Toda una galaxia de destacados científicos del pasado: Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, con sus descubrimientos en el campo del estudio de la naturaleza, allanaron el camino para la formación de la rama más importante de ciencia biológica moderna - citología. Estudia la estructura y propiedades de la célula, que es el portador elemental de la vida en la Tierra. El conocimiento fundamental obtenido como resultado del desarrollo de la ciencia celular ha inspirado a los investigadores a crear disciplinas como la genética, la biología molecular y la bioquímica.
Los descubrimientos científicos realizados en ellos cambiaron por completo la faz del planeta y dieron lugar a la aparición de clones, organismos genéticamente modificados e inteligencia artificial. Nuestro artículo lo ayudará a comprender los métodos básicos de los experimentos citológicos y descubrir la estructura y funciones de las células.
Cómo se estudia una célula
Como hace 500 años, el microscopio óptico es el principal instrumento que ayuda a estudiar la estructura y las propiedades de la célula. Por supuesto, su apariencia y ópticacaracterísticas no se pueden comparar con los primeros microscopios creados por padre e hijo Janssens o Robert Hooke a mediados del siglo XVI. El poder de resolución de los microscopios ópticos modernos aumenta el tamaño de las estructuras celulares en 3000 veces. Los escáneres de trama pueden capturar imágenes de objetos submicroscópicos como bacterias o virus, estos últimos tan pequeños que ni siquiera son células. En citología, se utiliza activamente el método de los átomos marcados, así como el estudio in vivo de las células, gracias al cual se aclaran las características de los procesos celulares.
Centrifugación
Para separar el contenido celular en fracciones y estudiar las propiedades y funciones de la célula, la citología utiliza una centrífuga. Funciona según el mismo principio que la pieza del mismo nombre en las lavadoras. Al crear una aceleración centrífuga, el dispositivo acelera la suspensión celular y, dado que los orgánulos tienen diferentes densidades, se asientan en capas. En la parte inferior se encuentran piezas grandes, como núcleos, mitocondrias o plástidos, y en las boquillas superiores de la parrilla de destilación de la centrífuga se ubican microfilamentos del citoesqueleto, ribosomas y peroxisomas. Las capas resultantes se separan, por lo que es más conveniente estudiar las características de la composición bioquímica de los orgánulos.
Estructura celular de las plantas
Las propiedades de una célula vegetal son en muchos aspectos similares a las funciones de las células animales. Sin embargo, incluso un escolar, al examinar preparaciones fijas de células vegetales, animales o humanas a través del ocular de un microscopio, encontrará características diferentes. es geométricocontornos correctos, la presencia de una densa membrana de celulosa y grandes vacuolas, características de las células vegetales. Y una diferencia más que distingue completamente a las plantas en el grupo de organismos autótrofos es la presencia en el citoplasma de cuerpos verdes ovalados claramente visibles. Estos son los cloroplastos, la tarjeta de presentación de las plantas. Después de todo, son ellos quienes pueden capturar la energía de la luz, convertirla en la energía de los enlaces macroérgicos de ATP y también formar compuestos orgánicos: almidón, proteínas y grasas. La fotosíntesis determina así las propiedades autótrofas de la célula vegetal.
Síntesis independiente de sustancias tróficas
Detengámonos en el proceso por el cual, según el destacado científico ruso K. A. Timiryazev, las plantas juegan un papel cósmico en la evolución. Hay aproximadamente 350 mil especies de plantas en la Tierra, que van desde algas unicelulares como chlorella o chlamydomonas hasta árboles gigantes, las secuoyas, que alcanzan una altura de 115 metros. Todos ellos absorben dióxido de carbono, convirtiéndolo en glucosa, aminoácidos, glicerol y ácidos grasos. Estas sustancias sirven como alimento no solo para la planta en sí, sino que también son utilizadas por organismos llamados heterótrofos: hongos, animales y humanos. Propiedades de las células vegetales como la capacidad de sintetizar compuestos orgánicos y formar una sustancia vital, el oxígeno, confirman el papel exclusivo de los autótrofos para la vida en la Tierra.
