Sisu
- Mida näitavad raku mikrograafid?
- Rakuorganellide mikrograafiad
- Lahtrite tuvastamine
- Tuuma leidmine
- Millised ribosoomid välja näevad ja mida nad teevad
- Endoplamaatilist retikulumi on lihtne tuvastada
- Mitokondrite tuvastamine
- Kuidas leida lüsosoomid TEM-i piltidelt organellidest
- Millised Golgi kehad välja näevad
- Kuidas tuvastada tsentrioole
- Tsütoskeleti leidmine
- Kõike kokku panema
Elusrakud ulatuvad üherakuliste vetikate ja bakterite rakkudest, läbi mitmerakuliste organismide, näiteks sambla ja usside, kuni keerukate taimede ja loomade, sealhulgas inimesteni. Teatud struktuure leidub kõigis elusrakkudes, kuid ka üherakulised organismid ning kõrgemate taimede ja loomade rakud erinevad mitmeti. Valgusmikroskoobid võivad rakke suurendada, nii et suuremad, paremini määratletud struktuurid on näha, kuid ülekande elektronmikroskoobid (TEM-id) on vajalikud, et näha kõige õhemaid rakustruktuure.
Rakke ja nende struktuure on sageli raske tuvastada, kuna seinad on üsna õhukesed ja erinevatel rakkudel võib olla täiesti erinev välimus. Rakud ja nende organellid omavad igaüks omadusi, mida saab nende tuvastamiseks kasutada, ja see aitab kasutada piisavalt suurt suurendust, mis neid üksikasju näitab.
Näiteks valgusmikroskoobiga, mille suurendus on 300X, kuvatakse rakud ja mõned üksikasjad, kuid mitte raku väikesed organellid. Selleks on vaja TEM-i. TEM-id kasutavad pisikestest struktuuridest üksikasjalike piltide loomiseks elektrone, lastes koeproovist läbi elektronide ja analüüsides mustreid, kui elektronid väljuvad teiselt poolt. TEM-idelt pärinevatel piltidel on tavaliselt rakutüüp ja suurendus - pilt, millel on tähis "inimese epiteelirakkude märgistus 7900X", suurendatakse 7900 korda ja see võib näidata raku üksikasju, tuuma ja muid struktuure. Valgusmikroskoopide kasutamine tervete rakkude jaoks ja TEM-ide kasutamine väiksemate omaduste jaoks võimaldab usaldusväärseid ja täpseid tuvastada ka kõige keerukamaid rakustruktuure.
Mida näitavad raku mikrograafid?
Mikrograafid on valgusmikroskoopide ja TEM-ide abil saadud suurendatud kujutised. Rakkude mikrograafid võetakse sageli koeproovidest ja need näitavad rakkude ja sisestruktuuride pidevat massi, mida on raske individuaalselt tuvastada. Tavaliselt näitavad sellised mikrograafiad palju jooni, punkte, plaastreid ja kobaraid, mis moodustavad raku ja selle organellid. Erinevate osade tuvastamiseks on vaja süstemaatilist lähenemisviisi.
See aitab teada saada, mis eristab raku erinevaid struktuure. Rakud ise on mikrograafis suurim suletud keha, kuid rakkude sees on palju erinevaid struktuure, millel kõigil on oma identifitseerimisjoonte komplekt. Kõrgetasemeline lähenemisviis, kus tuvastatakse suletud piirid ja leitakse suletud kujundid, aitab pildi komponendid isoleerida. Seejärel on võimalik iga osa eraldi tuvastada, otsides ainulaadseid omadusi.
Rakuorganellide mikrograafiad
Kõige raskemad õigesti tuvastatavad rakustruktuurid on igas rakus asuvad pisikesed membraaniga seotud organellid. Need struktuurid on olulised raku funktsioneerimiseks ja enamasti on need raku ainet sisaldavad väikesed kotid nagu valgud, ensüümid, süsivesikud ja rasvad. Neil kõigil on rakus oma rollid ning need moodustavad olulise osa raku uurimisest ja raku struktuuri tuvastamisest.
Kõigil rakkudel pole igat tüüpi organellid ja nende arv varieerub suuresti. Enamik organellidest on nii väikesed, et neid saab tuvastada ainult organellide TEM-piltide põhjal. Kuigi kuju ja suurus aitavad mõnda organelli eristada, on tavaliselt vaja näha sisemust, et olla kindel, millist tüüpi organelleid näidatakse. Nagu teiste rakustruktuuride puhul ja kogu raku jaoks tervikuna, muudab iga organelle eripära identifitseerimise hõlpsamaks.
