Co je to klec?

V roce 1665 Angličan Robert Hooke postavil zařízení, které nazýváme mikroskop. Jako každý zvědavý člověk a vědci se kromě jiných výhod a této kvality liší od obyčejného smrtelníka, Hooke začal zkoumat vše, co mu přišlo pod mikroskopem.

O dva roky později narazil na korek. Provedl nejtenčí řez a ... další objev. Před očima se mu objevila vnitřní struktura korku, připomínající plástev. Pojmenoval tyto malé buňky "Buňky", což v ruštině znamená buňky, hnízda, voštiny, buňky, slovy, něco oploceného, ​​izolovaného od ostatních. Tento termín přijala věda, protože překvapivě přesně odráží vlastnosti elementárních částic živých věcí. To se však ukázalo mnohem později. Mezitím různí vědci detekují buňky v různých objektech. Myšlenka univerzálnosti struktury živé hmoty je ve vzduchu.

Biolog po biologovi potvrzuje: takový a takový živý organismus se skládá z buněk. Množství pozorování roste. Trochu víc a kvantita by se měla změnit na kvalitu. Trvalo to však „trochu“ téměř 100 let. Teprve v letech 1838-1839 se botanik Schleiden a anatom Schwann rozhodli zobecnit: „Všechny živé organismy jsou složeny z buněk.“ Říct "všechno"věda trvala více než sto let, ale to je rozdíl mezi součtem pozorování a vědeckou teorií, která je zobecňuje.

A buněčnou teorii ještě nebylo možné považovat za vytvořenou. Základní bod zůstal nejasný: odkud pocházejí samotné buňky. Biologové opakovaně pozorovali a dokonce popisovali jejich rozdělení. Nikoho ale nikdy nenapadlo, že tento proces je zrozením nových buněk. Jeden moderní výzkumník v tomto ohledu správně poznamenal: „Pozorování je zřídka rozpoznáno, pokud nás nutí k nerozumným závěrům, a tvrzení, že každá buňka vzniká v důsledku rozdělení jiné, dříve existující, se zdálo zcela nerozumné.“

^{Moderní schéma struktury buňky založené na pozorování elektronovým mikroskopem: 1 - jádro; 2 - jádro; 3 - jaderná obálka; 4 - cytoplazma; 5 - centrioly; 6 - endoplazmatické retikulum; 7 - mitochondrie; 8článková skořepina.}

A přesto byl v roce 1859 formulován „nerozumný“ postulát, který položil základ nové buněčné biologii: „Každá buňka je z buňky“.

Mikroskop Roberta Hookea byl zvětšen 100krát. Stačilo vidět klec. O 300 let později, v roce 1963, elektronový mikroskop zvětšuje buňku stokrát. To už je dost na to, abychom ji zvážili. Rozdíl, jak říkají fyzici, je pouze tři řády. Ale za nimi je složitá a obtížná cesta od popisné biologie k molekulární biologii, od prvního seznámení s buňkou až po podrobné studium jejích struktur.

Obrázek ukazuje buňku při pohledu přes moderní elektronový mikroskop. Čtenář by měl být trpělivý: její „inventář“ bude nyní následovat.

Začneme skořápkou. Je to zvyk klece. Skořepina ostražitě sleduje, zda látky, které v tuto chvíli nepotřebují, neproniknou do buňky; naopak, látky, které buňka potřebuje, mohou počítat s její maximální pomocí. Jádro se nachází přibližně ve středu buňky. To, v čem „plave“, je cytoplazma, jinými slovy obsah buňky. Bohužel existuje jen málo, co můžeme přidat k této daleko od vyčerpávající definice. Nemůžeme ani jednoznačně odpovědět na nejzákladnější otázky. Kapalná cytoplazma nebo pevná látka? Kapalné i pevné. Pohybuje se v něm něco nebo je vše na svém místě? A stojí a pohybuje se. Je to průhledné nebo neprůhledné? Ano i ne. Jakou část buňky zabírá? Z jednoho procenta na devadesát devět. Všechno je jasné, že?

