Čo je to klietka?

V roku 1665 Angličan Robert Hooke skonštruoval zariadenie, ktoré nazývame mikroskop. Ako každý zvedavý človek, aj vedci sa okrem iných výhod a tejto kvality líšia od obyčajného smrteľníka, aj Hooke začal skúmať všetko, čo mu prišlo pod mikroskopom.

O dva roky nato narazil na korok. Urobil najtenší rez a ... ďalší objav. Pred očami sa mu objavila vnútorná štruktúra korku, ktorá pripomínala voštinu. Pomenoval tieto malé bunky "Bunky", čo v ruštine znamená bunky, hniezda, voštiny, bunky, jedným slovom niečo ohradené, izolované od zvyšku. Tento termín prijala veda, pretože prekvapivo presne odrážal vlastnosti elementárnych častíc živých vecí. To sa však ukázalo oveľa neskôr. Medzitým rôzni vedci detegujú bunky v rôznych objektoch. Vo vzduchu je myšlienka univerzálnosti štruktúry živej hmoty.

Biológ po biológovi potvrdzuje: taký a taký živý organizmus sa skladá z buniek. Množstvo pozorovaní rastie. Trochu viac a kvantita by sa mala zmeniť na kvalitu. Trvalo to však „trochu“ takmer 100 rokov. Až v rokoch 1838-1839 sa botanik Schleiden a anatóm Schwann rozhodli zovšeobecniť: „Všetky živé organizmy sú zložené z buniek.“ Povedať „všetky“, veda trvala viac ako storočie, ale to je rozdiel medzi súčtom pozorovaní a vedeckou teóriou, ktorá ich zovšeobecňuje.

Bunkovú teóriu ešte nebolo možné považovať za vytvorenú. Podstatný bod zostal nejasný: odkiaľ pochádzajú samotné bunky. Biológovia opakovane pozorovali a dokonca popísali ich rozdelenie. Nikoho však nikdy nenapadlo, že tento proces je zrodom nových buniek. Jeden moderný výskumník v tejto súvislosti oprávnene poznamenal: „Pozorovanie je zriedka rozpoznané, ak nás prinúti robiť nerozumné závery, a vyhlásenie, že každá bunka vzniká v dôsledku rozdelenia inej, predtým existujúcej, sa zdalo úplne nerozumné.“

^{Moderná schéma štruktúry bunky založená na pozorovaní elektrónovým mikroskopom: 1 - jadro; 2 - jadierko; 3 - jadrový obal; 4 - cytoplazma; 5 - centrioly; 6 - endoplazmatické retikulum; 7 - mitochondrie; 8-bunková škrupina.}

A napriek tomu bol v roku 1859 formulovaný „nerozumný“ postulát, ktorý položil základ novej bunkovej biológie: „Každá bunka je z bunky“.

Mikroskop Roberta Hooka bol zväčšený 100-krát. Stačilo vidieť klietku. O 300 rokov neskôr, v roku 1963, elektrónový mikroskop zväčšil bunku stotisíckrát. To už stačí na to, aby sme ju zvážili. Rozdiel, ako hovoria fyzici, je iba tri rády. Je za nimi však zložitá a náročná cesta od deskriptívnej biológie k molekulárnej biológii, od prvého zoznámenia sa s bunkou až po podrobné štúdium jej štruktúr.

Obrázok ukazuje bunku pri pohľade cez moderný elektrónový mikroskop. Čitateľ by mal byť trpezlivý: teraz bude nasledovať jej „inventár“.

Začneme škrupinou. Je to klietkový zvyk. Škrupina ostražito monitoruje, či látky momentálne nepotrebné nepreniknú do bunky; naopak, látky, ktoré bunka potrebuje, môžu rátať s jej maximálnou pomocou. Jadro sa nachádza približne v strede bunky. To, v čom „pláva“, je cytoplazma, inými slovami obsah bunky. K tejto ďaleko od vyčerpávajúcej definície bohužiaľ nemôžeme pridať nič. Na tie najelementárnejšie otázky nemôžeme jednoznačne odpovedať. Tekutá cytoplazma alebo tuhá látka? Aj tekuté, aj tuhé. Pohybuje sa v ňom niečo alebo je všetko na svojom mieste? A stojí a hýbe sa. Je to priehľadné alebo nepriehľadné? Áno a nie. Akú časť bunky obsadzuje? Od jedného percenta do deväťdesiatdeväť. Všetko je jasné, že?

