التركيب الخلوي للكائنات الحية. هيكل خلية الكائن الحي

يتكون جسم الإنسان، مثل جسم جميع الكائنات متعددة الخلايا، من خلايا. هناك عدة مليارات من الخلايا في جسم الإنسان - وهذا هو العنصر الهيكلي والوظيفي الرئيسي.

العظام والعضلات والجلد - كلها مبنية من الخلايا. تستجيب الخلايا بنشاط للتهيج، وتشارك في عملية التمثيل الغذائي، وتنمو وتتكاثر، ولها القدرة على تجديد ونقل المعلومات الوراثية.

خلايا أجسامنا متنوعة للغاية. يمكن أن تكون مسطحة أو مستديرة أو مغزلية الشكل أو لها فروع. ويعتمد الشكل على موضع الخلايا في الجسم والوظائف التي تؤديها. تختلف أحجام الخلايا أيضًا: من بضعة ميكرومترات (كريات الدم البيضاء الصغيرة) إلى 200 ميكرومتر (البويضة). علاوة على ذلك، على الرغم من هذا التنوع، فإن معظم الخلايا لديها خطة هيكلية واحدة: فهي تتكون من نواة وسيتوبلازم، وهي مغطاة خارجيًا بغشاء الخلية (القشرة).

توجد نواة في كل خلية ما عدا كريات الدم الحمراء. يحمل معلومات وراثية وينظم تكوين البروتينات. يتم تخزين المعلومات الوراثية حول جميع خصائص الكائن الحي في جزيئات الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA).

الحمض النووي هو المكون الرئيسي للكروموسومات. يوجد في الإنسان 46 كروموسومًا في كل خلية غير تناسلية (جسدية)، و23 كروموسومًا في الخلية الجرثومية. تظهر الكروموسومات بوضوح فقط أثناء انقسام الخلايا. عندما تنقسم الخلية، يتم نقل المعلومات الوراثية بكميات متساوية إلى الخلايا الوليدة.

في الخارج، النواة محاطة بغلاف نووي، وداخلها يوجد نواة واحدة أو أكثر، حيث تتشكل الريبوسومات - العضيات التي تضمن تجميع بروتينات الخلية.

تنغمس النواة في السيتوبلازم الذي يتكون من الهيالوبلازم (من الكلمة اليونانية "hyalinos" - الشفافة) والعضيات والشوائب الموجودة فيه. يشكل الهيالوبلازم البيئة الداخلية للخلية؛ فهو يوحد جميع أجزاء الخلية مع بعضها البعض ويضمن تفاعلها.

عضيات الخلية هي هياكل خلوية دائمة تؤدي وظائف محددة. دعونا نتعرف على بعض منهم.

الشبكة الأندوبلازميةيشبه متاهة معقدة تتكون من العديد من الأنابيب الصغيرة والحويصلات والأكياس (الصهاريج). توجد في بعض المناطق على أغشيتها ريبوسومات وتسمى هذه الشبكة بالحبيبات (الحبيبية). تشارك الشبكة الإندوبلازمية في نقل المواد داخل الخلية. تتشكل البروتينات في الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية، ويتشكل النشا الحيواني (الجليكوجين) والدهون في الشبكة الإندوبلازمية الملساء (بدون الريبوسومات).

مجمع جولجي هو نظام من الأكياس المسطحة (الصهاريج) والعديد من الحويصلات. يشارك في تراكم ونقل المواد التي تتشكل في العضيات الأخرى. يتم أيضًا تصنيع الكربوهيدرات المعقدة هنا.

الميتوكوندريا هي عضيات وظيفتها الرئيسية هي الأكسدة مركبات العضويةيرافقه إطلاق الطاقة. تدخل هذه الطاقة في تركيب جزيئات حمض الأدينوسين ثلاثي الفوسفوريك (ATP)، والتي تعمل كنوع من البطارية الخلوية العالمية. يتم بعد ذلك استخدام الطاقة الموجودة في LTF بواسطة الخلايا في عمليات مختلفة في حياتها: إنتاج الحرارة ونقل النبضات العصبية وتقلصات العضلات وغير ذلك الكثير.

تحتوي الليزوزومات، وهي هياكل كروية صغيرة، على مواد تدمر الأجزاء غير الضرورية أو المتقادمة أو التالفة من الخلية، وتشارك أيضًا في عملية الهضم داخل الخلايا.

من الخارج، تكون الخلية مغطاة بغشاء خلوي رقيق (حوالي 0.002 ميكرومتر)، يفصل محتويات الخلية عن بعضها البعض. بيئة. الوظيفة الرئيسية للغشاء هي الحماية، لكنه يدرك أيضًا تأثيرات البيئة الخارجية للخلية. الغشاء ليس صلبا، فهو شبه نفاذ، وبعض المواد تمر عبره بحرية، أي أنه يؤدي أيضا وظيفة النقل. ويتم التواصل مع الخلايا المجاورة أيضًا من خلال الغشاء.

ترى أن وظائف العضيات معقدة ومتنوعة. إنهم يلعبون نفس الدور للخلية كما تفعل الأعضاء للكائن الحي بأكمله.

