Seluruh galaksi ilmuwan terkemuka di masa lalu - Robert Hooke, Anthony van Leeuwenhoek, Theodor Schwann, Mathias Schleiden, dengan penemuan mereka di bidang studi alam, membuka jalan bagi pembentukan cabang terpenting dari ilmu biologi modern - sitologi. Ini mempelajari struktur dan sifat sel, yang merupakan pembawa dasar kehidupan di Bumi. Pengetahuan dasar yang diperoleh sebagai hasil pengembangan ilmu sel telah menginspirasi para peneliti untuk menciptakan disiplin ilmu seperti genetika, biologi molekuler, dan biokimia.
Penemuan ilmiah yang dibuat di dalamnya benar-benar mengubah wajah planet ini dan menyebabkan munculnya klon, organisme hasil rekayasa genetika, dan kecerdasan buatan. Artikel kami akan membantu Anda memahami metode dasar eksperimen sitologi dan mengetahui struktur dan fungsi sel.
Bagaimana sel dipelajari
Seperti 500 tahun yang lalu, mikroskop cahaya adalah instrumen utama yang membantu mempelajari struktur dan sifat sel. Tentu saja, penampilan dan optiknyakarakteristik tidak dapat dibandingkan dengan mikroskop pertama yang dibuat oleh ayah dan anak Janssens atau Robert Hooke pada pertengahan abad ke-16. Daya urai mikroskop cahaya modern meningkatkan ukuran struktur sel sebanyak 3000 kali. Pemindai raster dapat menangkap gambar objek submikroskopis seperti bakteri atau virus, yang terakhir sangat kecil sehingga bahkan bukan sel. Dalam sitologi, metode atom berlabel digunakan secara aktif, serta studi sel in vivo, berkat fitur proses seluler yang diklarifikasi.
Sentrifugasi
Untuk memisahkan isi sel menjadi pecahan dan mempelajari sifat dan fungsi sel, sitologi menggunakan sentrifus. Ini bekerja dengan prinsip yang sama dengan bagian dengan nama yang sama di mesin cuci. Dengan menciptakan percepatan sentrifugal, perangkat mempercepat suspensi sel, dan karena organel memiliki kepadatan yang berbeda, mereka mengendap berlapis-lapis. Di bagian bawah adalah bagian besar, seperti nukleus, mitokondria atau plastida, dan di nozel atas kisi distilasi centrifuge, mikrofilamen sitoskeleton, ribosom dan peroksisom berada. Lapisan yang dihasilkan dipisahkan, sehingga lebih mudah untuk mempelajari fitur komposisi biokimia organel.
Struktur sel tumbuhan
Sifat sel tumbuhan dalam banyak hal mirip dengan fungsi sel hewan. Namun, bahkan seorang anak sekolah, yang memeriksa preparat tetap dari sel tumbuhan, hewan atau manusia melalui lensa okuler mikroskop, akan menemukan ciri-ciri perbedaan. itu geometriskontur yang benar, adanya membran selulosa padat dan vakuola besar, karakteristik sel tumbuhan. Dan satu lagi perbedaan yang sepenuhnya membedakan tumbuhan dalam kelompok organisme autotrofik adalah adanya dalam sitoplasma benda hijau oval yang terlihat jelas. Ini adalah kloroplas - kartu panggil tanaman. Bagaimanapun, merekalah yang mampu menangkap energi cahaya, mengubahnya menjadi energi ikatan makroergik ATP, dan juga membentuk senyawa organik: pati, protein, dan lemak. Fotosintesis dengan demikian menentukan sifat autotrofik sel tumbuhan.
Sintesis independen zat trofik
Mari kita membahas proses yang menurut ilmuwan Rusia terkemuka K. A. Timiryazev, tanaman memainkan peran kosmik dalam evolusi. Ada sekitar 350 ribu spesies tanaman di Bumi, mulai dari ganggang bersel tunggal seperti chlorella atau chlamydomonas hingga pohon raksasa - sequoia, mencapai ketinggian 115 meter. Semuanya menyerap karbon dioksida, mengubahnya menjadi glukosa, asam amino, gliserol, dan asam lemak. Zat-zat ini berfungsi sebagai makanan tidak hanya untuk tanaman itu sendiri, tetapi juga digunakan oleh organisme yang disebut heterotrof: jamur, hewan, dan manusia. Sifat-sifat sel tumbuhan seperti kemampuan untuk mensintesis senyawa organik dan membentuk zat vital - oksigen, mengkonfirmasi fakta peran eksklusif autotrof untuk kehidupan di Bumi.
