So identifizieren Sie Zellstrukturen

Inhalt

• Was zeigen zellmikroskopische Aufnahmen?
• Mikrophotographien von Zellorganellen
• Zellen identifizieren
• Den Kern finden
• Wie Ribosomen aussehen und was sie tun
• Das endoplamische Retikulum ist leicht zu identifizieren
• Identifizierung von Mitochondrien
• So finden Sie Lysosomen in TEM-Bildern von Organellen
• Wie Golgi-Körper aussehen
• So identifizieren Sie Centrioles
• Das Zytoskelett finden
• Alles zusammenfügen

Lebende Zellen reichen von einzelligen Algen und Bakterien über vielzellige Organismen wie Moos und Würmer bis hin zu komplexen Pflanzen und Tieren einschließlich des Menschen. Bestimmte Strukturen kommen in allen lebenden Zellen vor, aber auch einzellige Organismen und Zellen höherer Pflanzen und Tiere unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Lichtmikroskope können Zellen so vergrößern, dass die größeren, definierteren Strukturen sichtbar werden, aber Transmissionselektronenmikroskope (TEMs) werden benötigt, um kleinste Zellstrukturen zu erkennen.

Zellen und ihre Strukturen sind oft schwer zu identifizieren, da die Wände ziemlich dünn sind und verschiedene Zellen ein völlig anderes Aussehen haben können. Zellen und ihre Organellen weisen jeweils Merkmale auf, anhand derer sie identifiziert werden können, und es ist hilfreich, eine ausreichend hohe Vergrößerung zu verwenden, die diese Details anzeigt.

Beispielsweise zeigt ein Lichtmikroskop mit einer 300-fachen Vergrößerung Zellen und einige Details, jedoch nicht die kleinen Organellen in der Zelle. Dafür wird ein TEM benötigt. TEMs verwenden Elektronen, um detaillierte Bilder winziger Strukturen zu erstellen, indem sie Elektronen durch die Gewebeprobe schießen und die Muster analysieren, wenn die Elektronen die andere Seite verlassen. Bilder von TEMs sind normalerweise mit dem Zelltyp und der Vergrößerung gekennzeichnet - ein Bild mit der Bezeichnung "7900-fache Vergrößerung menschlicher Epithelzellen" zeigt Zelldetails, den Zellkern und andere Strukturen. Die Verwendung von Lichtmikroskopen für ganze Zellen und TEMs für kleinere Merkmale ermöglicht die zuverlässige und genaue Identifizierung selbst schwer fassbarer Zellstrukturen.

Was zeigen zellmikroskopische Aufnahmen?

Mikrophotographien sind die vergrößerten Bilder, die von Lichtmikroskopen und TEMs erhalten werden. Zellmikroskopische Aufnahmen werden häufig von Gewebeproben angefertigt und zeigen eine kontinuierliche Masse von Zellen und inneren Strukturen, die einzeln schwer zu identifizieren sind. Typischerweise zeigen solche mikroskopischen Aufnahmen viele Linien, Punkte, Flecken und Cluster, aus denen die Zelle und ihre Organellen bestehen. Zur Identifizierung der verschiedenen Teile ist ein systematischer Ansatz erforderlich.

Es hilft zu wissen, was die verschiedenen Zellstrukturen unterscheidet. Die Zellen selbst sind der größte geschlossene Körper in der mikroskopischen Aufnahme, aber in den Zellen befinden sich viele verschiedene Strukturen, von denen jede ihre eigenen Erkennungsmerkmale aufweist. Ein Ansatz auf hoher Ebene, bei dem geschlossene Grenzen identifiziert und geschlossene Formen gefunden werden, hilft, die Komponenten im Bild zu isolieren. Es ist dann möglich, jedes einzelne Teil zu identifizieren, indem nach eindeutigen Merkmalen gesucht wird.

Mikrophotographien von Zellorganellen

Zu den am schwierigsten zu identifizierenden Zellstrukturen gehören die winzigen membrangebundenen Organellen in jeder Zelle. Diese Strukturen sind wichtig für die Zellfunktionen und die meisten sind kleine Säcke von Zellmaterie wie Proteine, Enzyme, Kohlenhydrate und Fette. Sie alle haben ihre eigenen Rollen in der Zelle und sind ein wichtiger Bestandteil der Zellforschung und der Identifizierung der Zellstruktur.

Nicht alle Zellen haben alle Arten von Organellen und ihre Anzahl variiert stark. Die meisten Organellen sind so klein, dass sie nur auf TEM-Bildern von Organellen identifiziert werden können. Während Form und Größe zur Unterscheidung einiger Organellen beitragen, ist es normalerweise erforderlich, die innere Struktur zu sehen, um sicherzugehen, welche Art von Organellen gezeigt wird. Wie bei den anderen Zellstrukturen und bei der gesamten Zelle erleichtern die Besonderheiten jeder Organelle die Identifizierung.

