กรงคืออะไร?

ในปี 1665 Robert Hooke ชาวอังกฤษได้สร้างอุปกรณ์ที่เราเรียกว่ากล้องจุลทรรศน์ เช่นเดียวกับคนที่อยากรู้อยากเห็นและนักวิทยาศาสตร์แตกต่างจากมนุษย์ธรรมดาท่ามกลางข้อดีอื่น ๆ และคุณภาพนี้ฮุคเริ่มตรวจสอบทุกสิ่งที่มาถึงมือผ่านกล้องจุลทรรศน์

สองปีต่อมาเขาเจอจุก เขาตัดให้บางที่สุดและ ... อีกหนึ่งการค้นพบ เขาเห็นโครงสร้างด้านในของไม้ก๊อกคล้ายกับรังผึ้ง เขาตั้งชื่อเซลล์เล็ก ๆ เหล่านี้ "เซลล์"ซึ่งในภาษารัสเซียหมายถึงเซลล์รังรังผึ้งเซลล์ในคำบางสิ่งบางอย่างที่ไม่พอใจแยกออกจากส่วนที่เหลือ คำนี้ถูกนำมาใช้โดยวิทยาศาสตร์เนื่องจากสะท้อนคุณสมบัติของอนุภาคมูลฐานของสิ่งมีชีวิตได้อย่างแม่นยำอย่างน่าประหลาดใจ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ชัดเจนขึ้นมากในเวลาต่อมา ในระหว่างนี้นักวิจัยหลายคนกำลังตรวจจับเซลล์ในวัตถุต่างๆ ความคิดเกี่ยวกับความเป็นสากลของโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตอยู่ในอากาศ

นักชีววิทยาหลังจากนักชีววิทยายืนยัน: สิ่งมีชีวิตดังกล่าวประกอบด้วยเซลล์ จำนวนการสังเกตมีมากขึ้นเรื่อย ๆ อีกเล็กน้อยและปริมาณควรเปลี่ยนเป็นคุณภาพ อย่างไรก็ตาม "เล็กน้อย" นี้ใช้เวลาเกือบ 100 ปี เฉพาะในปี 1838-1839 นักพฤกษศาสตร์ Schleiden และนักกายวิภาคศาสตร์ Schwann ตัดสินใจที่จะสรุปว่า: "สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์" เพื่อพูด "ทั้งหมด"วิทยาศาสตร์ใช้เวลามากกว่าหนึ่งศตวรรษ แต่นี่คือความแตกต่างระหว่างผลรวมของการสังเกตและทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่สรุปข้อมูลเหล่านี้

แต่กระนั้นก็ยังไม่สามารถพิจารณาสร้างทฤษฎีเซลลูลาร์ได้ ประเด็นสำคัญยังไม่ชัดเจน: เซลล์มาจากไหน นักชีววิทยาได้สังเกตซ้ำแล้วซ้ำอีกและยังอธิบายถึงการแบ่งของพวกเขา แต่ไม่เคยเกิดขึ้นกับใครเลยว่ากระบวนการนี้คือการกำเนิดของเซลล์ใหม่ นักวิจัยสมัยใหม่คนหนึ่งตั้งข้อสังเกตอย่างถูกต้องในเรื่องนี้: "การสังเกตแทบจะไม่เป็นที่จดจำหากมันบังคับให้เราสรุปผลที่ไม่มีเหตุผลและคำพูดที่ว่าเซลล์แต่ละเซลล์เกิดขึ้นจากการแบ่งส่วนของอีกเซลล์หนึ่งที่มีอยู่ก่อนหน้านี้ดูเหมือนไม่มีเหตุผลอย่างสิ้นเชิง"

^{รูปแบบโครงสร้างที่ทันสมัยของเซลล์ขึ้นอยู่กับการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน: 1 - นิวเคลียส; 2 - นิวคลีโอลัส; 3 - ซองนิวเคลียร์; 4 - ไซโทพลาซึม; 5 - เซนทริโอล; 6 - เรติคูลัมเอนโดพลาสมิก 7 - ไมโตคอนเดรีย; 8 - เปลือกเซลล์}

และในปี 1859 ได้มีการกำหนดสมมติฐานที่ "ไม่มีเหตุผล" ซึ่งวางรากฐานสำหรับชีววิทยาของเซลล์ใหม่: "ทุกเซลล์มาจากเซลล์".