Klasifikasi plastida
Sulit untuk tetap acuh tak acuh, merenungkan kemewahan warna mawar mekar atau hutan musim gugur. Warna tanaman disebabkan oleh organel khusus - plastida, karakteristik hanya untuk sel tanaman. Dapat dikatakan bahwa keberadaan pigmen khusus dalam komposisinya mempengaruhi fungsi kloroplas, kromoplas, dan leukoplas dalam metabolisme. Organel yang mengandung pigmen hijau klorofil menentukan sifat penting sel dan bertanggung jawab untuk proses fotosintesis. Mereka juga dapat berubah menjadi kromoplas. Kami mengamati fenomena ini, misalnya, di musim gugur, ketika daun hijau pohon berubah menjadi emas, ungu atau merah tua. Leucoplasts dapat berubah menjadi chromoplasts, misalnya tomat susu matang menjadi oranye atau merah. Mereka juga dapat masuk ke dalam kloroplas, misalnya munculnya warna hijau pada kulit umbi kentang terjadi ketika disimpan dalam cahaya untuk waktu yang lama.
Mekanisme pembentukan jaringan tumbuhan
Salah satu ciri khas sel tumbuhan tingkat tinggi adalah adanya cangkang yang keras dan kuat. Biasanya mengandung makromolekul selulosa, lignin atau pektin. Stabilitas dan ketahanan terhadap kompresi dan deformasi mekanis lainnya membedakan jaringan tanaman ke dalam kelompok struktur alami paling kaku yang dapat menahan beban berat (ingat, misalnya, sifat-sifat kayu). Di antara sel-selnya, banyak untaian sitoplasma muncul, melewati lubang di membran, yang, seperti benang elastis, menjahitnya bersama.antara mereka sendiri. Oleh karena itu, kekuatan dan kekerasan adalah sifat utama sel organisme tumbuhan.
Plasmolisis dan deplasmolisis
Kehadiran dinding berlubang yang bertanggung jawab atas pergerakan air, garam mineral dan fitohormon dapat dideteksi karena fenomena plasmolisis. Tempatkan sel tumbuhan dalam larutan garam hipertonik. Air dari sitoplasmanya akan berdifusi keluar, dan di bawah mikroskop kita akan melihat proses pengelupasan lapisan parietal hyaloplasma. Sel menyusut, volumenya berkurang, mis. terjadi plasmolisis. Anda dapat mengembalikan bentuk aslinya dengan menambahkan beberapa tetes air ke slide kaca dan membuat konsentrasi larutan lebih rendah daripada di sitoplasma sel. Molekul H2O akan masuk ke dalam melalui pori-pori kulit, volume dan tekanan intraseluler sel akan meningkat. Proses ini disebut deplasmolisis.
Struktur dan fungsi spesifik sel hewan
Tidak adanya kloroplas dalam sitoplasma, membran tipis tanpa kulit terluar, vakuola kecil yang melakukan fungsi pencernaan atau ekskresi - semua ini berlaku untuk sel hewan dan manusia. Penampilan mereka yang bervariasi dan kebiasaan makan heterotrofik adalah ciri pembeda lainnya.
Banyak sel, yang merupakan organisme terpisah, atau merupakan bagian dari jaringan, mampu bergerak aktif. Ini adalah fagosit dan spermatozoa mamalia, amuba, sepatu infusoria, dll. Sel-sel hewan digabungkan menjadi jaringan karena kompleks supra-membran - glikokaliks. Diaterdiri dari glikolipid dan protein yang terkait dengan karbohidrat, dan mempromosikan adhesi - adhesi membran sel satu sama lain, yang mengarah pada pembentukan jaringan. Pencernaan ekstraseluler juga terjadi di glikokaliks. Cara nutrisi heterotrofik menentukan keberadaan dalam sel seluruh gudang enzim pencernaan, terkonsentrasi di organel khusus - lisosom, yang terbentuk dalam aparatus Golgi - struktur membran tunggal wajib dari sitoplasma.
Pada sel hewan, organel ini diwakili oleh jaringan saluran dan tangki yang sama, sedangkan pada tumbuhan tampak seperti banyak unit struktural yang berbeda. Sel somatik tumbuhan dan hewan membelah secara mitosis, sedangkan gamet membelah secara meiosis.
Jadi, kami telah menetapkan bahwa sifat-sifat sel dari berbagai kelompok organisme hidup akan bergantung pada fitur struktur mikroskopis dan fungsi organel.
