Què és una gàbia?

Mcooker: les millors receptes Sobre ciència

Què és una gàbia? El 1665, l’anglès Robert Hooke va construir un dispositiu que anomenem microscopi. Com qualsevol persona curiosa, i els científics es diferencien d’un simple mortal entre altres avantatges i aquesta qualitat, Hooke va començar a examinar tot el que li venia a la mà mitjançant un microscopi.

Dos anys després, es va trobar amb un suro. Va fer el seu tall més prim i ... un altre descobriment. A la seva mirada li apareixia l’estructura interior del suro semblant a un panal. Va anomenar aquestes petites cel·les "Cèl · lules", que en rus significa cèl·lules, nius, bresques, cèl·lules, en una paraula, quelcom tancat, aïllat de la resta. Aquest terme va ser adoptat per la ciència, ja que sorprenentment reflectia amb precisió les propietats de les partícules elementals dels éssers vius. Tanmateix, això es va fer evident molt més tard. Mentrestant, diferents investigadors estan detectant cèl·lules en diferents objectes. La idea de la universalitat de l’estructura de la matèria viva és a l’aire.

Biòleg rere biòleg confirma: tal i tal organisme viu està format per cèl·lules. La quantitat d'observacions creix. Una mica més, i la quantitat s'hauria de convertir en qualitat. No obstant això, van trigar "una mica" gairebé 100 anys. Només el 1838-1839 el botànic Schleiden i l'anatomista Schwann van decidir generalitzar: "Tots els organismes vius estan formats per cèl·lules". Dir "tot", la ciència va trigar més d’un segle, però aquesta és la diferència entre la suma d’observacions i la teoria científica que les generalitza.

Tot i això, la teoria cel·lular encara no es podria considerar creada. El punt essencial encara no estava clar: d’on provenen les pròpies cèl·lules. Els biòlegs han observat i fins i tot descrit la seva divisió. Però a ningú se li va ocórrer que aquest procés fos el naixement de noves cèl·lules. Un investigador modern va assenyalar amb raó al respecte: "L'observació poques vegades es reconeix si ens obliga a treure conclusions poc raonables i l'afirmació que cada cèl·lula sorgeix de la divisió d'una altra, existent anteriorment, semblava completament irracional".

Què és una gàbia? ^{L'esquema modern de l'estructura de la cèl·lula, basat en observacions microscòpiques electròniques: 1 - nucli; 2 - nucleol; 3 - embolcall nuclear; 4 - citoplasma; 5 - centríols; 6 - reticle endoplasmàtic; 7 - mitocondris; Shell de 8 cel·les.}

I, no obstant això, el 1859 es va formular un postulat "irracional" que va establir les bases per a una nova biologia cel·lular: "Cada cel·la és d'una cel·la".

El microscopi de Robert Hooke es va augmentar 100 vegades. N’hi havia prou amb veure la gàbia. 300 anys després, el 1963, un microscopi electrònic amplia una cèl·lula 100 mil vegades. Això ja és suficient per considerar-la. La diferència, com diuen els físics, és de només tres ordres de magnitud. Però darrere d’ells hi ha un camí complex i difícil des de la biologia descriptiva fins a la biologia molecular, des del primer coneixement de la cèl·lula fins a un estudi detallat de les seves estructures.

La figura mostra una cèl·lula vista a través d’un microscopi electrònic modern. El lector hauria de tenir paciència: ara seguirà el seu "inventari".

Començarem per la closca. És una costum de gàbia. La closca vigila vigilant que substàncies innecessàries en aquest moment no penetren a la cèl·lula; al contrari, les substàncies que necessita la cèl·lula poden comptar amb la seva màxima ajuda. El nucli es troba aproximadament al centre de la cèl·lula. El que "flota" és el citoplasma, és a dir, el contingut de la cèl·lula. Malauradament, hi ha poc que puguem afegir a aquesta definició lluny d’exhaustiva. Ni tan sols podem respondre sense ambigüitats a les preguntes més elementals. Citoplasma líquid o sòlid? Tant líquid com sòlid. Hi mou alguna cosa o tot està al seu lloc? I es manté i es mou. És transparent o opac? Sí i no. Quina part de la cèl·lula ocupa? De l’un per cent al noranta-nou. Tot està clar, oi?

