Kas ir būris?

1665. gadā anglis Roberts Huks uzbūvēja ierīci, kuru mēs saucam par mikroskopu. Tāpat kā jebkurš zinātkārs cilvēks, un zinātnieki atšķiras no vienkārša mirstīgā starp citām priekšrocībām un šo īpašību, Huks sāka pārbaudīt visu, kas nonāca pie rokas, izmantojot mikroskopu.

Divus gadus vēlāk viņš nokļuva korķī. Viņš veica visplānāko griezumu un ... vēl vienu atklājumu. Korķa iekšējā struktūra, kas līdzinās šūnām, parādījās viņa acu priekšā. Viņš nosauca šīs mazās šūnas "Šūnas", kas krievu tulkojumā nozīmē šūnas, ligzdas, šūnas, šūnas, vārdu sakot, kaut kas norobežots, izolēts no pārējiem. Šo terminu pieņēma zinātne, jo tas pārsteidzoši precīzi atspoguļoja dzīvo būtņu elementāro daļiņu īpašības. Tomēr tas kļuva skaidrs daudz vēlāk. Pa to laiku dažādi pētnieki atklāj šūnas dažādos objektos. Ideja par dzīvās vielas uzbūves universālumu ir gaisā.

Biologs pēc biologa apstiprinājuma: tāds un tāds dzīvs organisms sastāv no šūnām. Novērojumu apjoms pieaug. Nedaudz vairāk, un daudzumam vajadzētu pārvērsties kvalitātē. Tomēr tas "nedaudz" prasīja gandrīz 100 gadus. Tikai 1838.-1839. Gadā botāniķis Šleidens un anatoms Švāns nolēma vispārināt: "Visi dzīvie organismi sastāv no šūnām." Teikt "viss", zinātnei vajadzēja vairāk nekā gadsimtu, taču tā ir atšķirība starp novērojumu summu un tos vispārinošo zinātnisko teoriju.

Un tomēr šūnu teoriju vēl nevarēja uzskatīt par izveidotu. Būtiskais punkts palika neskaidrs: no kurienes rodas pašas šūnas. Biologi ir vairākkārt novērojuši un pat aprakstījuši viņu dalījumu. Bet nevienam nekad nav ienācis prātā, ka šis process ir jaunu šūnu dzimšana. Kāds mūsdienu pētnieks šajā sakarā pamatoti atzīmēja: "Novērošana tiek reti atzīta, ja tā liek izdarīt nepamatotus secinājumus, un apgalvojums, ka katra šūna rodas citas, iepriekš pastāvošas, sadalīšanās rezultātā, šķita pilnīgi nepamatota."

^{Mūsdienu šūnas struktūras shēma, kuras pamatā ir elektronu mikroskopiskie novērojumi: 1 - kodols; 2 - kodols; 3 - kodolenerģijas aploksne; 4 - citoplazma; 5 - centrioles; 6 - endoplazmatiskais tīklojums; 7 - mitohondriji; 8 - šūnu apvalks.}

Un tomēr 1859. gadā tika formulēts "nepamatots" postulāts, kas lika pamatu jaunai šūnu bioloģijai: "Katra šūna ir no šūnas".

Roberta Huka mikroskops tika palielināts 100 reizes. Pietika redzēt būru. 300 gadus vēlāk, 1963. gadā, elektronu mikroskops šūnu palielina 100 tūkstoš reižu. Tas jau ir pietiekami, lai viņu apsvērtu. Atšķirība, kā saka fiziķi, ir tikai trīs lieluma pakāpes. Bet aiz tiem slēpjas sarežģīts un grūts ceļš no aprakstošās bioloģijas līdz molekulārajai bioloģijai, sākot no pirmās iepazīšanās ar šūnu līdz detalizētai tās struktūru izpētei.

Attēlā redzama šūna, kas redzama caur modernu elektronu mikroskopu. Lasītājam vajadzētu būt pacietīgam: tagad sekos viņas "inventārs".

Mēs sāksim ar čaumalu. Viņa ir būris. Korpuss modri uzrauga, lai pašlaik nevajadzīgas vielas neiekļūtu šūnā; gluži pretēji, šūnai nepieciešamās vielas var paļauties uz tās maksimālo palīdzību. Kodols atrodas aptuveni šūnas centrā. Tas, kurā tas "peld", ir citoplazma, citiem vārdiem sakot, šūnas saturs. Diemžēl ir maz ko mēs varam pievienot šai tālu no izsmeļošās definīcijas. Mēs pat nevaram viennozīmīgi atbildēt uz elementārākajiem jautājumiem. Šķidra citoplazma vai cieta? Gan šķidrs, gan ciets. Vai tajā kaut kas kustas vai viss ir uz vietas? Un tas stāv un kustas. Vai tas ir caurspīdīgs vai necaurspīdīgs? Jā un nē. Kādu šūnas daļu tā aizņem? No viena procenta līdz deviņdesmit deviņiem. Viss taču ir skaidrs, vai ne?

