Apa itu sangkar?

Pada tahun 1665, orang Inggeris Robert Hooke membina peranti yang kita panggil mikroskop. Seperti mana-mana orang yang ingin tahu, dan saintis berbeza dari sekadar manusia antara kelebihan lain dan kualiti ini, Hooke mula meneliti semua perkara yang dapat dilakukan melalui mikroskop.

Dua tahun kemudian, dia menjumpai gabus. Dia membuat potongan paling tipis dan ... penemuan lain. Matanya melihat struktur dalaman gabus, menyerupai sarang lebah. Dia menamakan sel-sel kecil ini "Sel", yang dalam terjemahan Rusia bermaksud sel, sarang, sarang lebah, sel, dalam satu perkataan, sesuatu yang dipagari, diasingkan dari yang lain. Istilah ini diguna pakai oleh sains, kerana secara mengejutkan secara tepat menggambarkan sifat zarah unsur makhluk hidup. Walau bagaimanapun, ini menjadi jelas kemudian. Sementara itu, penyelidik berbeza mengesan sel dalam objek yang berbeza. Idea kesejagatan struktur bahan hidup ada di udara.

Ahli biologi setelah pakar biologi mengesahkan: organisma hidup seperti itu terdiri daripada sel. Jumlah pemerhatian semakin bertambah. Sedikit lagi, dan kuantiti harus berubah menjadi berkualiti. Walau bagaimanapun, ini "sedikit" mengambil masa hampir 100 tahun. Hanya pada tahun 1838-1839, ahli botani Schleiden dan ahli anatomi Schwann memutuskan untuk menggeneralisasi: "Semua organisma hidup terdiri dari sel." Untuk berkata "semuanya", sains mengambil masa lebih dari satu abad, tetapi ini adalah perbezaan antara jumlah pemerhatian dan teori saintifik yang menggeneralisasikannya.

Namun, teori selular belum dapat dianggap dibuat. Perkara penting tetap tidak jelas: dari mana sel-sel itu berasal. Ahli biologi telah berulang kali memerhatikan dan bahkan menggambarkan pembahagiannya. Tetapi tidak pernah terjadi pada siapa pun bahawa proses ini adalah kelahiran sel baru. Salah seorang penyelidik moden dengan tepat mengatakan dalam hal ini: "Pemerhatian jarang diakui jika memaksa kita membuat kesimpulan yang tidak masuk akal, dan pernyataan bahawa setiap sel timbul akibat pembelahan yang lain, yang sebelumnya ada, tampak sama sekali tidak masuk akal."

^{Skema moden struktur sel, berdasarkan pemerhatian mikroskopik elektron: 1 - inti; 2 - nukleolus; 3 - sampul surat nuklear; 4 - sitoplasma; 5 - sentriol; 6 - retikulum endoplasma; 7 - mitokondria; 8 - cengkerang sel.}

Namun, pada tahun 1859, sebuah postulat "tidak masuk akal" dirumuskan, yang meletakkan asas untuk biologi sel baru: "Setiap sel berasal dari sel".

Mikroskop Robert Hooke diperbesar 100 kali. Sudah cukup untuk melihat sangkar. 300 tahun kemudian, pada tahun 1963, mikroskop elektron membesarkan sel 100 ribu kali. Ini sudah cukup untuk mempertimbangkannya. Perbezaannya, seperti yang dikatakan oleh ahli fizik, hanya tiga susunan besar. Tetapi di belakangnya ada jalan yang kompleks dan sukar dari biologi deskriptif ke biologi molekul, dari kenalan pertama dengan sel hingga kajian terperinci mengenai strukturnya.

Gambar menunjukkan sel seperti yang dilihat melalui mikroskop elektron moden. Pembaca harus bersabar: sekarang "persediaan" nya akan menyusul.

Kita akan mulakan dengan cengkerang. Dia adalah kebiasaan sangkar. Cangkang dengan cermat memantau bahawa bahan-bahan yang tidak diperlukan pada masa ini tidak meresap ke dalam sel; sebaliknya, zat yang diperlukan sel boleh bergantung pada bantuan maksimumnya. Inti terletak kira-kira di tengah sel. Apa yang "terapung" adalah sitoplasma, dengan kata lain, kandungan sel. Sayangnya, ada sedikit yang dapat kita tambah sejauh ini dari definisi yang lengkap. Kami bahkan tidak dapat menjawab soalan paling asas dengan jelas. Sitoplasma cecair atau pepejal? Baik cecair dan pepejal. Adakah sesuatu bergerak di dalamnya atau adakah semuanya ada di tempatnya? Dan ia berdiri dan bergerak. Adakah telus atau legap? Ya dan tidak. Bahagian sel apa yang ditampungnya? Dari satu peratus hingga sembilan puluh sembilan. Semuanya jelas, bukan?

