Inhoud
- Wat laten celmicrofoto's zien?
- Microfoto's van celorganellen
- Cellen identificeren
- De kern vinden
- Hoe ribosomen eruit zien en wat ze doen
- Het endoplamisch reticulum is gemakkelijk te identificeren
- Identificatie van mitochondriën
- Lysosomen vinden in TEM-afbeeldingen van organellen
- Hoe Golgi-lichamen eruit zien
- Hoe Centrioles te identificeren
- Het Cytoskeleton vinden
- Alles bij elkaar zetten
Levende cellen variëren van die van eencellige algen en bacteriën, via meercellige organismen zoals mos en wormen, tot complexe planten en dieren inclusief de mens. Bepaalde structuren worden gevonden in alle levende cellen, maar eencellige organismen en cellen van hogere planten en dieren zijn ook op veel manieren verschillend. Lichtmicroscopen kunnen cellen vergroten zodat de grotere, meer gedefinieerde structuren kunnen worden gezien, maar transmissie elektronenmicroscopen (TEM's) zijn nodig om de kleinste celstructuren te zien.
Cellen en hun structuren zijn vaak moeilijk te identificeren omdat de wanden vrij dun zijn en verschillende cellen een totaal ander uiterlijk kunnen hebben. Cellen en hun organellen hebben elk kenmerken die kunnen worden gebruikt om ze te identificeren, en het helpt om een voldoende vergroting te gebruiken die deze details toont.
Een lichtmicroscoop met een vergroting van 300X toont bijvoorbeeld cellen en enkele details, maar niet de kleine organellen in de cel. Daarvoor is een TEM nodig. TEM's gebruiken elektronen om gedetailleerde afbeeldingen van kleine structuren te maken door elektronen door het weefselmonster te schieten en de patronen te analyseren terwijl de elektronen de andere kant verlaten. Afbeeldingen van TEM's worden meestal gelabeld met het celtype en de vergroting - een afbeelding gemarkeerd "tem van menselijke epitheelcellen gelabeld 7900X" wordt 7.900 keer vergroot en kan celdetails, de kern en andere structuren tonen. Het gebruik van lichtmicroscopen voor hele cellen en TEM's voor kleinere functies maakt de betrouwbare en nauwkeurige identificatie van zelfs de meest ongrijpbare celstructuren mogelijk.
Wat laten celmicrofoto's zien?
Microfoto's zijn de vergrote afbeeldingen verkregen van lichtmicroscopen en TEM's. Celmicrofoto's worden vaak genomen van weefselmonsters en vertonen een continue massa cellen en interne structuren die moeilijk individueel te identificeren zijn. Meestal vertonen dergelijke microfoto's veel lijnen, stippen, vlakken en clusters die de cel en zijn organellen vormen. Een systematische aanpak is nodig om de verschillende onderdelen te identificeren.
Het helpt om te weten wat de verschillende celstructuren onderscheidt. De cellen zelf zijn het grootste gesloten lichaam in de microfoto, maar in de cellen bevinden zich veel verschillende structuren, elk met zijn eigen set identificerende kenmerken. Een aanpak op hoog niveau waarbij gesloten grenzen worden geïdentificeerd en gesloten vormen worden gevonden, helpt de componenten op de afbeelding te isoleren. Het is dan mogelijk om elk afzonderlijk onderdeel te identificeren door te zoeken naar unieke kenmerken.
Microfoto's van celorganellen
Een van de moeilijkste celstructuren om correct te identificeren, zijn de kleine membraangebonden organellen in elke cel. Deze structuren zijn belangrijk voor celfuncties en de meeste zijn kleine zakjes celmateriaal zoals eiwitten, enzymen, koolhydraten en vetten. Ze hebben allemaal hun eigen rol in de cel en vormen een belangrijk onderdeel van celstudie en identificatie van de celstructuur.
Niet alle cellen hebben alle soorten organellen en hun aantal varieert sterk. De meeste organellen zijn zo klein dat ze alleen kunnen worden geïdentificeerd op TEM-afbeeldingen van organellen. Hoewel vorm en grootte sommige organellen helpen te onderscheiden, is het meestal noodzakelijk om de binnenstructuur te zien om er zeker van te zijn welk type organel wordt getoond. Net als bij de andere celstructuren en voor de cel als geheel, maken de speciale kenmerken van elke organel identificatie eenvoudiger.