Neskatoties uz to, atbildes ir pareizas. Vienkārši citoplazma ir neparasti maināma, tā reaģē uz mazākajām izmaiņām vidē. Ieduriet vienšūnas amēbu ar adatu, un jūs redzēsiet (protams, mikroskopā) daudz izmaiņu. Mainīsies citoplazmas kustība, tās caurspīdīgums, viskozitāte, mainīsies šūnas forma. Vārdu sakot, jebkurā veidā rīkojieties citoplazmā, un jūs redzēsiet: tas noteikti kaut kā reaģēs.

Citoplazmā izšķīdināja milzīgu daudzumu dažādu? ķīmiskās vielas. Tajā daudzi no viņiem beidz savu ceļojumu, un viņi bieži sākas pie mūsu galda. Mēs sālām zupu - no tās būrī nonāk galda sāls. Mēs ievietojam cukuru tējā - tas nonāk arī citoplazmā, tomēr pa ceļam tas sadalās pa pusēm glikozē un fruktozē. Mēs ēdam augļus un dārzeņus - vitamīni no tiem migrē uz citoplazmu. Visbeidzot, šūna vienmēr satur lielu daudzumu dažādu olbaltumvielu. Visas šīs vielas nestāv dīkā, tās strādā šūnas labā, tajās tā smeļ savu spēku, nākotni.

Tomēr pārsteidzošākais ir nevis tas, ka šīs molekulas ir apvienojušās vienā un tajā pašā vietā, bet gan tas, ka tās, kaut arī uz neilgu laiku, pastāv līdzās. Aptiekas kolbā daudzus no šiem savienojumiem un momentus nevarēja turēt kopā - tie nekavējoties izraisīja reakciju. Bet šūna ir gudrs politiķis, tai ir jāsaglabā katras molekulas individualitāte saviem mērķiem, un tā prasa visus piesardzības pasākumus.

Šim nolūkam tas izolē dažas no agresīvākajām molekulām no iespējamiem upuriem - tas izplata molekulas dažādos šūnas "stūros" - vai ārkārtējos gadījumos pazemina to ķīmisko degsmi. No dabas viedokļa tas tiek darīts ļoti atjautīgi un vienkārši (ja vienu un to pašu tehniku ​​mēģinātu īstenot ķīmiskās laboratorijās, droši vien neviens neuzdrošinātos to saukt par vienkāršu). Ko katrs no mums darītu, ja viņam būtu nepieciešams ievietot kaķi un suni vienā telpā? Protams, es suni uzpurtu. Nu, dažreiz šūna rīkojas tāpat - tā "uzliek" enzīmus - vielas, kas regulē visas šūnas reakcijas, "aizturot" molekulas, kas aizver fermentu aktīvās vietas.

Tātad citoplazma ir daudzu šūnā notiekošo ķīmisko reakciju darbības vieta; būtībā tā ir tās vitālās aktivitātes arēna.

Bet šī arēna nav tukša vieta; šūnas dzīves telpa ir sadalīta starp tās orgāniem vai, kā saka biologi, organoīdiem, kas nozīmē mazākos orgānus. Viņi savā starpā sadalīja ne tikai citoplazmas teritoriju, viņi skaidri sadalīja ietekmes sfēras.

Organellas numurs 1 - mitohondriji, izskatās kā peldoša barža. Ja mitohondrijs tiek sadalīts, tā iekšējā struktūra atgādina šauru piekrastes smilšu pludmales joslu, uz kuras viļņi saputojuši dīvainas krokas. Šādas dažāda biezuma krokas (mitohondrijos tās sauc par grēdām) krustojas ar visu mitohondriju iekšējo telpu. Mitohondriji ir šūnas spēkstacijas. Tajos tiek uzkrāta enerģija, kas pēc tam pēc vajadzības tiks tērēta ķermeņa vajadzībām. Šīs ienākumu un izdevumu operācijas veic šūnas "galvenā enerģētiskā" - adenozīna trifosforskābe, saīsināti - ATP. Turklāt ir interesanti, ka gan cilvēki, gan baktērijas enerģijas rezerves uzglabā vienā molekulā - ATP. Ja ir vajadzīga enerģija - cilvēkam, teiksim, muskuļdarbam, mimozai - lapu ripināšanai, ugunspuķēm - kvēlojošai un dzeloņstieņai - elektriskā lādiņa veidošanai - mitohondrijos nāk pieprasījumi, un taupīgi dispečeri - no lielas ATP molekulas tiek atdalīti īpaši fermenti, kas sastāv no viena vai diviem gabaliem - fosforu saturošu atomu grupas. Atdalīšanās brīdī tiek atbrīvota enerģija.