يختلف عمر الخلايا في أجسامنا. لذلك، تعيش بعض خلايا الجلد 7 أيام، وخلايا الدم الحمراء - ما يصل إلى 4 أشهر، ولكن خلايا العظام - من 10 إلى 30 سنة.

الخلية هي وحدة هيكلية ووظيفية في جسم الإنسان، والعضيات هي هياكل خلوية دائمة تؤدي وظائف محددة.

بنية الخلية

هل تعلم أن مثل هذه الخلية المجهرية تحتوي على عدة آلاف من المواد، والتي، بالإضافة إلى ذلك، تشارك أيضًا في العمليات الكيميائية المختلفة.

إذا أخذنا جميع العناصر الـ 109 الموجودة في الجدول الدوري لمندليف، فسنجد أن معظمها موجود في الخلايا.

الخصائص الحيوية للخلايا:

التمثيل الغذائي – التهيج – الحركة

علم الخلايا هو العلم الذي يدرس بنية ووظيفة الخلايا. الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الأولية للكائنات الحية. تتمتع خلايا الكائنات وحيدة الخلية بجميع خصائص ووظائف الأنظمة الحية.

تتميز خلايا الكائنات متعددة الخلايا بالبنية والوظيفة. أمثلة: الأميبا، الهدبيات، اليوجلينا، بلازموديا الملاريا- هذه كائنات حية مستقلة تتمتع بجميع خصائص الحياة المذكورة أعلاه

التركيب الكيميائيالخلايا

المواد غير العضوية للخلايا

التركيب الذري: تحتوي الخلية على حوالي 70 عنصراً الجدول الدوريعناصر مندليف. 24 منها موجودة في جميع أنواع الخلايا. تسمى العناصر مثل O، C، >ї، H، β، P بالعضوية، لأنها جزء من أي كائن حي. ينقسم التركيب العنصري للخلية إلى ثلاث مجموعات رئيسية:

العناصر الكبيرة: O، C، K، N، v، K، Ca، Sh، R؛ العناصر الدقيقة: Ee، C1، vts A1، Mn؛ عناصر فائقة الصغر

أنت: gp، Si، Vg، E، I.

التركيب الجزيئي: تحتوي الخلية على جزيئات من مركبات عضوية وغير عضوية.

الماء هو أحد المواد غير العضوية الموجودة في الخلايا. يحتوي جزيء الماء على بنية مكانية غير خطية وله قطبية. تتشكل الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء الفردية، والتي تحدد الخصائص الفيزيائية والفيزيائية الخواص الكيميائيةماء.

إن وجود الروابط الهيدروجينية هو الذي يضمن عمليات التنظيم الحراري في الكائنات الحية، ونقل المحاليل على طول سيقان النباتات، وبنية العديد من المركبات العضوية.

الخصائص الفيزيائية للمياه

ويضمن التوصيل الحراري العالي للمياه توزيع موحدالحرارة في جميع أنحاء حجم السائل الموجود في الخلايا، مما يحمي الجسم من ارتفاع درجة الحرارة.

■ قدرة حرارية نوعية عالية. يتطلب كسر الروابط الهيدروجينية التي تربط جزيئات الماء معًا امتصاص كمية كبيرة من الطاقة. تضمن خاصية الماء الحفاظ على التوازن الحراري في الجسم.

■ حرارة التبخر العالية. لتبخير الماء، هناك حاجة إلى الكثير من الطاقة. درجة غليان الماء أعلى من درجة غليان العديد من المواد الأخرى. خاصية الماء هذه تحمي الجسم من ارتفاع درجة الحرارة.

■ جزيئات الماء في حركة مستمرة، وتتصادم مع بعضها البعض في الطور السائل.

■ يمكن أن يتواجد الماء في ثلاث حالات: السائل والصلب والغاز.

■ التماسك والتوتر السطحي. تحدد الروابط الهيدروجينية لزوجة الماء والتصاق جزيئاته بجزيئات المواد الأخرى (التماسك). بسبب قوى الالتصاق للجزيئات، يتم إنشاء طبقة على سطح الماء لها خاصية مثل التوتر السطحي.

والكثافة. عندما يبرد، تتباطأ حركة جزيئات الماء. يصبح عدد الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات هو الحد الأقصى. يصل الماء إلى أقصى كثافة له عند 4 درجات مئوية. عندما يتجمد الماء، فإنه يتمدد (يحتاج إلى مساحة لتكوين الروابط الهيدروجينية) وتقل كثافته. ولهذا السبب يطفو الجليد.

■ القدرة على تشكيل الهياكل الغروية. تشكل جزيئات الماء غلافًا حول الجزيئات غير القابلة للذوبان في بعض المواد، مما يمنع تكوين جزيئات كبيرة. وتسمى هذه الحالة من هذه الجزيئات مشتتة (مبعثرة). تشكل أصغر جزيئات المواد المحاطة بجزيئات الماء محاليل غروانية (السيتوبلازم والسوائل بين الخلايا).