Lahtrite tuvastamine
Võrreldes teiste rakumikrogrammides leiduvate subjektidega on rakud vaieldamatult suurimad, kuid nende piire on sageli üllatavalt raske leida. Bakterirakud on sõltumatud ja nende rakusein on suhteliselt paks, nii et neid on tavaliselt lihtne näha. Kõigil muudel rakkudel, eriti kõrgemate loomade kudedes, on ainult õhuke rakumembraan ja rakusein puudub. Kudede mikrograafidel on sageli ainult nõrgad jooned, mis näitavad rakumembraane ja iga raku piire.
Lahtritel on kaks omadust, mis muudavad tuvastamise lihtsamaks. Kõigil rakkudel on pidev rakumembraan, mis ümbritseb neid, ja rakumembraan ümbritseb mitmeid muid pisikesi struktuure. Kui selline pidev membraan on leitud ja see ümbritseb paljusid teisi keha, millel kõigil on oma sisemine struktuur, saab seda suletud ala tuvastada kui rakku. Kui lahtri identiteet on selge, saab sisekonstruktsioone tuvastada.
Tuuma leidmine
Kõigil rakkudel pole tuuma, kuid enamikul loomadel ja taimedel olevatest rakkudest need on. Üherakulistel organismidel, näiteks bakteritel, ei ole tuuma ja mõnel loomarakul, näiteks inimese küpsetel punastel verelibledel, seda samuti pole. Teistel tavalistel rakkudel nagu maksarakud, lihasrakud ja naharakud on rakumembraani sees selgelt määratletud tuum.
Tuum on raku suurim keha ja see on tavaliselt enam-vähem ümara kujuga. Erinevalt lahtrist pole sellel palju konstruktsioone. Tuuma suurim objekt on ümmargune tuum, mis vastutab ribosoomide moodustamise eest. Kui suurendus on piisavalt suur, on näha tuuma sees olevate kromosoomide ussisarnaseid struktuure, eriti kui rakk valmistub jagunema.
Millised ribosoomid välja näevad ja mida nad teevad
Ribosoomid on valgu ja ribosoomi RNA pisikesed tükid, kood, mille järgi valke toodetakse. Neid saab tuvastada membraani puudumise ja väikese suuruse järgi. Rakuraku organoleelide mikrograafides näevad nad välja nagu tahke aine väikesed terad ja neid rakke on palju hajutatud palju.
Mõned ribosoomid on kinnitatud endoplasmaatilise retikulaari juurde, tuuma lähedal asuvad voldid ja tuubulid. Need ribosoomid aitavad rakul toota spetsialiseeritud valke. Väga suure suurenduse korral võib olla võimalik näha, et ribosoomid koosnevad kahest sektsioonist, millest suurem osa koosneb RNA-st ja väiksem klaster koosneb valmistatud valkudest.
Endoplamaatilist retikulumi on lihtne tuvastada
Endoplasmaatiline retikulum, mis on leitud ainult tuuma sisaldavates rakkudes, on struktuur, mis koosneb volditud kottidest ja tuubidest, mis paiknevad tuuma ja rakumembraani vahel. See aitab rakul hallata valkude vahetust raku ja tuuma vahel ning sellel on ribosoomid, mis on kinnitatud sektsiooni, mida nimetatakse töötlemata endoplasmaatiliseks retikulumiks.
Jäme endoplasmaatiline retikulum ja selle ribosoomid toodavad rakuspetsiifilisi ensüüme, näiteks pankreaserakkudes insuliini ja valgevereliblede antikehi. Siledal endoplasmaatilisel retikulumil pole ribosoome kinnitatud ja see toodab süsivesikuid ja lipiide, mis aitavad rakumembraane puutumatuna hoida. Endoplasmaatilise retikulumi mõlemat osa saab tuvastada nende seotuse kaudu raku tuumaga.
Mitokondrite tuvastamine
Mitokondrid on raku elektrijaamad, mis seedivad glükoosi, et toota säilitusmolekuli ATP, mida rakud energia saamiseks kasutavad. Organell koosneb siledast välismembraanist ja volditud sisemisest membraanist. Energia tootmine toimub molekulide ülekandumisega läbi sisemise membraani. Mitokondrite arv rakus sõltub raku funktsioonist. Näiteks lihasrakkudel on palju mitokondreid, kuna need kulutavad palju energiat.