Cellen identificeren
Vergeleken met de andere onderwerpen in celmicrofoto's zijn cellen verreweg de grootste, maar hun grenzen zijn vaak verrassend moeilijk te vinden. Bacteriële cellen zijn onafhankelijk en hebben een relatief dikke celwand, zodat ze meestal gemakkelijk kunnen worden gezien. Alle andere cellen, vooral die in de weefsels van hogere dieren, hebben alleen een dun celmembraan en geen celwand. Op microfoto's van weefsel zijn er vaak alleen vage lijnen die de celmembranen en grenzen van elke cel weergeven.
Cellen hebben twee kenmerken die identificatie eenvoudiger maken. Alle cellen hebben een continu celmembraan dat hen omringt, en het celmembraan omsluit een aantal andere kleine structuren. Zodra een dergelijk continu membraan is gevonden en het vele andere lichamen omsluit die elk hun eigen interne structuur hebben, kan dat omsloten gebied worden geïdentificeerd als een cel. Zodra de identiteit van een cel duidelijk is, kan de identificatie van de interne structuren plaatsvinden.
De kern vinden
Niet alle cellen hebben een kern, maar de meeste in dierlijke en plantaardige weefsels wel. Eencellige organismen zoals bacteriën hebben geen kern, en sommige dierlijke cellen zoals menselijke rijpe rode bloedcellen hebben er ook geen. Andere veel voorkomende cellen zoals levercellen, spiercellen en huidcellen hebben allemaal een duidelijk gedefinieerde kern in het celmembraan.
De kern is het grootste lichaam in de cel en is meestal min of meer een ronde vorm. In tegenstelling tot de cel heeft het niet veel structuren erin. Het grootste object in de kern is de ronde nucleolus die verantwoordelijk is voor het maken van ribosomen. Als de vergroting hoog genoeg is, kunnen de wormachtige structuren van de chromosomen in de kern worden gezien, vooral wanneer de cel zich voorbereidt om te delen.
Hoe ribosomen eruit zien en wat ze doen
Ribosomen zijn kleine klontjes eiwit en ribosomaal RNA, de code volgens welke de eiwitten worden vervaardigd. Ze kunnen worden geïdentificeerd door hun gebrek aan membraan en door hun kleine omvang. In microfoto's van celorganellen zien ze eruit als kleine korrels vaste stof, en er zijn veel van deze korrels verspreid door de cel.
Sommige ribosomen zijn bevestigd aan het endoplasmatisch reticulum, een reeks vouwen en buisjes nabij de kern. Deze ribosomen helpen de cel om gespecialiseerde eiwitten te produceren. Bij een zeer hoge vergroting is het mogelijk om te zien dat de ribosomen zijn samengesteld uit twee secties, het grootste deel bestaat uit RNA en een kleinere cluster bestaande uit de vervaardigde eiwitten.
Het endoplamisch reticulum is gemakkelijk te identificeren
Het endoplasmatisch reticulum is alleen te vinden in cellen met een kern en is een structuur die bestaat uit gevouwen zakjes en buizen die zich tussen de kern en het celmembraan bevinden. Het helpt de cel de uitwisseling van eiwitten tussen de cel en de kern te beheren, en het heeft ribosomen gehecht aan een sectie die het ruwe endoplasmatische reticulum wordt genoemd.
Het ruwe endoplasmatische reticulum en zijn ribosomen produceren celspecifieke enzymen zoals insuline in pancreascellen en antilichamen voor witte bloedcellen. Het gladde endoplasmatische reticulum heeft geen ribosomen en produceert koolhydraten en lipiden die helpen de celmembranen intact te houden. Beide delen van het endoplasmatisch reticulum kunnen worden geïdentificeerd door hun verbinding met de kern van de cel.
Identificatie van mitochondriën
Mitochondria zijn de krachtpatsers van de cel, die glucose verteren om het opslagmolecuul ATP te produceren dat cellen gebruiken voor energie. De organel bestaat uit een glad buitenmembraan en een gevouwen binnenmembraan. Energieproductie vindt plaats door een overdracht van moleculen over het binnenmembraan. Het aantal mitochondriën in een cel hangt af van de celfunctie. Spiercellen hebben bijvoorbeeld veel mitochondriën omdat ze veel energie verbruiken.
Mitochondria kunnen worden geïdentificeerd als gladde, langwerpige lichamen die de tweede grootste organel na de kern zijn. Hun onderscheidende kenmerk is het gevouwen binnenmembraan dat het interieur van de mitochondriën zijn structuur geeft. Op een microfoto van een cel zien de plooien van het binnenste membraan eruit als vingers die in het inwendige van de mitochondriën steken.
