Was ist ein Käfig?

1665 baute der Engländer Robert Hooke ein Gerät, das wir Mikroskop nennen. Wie jeder neugierige Mensch, und Wissenschaftler unterscheiden sich unter anderem von einem bloßen Sterblichen und dieser Eigenschaft, begann Hooke, alles, was durch ein Mikroskop zur Hand kam, zu untersuchen.

Zwei Jahre später stieß er auf einen Korken. Er machte den dünnsten Schnitt und ... eine weitere Entdeckung. Die innere Struktur des Korkens, die einer Wabe ähnelte, erschien vor seinen Augen. Er nannte diese kleinen Zellen "Zellen", was in der russischen Übersetzung Zellen, Nester, Waben, Zellen bedeutet, mit einem Wort, etwas Abgezäuntes, vom Rest isoliert. Dieser Begriff wurde von der Wissenschaft übernommen, da er die Eigenschaften von Elementarteilchen von Lebewesen überraschend genau widerspiegelte. Dies wurde jedoch viel später klar. In der Zwischenzeit entdecken verschiedene Forscher Zellen in verschiedenen Objekten. Die Idee der Universalität der Struktur lebender Materie liegt in der Luft.

Biologe nach Biologe bestätigen: so und so ein lebender Organismus besteht aus Zellen. Die Anzahl der Beobachtungen wächst. Ein bisschen mehr und Quantität sollte sich in Qualität verwandeln. Dies "ein wenig" dauerte jedoch fast 100 Jahre. Erst 1838-1839 beschlossen der Botaniker Schleiden und der Anatom Schwann zu verallgemeinern: "Alle lebenden Organismen bestehen aus Zellen." Sagen "alle"Die Wissenschaft hat mehr als ein Jahrhundert gedauert, aber dies ist der Unterschied zwischen der Summe der Beobachtungen und der wissenschaftlichen Theorie, die sie verallgemeinert.

Und doch konnte die Zelltheorie noch nicht als geschaffen betrachtet werden. Der wesentliche Punkt blieb unklar: Woher die Zellen selbst kommen. Biologen haben ihre Teilung wiederholt beobachtet und sogar beschrieben. Aber niemandem ist aufgefallen, dass dieser Prozess die Geburt neuer Zellen ist. Ein moderner Forscher bemerkte diesbezüglich zu Recht: "Beobachtung wird selten anerkannt, wenn sie uns zwingt, unangemessene Schlussfolgerungen zu ziehen, und die Aussage, dass jede Zelle als Ergebnis der Teilung einer anderen, zuvor existierenden Zelle entsteht, schien völlig unvernünftig."

^{Das moderne Schema der Zellstruktur, basierend auf elektronenmikroskopischen Beobachtungen: 1 - Kern; 2 - Nucleolus; 3 - nukleare Hülle; 4 - Zytoplasma; 5 - Zentriolen; 6 - endoplasmatisches Retikulum; 7 - Mitochondrien; 8 - Zellschale.}

Und doch wurde 1859 ein "unvernünftiges" Postulat formuliert, das den Grundstein für eine neue Zellbiologie legte: "Jede Zelle ist aus einer Zelle".

Das Mikroskop von Robert Hooke wurde 100-fach vergrößert. Es war genug, um den Käfig zu sehen. 300 Jahre später, 1963, vergrößert ein Elektronenmikroskop eine Zelle hunderttausendmal. Das ist schon genug, um sie in Betracht zu ziehen. Der Unterschied beträgt, wie Physiker sagen, nur drei Größenordnungen. Dahinter verbirgt sich jedoch ein komplexer und schwieriger Weg von der deskriptiven Biologie zur Molekularbiologie, von der ersten Bekanntschaft mit der Zelle bis zur detaillierten Untersuchung ihrer Strukturen.

Die Abbildung zeigt eine Zelle aus der Sicht eines modernen Elektronenmikroskops. Der Leser sollte geduldig sein: Jetzt folgt ihr "Inventar".

Wir werden mit der Shell beginnen. Sie ist ein Käfig-Brauch. Die Schale überwacht aufmerksam, dass momentan unnötige Substanzen nicht in die Zelle eindringen. im Gegenteil, die Substanzen, die die Zelle benötigt, können auf ihre maximale Unterstützung zählen. Der Kern befindet sich ungefähr in der Mitte der Zelle. Was es "schwimmt", ist das Zytoplasma, mit anderen Worten der Inhalt der Zelle. Leider können wir dieser alles andere als erschöpfenden Definition wenig hinzufügen. Wir können nicht einmal die elementarsten Fragen eindeutig beantworten. Flüssiges Zytoplasma oder fest? Sowohl flüssig als auch fest. Bewegt sich etwas darin oder ist alles vorhanden? Und es steht und bewegt sich. Ist es transparent oder undurchsichtig? Ja und nein. Welchen Teil der Zelle nimmt sie ein? Von einem Prozent auf neunundneunzig. Alles ist klar, nicht wahr?

