Шта је кавез?

Енглез Роберт Хооке је 1665. године направио уређај који називамо микроскоп. Као и свака радознала особа, а научници се разликују од пуког смртника по осталим предностима и овом квалитету, Хук је почео да истражује све што је дошло под микроскоп.

Две године касније наишао је на чеп. Направио је његов најтањи рез и ... још једно откриће. Очи су му виделе унутрашњу структуру плуте, налик на саће. Назвао је ове мале ћелије "Ћелије", што у руском преводу значи ћелије, гнезда, саће, ћелије, једном речју, нешто ограђено, изоловано од остатка. Овај термин је прихватила наука, јер је изненађујуће тачно одражавао својства елементарних честица живих бића. Међутим, то је постало јасно много касније. У међувремену, различити истраживачи откривају ћелије у различитим објектима. Идеја о универзалности структуре живе материје је у ваздуху.

Биолог за биологом потврђује: такав и такав живи организам се састоји од ћелија. Количина посматрања расте. Још мало, а количина би требало да се претвори у квалитет. Међутим, ово „мало“ трајало је скоро 100 година. Тек 1838-1839. Ботаничар Сцхлеиден и анатом Сцхванн одлучили су да генерализују: „Сви живи организми су састављени од ћелија“. Рећи "све", науци је требало више од једног века, али то је разлика између збира запажања и научне теорије која их уопштава.

Па ипак, ћелијска теорија још увек није могла да се сматра створеном. Суштинска ствар је остала нејасна: одакле потичу саме ћелије. Биолози су више пута приметили и чак описали њихову поделу. Али никоме није пало на памет да је овај процес рађање нових ћелија. Један савремени истраживач је с тим у вези приметио: „Посматрање се ретко препознаје ако нас приморава да извучемо неразумне закључке, а изјава да свака ћелија настаје као резултат поделе друге, раније постојеће, изгледала је потпуно неразумно“.

^{Савремена шема структуре ћелије, заснована на електронско микроскопским посматрањима: 1 - језгро; 2 - нуклеолус; 3 - нуклеарна овојница; 4 - цитоплазма; 5 - центриоли; 6 - ендоплазматски ретикулум; 7 - митохондрији; 8 - ћелијска љуска.}

Па ипак, 1859. године формулисан је „неразуман“ постулат који је поставио темеље за нову ћелијску биологију: „Свака ћелија је из ћелије“.

Микроскоп Роберта Хоокеа увећан је 100 пута. Било је довољно да видим кавез. 300 година касније, 1963. године, електронски микроскоп увећава ћелију 100 хиљада пута. Ово је већ довољно за разматрање. Разлика је, како кажу физичари, само три реда величине. Али иза њих је сложен и тежак пут од дескриптивне биологије до молекуларне биологије, од првог упознавања са ћелијом до детаљног проучавања њених структура.

На слици је приказана ћелија која се види кроз савремени електронски микроскоп. Читалац треба да буде стрпљив: сада следи њен „инвентар“.

Почећемо са љуском. Она је кавезни обичај. Шкољка будно надгледа да тренутно непотребне супстанце не продиру у ћелију; напротив, супстанце које ћелији требају могу рачунати на њену максималну помоћ. Језгро се налази приближно у центру ћелије. Оно у чему „лебди“ је цитоплазма, другим речима, садржај ћелије. Нажалост, мало је шта можемо додати овој далеко од исцрпне дефиниције. Не можемо једнозначно одговорити ни на најосновнија питања. Течна цитоплазма или чврста? И течни и чврсти. Да ли се у њему нешто помера или је све на свом месту? И стоји и креће се. Да ли је провидан или непрозиран? Да и не. Који део ћелије заузима? Од једног процента до деведесет девет. Све је јасно, зар не?

Ипак, одговори су тачни. Само што је цитоплазма необично променљива, она реагује на најмање промене у окружењу. Набодите једноћелијску амебу иглом и видећете (наравно, под микроскопом) пуно промена. Кретање цитоплазме, њена прозирност, вискозност ће се променити, облик ћелије ће се променити. Једном речју, делујте на било који начин на цитоплазму и видећете: дефинитивно ће некако реаговати.

У цитоплазми, растворена огромна количина различитих? хемијске супстанце. У њему многи од њих завршавају путовање, а често почињу за нашим столом. Солимо супу - из ње кухињска сол улази у кавез. Шећер стављамо у чај - он такође долази до цитоплазме, међутим, успут се распада на пола на глукозу и фруктозу. Једемо воће и поврће - витамини из њих мигрирају у цитоплазму. Коначно, ћелија увек садржи велики скуп различитих протеина. Све ове супстанце не мирују, раде за ћелију, у њих црпи снагу, будућност.

Међутим, најнечудније је што се ови молекули нису окупили на истом месту, већ што, иако на кратко, коегзистирају једни с другима. У хемијској чутури многа од ових једињења и тренуци нису могли да се држе заједно - одмах би ушли у реакцију. Али ћелија је мудар политичар, треба да сачува индивидуалност сваког молекула за своје сврхе и предузима све мере предострожности.