Lysosomen vinden in TEM-afbeeldingen van organellen
Lysosomen zijn kleiner dan mitochondriën, dus ze kunnen alleen worden gezien in sterk vergrote TEM-afbeeldingen. Ze onderscheiden zich van ribosomen door het membraan dat hun spijsverteringsenzymen bevat. Ze kunnen vaak worden gezien als afgeronde of bolvormige vormen, maar ze kunnen ook onregelmatige vormen hebben wanneer ze een stuk celafval hebben omgeven.
De functie van lysosomen is om celmateriaal te verteren dat niet langer nodig is. Celfragmenten worden afgebroken en uit de cel verwijderd. Lysosomen vallen ook vreemde stoffen aan die de cel binnendringen en zijn als zodanig een afweer tegen bacteriën en virussen.
Hoe Golgi-lichamen eruit zien
Golgi-lichamen of Golgi-structuren zijn stapels afgeplatte zakken en buizen die eruitzien alsof ze in het midden aan elkaar zijn geknepen. Elke zak is omgeven door een membraan dat kan worden gezien bij voldoende vergroting. Ze zien er soms uit als een kleinere versie van het endoplasmatisch reticulum, maar het zijn afzonderlijke lichamen die regelmatiger zijn en niet aan de kern zijn gehecht. Golgi-lichamen helpen bij het produceren van lysosomen en zetten eiwitten om in enzymen en hormonen.
Hoe Centrioles te identificeren
Centriolen komen in paren en worden meestal in de buurt van de kern gevonden. Het zijn kleine cilindrische eiwitbundels en zijn een sleutel voor celdeling. Bij het bekijken van veel cellen, zijn sommige bezig met delen, en de centriolen worden dan erg prominent.
Tijdens deling lost de celkern op en wordt het DNA in de chromosomen gedupliceerd. De centriolen creëren vervolgens een spil van vezels waarlangs de chromosomen migreren naar tegenovergestelde uiteinden van de cel. De cel kan zich vervolgens delen met elke dochtercel die een volledig complement van chromosomen ontvangt. Tijdens dit proces bevinden de centriolen zich aan beide uiteinden van de spil van vezels.
Het Cytoskeleton vinden
Alle cellen moeten een bepaalde vorm behouden, maar sommige moeten stijf blijven terwijl andere flexibeler kunnen zijn. De cel behoudt zijn vorm met een cytoskelet dat bestaat uit verschillende structurele elementen, afhankelijk van de celfunctie. Als de cel deel uitmaakt van een grotere structuur, zoals een orgaan dat zijn vorm moet behouden, bestaat het cytoskelet uit stijve buisjes. Als de cel onder druk mag meegeven en zijn vorm niet volledig hoeft te behouden, is het cytoskelet lichter, flexibeler en bestaat het uit eiwitfilamenten.
Bij het bekijken van de cel op een microfoto verschijnt het cytoskelet als dikke dubbele lijnen in het geval van buisjes en dunne enkele lijnen voor filamenten. Sommige cellen kunnen nauwelijks dergelijke lijnen hebben, maar in andere kunnen open ruimtes worden gevuld met het cytoskelet. Bij het identificeren van celstructuren is het belangrijk om de organelmembranen gescheiden te houden door hun gesloten circuit te volgen terwijl de lijnen van het cytoskelet open zijn en de cel kruisen.
Alles bij elkaar zetten
Voor een volledige identificatie van alle celstructuren zijn verschillende microfoto's nodig. Degenen die de hele cel of meerdere cellen weergeven, hebben onvoldoende details voor de kleinste structuren zoals chromosomen. Verschillende microfoto's van organellen met een geleidelijk hogere vergroting tonen de grotere structuren zoals mitochondriën en vervolgens de kleinste lichamen zoals de centriolen.
Bij het eerst onderzoeken van een vergroot weefselmonster, kan het moeilijk zijn om de verschillende celstructuren onmiddellijk te zien, maar het traceren van de celmembranen is een goed begin. Het identificeren van de kern en grotere organellen zoals de mitochondriën is vaak de volgende stap. In de microfoto's met een hogere vergroting kunnen de andere organellen vaak worden geïdentificeerd door een proces van eliminatie, op zoek naar belangrijke onderscheidende kenmerken. De aantallen van elke organel en structuur geven dan een aanwijzing met betrekking tot de functie van de cel en zijn weefsels.