Trotzdem sind die Antworten richtig. Es ist nur so, dass das Zytoplasma ungewöhnlich veränderbar ist, es reagiert auf die geringsten Veränderungen in der Umwelt. Stechen Sie eine einzellige Amöbe mit einer Nadel ein, und Sie werden (natürlich unter dem Mikroskop) viele Veränderungen sehen. Die Bewegung des Zytoplasmas, seine Transparenz und Viskosität ändern sich, die Form der Zelle ändert sich. Mit einem Wort, wirken Sie in irgendeiner Weise auf das Zytoplasma ein, und Sie werden sehen: Es wird definitiv irgendwie reagieren.

Im Zytoplasma löste sich eine große Menge verschiedener? Chemikalien. Darin beenden viele von ihnen ihre Reise und beginnen oft an unserem Tisch. Wir salzen die Suppe - von dort gelangt Tafelsalz in den Käfig. Wir geben Zucker in Tee - er erreicht aber auch das Zytoplasma, wenn er in zwei Hälften in Glukose und Fruktose zerfällt. Wir essen Obst und Gemüse - Vitamine von ihnen wandern in das Zytoplasma. Schließlich enthält eine Zelle immer einen großen Satz verschiedener Proteine. Alle diese Substanzen stehen nicht untätig, sie wirken für die Zelle, in ihnen schöpft sie ihre Stärke, ihre Zukunft.

Das Überraschendste ist jedoch nicht, dass diese Moleküle am selben Ort zusammengekommen sind, sondern dass sie, wenn auch nur für kurze Zeit, nebeneinander existieren. In einem Chemikerkolben konnten viele dieser Verbindungen und Momente nicht zusammengehalten werden - sie würden sofort eine Reaktion eingehen. Aber die Zelle ist ein weiser Politiker, sie muss die Individualität jedes Moleküls für ihre eigenen Zwecke bewahren und alle Vorsichtsmaßnahmen treffen.

Zu diesem Zweck isoliert es einige der aggressivsten Moleküle von ihren möglichen Opfern - es verteilt die Moleküle in verschiedenen "Ecken" der Zelle - oder demütigt im Extremfall ihre chemische Begeisterung. Aus Sicht der Natur geschieht dies sehr genial und einfach (wenn man versuchen würde, dieselbe Technik in chemischen Labors anzuwenden, würde es wahrscheinlich niemand wagen, sie einfach zu nennen). Was würde jeder von uns tun, wenn er eine Katze und einen Hund im selben Raum unterbringen müsste? Natürlich würde ich den Hund schnäuzen. Nun, manchmal tut die Zelle dasselbe - sie "setzt" Enzyme an - Substanzen, die alle Reaktionen in der Zelle steuern und Moleküle "zurückhalten", die die aktiven Zentren von Enzymen schließen.

Das Zytoplasma ist also der Ort der Wirkung vieler chemischer Reaktionen, die in der Zelle stattfinden, und im Wesentlichen ist es die Arena seiner lebenswichtigen Aktivität.

Aber diese Arena ist kein leerer Raum; Der Lebensraum einer Zelle ist zwischen ihren Organen oder, wie Biologen sagen, Organellen aufgeteilt, was die kleinsten Organe bedeutet. Sie teilten nicht nur das Territorium des Zytoplasmas unter sich auf, sie teilten auch klar die Einflussbereiche auf.

Organella Nummer 1 - Mitochondrien, sieht aus wie ein schwimmender Lastkahn. Wenn das Mitochondrium präpariert wird, ähnelt seine innere Struktur einem schmalen Küstenstreifen eines Sandstrandes, an dem Wellen bizarre Falten aufgeschäumt haben. Solche Falten unterschiedlicher Dicke (in Mitochondrien werden sie Grate genannt) schneiden den gesamten Innenraum der Mitochondrien. Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. In ihnen wird Energie angesammelt, die dann bei Bedarf für die Bedürfnisse des Körpers aufgewendet wird. Diese Einnahmen- und Ausgabenoperationen werden von der "Hauptenergie" der Zelle ausgeführt - Adenosintriphosphorsäure, abgekürzt als ATP. Darüber hinaus ist es interessant, dass sowohl Menschen als auch Bakterien Energiereserven im selben Molekül speichern - in ATP. Wenn Energie benötigt wird - zum Beispiel für eine Person, zum Beispiel für Muskelarbeit, für Mimosen - für rollende Blätter, für Glühwürmchen - für Glühen, in einem Stachelrochen - für die Bildung einer elektrischen Ladung - kommen Anfragen an das Mitochondrium und sparsame Dispatcher - spezielle Enzyme spalten sich ab ein großes ATP-Molekül ein oder zwei Stücke - eine Gruppe von Atomen, die Phosphor enthalten. Beim Abspalten wird Energie freigesetzt.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Zellen, die vor einigen Jahren aufgenommen wurden, zeigen deutlich ein Netzwerk, das sich vom Kern bis zur Membran erstreckt - eine ganze Sammlung von Tubuli, Flagellen, Membranen, Tubuli. Selbst vor 30 Jahren, als die Bekanntschaft mit der Zelle nur durch Vermittlung eines Lichtmikroskops erfolgen konnte, sah niemand das Netzwerk wirklich.Trotzdem hatten die Wissenschaftler das Gefühl, dass hier "etwas" war, und zeichneten beharrlich einige Zellen in die Zelle. Das Elektronenmikroskop sah, was die Wissenschaftler vorausgesehen hatten: Es stellte sich wirklich als Netzwerk heraus und wurde als endoplasmatisch, dh intraplasmatisch bezeichnet.