Odpovědi jsou nicméně správné. Je to jen to, že cytoplazma je neobvykle proměnlivá, reaguje na sebemenší změny v prostředí. Napíchněte jedinou buňku améby jehlou a uvidíte (samozřejmě pod mikroskopem) spoustu změn. Pohyb cytoplazmy, její průhlednost, viskozita se změní, změní se tvar buňky. Jednoduše řečeno, chovejte se jakýmkoli způsobem na cytoplazmě a uvidíte: určitě to nějak zareaguje.

V cytoplazmě rozpuštěné obrovské množství různých? chemické substance. V tom mnozí z nich končí svou cestu a často začínají u našeho stolu. Solíme polévku - z ní se do klece dostane kuchyňská sůl. Dáme cukr do čaje - dosáhne také cytoplazmy, ale cestou se rozdělí na polovinu na glukózu a fruktózu. Jíme ovoce a zeleninu - vitamíny z nich migrují do cytoplazmy. Nakonec buňka vždy obsahuje velkou sadu různých proteinů. Všechny tyto látky nezůstávají nečinné, pracují pro buňku, ve které čerpá svou sílu, svou budoucnost.

Nejpřekvapivější však není to, že se tyto molekuly spojily na stejném místě, ale že spolu, i když na krátkou dobu, koexistují. V lékárně nebylo mnoho těchto sloučenin a momentů možné držet pohromadě - okamžitě reagovaly. Ale buňka je moudrý politik, musí si zachovat individualitu každé molekuly pro své vlastní účely a vyžaduje veškerá preventivní opatření.

Za tímto účelem izoluje některé z nejagresivnějších molekul od jejich možných obětí - šíří molekuly v různých „rozích“ buňky - nebo v extrémních případech pokořuje jejich chemickou horlivost. Z hlediska přírody se to děje velmi důmyslně a jednoduše (pokud by se někdo pokusil zavést stejnou techniku ​​v chemických laboratořích, asi by si to nikdo nedovolil nazvat jednoduchou). Co by každý z nás udělal, kdyby potřeboval umístit kočku a psa do stejné místnosti? Samozřejmě bych psa zatlačil. Někdy buňka dělá totéž - „nasazuje“ enzymy - látky, které řídí všechny reakce v buňce, „omezují“ molekuly, které uzavírají aktivní místa enzymů.

Cytoplazma je tedy místem působení mnoha chemických reakcí probíhajících v buňce; v podstatě je to aréna její životně důležité činnosti.

Ale tato aréna není prázdný prostor; životní prostor buňky je rozdělen mezi její orgány, nebo, jak říkají biologové, organely, což znamená nejmenší orgány. Rozdělovali mezi sebou nejen území cytoplazmy, jasně rozdělili sféry vlivu.

Organella číslo 1 - mitochondrie, vypadá jako plovoucí člun. Pokud je mitochondrie členitá, její vnitřní struktura připomíná úzký pobřežní pás písečné pláže, na kterém vlny napěňovaly bizarní záhyby. Takové záhyby různé tloušťky (v mitochondriích se jim říká hřebeny) procházejí celým vnitřním prostorem mitochondrií. Mitochondrie jsou elektrárny buňky. Shromažďují energii, která pak podle potřeby bude vynaložena na potřeby těla. Tyto operace příjmů a výdajů provádí „hlavní energie“ buňky - kyselina adenosintrifosforečná, zkráceně ATP. Kromě toho je zajímavé, že lidé i bakterie ukládají energetické rezervy ve stejné molekule - v ATP. Když je potřeba energie - pro člověka, řekněme, pro svalovou práci, pro mimózu - pro listování, pro světlušky - pro zářící a pro rejnok - pro vytvoření elektrického náboje - přicházejí požadavky do mitochondrií a šetrní dispečeři - speciální enzymy jsou odštěpeny od velká molekula ATP jeden nebo dva kusy - skupina atomů obsahujících fosfor. V okamžiku odštěpení se uvolní energie.

