Toute une galaxie de scientifiques exceptionnels du passé - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, avec leurs découvertes dans le domaine de l'étude de la nature, ont ouvert la voie à la formation de la branche la plus importante de science biologique moderne - cytologie. Il étudie la structure et les propriétés de la cellule, qui est le vecteur élémentaire de la vie sur Terre. Les connaissances fondamentales acquises grâce au développement de la science cellulaire ont inspiré les chercheurs à créer des disciplines telles que la génétique, la biologie moléculaire et la biochimie.
Les découvertes scientifiques qui y ont été faites ont complètement changé la face de la planète et ont conduit à l'émergence de clones, d'organismes génétiquement modifiés et d'intelligence artificielle. Notre article vous aidera à comprendre les méthodes de base des expériences cytologiques et à découvrir la structure et les fonctions des cellules.
Comment une cellule est étudiée
Comme il y a 500 ans, le microscope optique est le principal instrument qui permet d'étudier la structure et les propriétés de la cellule. Bien sûr, son apparence et son optiquecaractéristiques ne peuvent être comparées aux premiers microscopes créés par le père et le fils Janssens ou Robert Hooke au milieu du XVIe siècle. Le pouvoir de résolution des microscopes optiques modernes multiplie par 3000 la taille des structures cellulaires. Les scanners raster peuvent capturer des images d'objets submicroscopiques tels que des bactéries ou des virus, ces derniers si petits qu'ils ne sont même pas des cellules. En cytologie, la méthode des atomes marqués est activement utilisée, ainsi que l'étude in vivo des cellules, grâce à laquelle les caractéristiques des processus cellulaires sont clarifiées.
Centrifugation
Pour séparer le contenu cellulaire en fractions et étudier les propriétés et les fonctions de la cellule, la cytologie utilise une centrifugeuse. Il fonctionne sur le même principe que la pièce du même nom dans les machines à laver. En créant une accélération centrifuge, l'appareil accélère la suspension cellulaire et, comme les organites ont des densités différentes, ils se déposent en couches. Au fond se trouvent de grandes parties, telles que des noyaux, des mitochondries ou des plastes, et dans les buses supérieures de la grille de distillation de la centrifugeuse, se trouvent des microfilaments du cytosquelette, des ribosomes et des peroxysomes. Les couches résultantes sont séparées, il est donc plus pratique d'étudier les caractéristiques de la composition biochimique des organites.
Structure cellulaire des plantes
Les propriétés d'une cellule végétale sont à bien des égards similaires aux fonctions des cellules animales. Cependant, même un écolier, examinant des préparations fixes de cellules végétales, animales ou humaines à travers l'oculaire d'un microscope, trouvera des traits de différence. c'est géométriquedes contours corrects, la présence d'une membrane de cellulose dense et de grosses vacuoles, caractéristiques des cellules végétales. Et une autre différence qui distingue complètement les plantes du groupe des organismes autotrophes est la présence dans le cytoplasme de corps verts ovales clairement visibles. Ce sont des chloroplastes - la carte de visite des plantes. Après tout, ce sont eux qui sont capables de capter l'énergie lumineuse, de la convertir en énergie des liaisons macroergiques de l'ATP et de former également des composés organiques: amidon, protéines et graisses. La photosynthèse détermine ainsi les propriétés autotrophes de la cellule végétale.
Synthèse indépendante des substances trophiques
Intéressons-nous au processus grâce auquel, selon l'éminent scientifique russe K. A. Timiryazev, les plantes jouent un rôle cosmique dans l'évolution. Il existe environ 350 000 espèces végétales sur Terre, allant des algues unicellulaires comme la chlorella ou les chlamydomonas aux arbres géants - les séquoias, atteignant une hauteur de 115 mètres. Tous absorbent le dioxyde de carbone, le transformant en glucose, acides aminés, glycérol et acides gras. Ces substances servent non seulement de nourriture à la plante elle-même, mais sont également utilisées par des organismes appelés hétérotrophes: champignons, animaux et humains. Des propriétés des cellules végétales telles que la capacité de synthétiser des composés organiques et de former une substance vitale - l'oxygène, confirment le rôle exclusif des autotrophes pour la vie sur Terre.