Šūnu elektronu mikroskopiskās fotogrāfijas, kas uzņemtas pirms vairākiem gadiem, skaidri parāda tīklu, kas stiepjas no kodola līdz membrānai - vesela kanāliņu, karogu, membrānu, kanāliņu kolekcija. Pat pirms 30 gadiem, kad iepazīšanās ar šūnu varēja notikt tikai ar gaismas mikroskopa starpniecību, neviens īsti neredzēja tīklu.Neskatoties uz to, zinātnieki uzskatīja, ka šeit ir "kaut kas", un neatlaidīgi zīmēja šūnā dažas šūnas. Elektronu mikroskops redzēja to, ko zinātnieki bija paredzējuši: tas patiešām izrādījās tīkls, un to sauca par endoplazmatisko, tas ir, intraplazmatisko.

Šis tīkls cieši ieskauj mums vēl nepazīstamo kodolu, mitohondrijus un organoīdus - ribosomas. Ribosomas ir olbaltumvielu šūnu rūpnīcas. Visas dzīvās būtnes tiek piegādātas ar viņu produktiem. Ņemot vērā šo objektu stratēģisko nozīmi, daba ir pārliecinājusies, ka darbs tur notiek nevainojami. Olbaltumvielu rūpnīcas produktivitāte ir milzīga: stundas laikā katra ribosoma sintezē vairāk olbaltumvielu, nekā tā sver.

Bet tāpat kā katrs bizness, ribosomas darbojas stingrā, nepielūdzamā vadībā. Pasūtījumi nāk no kodola, no galvenā olbaltumvielu sintēzes kontroliera - hromosomas.

Hromosomas atrodas visu dzīvo būtņu kodolos: baktērijās, augos, dzīvniekos. Cilvēka hromosomas izskatās atšķirīgas no, teiksim, kodes, taču visur tās apkalpo vienu un to pašu pakalpojumu: tās kontrolē proteīnu sintēzi. Tieši hromosomās atrodas dezoksiribonukleīnskābes molekulas - DNS. Tajās, tāpat kā pavārgrāmatā, ir receptes, kā sagatavot ļoti daudz dažādu olbaltumvielu, kuras izmanto pašas šūnas vajadzībām un “eksportēšanai”. Normāla ķermeņa darbība ir balstīta uz desmitiem tūkstošu olbaltumvielu stingru specifiku. Lai saglabātu seju šajā satraukumā, jums labi jāatceras sava struktūra. Paši vāveres viņu neatceras; šūna to dara viņu vietā ar DNS palīdzību. Viena no tās molekulām glabā desmitiem olbaltumvielu struktūru. Katrā hromosomā tiek izdalīts stingri noteikts DNS daudzums konkrētam organismam. DNS hromosomā ir iesaiņots ļoti cieši: hromosomas garumu mēra milimetru tūkstošdaļās, un tajā ievietoto DNS molekulu garums ir metros.

Tagad, kad mēs uzskatām par neaktīvu, nedalāmu šūnu, hromosomas ir ļoti slikti redzamas: tās darbojas, un tāpēc tām maksimāli jāpalielina sava virsma - tās stiepjas un tāpēc šauras.

Tomēr šis laiks nav tik ilgs (mums) - tikai 10-20 stundas. Pēc intensīva darba laika šūna sāk gatavoties dalīšanai; tam gatavojas arī hromosomas: tās savērpj, sabiezē un sakārtojas vienā plaknē - šajā brīdī tās ir viegli saskatāmas. Kad lasītājs nonāk pie šūnu dalīšanās apraksta, hromosomas būs skaidri redzamas, un mēs, to izmantojot, pastāstīsim par tām sīkāk.

Tas ir mūsu ekskursijas beigas šūnu interjerā. Bet tas nepavisam nenozīmē, ka mēs esam iztukšojuši šūnu; daudzas tās detaļas palika ārpus mūsu uzmanības loka. Bet mēs esam izvēlējušies galveno, bez kura būs grūti turpināt ceļu uz savu galīgo mērķi. Un, pārejot uz to vēl vienu soli, mums no šīs nodaļas ir jāatņem skaidra ideja par trim šūnas struktūrām - spēkstaciju, olbaltumvielu rūpnīcu un hromosomu. Ja lasītājs to dabūja, viņš ieguva pāreju uz nākamo nodaļu.

Azerņikovs V.Z. - Atrisinātais kods

Līdzīgas publikācijas

Molekulārās bioloģijas dzimšana

Kas notiek sālot

Vienkāršas šūnas sarežģīta dzīve