Opracowanie metod otrzymywania poszczególnych struktur komórkowych

Opracowanie metod otrzymywania poszczególnych struktur komórkowych w ilościach umożliwiających przeprowadzenie analizy ich składu chemicznego miało znaczny wpływ na rozwój naszej wiedzy o lokalizacji poszczególnych reakcji chemicznych w organellach komórkowych, a przez to przyczyniło się do wyjaśnienia wielu ich funkcji. Na tej drodze przekonano się, że białka i lipidy występują we wszystkich organellach komórkowych, że enzymy katalizujące reakcje oksydatywnej fosforylacji, zlokalizowane są w mitochondriach, że kwasy dezoksyrybonukleinowe występują nie tylko w jądrach, ale także, choć w mniejszych ilościach, w mitochondriach i chloroplastach. Szczegółowy skład chemiczny enzymów, lipidów i cukrów występujących w organellach komórkowych jest przedmiotem badań biochemii.

Aby móc zrozumieć, jakie mechanizmy decydują o tym, że procesy chemiczne w komórkach zachodzą w sposób tak precyzyjnie uporządkowany w przestrzeni i w czasie, konieczne jest jednakże wyjaśnienie przestrzennego uporządkowania cząsteczek różnych substancji chemicznych budujących struktury komórkowe. Należy bowiem uświadomić sobie, że w żywej komórce, której objętość wynosi zwykle około jednej milionowej części milimetra sześciennego, zachodzi równocześnie kilkadziesiąt lub kilkaset złożonych reakcji chemicznych. Ten sam związek chemiczny może być w jednym obszarze komórkowym syntetyzowany, a w innym rozkładany.

Już przed II wojną światową zdano sobie sprawę, że jest to możliwe tylko dzięki wysokiemu stopniowi organizacji komórek. Dopiero jednak wprowadzenie w latach pięćdziesiątych do badań cytologicznych mikroskopów elektronowych charakteryzujących się dużą zdolnością rozdzielczą ujawniło złożoność organizacji komórek. W mikroskopie elektronowym rolę światła spełnia wiązka elektronów rozpędzonych pod napięciem rzędu kilkudziesięciu tysięcy woltów. Zamiast soczewek w mikroskopie elektronowym użyte są odpowiednie magnesy, tak że wiązka elektronów zachowuje się podobnie do wiązki światła. Ze względu na małą długość fali elektronu (około 0,05 A) teoretyczna zdolność rozdzielcza mikroskopu elektronowego wynosi 0,025 A, ale w praktyce trudności techniczne w konstrukcji soczewek magnetycznych sprawiają, że nie przekracza ona 10 A, czyli 0,001 u.. Elektrony, przechodząc przez badany preparat, absorbują się w nim lub droga ich ulega załamaniu, dzięki czemu na kliszy lub ekranie mikroskopu możemy dostrzec struktury komórkowe.

Podobne wpisy