Napriek tomu sú odpovede správne. Je to tak, že cytoplazma je neobvykle premenlivá, reaguje na najmenšie zmeny v prostredí. Jednobunkovú amébu napichnite ihlou a uvidíte (samozrejme, pod mikroskopom) veľa zmien. Zmení sa pohyb cytoplazmy, jej priehľadnosť, viskozita, zmení sa tvar bunky. Jedným slovom, konajte akýmkoľvek spôsobom na cytoplazme a uvidíte: určite nejako zareaguje.

V cytoplazme, rozpustený obrovské množstvo rôznych? chemických látok. V ňom mnoho z nich končí svoju cestu a často začínajú pri našom stole. Polievku osolíme - z nej sa do klietky dostane kuchynská soľ. Dávame cukor do čaju - ten sa dostane aj do cytoplazmy, aj keď sa cestou rozpadne na polovicu na glukózu a fruktózu. Jeme ovocie a zeleninu - vitamíny z nich migrujú do cytoplazmy. A nakoniec, bunka vždy obsahuje veľkú sadu rôznych proteínov. Všetky tieto látky nezostávajú nečinné, pracujú pre bunku, v ktorých čerpá svoju silu, svoju budúcnosť.

Najprekvapujúcejšou vecou však nie je to, že sa tieto molekuly spojili na rovnakom mieste, ale to, že aj keď na krátky čas, navzájom koexistujú. V chemickej banke mnoho z týchto zlúčenín a momentov nemohlo byť držaných pohromade - okamžite by vstúpili do reakcie. Ale bunka je múdry politik, musí si zachovať individualitu každej molekuly pre svoje vlastné účely a vyžaduje všetky preventívne opatrenia.

Za týmto účelom izoluje niektoré z najagresívnejších molekúl od ich možných obetí - šíri molekuly v rôznych „kútoch“ bunky - alebo v extrémnych prípadoch pokoruje ich chemickú horlivosť. Z hľadiska prírody sa to deje veľmi dômyselne a jednoducho (ak by sa niekto pokúsil implementovať rovnakú techniku ​​v chemickom laboratóriu, asi by si to nikto nedovolil nazvať jednoduchým). Čo by každý z nás urobil, keby potreboval umiestniť mačku a psa do jednej miestnosti? Samozrejme, že by som psa zahubil. No, niekedy bunka urobí to isté - „nasadí“ si enzýmy - látky, ktoré riadia všetky reakcie v bunke, „zadržiavajú“ molekuly, ktoré uzatvárajú aktívne miesta enzýmov.

Cytoplazma je teda miestom pôsobenia mnohých chemických reakcií prebiehajúcich v bunke; v podstate je to aréna jej životne dôležitej činnosti.

Ale táto aréna nie je prázdnym priestorom; životný priestor bunky je rozdelený medzi jej orgány, alebo, ako hovoria biológovia, organely, čo znamená najmenšie orgány. Rozdelili si medzi sebou nielen územie cytoplazmy, zreteľne rozdelili sféry vplyvu.

Organella číslo 1 - mitochondrie, vyzerá ako plávajúci čln. Ak je mitochondrium členité, jeho vnútorná štruktúra pripomína úzky pobrežný pás piesočnej pláže, na ktorej vlny vyplavili bizarné záhyby. Takéto záhyby rôznej hrúbky (v mitochondriách sa im hovorí vyvýšeniny) pretínajú celý vnútorný priestor mitochondrií. Mitochondrie sú elektrárne bunky. Hromadí sa v nich energia, ktorá sa potom podľa potreby použije na potreby tela. Tieto príjmové a výdajové operácie vykonáva „hlavná energia“ bunky - kyselina adenozíntrifosforečná, skrátene ATP. Navyše je zaujímavé, že ľudia aj baktérie ukladajú energetické rezervy v tej istej molekule - v ATP. Ak je potreba energie - pre človeka, povedzme, pre svalovú prácu, pre mimózu - pre valcovanie lístia, pre svetlušky - pre žiaru, v ringu - pre tvorbu elektrického náboja - prichádzajú požiadavky na mitochondriu a šetrní dispečeri - špeciálne enzýmy odštiepené z veľkej molekuly ATP jeden alebo dva kúsky - skupina atómov obsahujúca fosfor. V okamihu odštiepenia sa energia uvoľní.