Classification des plastes
Il est difficile de rester indifférent en contemplant l'extravagance des couleurs des roses en fleurs ou de la forêt d'automne. La couleur des plantes est due à des organites spéciaux - des plastides, caractéristiques uniquement des cellules végétales. On peut affirmer que la présence de pigments spéciaux dans leur composition affecte les fonctions des chloroplastes, des chromoplastes et des leucoplastes dans le métabolisme. Les organites contenant le pigment vert chlorophylle déterminent les propriétés importantes de la cellule et sont responsables du processus de photosynthèse. Ils peuvent également se transformer en chromoplastes. On observe ce phénomène, par exemple, en automne, lorsque les feuilles vertes des arbres deviennent dorées, violettes ou cramoisies. Les leucoplastes peuvent se transformer en chromoplastes, par exemple les tomates laiteuses mûrissent en orange ou en rouge. Ils sont également capables de passer dans les chloroplastes, par exemple, l'apparition d'une couleur verte sur la peau des tubercules de pomme de terre se produit lorsqu'ils sont stockés à la lumière pendant une longue période.
Mécanisme de formation des tissus végétaux
L'une des caractéristiques distinctives des cellules végétales supérieures est la présence d'une coquille dure et solide. Il contient généralement des macromolécules de cellulose, de lignine ou de pectine. La stabilité et la résistance à la compression et aux autres déformations mécaniques distinguent les tissus végétaux dans le groupe des structures naturelles les plus rigides pouvant supporter de lourdes charges (rappelons, par exemple, les propriétés du bois). Entre ses cellules, de nombreux brins cytoplasmiques apparaissent, traversant des trous dans les membranes, qui, comme des fils élastiques, les cousent ensemble. Entre elles. Par conséquent, la force et la dureté sont les principales propriétés d'une cellule d'un organisme végétal.
Plasmolyse et déplasmolyse
La présence de parois perforées responsables du mouvement de l'eau, des sels minéraux et des phytohormones peut être détectée grâce au phénomène de plasmolyse. Placer une cellule végétale dans une solution saline hypertonique. L'eau de son cytoplasme se diffusera vers l'extérieur et, au microscope, nous verrons le processus d'exfoliation de la couche pariétale d'hyaloplasme. La cellule rétrécit, son volume diminue, c'est-à-dire la plasmolyse se produit. Vous pouvez retourner la forme originale en ajoutant quelques gouttes d'eau sur une lame de verre et en créant une concentration de la solution plus faible que dans le cytoplasme de la cellule. Les molécules H2O entreront à l'intérieur par les pores de la coquille, le volume et la pression intracellulaire de la cellule augmenteront. Ce processus a été appelé déplasmolyse.
Structure et fonctions spécifiques des cellules animales
L'absence de chloroplastes dans le cytoplasme, de fines membranes dépourvues d'enveloppe externe, de petites vacuoles qui remplissent principalement des fonctions digestives ou excrétrices - tout cela s'applique aux cellules animales et humaines. Leur apparence variée et leurs habitudes alimentaires hétérotrophes sont une autre caractéristique distinctive.
De nombreuses cellules, qui sont des organismes distincts ou font partie de tissus, sont capables de mouvements actifs. Ce sont des phagocytes et des spermatozoïdes de mammifères, d'amibes, d'infusoires, etc. Les cellules animales sont combinées en tissus grâce au complexe supra-membranaire - le glycocalyx. Ilse compose de glycolipides et de protéines associées à des glucides, et favorise l'adhésion - adhésion des membranes cellulaires les unes aux autres, conduisant à la formation de tissus. La digestion extracellulaire se produit également dans le glycocalyx. Le mode de nutrition hétérotrophe détermine la présence dans les cellules de tout un arsenal d'enzymes digestives, concentrées dans des organites spéciaux - les lysosomes, qui se forment dans l'appareil de Golgi - une structure à membrane unique obligatoire du cytoplasme.
Dans les cellules animales, cet organite est représenté par un réseau commun de canaux et de citernes, tandis que dans les plantes, il ressemble à de nombreuses unités structurelles disparates. Les cellules somatiques végétales et animales se divisent par mitose, tandis que les gamètes se divisent par méiose.
Ainsi, nous avons établi que les propriétés des cellules de divers groupes d'organismes vivants dépendront des caractéristiques de la structure microscopique et des fonctions des organites.
