O que é uma gaiola?

Em 1665, o inglês Robert Hooke construiu um dispositivo que chamamos de microscópio. Como qualquer pessoa curiosa, e os cientistas diferem de um simples mortal entre outras vantagens e essa qualidade, Hooke começou a examinar tudo o que chegava à mão através de um microscópio.

Dois anos depois, ele encontrou uma rolha. Ele fez seu corte mais fino e ... outra descoberta. Seus olhos viram a estrutura interna da cortiça, parecendo um favo de mel. Ele chamou essas pequenas células "Células", que em russo significa células, ninhos, favos de mel, células, em uma palavra, algo cercado, isolado do resto. Este termo foi adotado pela ciência, pois refletia com surpreendente precisão as propriedades das partículas elementares dos seres vivos. No entanto, isso ficou claro muito mais tarde. Nesse ínterim, diferentes pesquisadores estão detectando células em objetos diferentes. A ideia da universalidade da estrutura da matéria viva está no ar.

Biólogo após biólogo confirmam: tal e tal organismo vivo consiste em células. A quantidade de observações está crescendo. Um pouco mais, e a quantidade se transforma em qualidade. Porém, esse "um pouco" demorou quase 100 anos. Somente em 1838-1839 o botânico Schleiden e o anatomista Schwann se atrevem a generalizar: "Todos os organismos vivos são compostos de células." Dizer "todo", a ciência levou mais de um século, mas essa é a diferença entre a soma das observações e a teoria científica que as generaliza.

E, no entanto, a teoria celular ainda não poderia ser considerada criada. O ponto essencial não ficou claro: de onde vêm as próprias células. Os biólogos observaram repetidamente e até descreveram sua divisão. Mas nunca ocorreu a ninguém que esse processo é o nascimento de novas células. Um pesquisador moderno corretamente observou a esse respeito: "A observação raramente é reconhecida se nos força a tirar conclusões irracionais, e a afirmação de que cada célula surge como resultado da divisão de outra, previamente existente, parecia completamente irracional."

^{O esquema moderno da estrutura da célula, baseado em observações microscópicas eletrônicas: 1 - núcleo; 2 - nucléolo; 3 - envelope nuclear; 4 - citoplasma; 5 - centríolos; 6 - retículo endoplasmático; 7 - mitocôndrias; Escudo de 8 células.}

E ainda, em 1859, um postulado "irracional" foi formulado, que lançou as bases para uma nova biologia celular: "Cada célula vem de uma célula".

O microscópio de Robert Hooke foi ampliado 100 vezes. Foi o suficiente para ver a gaiola. 300 anos depois, em 1963, um microscópio eletrônico amplia uma célula 100 mil vezes. Isso já é o suficiente para considerá-la. A diferença, como dizem os físicos, é de apenas três ordens de magnitude. Mas por trás deles está um caminho complexo e difícil da biologia descritiva à biologia molecular, do primeiro contato com a célula ao estudo detalhado de suas estruturas.

A figura mostra uma célula vista através de um microscópio eletrônico moderno. O leitor deve ser paciente: agora seu "inventário" seguirá.

Começaremos com o shell. Ela é um costume da gaiola. O shell monitora vigilantemente se as substâncias desnecessárias no momento não penetram na célula; pelo contrário, as substâncias de que a célula necessita podem contar com a sua máxima assistência. O núcleo está localizado aproximadamente no centro da célula. O que ele "flutua" é o citoplasma, em outras palavras, o conteúdo da célula. Infelizmente, pouco podemos acrescentar a essa definição, que está longe de ser exaustiva. Não podemos nem mesmo responder às perguntas mais elementares sem ambigüidades. Citoplasma líquido ou sólido? Líquido e sólido. Alguma coisa se move nele ou está tudo no lugar? E ele se levanta e se move. É transparente ou opaco? Sim e não. Que parte da célula ocupa? De um por cento a noventa e nove. Está tudo claro, não é?

No entanto, as respostas estão corretas. Acontece que o citoplasma é incomumente mutável, ele reage às menores mudanças no ambiente. Pique uma ameba de uma única célula com uma agulha e você verá (é claro, ao microscópio) muitas mudanças. O movimento do citoplasma, sua transparência, a viscosidade mudarão, a forma da célula mudará. Em uma palavra, aja de qualquer maneira no citoplasma e você verá: ele definitivamente reagirá de alguma forma.

No citoplasma, dissolveu uma enorme quantidade de diferentes? substancias químicas. Nele, muitos deles terminam sua jornada, e muitas vezes começam em nossa mesa. Nós salgamos a sopa - dela o sal de mesa entra na gaiola. Colocamos açúcar no chá - ele também atinge o citoplasma, no entanto, na forma como se decompõe ao meio em glicose e frutose. Comemos frutas e vegetais - as vitaminas deles migram para o citoplasma. Finalmente, uma célula sempre contém um grande conjunto de várias proteínas. Todas essas substâncias não ficam ociosas, trabalham para a célula, da qual extrai sua força, seu futuro.

No entanto, o mais surpreendente não é que essas moléculas tenham se reunido no mesmo lugar, mas que, embora por um curto período de tempo, coexistam entre si. Em um frasco de químico, muitos desses compostos e momentos não podiam ser mantidos juntos - eles reagiriam imediatamente. Mas a célula é um político sábio, precisa preservar a individualidade de cada molécula para seus próprios fins e toma todos os cuidados.