Dieses Netzwerk umgibt eng den Kern, die Mitochondrien und die Organellen, die uns noch unbekannt sind - Ribosomen. Ribosomen sind Proteinzellfabriken. Alle Lebewesen werden mit ihren Produkten versorgt. Angesichts der strategischen Bedeutung dieser Einrichtungen hat die Natur dafür gesorgt, dass die Arbeiten dort reibungslos verlaufen. Die Produktivität der Proteinfabrik ist enorm: Pro Betriebsstunde synthetisiert jedes Ribosom mehr Protein als es wiegt.

Aber wie jedes Unternehmen arbeiten Ribosomen unter strenger, unversöhnlicher Führung. Befehle kommen vom Kern, vom Hauptregler der Proteinsynthese - dem Chromosom.

Chromosomen befinden sich in den Kernen aller Lebewesen: Bakterien, Pflanzen, Tiere. Menschliche Chromosomen sehen anders aus als beispielsweise eine Motte, aber überall dienen sie demselben Dienst: Sie steuern die Proteinsynthese. In den Chromosomen befinden sich Desoxyribonukleinsäuremoleküle - DNA -. Sie enthalten wie ein Kochbuch Rezepte zur Herstellung einer Vielzahl von Proteinen, die für die Bedürfnisse der Zelle selbst und für den "Export" verwendet werden. Die normale Funktion des Körpers basiert auf der strengen Spezifität von Zehntausenden von Proteinen. Um Ihr Gesicht in dieser Aufregung zu halten, müssen Sie sich gut an Ihre eigene Struktur erinnern. Die Eichhörnchen selbst erinnern sich nicht an ihn; Die Zelle erledigt das für sie mit Hilfe von DNA. Eines seiner Moleküle speichert die Struktur von Dutzenden von Proteinen. Jedes Chromosom setzt eine genau definierte Menge an DNA für einen bestimmten Organismus frei. Die DNA im Chromosom ist sehr dicht gepackt: Die Länge des Chromosoms wird in Tausendstel Millimetern gemessen, und die Länge der darin platzierten DNA-Moleküle wird in Metern angegeben.

Wenn wir nun eine ruhende, sich nicht teilende Zelle betrachten, sind Chromosomen sehr schlecht sichtbar: Sie funktionieren, und dafür müssen sie ihre Oberfläche maximieren - sie dehnen sich und sind daher schmal.

Diese Zeit dauert jedoch nicht so lange (für uns) - nur 10-20 Stunden. Nach einer Zeit intensiver Arbeit beginnt sich die Zelle auf die Teilung vorzubereiten; Auch die Chromosomen bereiten sich darauf vor: Sie verdrehen, verdicken und richten sich in einer Ebene aus - in diesem Moment sind sie leicht zu erkennen. Wenn der Leser zur Beschreibung der Zellteilung kommt, werden die Chromosomen deutlich sichtbar sein, und wir werden dies ausnutzen und detaillierter darüber berichten.

Dies ist das Ende unserer Exkursion in das zelluläre Innere. Das heißt aber keineswegs, dass wir die Zelle erschöpft haben; Viele seiner Details sind außerhalb unserer Aufmerksamkeit geblieben. Aber wir haben die Hauptsache gewählt, ohne die es schwierig sein wird, den Weg zu unserem endgültigen Ziel fortzusetzen. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, müssen wir aus diesem Kapitel eine klare Vorstellung von den drei Strukturen der Zelle entfernen - dem Kraftwerk, der Proteinfabrik und dem Chromosom. Wenn der Leser es bekam, bekam er einen Pass zum nächsten Kapitel.

Azernikov V.Z. - Der gelöste Code

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