กล้องจุลทรรศน์ของ Robert Hooke ถูกขยาย 100 เท่า มันก็เพียงพอที่จะเห็นกรง 300 ปีต่อมาในปีพ. ศ. 2506 กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถขยายเซลล์ได้ 100 พันเท่า แค่นี้ก็เพียงพอแล้วที่จะพิจารณาเธอ ความแตกต่างดังที่นักฟิสิกส์กล่าวว่าเป็นเพียงสามลำดับของขนาด แต่เบื้องหลังพวกเขาเป็นเส้นทางที่ซับซ้อนและยากลำบากตั้งแต่ชีววิทยาเชิงพรรณนาไปจนถึงอณูชีววิทยาตั้งแต่การทำความคุ้นเคยกับเซลล์ครั้งแรกไปจนถึงการศึกษาโครงสร้างของมันโดยละเอียด

ภาพแสดงเซลล์ที่มองเห็นผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสมัยใหม่ ผู้อ่านควรอดทนรอ: ตอนนี้ "สินค้าคงคลัง" ของเธอจะตามมา

เราจะเริ่มต้นด้วยเปลือก เธอเป็นคนกำหนดเองในกรง เปลือกจะคอยตรวจสอบอย่างระมัดระวังว่าสารที่ไม่จำเป็นในขณะนี้จะไม่ซึมเข้าไปในเซลล์ ในทางตรงกันข้ามสารที่เซลล์ต้องการสามารถวางใจได้ในการช่วยเหลือสูงสุด นิวเคลียสตั้งอยู่กึ่งกลางเซลล์โดยประมาณ สิ่งที่ "ลอย" อยู่ในไซโทพลาสซึมกล่าวอีกนัยหนึ่งคือเนื้อหาของเซลล์ น่าเสียดายที่มีเพียงเล็กน้อยที่เราสามารถเพิ่มเข้าไปในคำจำกัดความที่ละเอียดถี่ถ้วนนี้ได้ เราไม่สามารถตอบคำถามพื้นฐานที่สุดได้อย่างไม่น่าสงสัย ไซโทพลาสซึมเหลวหรือของแข็ง? ทั้งของเหลวและของแข็ง มีอะไรเคลื่อนไหวหรือทุกอย่างเข้าที่แล้ว? และมันยืนและเคลื่อนไหว โปร่งใสหรือทึบ? ใช่และไม่. มันครอบครองส่วนใดของเซลล์? จากหนึ่งเปอร์เซ็นต์ถึงเก้าสิบเก้า ทุกอย่างชัดเจนใช่มั้ย?

อย่างไรก็ตามคำตอบนั้นถูกต้อง เพียงแค่ว่าไซโทพลาสซึมมีการเปลี่ยนแปลงอย่างผิดปกติมันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดในสิ่งแวดล้อม แทงอะมีบาเซลล์เดียวด้วยเข็มและคุณจะเห็นการเปลี่ยนแปลงมากมาย (แน่นอนภายใต้กล้องจุลทรรศน์) การเคลื่อนที่ของไซโทพลาซึมความโปร่งใสความหนืดจะเปลี่ยนไปรูปร่างของเซลล์จะเปลี่ยนไป กล่าวอีกนัยหนึ่งคือกระทำการใด ๆ กับไซโตพลาสซึมและคุณจะเห็น: มันจะตอบสนองอย่างแน่นอน

ในไซโทพลาสซึมละลายจำนวนมากแตกต่างกันหรือไม่? สารเคมี. ในนั้นหลายคนจบการเดินทางและมักจะเริ่มต้นที่โต๊ะของเรา เราใส่ซุปเกลือ - จากนั้นเกลือแกงจะเข้าไปในกรง เราใส่น้ำตาลลงในชา ​​- มันยังไปถึงไซโตพลาสซึมแม้ว่ามันจะแบ่งครึ่งเป็นกลูโคสและฟรุกโตสก็ตาม เรากินผักและผลไม้ - วิตามินจากพวกมันจะย้ายไปที่ไซโตพลาสซึม ในที่สุดเซลล์จะมีโปรตีนทุกชนิดอยู่เป็นจำนวนมาก สารทั้งหมดเหล่านี้ไม่ได้อยู่เฉยๆมันทำงานเพื่อเซลล์ในนั้นดึงความแข็งแกร่งอนาคตของมัน

อย่างไรก็ตามสิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุดไม่ใช่ว่าโมเลกุลเหล่านี้มารวมกันในที่เดียวกัน แต่แม้ว่าจะอยู่ร่วมกันในช่วงเวลาสั้น ๆ ในขวดของนักเคมีสารประกอบและช่วงเวลาเหล่านี้จำนวนมากไม่สามารถจับกันได้ - พวกมันจะเข้าสู่ปฏิกิริยาทันที แต่เซลล์เป็นนักการเมืองที่ชาญฉลาดจำเป็นต้องรักษาความแตกต่างของแต่ละโมเลกุลเพื่อจุดประสงค์ของตัวเองและต้องใช้ความระมัดระวังทุกประการ

