Vad är en bur?

År 1665 byggde engelsmannen Robert Hooke en enhet som vi kallar ett mikroskop. Liksom alla nyfikna personer, och forskare skiljer sig från enbart dödlig bland andra fördelar och denna kvalitet, började Hooke undersöka allt som kom till hands genom ett mikroskop.

Två år senare kom han över en kork. Han gjorde sitt tunnaste snitt och ... en upptäckt till. Han såg korkens inre struktur som liknade en bikaka. Han namngav dessa små celler "Celler", som i ryska översättning betyder celler, bon, bikakor, celler, i ett ord, något inhägnat, isolerat från resten. Denna term antogs av vetenskapen, eftersom den överraskande noggrant återspeglade egenskaperna hos elementära partiklar av levande saker. Detta blev dock klart mycket senare. Under tiden upptäcker olika forskare celler i olika objekt. Idén om den levande materiens struktur är universal.

Biolog efter biolog bekräftar: en sådan och en levande organism består av celler. Mängden observationer växer. Lite mer, och kvantitet bör förvandlas till kvalitet. Men detta "lite" tog nästan 100 år. Först 1838-1839 beslutade botanisten Schleiden och anatomisten Schwann att generalisera: "Alla levande organismer är sammansatta av celler." Att säga "Allt", vetenskapen tog mer än ett sekel, men detta är skillnaden mellan summan av observationer och den vetenskapliga teorin som generaliserar dem.

Och ändå kunde cellteorin ännu inte anses vara skapad. Den väsentliga punkten förblev oklar: var cellerna själva kommer ifrån. Biologer har upprepade gånger observerat och till och med beskrivit deras uppdelning. Men det har aldrig förekommit någon att denna process är födelsen av nya celler. En modern forskare påpekade med rätta i detta avseende: "Observation erkänns sällan om det tvingar oss att dra orimliga slutsatser, och påståendet att varje cell uppstår som ett resultat av uppdelning av en annan, tidigare existerande, verkade helt orimlig."

^{Det moderna schemat för cellens struktur, baserat på elektronmikroskopiska observationer: 1 - kärna; 2 - nucleolus; 3 - kärnkraftshölje; 4 - cytoplasma; 5 - centrioler; 6 - endoplasmatisk retikulum; 7 - mitokondrier; 8 - cellskal.}

Och ändå formulerades ett "orimligt" postulat 1859 som lade grunden för en ny cellbiologi: "Varje cell kommer från en cell".

Robert Hookes mikroskop förstorades 100 gånger. Det räckte för att se buren. 300 år senare, 1963, förstorar ett elektronmikroskop en cell 100 tusen gånger. Detta är redan tillräckligt för att överväga henne. Skillnaden är, som fysiker säger, bara tre storleksordningar. Men bakom dem ligger en komplex och svår väg från beskrivande biologi till molekylärbiologi, från första bekanta med cellen till en detaljerad studie av dess strukturer.

Figuren visar en cell sett genom ett modernt elektronmikroskop. Läsaren bör ha tålamod: hennes "inventering" kommer nu att följa.

Vi börjar med skalet. Hon är en buranpassad. Skalet övervakar noggrant att ämnen som är onödiga just nu inte tränger in i cellen; tvärtom, de ämnen som cellen behöver kan räkna med dess maximala hjälp. Kärnan ligger ungefär i mitten av cellen. Vad den "flyter" i är cytoplasman, med andra ord innehållet i cellen. Tyvärr är det lite vi kan lägga till så långt från uttömmande definition. Vi kan inte ens svara på de mest elementära frågorna entydigt. Flytande eller fast cytoplasma? Både flytande och fast. Rör sig något i det eller är allt på plats? Och den står och rör sig. Är det transparent eller ogenomskinligt? Ja och nej. Vilken del av cellen upptar den? Från en procent till nittio nio. Allt är klart, eller hur?

Ändå är svaren korrekta. Det är bara att cytoplasman är ovanligt föränderlig, det reagerar på de minsta förändringarna i miljön. Sticka en encellig amoeba med en nål så ser du (naturligtvis under ett mikroskop) många förändringar. Cytoplasmas rörelse, dess transparens, viskositet kommer att förändras, cellens form kommer att förändras. Med ett ord, agera på något sätt på cytoplasman, och du kommer att se: det kommer definitivt att reagera på något sätt.

I cytoplasman, upplöst en enorm mängd olika? kemiska substanser. I den avslutar många av dem sin resa och de börjar ofta vid vårt bord. Vi saltar soppan - från den kommer bordssaltet in i buren. Vi lägger socker i te - det når också cytoplasman, men på det sätt som det bryts ned i halva till glukos och fruktos. Vi äter frukt och grönsaker - vitaminer från dem migrerar till cytoplasman. Slutligen innehåller en cell alltid en stor uppsättning av alla typer av proteiner. Alla dessa ämnen står inte lediga, de arbetar för cellen, i dem drar den sin styrka, dess framtid.

Det mest överraskande är dock inte att dessa molekyler samlas på samma plats, utan att de, om än för en kort tid, samexisterar med varandra. I en kemistkolv kunde många av dessa föreningar och ögonblick inte hållas tillsammans - de skulle omedelbart gå in i en reaktion. Men cellen är en klok politiker, den måste bevara varje molekyls individualitet för sina egna syften, och den tar alla försiktighetsåtgärder.