Elektrónové mikroskopické fotografie buniek nasnímané pred niekoľkými rokmi jasne ukazujú sieť tiahnucu sa od jadra k membráne - celá zbierka tubulov, bičíkov, membrán, tubulov. Aj pred 30 rokmi, keď sa k bunke mohlo prísť iba prostredníctvom sprostredkovania svetelným mikroskopom, nikto sieť skutočne nevidel.Vedci napriek tomu cítili, že tu „niečo“ je, a vytrvalo do bunky natiahli niektoré bunky. Elektrónový mikroskop videl to, čo vedci predpokladali: skutočne sa ukázalo, že ide o sieť, ktorá sa nazývala endoplazmatická, teda intraplazmatická.

Táto sieť tesne obklopuje jadro, mitochondrie a organely, ktoré sú pre nás stále neznáme - ribozómy. Ribozómy sú továrne na výrobu bielkovinových buniek. S ich výrobkami sa dodáva všetko živé. Vzhľadom na strategický význam týchto zariadení sa príroda postarala o bezproblémový priebeh prác. Produktivita továrne na výrobu bielkovín je obrovská: za hodinu prevádzky každý ribozóm syntetizuje viac bielkovín, ako váži.

Ale ako každý podnik, aj ribozómy fungujú pod prísnym a nemilosrdným vedením. Objednávky pochádzajú z jadra, z hlavného regulátora syntézy bielkovín - chromozómu.

Chromozómy sa nachádzajú v jadrách všetkého živého: baktérie, rastliny, zvieratá. Ľudské chromozómy vyzerajú odlišne od povedzme móla, ale všade slúžia rovnakým službám: riadia syntézu bielkovín. Práve v chromozómoch sa nachádzajú molekuly deoxyribonukleovej kyseliny - DNA. Rovnako ako kuchárska kniha obsahujú recepty na prípravu obrovského množstva bielkovín, ktoré sa používajú pre potreby samotnej bunky a na „export“. Normálne fungovanie tela je založené na prísnej špecifickosti desiatok tisíc bielkovín. Aby ste si udržali svoju tvár v tomto rozruchu, musíte si dobre pamätať svoju vlastnú štruktúru. Samotné veveričky si ho nepamätajú; bunka to robí za nich pomocou DNA. Jedna z jeho molekúl uchováva štruktúru desiatok bielkovín. Každý chromozóm uvoľňuje prísne definované množstvo DNA pre daný organizmus. DNA v chromozóme je zabalená veľmi pevne: dĺžka chromozómu sa meria v tisícinách milimetra a dĺžka molekúl DNA v ňom umiestnených je v metroch.

Teraz, keď uvažujeme o spiacej, nedeliacej sa bunke, sú chromozómy veľmi zle viditeľné: fungujú, a preto musia maximalizovať svoj povrch - rozťahujú sa a preto sa zužujú.

Tento čas však netrvá tak dlho (pre nás) - iba 10 - 20 hodín. Po období intenzívnej práce sa bunka začína pripravovať na delenie; pripravujú sa na to aj chromozómy: krútia sa, zhrubnú a zoradia sa všetky v jednej rovine - v tejto chvíli ich je dobre vidieť. V čase, keď čitateľ dospeje k popisu bunkového delenia, budú chromozómy zreteľne viditeľné a my, keď to využijeme, o nich povieme podrobnejšie.

Týmto sa naša exkurzia do bunkového vnútra končí. Ale to vôbec neznamená, že sme bunku vyčerpali; mnoho z jeho detailov zostalo mimo našu pozornosť. Ale vybrali sme si to hlavné, niečo, bez čoho bude ťažké pokračovať v ceste k nášmu konečnému cieľu. A keď k tomu prejdeme ešte jeden krok, musíme si z tejto kapitoly odniesť jasnú predstavu o troch štruktúrach bunky - elektrárni, továrni na výrobu bielkovín a chromozóme. Ak to čitateľ dostal, dostal sa k ďalšej kapitole.

Azernikov V.Z. - Vyriešený kód

Podobné publikácie

Zrod molekulárnej biológie

Čo sa stane pri solení

Zložitý život jednoduchej bunky