Walaupun begitu, jawapannya betul. Hanya sitoplasma yang tidak dapat diubah, ia bertindak balas terhadap perubahan sedikit pun di persekitaran. Cucuk satu sel amuba dengan jarum, dan anda akan melihat (tentu saja, di bawah mikroskop) banyak perubahan. Pergerakan sitoplasma, ketelusannya, kelikatannya akan berubah, bentuk sel akan berubah. Dengan kata lain, bertindak dengan cara apa pun pada sitoplasma, dan anda akan melihat: ia pasti akan bertindak balas entah bagaimana.

Dalam sitoplasma, membubarkan sejumlah besar yang berbeza? bahan kimia. Di dalamnya, banyak dari mereka mengakhiri perjalanan mereka, dan mereka sering bermula di meja kami. Kami garam sup - dari dalamnya garam meja masuk ke dalam sangkar. Kami memasukkan gula ke dalam teh - ia juga mencapai sitoplasma, bagaimanapun, dalam perjalanan ia memecah separuh menjadi glukosa dan fruktosa. Kami makan buah-buahan dan sayur-sayuran - vitamin dari mereka berhijrah ke sitoplasma. Akhirnya, sel selalu mengandungi sejumlah besar pelbagai protein. Semua bahan ini tidak terbiar, ia berfungsi untuk sel, di dalamnya ia memperoleh kekuatannya, masa depannya.

Walau bagaimanapun, yang paling mengejutkan bukanlah molekul-molekul ini bersatu di tempat yang sama, tetapi molekul-molekul ini, walaupun dalam waktu yang singkat, wujud bersama. Dalam termos ahli kimia, sebilangan besar sebatian dan momen ini tidak dapat disatukan - mereka akan segera mengalami reaksi. Tetapi sel itu adalah ahli politik yang bijaksana, ia perlu menjaga keperibadian setiap molekul untuk tujuannya sendiri, dan setiap langkah berjaga-jaga.

Untuk tujuan ini, ia mengasingkan beberapa molekul paling agresif dari kemungkinan mangsa mereka - ia menyebarkan molekul di "sudut" sel yang berbeza - atau, dalam kes yang melampau, merendahkan semangat kimia mereka. Dari sudut pandang alam, ini dilakukan dengan bijak dan sederhana (jika seseorang berusaha menerapkan teknik yang sama di makmal kimia, mungkin tidak ada yang berani menyebutnya sederhana). Apa yang akan kita lakukan sekiranya dia perlu meletakkan kucing dan anjing di bilik yang sama? Sudah tentu, saya akan mengongkong anjing itu. Kadang-kadang sel melakukan perkara yang sama - ia "mengenakan" enzim - bahan yang mengatur semua tindak balas dalam sel, "menahan" molekul yang menutup tapak aktif enzim.

Jadi, sitoplasma adalah tempat berlakunya banyak tindak balas kimia yang berlaku di dalam sel; pada hakikatnya, ia adalah arena aktiviti pentingnya.

Tetapi arena ini bukan ruang kosong; ruang hidup sel dibahagikan antara organ-organnya, atau, seperti yang dikatakan oleh ahli biologi, organel, yang bermaksud organ terkecil. Mereka berpecah di antara mereka bukan hanya wilayah sitoplasma, mereka juga membahagikan bidang pengaruh.

Organella nombor 1 - mitokondria, kelihatan seperti tongkang terapung. Sekiranya mitokondria dibedah, struktur dalamannya menyerupai jalur pantai yang sempit dari pantai berpasir, di mana ombak telah melipat lipatan pelik. Lipatan dengan ketebalan yang berlainan (di mitokondria disebut rabung) melintasi seluruh ruang dalaman mitokondria. Mitokondria adalah stesen janakuasa sel. Mereka mengumpulkan tenaga, yang kemudian, jika diperlukan, akan dibelanjakan untuk keperluan tubuh. Operasi pendapatan dan perbelanjaan ini dilakukan oleh "energetik utama" sel - asid trifosfat adenosin, disingkat ATP. Lebih-lebih lagi, menarik bahawa manusia dan bakteria menyimpan rizab tenaga dalam molekul yang sama - di ATP. Apabila ada keperluan untuk tenaga - untuk seseorang, katakanlah, untuk kerja otot, untuk mimosa - untuk daun bergulung, untuk kunang-kunang - untuk bercahaya, dan untuk ikan pari - untuk pembentukan cas elektrik - permintaan datang ke mitokondria, dan penghantar berjimat - enzim khas dipisahkan dari molekul ATP besar satu atau dua keping - sekumpulan atom yang mengandungi fosforus. Pada masa pemisahan, tenaga dilepaskan.

