar nimănui nu i-a trecut prin cap că acest proces este nașterea de noi celule. Un cercetător modern a remarcat pe bună dreptate în această privință: „Observarea este rareori recunoscută dacă ne obligă să tragem concluzii nerezonabile și afirmația că fiecare celulă apare ca urmare a divizării alteia, existentă anterior, părea complet nerezonabilă”.

^{Schema modernă a structurii celulei, bazată pe observații microscopice electronice: 1 - nucleu; 2 - nucleol; 3 - anvelopa nucleară; 4 - citoplasmă; 5 - centrioli; 6 - reticul endoplasmatic; 7 - mitocondrii; 8 - coajă celulară.}

Și totuși, în 1859, a fost formulat un postulat „nerezonabil”, care a pus bazele unei noi biologii celulare: „Fiecare celulă este dintr-o celulă”.

Microscopul lui Robert Hooke a fost mărit de 100 de ori. Era suficient să vezi cușca. 300 de ani mai târziu, în 1963, un microscop electronic mărește o celulă de 100 de mii de ori. Acest lucru este deja suficient pentru a o lua în considerare. Diferența, așa cum spun fizicienii, este doar de trei ordine de mărime. Dar în spatele lor se află o cale complexă și dificilă de la biologia descriptivă la biologia moleculară, de la prima cunoaștere a celulei până la un studiu detaliat al structurilor sale.

Figura arată o celulă văzută printr-un microscop electronic modern. Cititorul ar trebui să aibă răbdare: acum va urma „inventarul” ei.

Vom începe cu cochilia. Este un obicei în cușcă. Coaja monitorizează cu atenție faptul că substanțele inutile în acest moment nu pătrund în celulă; dimpotrivă, substanțele de care are nevoie celula se pot baza pe asistența sa maximă. Nucleul este situat aproximativ în centrul celulei. Ceea ce „plutește” este citoplasma, cu alte cuvinte, conținutul celulei. Din păcate, este puțin ce putem adăuga la această definiție departe de exhaustivă. Nici măcar nu putem răspunde fără echivoc la cele mai elementare întrebări. Citoplasmă lichidă sau solidă? Atât lichid, cât și solid. Se mișcă ceva în el sau totul este la locul său? Și stă și se mișcă. Este transparent sau opac? Da și nu. Ce parte a celulei ocupă? De la un procent la nouăzeci și nouă. Totul este clar, nu-i așa?

Cu toate acestea, răspunsurile sunt corecte. Doar că citoplasma este neobișnuit de schimbătoare, reacționează la cele mai mici schimbări din mediu. Înțepați o amibă unicelulară cu un ac și veți vedea (desigur, la microscop) o mulțime de modificări. Mișcarea citoplasmei, transparența acestuia, vâscozitatea se vor schimba, forma celulei se va schimba. Într-un cuvânt, acționați în orice mod asupra citoplasmei și veți vedea: cu siguranță va reacționa cumva.

În citoplasmă, s-a dizolvat o cantitate imensă de diferite? substanțe chimice. În el, mulți dintre ei își încheie călătoria și încep adesea de la masa noastră. Sărăm supa - din ea sare de masă intră în cușcă. Punem zahăr în ceai - ajunge și în citoplasmă, deși pe drum se descompune pe jumătate în glucoză și fructoză. Mâncăm fructe și legume - vitaminele din ele migrează în citoplasmă. În cele din urmă, o celulă conține întotdeauna un set mare de diverse proteine. Toate aceste substanțe nu stau inactiv, ele lucrează pentru celulă, în ele își atrage forța, viitorul.

Cu toate acestea, cel mai surprinzător lucru nu este că aceste molecule s-au reunit în același loc, ci că ele, deși pentru o perioadă scurtă de timp, coexistă între ele. În balonul unui chimist, mulți dintre acești compuși și momente nu ar putea fi ținute împreună - ar intra imediat într-o reacție. Dar celula este un politician înțelept, trebuie să păstreze individualitatea fiecărei molecule în scopurile sale și ia toate măsurile de precauție.

În acest scop, izolează unele dintre cele mai agresive molecule de posibilele lor victime - răspândește moleculele în diferite „colțuri” ale celulei - sau, în cazuri extreme, își smerește ardoarea chimică. Din punct de vedere al naturii, acest lucru se face foarte ingenios și simplu (dacă s-ar încerca să implementeze aceeași tehnică în laboratoarele chimice, probabil că nimeni nu ar îndrăzni să o numească simplă). Ce ar face fiecare dintre noi dacă ar fi nevoie să așeze o pisică și un câine în aceeași cameră? Desigur, aș face botul câinelui. Ei bine, uneori celula face același lucru - „îmbracă” enzime - substanțe care guvernează toate reacțiile din celulă, „restricționând” moleculele care închid siturile active ale enzimelor.

Deci, citoplasma este locul de acțiune al multor reacții chimice care au loc în celulă; în esență, este arena activității sale vitale.

Dar această arenă nu este un spațiu gol; spațiul de locuit al unei celule este împărțit între organele sale sau, după cum spun biologii, organele, ceea ce înseamnă cele mai mici organe. Au împărțit între ei nu numai teritoriul citoplasmei, ci au împărțit în mod clar sferele de influență.