Para tanto, isola algumas das moléculas mais agressivas de suas possíveis vítimas - espalha as moléculas em diferentes "cantos" da célula - ou, em casos extremos, humilha seu ardor químico. Do ponto de vista da natureza, isso é feito de forma muito engenhosa e simples (se alguém tentasse implementar a mesma técnica em um laboratório químico, provavelmente ninguém ousaria chamá-la de simples). O que cada um de nós faria se precisasse colocar um gato e um cachorro na mesma sala? Claro que eu teria amordaçado o cachorro. Bem, às vezes a célula faz o mesmo - ela "coloca" enzimas - substâncias que governam todas as reações na célula, "restringindo" as moléculas que fecham os locais ativos das enzimas.

Portanto, o citoplasma é o local de ação de muitas reações químicas que ocorrem na célula, na verdade, é a arena de sua atividade vital.

Mas esta arena não é um espaço vazio; o espaço vital de uma célula é dividido entre seus órgãos ou, como dizem os biólogos, organelas, que significa os menores órgãos. Eles dividiram entre si não apenas o território do citoplasma, eles claramente dividiram as esferas de influência.

Organella número 1 - mitocôndrias, parece uma barcaça flutuante. Se a mitocôndria for dissecada, sua estrutura interna se assemelha a uma estreita faixa costeira de uma praia arenosa, na qual as ondas formaram dobras bizarras. Essas dobras de diferentes espessuras (nas mitocôndrias são chamadas de cristas) cruzam todo o espaço interno da mitocôndria. As mitocôndrias são as estações de energia da célula. Eles acumulam energia que então, conforme necessário, será gasta nas necessidades do corpo. Essas operações de receitas e despesas são realizadas pelo "principal energético" da célula - o ácido trifosfórico adenosina, abreviado como ATP. Além disso, é interessante que humanos e bactérias armazenem reservas de energia na mesma molécula - no ATP. Quando há necessidade de energia - para uma pessoa, digamos, para trabalho muscular, para mimosa - para folhas rolar, para vaga-lumes - para brilhar, e para uma arraia - para a formação de uma carga elétrica - pedidos chegam às mitocôndrias, e despachantes econômicos - enzimas especiais são separadas de uma grande molécula de ATP em um ou dois pedaços - um grupo de átomos contendo fósforo. No momento da separação, a energia é liberada.

Fotografias microscópicas eletrônicas de células tiradas vários anos atrás mostram claramente a rede que se estende do núcleo à membrana - uma coleção inteira de túbulos, flagelos, membranas, túbulos. Mesmo há 30 anos, quando o conhecimento da célula só podia ocorrer por meio da mediação de um microscópio óptico, ninguém realmente via a rede.No entanto, os cientistas sentiram que havia "algo" aqui e persistentemente desenharam algumas células na célula. O microscópio eletrônico viu o que os cientistas haviam previsto: realmente acabou sendo uma rede, e se chamou endoplasmático, isto é, intraplásmico.

Essa rede envolve firmemente o núcleo, mitocôndrias e organelas que ainda não são familiares para nós - ribossomos. Os ribossomos são fábricas de células de proteínas. Todas as coisas vivas são fornecidas com seus produtos. Dada a importância estratégica dessas instalações, a natureza garantiu que a obra ocorresse sem problemas. A produtividade da fábrica de proteínas é enorme: por hora de operação, cada ribossomo sintetiza mais proteína do que pesa.

Mas, como todo negócio, os ribossomos trabalham sob liderança rígida e implacável. As ordens vêm do núcleo, do principal controlador da síntese de proteínas - o cromossomo.

Os cromossomos são encontrados no núcleo de todos os seres vivos: bactérias, plantas, animais. Os cromossomos humanos parecem diferentes de, digamos, uma mariposa, mas em todos os lugares eles servem o mesmo serviço: eles controlam a síntese de proteínas. É nos cromossomos que as moléculas de ácido desoxirribonucléico - DNA - estão localizadas. Eles, como um livro de receitas, contêm receitas para preparar uma grande variedade de proteínas, que são utilizadas para as necessidades da própria célula e para "exportação". O funcionamento normal do corpo é baseado na estrita especificidade de dezenas de milhares de proteínas. Para salvar sua cara nessa comoção, você precisa se lembrar bem de sua própria estrutura. Os próprios esquilos não se lembram dele; a célula faz isso por eles com a ajuda do DNA. Uma de suas moléculas armazena a estrutura de dezenas de proteínas. Cada cromossomo é liberado de uma quantidade estritamente definida de DNA para um determinado organismo. O DNA no cromossomo é compactado de maneira muito compacta: o comprimento do cromossomo é medido em milésimos de milímetro, e o comprimento das moléculas de DNA nele colocadas é em metros.

Agora, quando consideramos uma célula dormente, sem divisão, os cromossomos são muito pouco visíveis: eles funcionam e, para isso, precisam maximizar sua superfície - eles se alongam e, portanto, se estreitam.

No entanto, esse tempo não dura tanto (para nós) - apenas 10-20 horas. Após um período de intenso trabalho, a célula começa a se preparar para a divisão; os cromossomos também se preparam para isso: eles se retorcem, engrossam e se alinham em um plano - neste momento, são fáceis de ver. Quando o leitor chegar à descrição da divisão celular, os cromossomos estarão claramente visíveis e nós, aproveitando isso, contaremos sobre eles com mais detalhes.

Este é o fim de nossa excursão ao interior celular. Mas isso não significa de forma alguma que esgotamos a célula; muitos de seus detalhes ficaram fora de nossa atenção. Mas escolhemos o principal, sem o qual será difícil continuar o caminho para o nosso objetivo final. E, dando mais um passo, precisamos tirar deste capítulo uma ideia clara das três estruturas da célula - a estação de energia, a fábrica de proteínas e o cromossomo. Se o leitor entendeu, ele passou para o próximo capítulo.

Azernikov V.Z. - O código resolvido

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