Clasificación de plástidos
Es difícil permanecer indiferente, contemplando la extravagancia de colores de las rosas en flor o el bosque de otoño. El color de las plantas se debe a orgánulos especiales: plástidos, característicos solo de las células vegetales. Se puede argumentar que la presencia de pigmentos especiales en su composición afecta las funciones de los cloroplastos, cromoplastos y leucoplastos en el metabolismo. Los orgánulos que contienen el pigmento verde clorofila determinan las propiedades importantes de la célula y son responsables del proceso de fotosíntesis. También pueden transformarse en cromoplastos. Observamos este fenómeno, por ejemplo, en otoño, cuando las hojas verdes de los árboles se vuelven doradas, moradas o carmesí. Los leucoplastos pueden transformarse en cromoplastos, por ejemplo, los tomates lechosos maduran a naranja o rojo. También pueden pasar a los cloroplastos, por ejemplo, la apariencia de color verde en la cáscara de los tubérculos de patata se produce cuando se almacenan a la luz durante mucho tiempo.
Mecanismo de formación de tejido vegetal
Una de las características distintivas de las células vegetales superiores es la presencia de una cáscara dura y fuerte. Suele contener macromoléculas de celulosa, lignina o pectina. La estabilidad y la resistencia a la compresión y otras deformaciones mecánicas distinguen a los tejidos vegetales en el grupo de las estructuras naturales más rígidas que pueden soportar cargas pesadas (recordemos, por ejemplo, las propiedades de la madera). Entre sus células surgen muchas hebras citoplasmáticas, que pasan a través de agujeros en las membranas, que, como hilos elásticos, las cosen entre sí.entre ellos mismos. Por lo tanto, la fuerza y la dureza son las principales propiedades de una célula de un organismo vegetal.
Plasmólisis y deplasmólisis
Se puede detectar la presencia de paredes perforadas responsables del movimiento de agua, sales minerales y fitohormonas debido al fenómeno de la plasmólisis. Coloque una célula vegetal en una solución salina hipertónica. El agua de su citoplasma se difundirá hacia el exterior, y bajo un microscopio veremos el proceso de exfoliación de la capa parietal de hialoplasma. La celda se encoge, su volumen disminuye, es decir. se produce plasmólisis. Puede devolver la forma original agregando unas gotas de agua a un portaobjetos de vidrio y creando una concentración de la solución más baja que en el citoplasma de la célula. Las moléculas de H2O entrarán a través de los poros de la cubierta, el volumen y la presión intracelular de la célula aumentarán. Este proceso se denominó deplasmólisis.
Estructura y funciones específicas de las células animales
La ausencia de cloroplastos en el citoplasma, membranas delgadas desprovistas de una capa exterior, pequeñas vacuolas que realizan principalmente funciones digestivas o excretoras: todo esto se aplica a las células animales y humanas. Su apariencia variada y hábitos de alimentación heterótrofos son otra característica distintiva.
Muchas células, que son organismos separados o forman parte de tejidos, son capaces de moverse activamente. Estos son fagocitos y espermatozoides de mamíferos, amebas, infusorios-zapatos, etc. Las células animales se combinan en tejidos debido al complejo supramembrana: el glucocáliz. Élconsiste en glicolípidos y proteínas asociadas con carbohidratos, y promueve la adhesión: la adhesión de las membranas celulares entre sí, lo que lleva a la formación de tejido. La digestión extracelular también ocurre en el glucocáliz. La forma heterótrofa de nutrición determina la presencia en las células de todo un arsenal de enzimas digestivas, concentradas en orgánulos especiales, los lisosomas, que se forman en el aparato de Golgi, una estructura obligatoria de una sola membrana del citoplasma.
En las células animales, este orgánulo está representado por una red común de canales y cisternas, mientras que en las plantas parece numerosas unidades estructurales dispares. Tanto las células somáticas vegetales como las animales se dividen por mitosis, mientras que los gametos se dividen por meiosis.
Entonces, hemos establecido que las propiedades de las células de varios grupos de organismos vivos dependerán de las características de la estructura microscópica y las funciones de los orgánulos.