Mitokondreid saab tuvastada siledate, piklike kehadena, mis on tuuma järel suuruselt teine organell. Nende eripäraks on volditud sisemine membraan, mis annab mitokondrite sisemusele selle struktuuri. Rakumikrograafil näevad sisemise membraani voldid välja nagu sõrmed, mis ulatuvad mitokondrite sisemusse.
Kuidas leida lüsosoomid TEM-i piltidelt organellidest
Lüsosoomid on väiksemad kui mitokondrid, nii et neid saab näha ainult TEM-i suurendusega piltidel. Neid eristab ribosoomidest membraan, mis sisaldab nende seedeensüüme. Neid võib sageli vaadelda ümardatud või sfääriliste kujunditena, kuid ka siis, kui nad on tükk rakujäätmeid ümbritsenud, võivad need olla ebakorrapärased.
Lüsosoomide ülesandeks on rakuainete seedimine, mida enam ei vajata. Rakufragmendid lagundatakse ja väljutatakse rakust. Lüsosoomid ründavad ka võõraid aineid, mis sisenevad rakku ja on kaitseks bakterite ja viiruste eest.
Millised Golgi kehad välja näevad
Golgi kehad või Golgi struktuurid on lamestatud kottide ja torude virnad, mis näevad välja nagu need oleks keskelt kokku pressitud. Iga kott on ümbritsetud membraaniga, mida saab näha piisava suurenduse korral. Mõnikord näevad nad välja nagu endoplasmaatilise retikulumi väiksem versioon, kuid need on eraldi kehad, mis on korrapärasemad ja pole tuumaga seotud. Golgi kehad aitavad toota lüsosome ja muundada valke ensüümideks ja hormoonideks.
Kuidas tuvastada tsentrioole
Tsentrioolid on paaris ja tavaliselt leitakse tuuma lähedal. Need on pisikesed silindrilised valgukimbud ja on rakkude jagunemise võti. Paljusid rakke vaadates võivad mõned olla jagamisprotsessis ja tsentrioolid muutuvad siis väga silmapaistvateks.
Jagunemise ajal lahustub raku tuum ja kromosoomides leitav DNA dubleeritakse. Seejärel loovad tsentrioolid kiudude spindli, mille mööda kromosoomid rändavad raku vastaskülgedesse. Seejärel võib rakk jaguneda iga tütarrakuga, saades täieliku komplemendi kromosoomidest. Selle protsessi käigus asuvad tsentrioolid kiudude spindli mõlemas otsas.
Tsütoskeleti leidmine
Kõik rakud peavad säilitama teatud kuju, kuid mõned peavad jääma jäigaks, samas kui teised võivad olla paindlikumad. Rakk hoiab oma kuju tsütoskeleti abil, mis koosneb sõltuvalt raku funktsioonist erinevatest struktuurielementidest. Kui rakk on osa suuremast struktuurist, näiteks elundist, mis peab oma kuju säilitama, koosneb tsütoskelett jäikadest tuubulitest. Kui rakul lastakse rõhu all saagiseks saada ja see ei pea täielikult oma kuju säilitama, on tsütoskelett heledam, paindlikum ja koosneb valgufilamentidest.
Raku mikrograafilisel vaatlusel ilmub tsütoskelett tuubulite korral paksude topeltjoontena ja hõõgniitide jaoks õhuke üksikjoon. Mõnedes rakkudes võib selliseid jooni vaevalt olla, kuid teistes võivad avatud ruumid olla täidetud tsütoskeletiga. Rakustruktuuride tuvastamisel on oluline hoida organellimembraanid eraldatuna, jälgides nende suletud ahelat, kui tsütoskeleti jooned on avatud ja ületavad raku.
Kõike kokku panema
Kõigi rakustruktuuride täielikuks tuvastamiseks on vaja mitut mikrograafi. Neil, mis näitavad kogu rakku või mitut rakku, pole väikseimate struktuuride, näiteks kromosoomide, jaoks piisavalt üksikasju. Mitmed järk-järgult suurema suurendusega organellide mikrograafiad näitavad suuremaid struktuure nagu mitokondrid ja siis kõige väiksemaid kehasid nagu tsentrioole.
Suurendatud koeproovi esmakordsel uurimisel võib olla keeruline erinevaid rakustruktuure kohe näha, kuid rakumembraanide jälgimine on hea algus. Tuuma ja suuremate organellide, näiteks mitokondrite tuvastamine on sageli järgmine samm. Suurema suurendusega mikrograafides saab teisi organellid sageli identifitseerida elimineerimise teel, otsides peamisi eristavaid omadusi. Iga organellide arv ja struktuur annavad seejärel vihje raku ja selle kudede funktsiooni kohta.