Zellen identifizieren

Im Vergleich zu den anderen Probanden, die in zellmikroskopischen Aufnahmen zu finden sind, sind Zellen bei weitem die größten, aber ihre Grenzen sind oft überraschend schwer zu finden. Bakterienzellen sind unabhängig und haben eine vergleichsweise dicke Zellwand, so dass sie normalerweise leicht zu sehen sind. Alle anderen Zellen, insbesondere die im Gewebe höherer Tiere, haben nur eine dünne Zellmembran und keine Zellwand. Auf mikroskopischen Aufnahmen von Gewebe gibt es oft nur schwache Linien, die die Zellmembranen und Grenzen jeder Zelle zeigen.

Zellen haben zwei Eigenschaften, die die Identifizierung erleichtern. Alle Zellen sind von einer durchgehenden Zellmembran umgeben, und die Zellmembran umschließt eine Reihe weiterer winziger Strukturen. Sobald eine solche durchgehende Membran gefunden ist und viele andere Körper einschließt, von denen jeder eine eigene innere Struktur aufweist, kann dieser umschlossene Bereich als Zelle identifiziert werden. Sobald die Identität einer Zelle klar ist, kann die Identifizierung der inneren Strukturen erfolgen.

Den Kern finden

Nicht alle Zellen haben einen Zellkern, aber die meisten in tierischen und pflanzlichen Geweben. Einzellige Organismen wie Bakterien haben keinen Zellkern und einige tierische Zellen wie reife rote Blutkörperchen haben auch keinen. Andere übliche Zellen wie Leberzellen, Muskelzellen und Hautzellen haben alle einen klar definierten Zellkern innerhalb der Zellmembran.

Der Kern ist der größte Körper in der Zelle und normalerweise mehr oder weniger rund. Im Gegensatz zur Zelle enthält sie nicht viele Strukturen. Das größte Objekt im Kern ist der runde Nukleolus, der für die Herstellung von Ribosomen verantwortlich ist. Wenn die Vergrößerung hoch genug ist, können die wurmartigen Strukturen der Chromosomen im Kern gesehen werden, insbesondere wenn sich die Zelle auf die Teilung vorbereitet.

Wie Ribosomen aussehen und was sie tun

Ribosomen sind winzige Klumpen von Protein und ribosomaler RNA, dem Code, nach dem die Proteine ​​hergestellt werden. Sie sind an ihrer fehlenden Membran und ihrer geringen Größe zu erkennen. In mikroskopischen Aufnahmen von Zellorganellen sehen sie aus wie kleine Körner von Feststoffen, und es gibt viele dieser Körner, die in der Zelle verstreut sind.

Einige Ribosomen sind an das endoplasmatische Retikulum gebunden, eine Reihe von Falten und Tubuli in der Nähe des Kerns. Diese Ribosomen helfen der Zelle, spezialisierte Proteine ​​zu produzieren. Bei sehr hoher Vergrößerung ist möglicherweise zu erkennen, dass die Ribosomen aus zwei Abschnitten bestehen, wobei der größere Teil aus RNA und ein kleinerer Cluster aus den hergestellten Proteinen besteht.

Das endoplamische Retikulum ist leicht zu identifizieren

Das endoplasmatische Retikulum ist eine Struktur aus gefalteten Beuteln und Röhrchen, die sich zwischen dem Zellkern und der Zellmembran befinden und nur in Zellen mit einem Zellkern vorkommen. Es hilft der Zelle, den Austausch von Proteinen zwischen der Zelle und dem Zellkern zu steuern, und es hat Ribosomen, die an einen Abschnitt gebunden sind, der als raues endoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird.

Das raue endoplasmatische Retikulum und seine Ribosomen produzieren zellspezifische Enzyme wie Insulin in Pankreaszellen und Antikörper gegen weiße Blutkörperchen. Das glatte endoplasmatische Retikulum hat keine Ribosomen und produziert Kohlenhydrate und Lipide, die helfen, die Zellmembranen intakt zu halten. Beide Teile des endoplasmatischen Retikulums können durch ihre Verbindung mit dem Zellkern identifiziert werden.

Identifizierung von Mitochondrien

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle, die Glukose verdauen, um das Speichermolekül ATP zu produzieren, das die Zellen zur Energiegewinnung verwenden. Die Organelle besteht aus einer glatten Außenmembran und einer gefalteten Innenmembran. Die Energieerzeugung erfolgt durch Übertragung von Molekülen über die innere Membran. Die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle hängt von der Zellfunktion ab. Muskelzellen haben zum Beispiel viele Mitochondrien, weil sie viel Energie verbrauchen.

Mitochondrien können als glatte, längliche Körper identifiziert werden, die nach dem Zellkern die zweitgrößte Organelle sind. Ihr Erkennungsmerkmal ist die gefaltete Innenmembran, die dem Inneren der Mitochondrien seine Struktur verleiht. Auf einer zellmikroskopischen Aufnahme sehen die Falten der inneren Membran aus wie Finger, die in das Innere der Mitochondrien ragen.