เพื่อจุดประสงค์นี้มันจะแยกโมเลกุลที่ก้าวร้าวที่สุดบางส่วนออกจากเหยื่อที่เป็นไปได้ - มันจะกระจายโมเลกุลไปตาม "มุม" ต่างๆของเซลล์หรือในกรณีที่รุนแรงที่สุดคือการถ่อมตัวทางเคมี จากมุมมองของธรรมชาติสิ่งนี้ทำได้อย่างแยบยลและเรียบง่าย (หากมีใครพยายามใช้เทคนิคเดียวกันในห้องปฏิบัติการเคมีอาจไม่มีใครกล้าเรียกมันง่ายๆ) เราแต่ละคนจะทำอย่างไรถ้าเขาต้องการให้แมวและสุนัขอยู่ในห้องเดียวกัน? คงขย้ำหมาแน่ ๆ บางครั้งเซลล์ก็ทำเช่นเดียวกัน - มัน "ใส่" เอนไซม์ - สารที่ควบคุมปฏิกิริยาทั้งหมดในเซลล์ "ยับยั้ง" โมเลกุลที่ปิดบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์

ดังนั้นไซโทพลาสซึมจึงเป็นที่ตั้งของปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากที่เกิดขึ้นในเซลล์โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นเวทีของกิจกรรมที่สำคัญของมัน

แต่เวทีนี้ไม่ใช่พื้นที่ว่างเปล่า พื้นที่อยู่อาศัยของเซลล์ถูกแบ่งระหว่างอวัยวะของมันหรือตามที่นักชีววิทยากล่าวว่าออร์แกเนลล์ซึ่งหมายถึงอวัยวะที่เล็กที่สุด พวกเขาแบ่งแยกกันเองไม่เพียง แต่อาณาเขตของไซโตพลาสซึมเท่านั้น แต่ยังแบ่งขอบเขตของอิทธิพลอย่างชัดเจนอีกด้วย

Organelle หมายเลข 1 - ไมโตคอนเดรียดูเหมือนเรือลอยน้ำ หากผ่าไมโตคอนดรีออนโครงสร้างภายในของมันจะมีลักษณะคล้ายกับแถบชายฝั่งแคบ ๆ ของหาดทรายซึ่งคลื่นได้ซัดพับที่แปลกประหลาด รอยพับที่มีความหนาต่างกันดังกล่าว (ในไมโทคอนเดรียเรียกว่าสันเขา) ข้ามพื้นที่ด้านในทั้งหมดของไมโตคอนเดรีย ไมโตคอนเดรียเป็นสถานีพลังงานของเซลล์ พวกมันสะสมพลังงานซึ่งจะถูกใช้ไปตามความต้องการของร่างกายตามความจำเป็น รายได้และค่าใช้จ่ายเหล่านี้ดำเนินการโดย "พลังงานหลัก" ของเซลล์ - กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอรัสเรียกโดยย่อว่า ATP ยิ่งไปกว่านั้นเป็นที่น่าสนใจที่ทั้งมนุษย์และแบคทีเรียเก็บพลังงานสำรองไว้ในโมเลกุลเดียวกัน - ใน ATP เมื่อมีความต้องการพลังงาน - สำหรับคนพูดว่าสำหรับการทำงานของกล้ามเนื้อสำหรับผักกระเฉด - สำหรับใบกลิ้งสำหรับหิ่งห้อย - สำหรับการเรืองแสงและสำหรับปลากระเบน - สำหรับการก่อตัวของประจุไฟฟ้า - คำขอมาที่ไมโตคอนดรีออน และผู้จ่ายประหยัด - เอนไซม์พิเศษถูกแยกออกจากโมเลกุล ATP ขนาดใหญ่หนึ่งหรือสองชิ้น - กลุ่มของอะตอมที่มีฟอสฟอรัส ในช่วงเวลาของการแยกออกพลังงานจะถูกปล่อยออกมา

รูปถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเซลล์ที่ถ่ายเมื่อหลายปีก่อนแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงเครือข่ายที่ทอดยาวจากนิวเคลียสไปยังเมมเบรนซึ่งเป็นกลุ่มของ tubules แฟลกเจลลาเยื่อหุ้มท่อ แม้กระทั่ง 30 ปีที่แล้วเมื่อการทำความคุ้นเคยกับเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยการไกล่เกลี่ยของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเท่านั้นไม่มีใครเห็นเครือข่ายจริงๆอย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์รู้สึกว่ามี "บางอย่าง" อยู่ที่นี่และยังคงดึงเซลล์บางส่วนในกรง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเห็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ไว้มันกลายเป็นเครือข่ายจริงๆและเรียกว่าเอนโดพลาสมิกนั่นคืออินทราพลาสมิก