Tot i això, les respostes són correctes. És simplement que el citoplasma és inusualment canviant, i reacciona als mínims canvis del medi ambient. Piqueu una ameba unicel·lular amb una agulla i veureu (per descomptat, al microscopi) molts canvis. El moviment del citoplasma, la seva transparència, viscositat canviarà, la forma de la cèl·lula canviarà. En una paraula, actueu de qualsevol manera sobre el citoplasma i veureu: sens dubte reaccionarà d'alguna manera.

Al citoplasma, es va dissoldre una quantitat enorme de diferents? substàncies químiques. En ell, molts d’ells acaben el seu viatge i sovint comencen a la nostra taula. Salem la sopa; a partir d’aquesta, la sal de taula entra a la gàbia. Posem sucre al te; també arriba al citoplasma, però, de la manera que es divideix a la meitat en glucosa i fructosa. Mengem fruites i verdures: les vitamines que provenen d’aquestes migren cap al citoplasma. Finalment, una cèl·lula sempre conté un gran conjunt de diverses proteïnes. Totes aquestes substàncies no es mantenen inactives, funcionen per a la cèl·lula, en elles extreu la seva força, el seu futur.

Tot i això, el més sorprenent no és que aquestes molècules s’hagin unit al mateix lloc, sinó que, tot i que per poc temps, conviuin entre elles. En un matràs d'un químic, molts d'aquests compostos i moments no es podrien mantenir units; entrarien immediatament en una reacció. Però la cèl·lula és un polític savi, ha de preservar la individualitat de cada molècula per als seus propis propòsits i necessita totes les precaucions.

Què és una gàbia? Amb aquest objectiu, aïlla algunes de les molècules més agressives de les seves possibles víctimes (estén les molècules per diferents "racons" de la cèl·lula) o, en casos extrems, disminueix el seu ardor químic. Des del punt de vista de la natura, això es fa de manera molt enginyosa i senzilla (si hom intentés dur a terme la mateixa tècnica als laboratoris químics, probablement ningú no gosaria dir-ho simple). Què faríem cadascun de nosaltres si hagués de col·locar un gat i un gos a la mateixa habitació? Per descomptat, faria musell al gos. Bé, de vegades la cèl·lula fa el mateix ("posa" enzims) substàncies que governen totes les reaccions de la cèl·lula, "restringint" les molècules que tanquen els llocs actius dels enzims.

Per tant, el citoplasma és el lloc d’acció de moltes reaccions químiques que tenen lloc a la cèl·lula; en essència, és l’arena de la seva activitat vital.

Però aquesta arena no és un espai buit; l’espai vital d’una cèl·lula es divideix entre els seus òrgans o, com diuen els biòlegs, orgànuls, que vol dir els òrgans més petits. Van dividir entre ells no només el territori del citoplasma, sinó que van dividir clarament les esferes d'influència.

Organella número 1: mitocondris, sembla una barcassa flotant. Si es dissecciona el mitocondri, la seva estructura interna s’assembla a una estreta franja costanera d’una platja de sorra, sobre la qual les ones han espatllat estrambòtics plecs. Aquests plecs de diferent gruix (en els mitocondris s’anomenen crestes) travessen tot l’espai interior dels mitocondris. Els mitocondris són les centrals elèctriques de la cèl·lula. S'hi acumula energia que, segons sigui necessari, es destinarà a les necessitats del cos. Aquestes operacions d’ingressos i despeses les duu a terme l’energia principal de la cèl·lula: l’àcid adenosina trifosfòric, abreujat com a ATP. A més, és interessant que tant els humans com els bacteris emmagatzemin reserves energètiques en la mateixa molècula, en ATP. Quan hi ha una necessitat d’energia (per exemple, per a una persona, per al treball muscular, per mimosa), per rodar fulles, per a vagalums (per brillar i per a una ratlla) per a la formació d’una càrrega elèctrica, les peticions arriben als mitocondris i els despatxadors estalviats. una gran molècula d’ATP d’una o dues peces: un grup d’àtoms que contenen fòsfor. En el moment de separar-se, s’allibera energia.