У ту сврху изолује неке од најагресивнијих молекула од могућих жртава - рашири их у различитим „угловима“ ћелије - или, у екстремним случајевима, понижава њихов хемијски жар. Са становишта природе, то се ради врло домишљато и једноставно (ако би неко покушао да примењује исту технику у хемијској лабораторији, вероватно се нико не би усудио назвати је једноставном). Шта би свако од нас урадио ако би требало да смести мачку и пса у исту собу? Наравно, пса бих нањушио. Па, понекад и ћелија чини исто - „ставља“ ензиме - супстанце које управљају свим реакцијама у ћелији, „задржавајући“ молекуле који затварају активна места ензима.

Дакле, цитоплазма је место дејства многих хемијских реакција које се одвијају у ћелији; у суштини је то арена њене виталне активности.

Али ова арена није празан простор; животни простор ћелије подељен је између њених органа, или, како кажу биолози, органела, што значи најмањи органи. Они су поделили између себе не само територију цитоплазме, већ су јасно поделили и сфере утицаја.

Органела број 1 - митохондрија, изгледа попут плутајуће тегленице. Ако се митохондрија сецира, његова унутрашња структура подсећа на уски приобални појас пешчане плаже, на коме су таласи надвили бизарне наборе. Такви набори различите дебљине (у митохондријима их називају гребенима) пресецају читав унутрашњи простор митохондрија. Митохондрије су електране ћелије. Они акумулирају енергију која ће се, према потреби, трошити на потребе тела. Ове операције прихода и расхода врши „главна енергија“ ћелије - аденозин трифосфорна киселина, скраћено АТП. Штавише, занимљиво је да и људи и бактерије залихе енергије складиште у истом молекулу - у АТП-у. Када постоји потреба за енергијом - за човеком, рецимо, за мишићни рад, за мимозу - за котрљање лишћа, за кријеснице - за ужареним и за стинграи - за формирање електричног наелектрисања - захтеви долазе у митохондрије, и штедљиви диспечери - посебни ензими су одвојени од великог молекула АТП један или два комада - група атома који садрже фосфор. У тренутку одвајања, енергија се ослобађа.

Електронско микроскопске фотографије ћелија снимљене пре неколико година јасно показују мрежу која се протеже од језгра до мембране - читава колекција тубула, бичева, мембрана, тубула. Чак и пре 30 година, када је упознавање са ћелијом могло да се догоди само посредовањем светлосног микроскопа, нико заиста није видео мрежу.Ипак, научници су осећали да овде има „нечега“ и упорно су цртали неке ћелије у ћелији. Електронски микроскоп је видео оно што су научници предвидели: испоставило се да је то мрежа и назван је ендоплазматични, односно интраплазматични.

Ова мрежа чврсто окружује језгро, митохондрије и органеле који су нам још увек непознати - рибосоме. Рибосоми су фабрике протеинских ћелија. Сва жива бића се снабдевају својим производима. С обзиром на стратешки значај ових објеката, природа се побринула да се тамо посао одвија без застоја. Продуктивност фабрике протеина је огромна: по сату рада сваки рибосом синтетише више протеина него што је тежак.

Али као и сваки посао, рибозоми раде под строгим, немилосрдним вођством. Поруџбине долазе из језгра, од главног контролера синтезе протеина - хромозома.

Хромозоми се налазе у језгрима свих живих бића: бактерија, биљака, животиња. Људски хромозоми изгледају другачије од рецимо мољца, али свуда служе истој служби: контролишу синтезу протеина. У хромозомима се налазе молекули деоксирибонуклеинске киселине - ДНК. Они, попут кувара, садрже рецепте за припрему широког спектра протеина који се користе за потребе саме ћелије и за „извоз“. Нормално функционисање тела заснива се на строгој специфичности десетина хиљада протеина. Да бисте задржали лице у овој гужви, морате добро упамтити своју структуру. Сами га веверице не памте; ћелија то чини за њих уз помоћ ДНК. Један од његових молекула чува структуру десетина протеина. Сваки хромозом ослобађа строго дефинисану количину ДНК за дати организам. ДНК у хромозому је упакована врло чврсто: дужина хромозома мери се у хиљадитим деловима милиметра, а дужина молекула ДНК смештених у њему је у метрима.

Сада, када узмемо у обзир успавану ћелију која се не дели, хромозоми су врло слабо видљиви: они раде, а за то морају да максимизирају своју површину - истежу се и због тога сужавају.

Међутим, ово време не траје толико дуго (за нас) - само 10-20 сати. После периода интензивног рада, ћелија почиње да се припрема за поделу; хромозоми се такође припремају за то: увијају се, згушњавају и нижу све у једној равни - у овом тренутку их је лако видети. Док читалац дође до описа ћелијске деобе, хромозоми ће бити јасно видљиви, а ми ћемо, користећи ово, детаљније о њима.

Ово је крај нашег излета у ћелијску унутрашњост. Али то уопште не значи да смо исцрпили ћелију; многи од његових детаља остали су ван наше пажње. Али ми смо изабрали главно, без чега ће бити тешко наставити пут до нашег коначног циља. И прелазећи на још један корак, из овог поглавља морамо уклонити јасну представу о три структуре ћелије - електрани, фабрици протеина и хромозому. Ако га је читалац добио, добио је пролаз за следеће поглавље.

Азерников В.З. - Решени код

Сличне публикације

Рођење молекуларне биологије

Шта се дешава приликом сољења

Комплексни живот једноставне ћелије