เครือข่ายนี้ล้อมรอบนิวเคลียสไมโตคอนเดรียและออร์แกเนลล์ที่เรายังไม่คุ้นเคย - ไรโบโซม ไรโบโซมเป็นโรงงานผลิตเซลล์โปรตีน สิ่งมีชีวิตทั้งหมดได้รับผลิตภัณฑ์ของมัน ด้วยความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ธรรมชาติทำให้แน่ใจว่างานที่นั่นได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างราบรื่น ผลผลิตของโรงงานผลิตโปรตีนนั้นมหาศาล: ในหนึ่งชั่วโมงของการทำงานไรโบโซมแต่ละตัวจะสังเคราะห์โปรตีนได้มากกว่าที่มันชั่งเอง

แต่เช่นเดียวกับทุกธุรกิจไรโบโซมดำเนินการภายใต้ผู้นำที่เข้มงวดและไม่ยอมให้อภัย คำสั่งซื้อมาจากนิวเคลียสจากตัวควบคุมหลักของการสังเคราะห์โปรตีน - โครโมโซม

โครโมโซมพบได้ในนิวเคลียสของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด: แบคทีเรียพืชสัตว์ โครโมโซมของมนุษย์มีลักษณะแตกต่างจากมอด แต่ทุกที่ที่ให้บริการแบบเดียวกันพวกมันควบคุมการสังเคราะห์โปรตีน มันอยู่ในโครโมโซมที่มีโมเลกุลของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก - ดีเอ็นเอ - อยู่ เช่นเดียวกับตำราอาหารมีสูตรอาหารสำหรับเตรียมโปรตีนหลากหลายชนิดซึ่งใช้สำหรับความต้องการของเซลล์และเพื่อการ "ส่งออก" การทำงานปกติของร่างกายขึ้นอยู่กับความจำเพาะที่เข้มงวดของโปรตีนนับหมื่น เพื่อรักษาใบหน้าของคุณในช่วงเวลาเร่งรีบนี้คุณต้องจำโครงสร้างของตัวเองให้ดี กระรอกเองจำเขาไม่ได้ เซลล์ทำเพื่อพวกเขาด้วยความช่วยเหลือของ DNA หนึ่งในโมเลกุลของมันเก็บโครงสร้างของโปรตีนหลายสิบชนิด โครโมโซมแต่ละตัวจะถูกปล่อยออกมาตามจำนวนดีเอ็นเอที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดสำหรับสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ ดีเอ็นเอในโครโมโซมถูกอัดแน่นมาก: ความยาวของโครโมโซมวัดได้ในหน่วยพันมิลลิเมตรและความยาวของโมเลกุลดีเอ็นเอที่วางอยู่ในนั้นมีหน่วยเป็นเมตร

ตอนนี้เมื่อเราพิจารณาเซลล์ที่หยุดพักและไม่แบ่งตัวโครโมโซมจะมองเห็นได้ไม่ดีนักพวกมันทำงานได้และด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงต้องขยายพื้นผิวให้มากที่สุด - มันยืดและแคบลง

อย่างไรก็ตามเวลานี้ไม่นาน (สำหรับเรา) - เพียง 10-20 ชั่วโมง หลังจากทำงานหนักมาระยะหนึ่งเซลล์จะเริ่มเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งตัว โครโมโซมก็กำลังเตรียมพร้อมสำหรับมันเช่นกันพวกมันบิดหนาขึ้นและเรียงเป็นแนวเดียวในระนาบเดียว - ในขณะนี้พวกมันง่ายต่อการมองเห็น เมื่อผู้อ่านมาถึงคำอธิบายเกี่ยวกับการแบ่งเซลล์โครโมโซมจะมองเห็นได้ชัดเจนและเราจะใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้เพื่อบอกรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับพวกเขา

นี่คือจุดที่เราสิ้นสุดการเที่ยวชมภายในเซลล์ แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเราใช้กรงจนหมด รายละเอียดหลายอย่างยังคงอยู่นอกเหนือความสนใจของเรา แต่เราได้เลือกสิ่งสำคัญโดยที่มันจะยากที่จะเดินต่อไปยังเป้าหมายสุดท้ายของเรา และเมื่อก้าวไปอีกขั้นเราจำเป็นต้องนำแนวคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับโครงสร้างทั้งสามของเซลล์ออกจากบทนี้ - สถานีพลังงานโรงงานโปรตีนและโครโมโซม หากผู้อ่านเข้าใจแล้วเขาจะผ่านไปยังบทต่อไป

Azernikov V.Z. - รหัสที่ไม่ได้เปิดเผย

สิ่งพิมพ์ที่คล้ายกัน

การเกิดอณูชีววิทยา

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเกลือ

ชีวิตที่ซับซ้อนของเซลล์ธรรมดา