Foto mikroskopik elektron sel yang diambil beberapa tahun yang lalu dengan jelas menunjukkan rangkaian yang terbentang dari nukleus ke membran - sekumpulan tubulus, flagela, membran, tubulus. Bahkan 30 tahun yang lalu, ketika berkenalan dengan sel hanya dapat dilakukan melalui mediasi mikroskop cahaya, tidak ada yang benar-benar melihat jaringan.Walaupun begitu, para saintis merasakan bahawa ada "sesuatu" di sini, dan secara berterusan menarik beberapa sel di dalam sel. Mikroskop elektron melihat apa yang telah diperkirakan para saintis: ia benar-benar berubah menjadi rangkaian, dan itu disebut endoplasma, iaitu intraplasma.

Rangkaian ini mengelilingi nukleus, mitokondria dan organel dengan erat yang masih asing bagi kita - ribosom. Ribosom adalah kilang sel protein. Semua makhluk hidup dibekalkan dengan produk mereka. Memandangkan kepentingan strategik kemudahan ini, alam telah memastikan bahawa pekerjaan di sana dapat berjalan dengan lancar. Produktiviti kilang protein sangat besar: setiap jam operasi, setiap ribosom mensintesis lebih banyak protein daripada beratnya.

Tetapi seperti setiap perniagaan, ribosom berfungsi di bawah kepemimpinan yang tegas dan tidak memaafkan. Pesanan berasal dari inti, dari pengawal utama sintesis protein - kromosom.

Kromosom terdapat di nukleus semua makhluk hidup: bakteria, tumbuhan, haiwan. Kromosom manusia kelihatan berbeza dari, katakanlah, ngengat, tetapi di mana sahaja mereka memberikan perkhidmatan yang sama: mereka mengawal sintesis protein. Dalam kromosom terdapat molekul asid deoksiribonukleik - DNA - terletak. Mereka, seperti buku masakan, berisi resipi untuk menyediakan sejumlah besar protein yang digunakan untuk keperluan sel itu sendiri dan untuk "eksport". Fungsi normal badan adalah berdasarkan kekhususan ketat puluhan ribu protein. Untuk menjaga wajah anda dalam keributan ini, anda perlu ingat struktur anda sendiri dengan baik. Tupai sendiri tidak mengingatinya; sel melakukannya untuk mereka dengan bantuan DNA. Salah satu molekulnya menyimpan struktur puluhan protein. Setiap kromosom dilepaskan sejumlah DNA yang ditentukan dengan ketat untuk organisma tertentu. DNA dalam kromosom dikemas dengan sangat ketat: panjang kromosom diukur dalam seperseribu milimeter, dan panjang molekul DNA yang diletakkan di dalamnya adalah dalam meter.

Sekarang, apabila kita menganggap sel yang tidak aktif dan tidak membahagi, kromosom sangat tidak dapat dilihat: ia berfungsi, dan untuk ini mereka harus memaksimumkan permukaannya - mereka meregang dan oleh itu sempit.

Walau bagaimanapun, masa ini tidak berlangsung begitu lama (untuk kita) - hanya 10-20 jam. Setelah sekian lama bekerja, sel mula bersiap sedia untuk pembelahan; kromosom juga mempersiapkannya: mereka memutar, menebal dan menyusun semua dalam satu satah - pada masa ini mudah untuk melihatnya. Pada saat pembaca sampai pada perihalan pembahagian sel, kromosom akan dapat dilihat dengan jelas, dan kami, dengan memanfaatkannya, akan memberitahu tentangnya dengan lebih terperinci.

Ini adalah akhir lawatan kami ke kawasan selular. Tetapi ini sama sekali tidak bermaksud bahawa kita telah habis sel; banyak perinciannya tetap di luar perhatian kita. Tetapi kami telah memilih perkara utama, sesuatu yang tanpanya akan sukar untuk meneruskan jalan ke matlamat akhir kami. Dan, selangkah lagi, kita perlu mengambil idea yang jelas dari bab ini mengenai tiga struktur sel - stesen janakuasa, kilang protein dan kromosom. Sekiranya pembaca mendapatnya, dia mendapat lulus ke bab seterusnya.

Azernikov V.Z. - Kod yang diselesaikan

Penerbitan serupa

Kelahiran biologi molekul

Apa yang berlaku semasa masin

Kehidupan kompleks sel sederhana