So finden Sie Lysosomen in TEM-Bildern von Organellen

Lysosomen sind kleiner als Mitochondrien und können daher nur in stark vergrößerten TEM-Bildern gesehen werden. Sie unterscheiden sich von Ribosomen durch die Membran, die ihre Verdauungsenzyme enthält. Sie können oft als abgerundete oder kugelförmige Formen gesehen werden, aber sie können auch unregelmäßige Formen haben, wenn sie ein Stück Zellabfall umgeben haben.

Die Funktion von Lysosomen besteht darin, nicht mehr benötigtes Zellmaterial zu verdauen. Zellfragmente werden abgebaut und aus der Zelle ausgestoßen. Lysosomen greifen auch Fremdsubstanzen an, die in die Zelle gelangen und als solche eine Abwehr gegen Bakterien und Viren darstellen.

Wie Golgi-Körper aussehen

Golgi-Körper oder Golgi-Strukturen sind Stapel von abgeflachten Säcken und Röhren, die aussehen, als wären sie in der Mitte zusammengedrückt worden. Jeder Sack ist von einer Membran umgeben, die bei ausreichender Vergrößerung sichtbar ist. Sie sehen manchmal wie eine kleinere Version des endoplasmatischen Retikulums aus, sind jedoch getrennte Körper, die regelmäßiger sind und nicht an den Zellkern gebunden sind. Golgi-Körper helfen bei der Herstellung von Lysosomen und wandeln Proteine ​​in Enzyme und Hormone um.

So identifizieren Sie Centrioles

Centriolen kommen paarweise vor und befinden sich normalerweise in der Nähe des Kerns. Sie sind winzige, zylindrische Proteinbündel und ein Schlüssel für die Zellteilung. Bei der Betrachtung vieler Zellen können sich einige gerade teilen, und die Zentriolen werden dann sehr deutlich.

Während der Teilung löst sich der Zellkern auf und die in den Chromosomen gefundene DNA wird dupliziert. Die Zentriolen bilden dann eine Faserspindel, entlang derer die Chromosomen zu entgegengesetzten Enden der Zelle wandern. Die Zelle kann sich dann teilen, wobei jede Tochterzelle ein vollständiges Chromosomenkomplement erhält. Während dieses Prozesses befinden sich die Zentriolen an beiden Enden der Faserspindel.

Das Zytoskelett finden

Alle Zellen müssen eine bestimmte Form beibehalten, aber einige müssen steif bleiben, während andere flexibler sein können. Die Zelle behält ihre Form mit einem Zytoskelett, das sich je nach Zellfunktion aus verschiedenen Strukturelementen zusammensetzt. Wenn die Zelle Teil einer größeren Struktur ist, beispielsweise eines Organs, das seine Form behalten muss, besteht das Zytoskelett aus steifen Tubuli. Wenn die Zelle unter Druck nachgeben kann und ihre Form nicht vollständig beibehalten muss, ist das Zytoskelett leichter, flexibler und besteht aus Proteinfilamenten.

Bei der Betrachtung der Zelle auf einer mikroskopischen Aufnahme zeigt sich das Zytoskelett bei Tubuli als dicke Doppellinien und bei Filamenten als dünne Einzellinien. Einige Zellen haben möglicherweise kaum solche Linien, aber in anderen können offene Räume mit dem Zytoskelett gefüllt sein. Bei der Identifizierung von Zellstrukturen ist es wichtig, die Organellenmembranen getrennt zu halten, indem ihr geschlossener Kreislauf verfolgt wird, während die Linien des Zytoskeletts offen sind und die Zelle kreuzen.

Alles zusammenfügen

Für eine vollständige Identifizierung aller Zellstrukturen werden mehrere mikroskopische Aufnahmen benötigt. Diejenigen, die die gesamte Zelle oder mehrere Zellen zeigen, haben nicht genug Details für die kleinsten Strukturen wie Chromosomen. Mehrere mikroskopische Aufnahmen von Organellen mit zunehmender Vergrößerung zeigen die größeren Strukturen wie Mitochondrien und dann die kleinsten Körper wie die Centriolen.

Bei der ersten Untersuchung einer vergrößerten Gewebeprobe ist es möglicherweise schwierig, die verschiedenen Zellstrukturen sofort zu erkennen. Die Verfolgung der Zellmembranen ist jedoch ein guter Anfang. Die Identifizierung des Kerns und größerer Organellen wie der Mitochondrien ist oft der nächste Schritt. In den mikroskopischen Aufnahmen mit höherer Vergrößerung können die anderen Organellen häufig durch einen Eliminierungsprozess identifiziert werden, bei dem nach wichtigen Unterscheidungsmerkmalen gesucht wird. Die Nummern jeder Organelle und Struktur geben dann einen Hinweis auf die Funktion der Zelle und ihrer Gewebe.