Les fotografies microscòpiques electròniques de cèl·lules realitzades fa uns quants anys mostren clarament la xarxa que s’estén des del nucli fins a la membrana: tota una col·lecció de túbuls, flagels, membranes, túbuls. Fins i tot fa 30 anys, quan el coneixement de la cèl·lula només podia tenir lloc mitjançant la mediació d’un microscopi òptic, ningú no va veure realment la xarxa.No obstant això, els científics van sentir que hi havia "alguna cosa" aquí i van dibuixar persistentment algunes cèl·lules a la cèl·lula. El microscopi electrònic va veure allò que els científics havien previst: realment va resultar ser una xarxa i es deia endoplasmàtic, és a dir, intraplàsmic.

Aquesta xarxa envolta estretament el nucli, els mitocondris i els orgànuls que encara ens són desconeguts: els ribosomes. Els ribosomes són fàbriques de cèl·lules proteiques. Tots els éssers vius se subministren amb els seus productes. Atesa la importància estratègica d’aquestes instal·lacions, la natura s’ha assegurat que la feina s’hi desenvolupi sense problemes. La productivitat de la fàbrica de proteïnes és enorme: per hora d’operació, cada ribosoma sintetitza més proteïnes de les que pesa.

Què és una gàbia Però, com qualsevol negoci, els ribosomes operen sota un lideratge estricte i imperdonable. Les ordres provenen del nucli, del controlador principal de la síntesi de proteïnes: el cromosoma.

Els cromosomes es troben als nuclis de tots els éssers vius: bacteris, plantes, animals. Els cromosomes humans tenen un aspecte diferent, per exemple, d’una arna, però a tot arreu serveixen el mateix servei: controlen la síntesi de proteïnes. És en els cromosomes on es localitzen les molècules d’àcid desoxiribonucleic (ADN). Com a llibre de cuina, contenen receptes per preparar una gran varietat de proteïnes que s’utilitzen per a les necessitats de la mateixa cèl·lula i per a “exportar-les”. El funcionament normal del cos es basa en l’estricta especificitat de desenes de milers de proteïnes. Per mantenir la cara en aquest enrenou, cal recordar bé la seva pròpia estructura. Els mateixos esquirols no el recorden; la cèl·lula ho fa per ells amb l'ajut de l'ADN. Una de les seves molècules emmagatzema l’estructura de desenes de proteïnes. A cada cromosoma s’allibera una quantitat d’ADN estrictament definida per a un determinat organisme. L’ADN del cromosoma s’omple molt fort: la longitud del cromosoma es mesura en mil·lèsimes de mil·límetre i la longitud de les molècules d’ADN que s’hi col·loquen és en metres.

Ara, quan considerem una cèl·lula inactiva i que no es divideix, els cromosomes són molt poc visibles: funcionen i, per això, han de maximitzar la seva superfície: s’estenen i, per tant, s’estrenyen.

Tot i això, aquest temps no dura tant (per a nosaltres), només de 10 a 20 hores. Després d’un període d’intens treball, la cèl·lula comença a preparar-se per a la divisió; els cromosomes també s’estan preparant per a això: es trenquen, s’espesseixen i s’alineen en un mateix pla; en aquest moment són fàcils de veure. En el moment en què el lector arribi a la descripció de la divisió cel·lular, els cromosomes seran ben visibles i nosaltres, aprofitant-ho, en parlarem amb més detall.

Aquest és el final de la nostra excursió a l’interior cel·lular. Però això no vol dir en absolut que hem esgotat la cèl·lula; molts dels seus detalls van romandre fora de la nostra atenció. Però hem triat el principal, cosa sense la qual serà difícil continuar el camí cap al nostre objectiu final. I, passant-hi un pas més, hem de treure d’aquest capítol una idea clara de les tres estructures de la cèl·lula: la central elèctrica, la fàbrica de proteïnes i el cromosoma. Si el lector ho aconseguia, obtindria una passada al capítol següent.

Azernikov V.Z. - El codi resolt