Elektronové mikroskopické fotografie buněk pořízené před několika lety jasně ukazují síť táhnoucí se od jádra k membráně - celá sbírka tubulů, bičíků, membrán, tubulů. Dokonce i před 30 lety, kdy k seznámení s buňkou mohlo dojít pouze zprostředkováním světelného mikroskopu, síť nikdo neviděl.Vědci přesto cítili, že tu „něco“ je, a vytrvale do buňky vtahovali některé buňky. Elektronový mikroskop viděl, co vědci předpokládali: skutečně se ukázalo, že jde o síť, a říkalo se jí endoplazmatický, tj. Intraplazmatický.

Tato síť těsně obklopuje jádro, mitochondrie a organely, které nám dosud nejsou známé - ribozomy. Ribozomy jsou továrny na bílkovinné buňky. Všechno živé je dodáváno s jejich produkty. Vzhledem ke strategickému významu těchto zařízení se příroda postarala o hladký průběh prací. Produktivita továrny na bílkoviny je enormní: za hodinu provozu každý ribozom syntetizuje více bílkovin, než kolik váží.

Ale jako každé podnikání, i ribozomy fungují pod přísným a nemilosrdným vedením. Objednávky pocházejí z jádra, z hlavního regulátoru syntézy proteinů - chromozomu.

Chromozomy se nacházejí v jádrech všeho živého: bakterií, rostlin, zvířat. Lidské chromozomy vypadají jinak než například můra, ale všude slouží stejné službě: řídí syntézu bílkovin. Právě v chromozomech se nacházejí molekuly deoxyribonukleové kyseliny - DNA. V nich, stejně jako v kuchařské knize, jsou zaznamenány recepty na přípravu široké škály bílkovin, které se používají pro potřeby samotné buňky a pro „export“. Normální fungování těla je založeno na přísné specificitě desítek tisíc bílkovin. Abyste si udrželi tvář v tomto rozruchu, musíte si dobře pamatovat svou vlastní strukturu. Samotné veverky si ho nepamatují; buňka to dělá za ně pomocí DNA. Jedna z jeho molekul uchovává strukturu desítek proteinů. Každý chromozom uvolňuje přísně definované množství DNA pro daný organismus. DNA v chromozomu je zabalena velmi těsně: délka chromozomu se měří v tisícinách milimetru a délka molekul DNA v něm umístěných je v metrech.

Nyní, když vezmeme v úvahu spící, nedělící se buňku, jsou chromozomy velmi špatně viditelné: fungují, a proto musí maximalizovat svůj povrch - protahují se a proto se zužují.

Tentokrát však pro nás netrvá tak dlouho - pouze 10–20 hodin. Po období intenzivní práce se buňka začíná připravovat na dělení; chromozomy se na to také připravují: kroutí se, zesilují a seřazují vše v jedné rovině - v tuto chvíli je je dobře vidět. V době, kdy čtenář přijde k popisu buněčného dělení, budou chromozomy jasně viditelné a my, s využitím toho, o nich řekneme podrobněji.

Tím naše exkurze do buněčného nitra končí. Ale to vůbec neznamená, že jsme buňku vyčerpali; mnoho z jeho detailů zůstalo mimo naši pozornost. Ale vybrali jsme si hlavní věc, něco, bez čehož bude obtížné pokračovat v cestě k našemu konečnému cíli. A přejdeme-li k tomu ještě jeden krok, musíme si z této kapitoly odnést jasnou představu o třech strukturách buňky - elektrárně, továrně na bílkoviny a chromozomu. Pokud to čtenář pochopil, dostal se k další kapitole.

Azernikov V.Z. - Vyřešený kód

Podobné publikace

Zrození molekulární biologie

Co se stane při solení

Složitý život jednoduché buňky