För detta ändamål isolerar den några av de mest aggressiva molekylerna från deras möjliga offer - den sprider molekylerna i olika "hörn" i cellen - eller, i extrema fall, ödmjukar deras kemiska glöd. Ur naturens synvinkel görs detta mycket genialt och enkelt (om man försökte implementera samma teknik i kemiska laboratorier skulle troligen ingen våga kalla det enkelt). Vad skulle vi göra om han behövde placera en katt och en hund i samma rum? Naturligtvis skulle jag ha trubbat hunden. Ibland gör cellen detsamma - den "sätter på" enzymer - ämnen som styr alla reaktioner i cellen, och "begränsar" molekyler som stänger de aktiva platserna för enzymer.

Så cytoplasman är verkningsstället för många kemiska reaktioner som äger rum i cellen; i huvudsak är det arenan för dess vitala aktivitet.

Men denna arena är inte ett tomt utrymme; cellens levande utrymme är uppdelat mellan dess organ, eller, som biologer säger, organeller, vilket betyder de minsta organen. De delade inte bara cytoplasmas territorium, de delade också tydligt inflytandesfärerna.

Organell nummer 1 - mitokondrier, ser ut som en flytande pråm. Om mitokondrion dissekeras liknar den inre strukturen en smal kustremsa av en sandstrand, på vilken vågorna har sköljt upp bisarra veck. Sådana veck av olika tjocklek (i mitokondrier kallas de åsar) korsar hela mitokondriernas inre utrymme. Mitokondrier är cellens kraftverk. De ackumulerar energi, som sedan, efter behov, kommer att spenderas på kroppens behov. Dessa intäkter och kostnader utförs av cellens "huvudsakliga energiska" - adenosintrifosforsyra, förkortat till ATP. Dessutom är det intressant att både människor och bakterier lagrar energireserver i samma molekyl - i ATP. När det finns ett behov av energi - för en person, säg, för muskulöst arbete, för mimosa - för rullande löv, för eldflugor - för glödande och för en stingray - för bildandet av en elektrisk laddning - kommer förfrågningar till mitokondrier, och sparsamma sändare - speciella enzymer är uppdelade från en stor ATP-molekyl en eller två delar - en grupp atomer som innehåller fosfor. I ögonblicket av splittring frigörs energi.

Elektronmikroskopiska fotografier av celler som tagits för flera år sedan visar tydligt nätverket som sträcker sig från kärnan till membranet - en hel samling tubuli, flagella, membran, tubuli. Till och med för 30 år sedan, när bekanta med cellen endast kunde ske genom förmedling av ett ljusmikroskop, såg ingen riktigt nätverket.Ändå kände forskarna att det fanns "något" här och drog ihållande några celler i buren. Elektronmikroskopet såg vad forskarna hade förutsett: det visade sig verkligen vara ett nätverk, och det kallades endoplasmiskt, det vill säga intraplasmiskt.

Detta nätverk omger kärnan, mitokondrierna och organellerna som fortfarande inte är kända för oss - ribosomer. Ribosomer är proteincellfabriker. Alla levande saker levereras med sina produkter. Med tanke på den strategiska betydelsen av dessa anläggningar har naturen sett till att arbetet där gick smidigt. Proteinfabrikens produktivitet är enorm: per timmes drift syntetiserar varje ribosom mer protein än vad det väger själv.

Men som alla företag fungerar ribosomer under strikt, oförlåtligt ledarskap. Beställningar kommer från kärnan, från den huvudsakliga styrenheten för proteinsyntes - kromosomen.

Kromosomer finns i kärnorna i alla levande saker: bakterier, växter, djur. Mänskliga kromosomer ser annorlunda ut än, till exempel, en mal, men överallt tjänar de samma tjänst: de styr proteinsyntesen. Det är i kromosomerna som molekylerna av deoxiribonukleinsyra - DNA - finns. De, som en kokbok, innehåller recept för att bereda ett stort antal proteiner som används för cellens behov och för "export". Kroppens normala funktion bygger på den strikta specificiteten hos tiotusentals proteiner. För att hålla ditt ansikte i det här liv och rörelse måste du komma ihåg din egen struktur. Ekorrarna själva kommer inte ihåg honom; cellen gör det för dem med hjälp av DNA. En av dess molekyler lagrar strukturen hos dussintals proteiner. Varje kromosom frigörs en strikt definierad mängd DNA för en given organism. DNA i kromosomen packas mycket tätt: kromosomens längd mäts i tusendels millimeter, och längden på DNA-molekylerna som placeras i den är i meter.

Nu, när vi betraktar en vilande, icke-delande cell, är kromosomer mycket dåliga: de fungerar, och för detta måste de maximera sin yta - de sträcker sig och smalnar därför.

Men den här tiden varar inte så länge (för oss) - bara 10-20 timmar. Efter en period av intensivt arbete börjar cellen förbereda sig för delning; kromosomer förbereder sig också för det: de vrids, förtjockas och raderas i ett plan - just nu är de lätta att se. När läsaren kommer till beskrivningen av celldelning kommer kromosomerna att vara tydliga och vi, som utnyttjar detta, kommer att prata mer om dem.

Detta är slutet på vår utflykt till det cellulära interiören. Men detta betyder inte alls att vi har tömt buret; många av dess detaljer har varit utanför vår uppmärksamhet. Men vi har valt det viktigaste, utan vilket det blir svårt att fortsätta vägen till vårt slutliga mål. Och när vi går till det ytterligare ett steg måste vi ta bort en klar uppfattning om cellens tre strukturer - kraftstationen, proteinfabriken och kromosomen. Om läsaren fick det fick han ett pass till nästa kapitel.

Azernikov V.Z. - Den uppgraderade koden

Liknande publikationer

Födelsen av molekylärbiologi

Vad händer vid saltning

Det komplexa livet för en enkel cell