Organella numărul 1 - mitocondriile, arată ca o barjă plutitoare. Dacă mitocondriunea este disecată, structura sa internă seamănă cu o fâșie de coastă îngustă a unei plaje de nisip, pe care valurile au adunat falduri bizare. Astfel de pliuri de diferite grosimi (în mitocondrii se numesc creste) intersectează întregul spațiu interior al mitocondriilor. Mitocondriile sunt centralele electrice ale celulei. În ele se acumulează energie, care apoi, după cum este necesar, va fi cheltuită pentru nevoile corpului. Aceste operațiuni de venituri și cheltuieli sunt efectuate de „energia principală” a celulei - acidul adenozin trifosforic, prescurtat în ATP. Mai mult, este interesant faptul că atât oamenii, cât și bacteriile stochează rezerve de energie în aceeași moleculă - în ATP. Când este nevoie de energie - pentru o persoană, să zicem, pentru munca musculară, pentru mimoză - pentru frunze rulante, pentru licurici - pentru strălucire, într-o stingray - pentru formarea unei sarcini electrice - cererile vin în mitocondrie și dispatchers economisi - enzime speciale despărțite dintr-o moleculă mare de ATP una sau două bucăți - un grup de atomi care conțin fosfor. În momentul despărțirii, energia este eliberată.

Fotografiile microscopice electronice ale celulelor realizate acum câțiva ani arată clar rețeaua care se întinde de la nucleu la membrană - o întreagă colecție de tubuli, flageli, membrane, tubuli. Chiar și acum 30 de ani, când cunoașterea celulei putea avea loc numai prin medierea unui microscop cu lumină, nimeni nu vedea cu adevărat rețeaua.Cu toate acestea, oamenii de știință au simțit că există „ceva” aici și au desenat persistent câteva celule în celulă. Microscopul electronic a văzut ce au prevăzut oamenii de știință: s-a dovedit într-adevăr o rețea și a fost numit endoplasmic, adică intraplasmic.

Această rețea înconjoară strâns nucleul, mitocondriile și organele care încă nu ne sunt familiare - ribozomi. Ribozomii sunt fabrici de celule proteice. Toate lucrurile vii sunt livrate cu produsele lor. Având în vedere importanța strategică a acestor facilități, natura s-a asigurat că lucrările de acolo se desfășoară fără probleme. Productivitatea fabricii de proteine ​​este enormă: pe oră de funcționare, fiecare ribozom sintetizează mai multe proteine ​​decât cântărește.

Dar, la fel ca orice afacere, ribozomii funcționează sub o conducere strictă și neiertătoare. Ordinele provin din nucleu, de la controlorul principal al sintezei proteinelor - cromozomul.

Cromozomii se găsesc în nucleele tuturor ființelor vii: bacterii, plante, animale. Cromozomii umani arată diferit de, să zicem, o molie, dar oriunde servesc același serviciu: controlează sinteza proteinelor. Moleculele de acid dezoxiribonucleic - ADN - sunt localizate în cromozomi. Acestea, la fel ca o carte de bucate, conțin rețete pentru prepararea unei varietăți imense de proteine ​​care sunt utilizate pentru nevoile celulei în sine și pentru „export”. Funcționarea normală a corpului se bazează pe specificitatea strictă a zeci de mii de proteine. Pentru a vă salva fața în această agitație, trebuie să vă amintiți bine propria structură. Veveritele în sine nu-și amintesc de el; celula o face pentru ei cu ajutorul ADN-ului. Una dintre moleculele sale stochează structura a zeci de proteine. Fiecare cromozom este eliberat o cantitate strict definită de ADN pentru un anumit organism. ADN-ul din cromozom este ambalat foarte bine: lungimea cromozomului este măsurată în miimi de milimetru, iar lungimea moleculelor de ADN plasate în acesta este în metri.

Acum, când considerăm o celulă latentă, care nu se divizează, cromozomii sunt foarte puțin vizibili: funcționează și pentru aceasta trebuie să-și maximizeze suprafața - se întind și, prin urmare, se îngustează.

Cu toate acestea, acest timp nu durează atât de mult (pentru noi) - doar 10-20 de ore. După o perioadă de muncă intensă, celula începe să se pregătească pentru divizare; cromozomii se pregătesc și pentru asta: se răsucesc, se îngroașă și se aliniază într-un singur plan - în acest moment este ușor să-i vezi. Până când cititorul va ajunge la descrierea diviziunii celulare, cromozomii vor fi vizibili în mod clar, iar noi, profitând de acest lucru, vom povesti despre ei mai detaliat.

Acesta este sfârșitul excursiei noastre în interiorul celular. Dar asta nu înseamnă deloc că am epuizat celula; multe dintre detaliile sale au rămas în afara atenției noastre. Dar am ales principalul lucru, fără de care va fi dificil să continuăm drumul către scopul nostru final. Și, trecând la acesta încă un pas, trebuie să scoatem din acest capitol o idee clară a celor trei structuri ale celulei - centrala electrică, fabrica de proteine ​​și cromozomul. Dacă cititorul a obținut-o, a primit o trecere la capitolul următor.

Azernikov V.Z. - Codul rezolvat

Publicații similare

Nașterea biologiei moleculare

Ce se întâmplă la sărare

Viața complexă a unei celule simple