Cells are the building blocks of life – all living organisms are made up of them. Podręczniki często pokazują jeden „typowy” przykład komórki roślinnej lub zwierzęcej, ale w rzeczywistości kształty komórek mogą się bardzo różnić. Zwłaszcza komórki zwierzęce mają najróżniejsze kształty i rozmiary. Kształty komórek roślinnych są dość podobne do siebie z powodu ich sztywnej ściany komórkowej
Możemy się wiele dowiedzieć o tym, co robi komórka, patrząc na jej kształt i rozmiar, a mikroskopy są do tego idealnym narzędziem.
Kształt do zadania
Komórki mają różne kształty, ponieważ robią różne rzeczy. Każdy typ komórek ma swoją własną rolę do odegrania w pomaganiu naszemu organizmowi w prawidłowym funkcjonowaniu, a ich kształty pomagają im wykonywać te role skutecznie. Następujące typy komórek mają niezwykłe kształty, które są ważne dla ich funkcji.
Neurony są komórkami w mózgu i układzie nerwowym. Ich zadaniem jest przenoszenie wiadomości elektrycznych na całej drodze z mózgu do reszty ciała i z powrotem (prawie jak drut elektryczny), więc są to bardzo długie, cienkie komórki. Muszą również łączyć się z innymi neuronami, aby tworzyć sieci komunikacyjne, dlatego mają wiele długich odgałęzień. Możesz dowiedzieć się więcej o neuronach w innym miejscu na naszej stronie.
Komórki fotoreceptorowe (pręciki i czopki) są komórkami w oku, które wykrywają światło. Są one w rzeczywistości bardzo wyspecjalizowaną formą neuronu. Fotoreceptory muszą zbierać światło tak skutecznie, jak to możliwe, więc mają wyspecjalizowaną wypukłość z komórki (zwaną segmentem zewnętrznym), która jest pełna cząsteczek pochłaniających światło. Pręciki, które są szczególnie dobre w wykrywaniu światła, mają większą wypukłość. Obecnie wiadomo, że segment zewnętrzny jest wysoce zmodyfikowanym rodzajem pierwotnego cilium, organelle, które zostało niedawno odkryte. Więcej o cilium pierwotnym można przeczytać w innym miejscu w tym kontekście.
Komórki odpornościowe to komórki, które reagują, gdy ciało jest zainfekowane (na przykład przez bakterię). Aby wykonywać swoją pracę, muszą być zdolne do zmiany kształtu. Na przykład, limfocyty mogą potrzebować przemieszczać się przez tkanki ciała, aby dostać się do miejsca infekcji, więc zmieniają swój kształt, aby przecisnąć się obok ciasno upakowanych komórek tkanki. Niektóre komórki odpornościowe (takie jak neutrofile) pochłaniają bakterie i wirusy, więc muszą zmienić swój kształt, aby je „połknąć”. Możesz dowiedzieć się więcej o różnych rodzajach komórek odpornościowych w kontekście Walka z infekcjami.
Mikroskopy na komórkach
Prawie całe nasze rozumienie kształtu komórek pochodzi z lat skumulowanych eksperymentów mikroskopowych. Nie ma innego narzędzia, które pozwoliłoby nam bezpośrednio przyjrzeć się kształtowi komórki. Używając mikroskopii świetlnej, naukowcy byli w stanie zobaczyć żywe komórki, aby zobaczyć, jak ich kształty zmieniają się w czasie. Byli oni również w stanie zobaczyć procesy komórkowe, które obejmują zmiany kształtu, takie jak mitoza
Z powodu konstrukcji mikroskopów elektronowych, żywe komórki nie mogą przetrwać w trudnych warunkach wewnątrz mikroskopu i dlatego nie mogą być oglądane bezpośrednio. Mikroskopy elektronowe mogą jednak dostarczać informacji o wysokiej rozdzielczości na temat kształtu poszczególnych komórek, które zostały przygotowane do oglądania, w tym małych obszarów komórki, które mają specyficzne kształty, takie jak pierwotne cilium i mikrokosmki.
Komórki w 3D
Komórki są trójwymiarowymi obiektami o złożonych kształtach, ale obrazy generowane z większości mikroskopów są dwuwymiarowe. Utrudniało to zrozumienie ogólnego kształtu komórek i ich wzajemnego oddziaływania. Obecnie, dzięki kilku technikom mikroskopowym, możliwe jest tworzenie trójwymiarowych modeli komórek lub ich części. Odbywa się to poprzez cyfrowe zbieranie wielu dwuwymiarowych obrazów, a następnie łączenie ich za pomocą programów komputerowych.
Dr Rebecca Campbell i profesor nadzwyczajny Tony Poole to dwoje naukowców z Uniwersytetu Otago, którzy wykorzystują obrazy z mikroskopu do tworzenia trójwymiarowych modeli badanych komórek. Rebecca wykorzystuje wiele obrazów z konfokalnego laserowego mikroskopu skaningowego do tworzenia trójwymiarowych widoków całych neuronów, a Tony buduje trójwymiarowy model pierwotnego cilium. Możesz dowiedzieć się więcej o pracy Rebeki i Tony’ego w innym miejscu w tym kontekście.
Natura nauki
Doświadczenia naukowe często ujawniają nieoczekiwane informacje, które mogą prowadzić do nowych hipotez i teorii. Naukowcy w 1600 roku byli zaskoczeni widząc maleńkie „bloki konstrukcyjne”, gdy patrzyli na tkanki pod mikroskopem optycznym. Ich obserwacje doprowadziły w końcu do rozwoju teorii komórki – idei, że komórka jest podstawową jednostką życia.
Przydatne linki
Zobacz ten krótki film, aby zobaczyć, jak komórka odpornościowa (neutrofil) zmienia swój kształt, gdy podąża za bakterią przez krew i w końcu ją pochłania.
Ta wspaniała książeczka Wewnątrz komórki została opracowana przez Narodowy Instytut Ogólnych Nauk Medycznych (USA) i zawiera piękne obrazy komórek, opisy i szczegóły dotyczące tego, jak komórki są badane. Jest bardzo szczegółowa, ale warta obejrzenia!
.