الوظائف البيولوجية للماء

وظيفة النقل

يضمن الماء حركة المواد في الخلية والجسم، وامتصاص المواد وإزالة المنتجات الأيضية. في الطبيعة، يحمل الماء النفايات إلى التربة والمسطحات المائية.

الوظيفة الأيضية

■ الماء هو الوسط لجميع التفاعلات الكيميائية الحيوية.

■ يعتبر الماء مانحًا للإلكترون أثناء عملية التمثيل الضوئي.

■ الماء ضروري للتحلل المائي للجزيئات الكبيرة إلى مونومراتها.

ويشارك الماء في تكوين السوائل المرطبة والمخاط والإفرازات والعصائر في الجسم.

تساعد سوائل الجسم التالية على تقليل الاحتكاك: السائل الزليلي (الموجود في مفاصل الفقاريات)، والجنبي (في التجويف الجنبي)، والتأمور (في كيس التامور).

يسهل المخاط حركة المواد عبر الأمعاء ويخلق بيئة رطبة على الأغشية المخاطية الجهاز التنفسيوإلخ.

الإفرازات هي اللعاب والدموع والصفراء والحيوانات المنوية وغيرها أيونات غير عضوية

تشمل الأيونات غير العضوية في الخلية: الكاتيونات K +، Ka +، Ca 2+، M £ 2 +، N1 ^ وأنيونات SG،

N0"، n 2 ro؛، nso؛، nro 2"

إن الفرق بين عدد الكاتيونات والأنيونات الموجودة على سطح الخلية وداخلها يضمن حدوث جهد الفعل الذي يكمن وراء إثارة الأعصاب والعضلات

تنتج أنيونات حمض الفوسفوريك الفوسفات نظام المخزن، الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للبيئة داخل الخلايا في الجسم عند مستوى 6-9.

يقوم حمض الكربونيك وأنيوناته بإنشاء نظام عازل للبيكربونات ويحافظ على الرقم الهيدروجيني للبيئة خارج الخلية (بلازما الدم) عند مستوى 7-4.

تعمل مركبات النيتروجين كمصدر للتغذية المعدنية وتخليق البروتينات والأحماض النووية. ذرات الفوسفور هي جزء من الأحماض النووية والدهون الفوسفاتية وكذلك عظام الفقاريات والغطاء الكيتيني للمفصليات. أيونات الكالسيوم - هي جزء من مادة العظام؛ كما أنها ضرورية لتقلص العضلات وتخثر الدم.

أمثلة على المهام رقم 3

1. قم بتسمية العناصر الكلية والصغرى للخلية.

2. ماذا الخصائص الفيزيائيةالماء يحدد أهميته البيولوجية؟

3. ما الفرق بين المذيبات القطبية وغير القطبية؟

4. ما هو دور الكاتيونات والأنيونات الملحية في الجسم؟ ما هو النظام العازل؟

5. أي من خصائص الماء ترجع إلى قطبيته؟

أ) التوصيل الحراري. ب) القدرة الحرارية. ج) القدرة على إذابة المركبات غير القطبية. د) القدرة على إذابة المركبات القطبية.

6. يصاب الأطفال بالكساح مع نقص:

أ) المنغنيز والحديد. ب) الكالسيوم والفوسفور. ج) النحاس والزنك. د) الكبريت والنيتروجين.

7. شرح انتقال الإثارة على طول العصب:

أ) الفرق في تركيزات أيونات الصوديوم والبوتاسيوم داخل الخلية وخارجها. ب) كسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. ج) قطبية الماء د) اختلاف تركيز الكالسيوم والفوسفور داخل الخلية.

المواد العضوية للخلايا

الكربوهيدرات والدهون

الصيغة العامة للكربوهيدرات هي C p (H 2 0) p.

الكربوهيدرات القابلة للذوبان في الماء

تؤدي الكربوهيدرات القابلة للذوبان في الماء الوظائف التالية في الجسم: النقل والحماية والإشارات والطاقة.

السكريات الأحادية. الجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة للتنفس الخلوي. الفركتوز هو أحد مكونات رحيق الزهور وعصائر الفاكهة. الريبوز وديوكسي ريبوز هما عنصران هيكليان للنيوكليوتيدات، وهي مونومرات الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA).

السكريات الثنائية. السكروز (الجلوكوز + الفركتوز) هو المنتج الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي التي تنتقل في النباتات. اللاكتوز (الجلوكوز + الجالاكتوز) هو أحد مكونات حليب الثدييات. المالتوز (جلوكوز + جلوكوز) هو مصدر الطاقة في إنبات البذور.

الكربوهيدرات غير القابلة للذوبان في الماء

الكربوهيدرات البوليمرية والنشا والجليكوجين والسليلوز والكيتين غير قابلة للذوبان في الماء.

وظائف الكربوهيدرات البوليمرية: الهيكلية والتخزين والطاقة والحماية.

النشا - يتكون من جزيئات حلزونية متفرعة تشكل مواد تخزين في أنسجة النبات.

السليلوز عبارة عن بوليمر يتكون من بقايا الجلوكوز ويتكون من عدة سلاسل متوازية مستقيمة متصلة بواسطة روابط هيدروجينية. يمنع هذا الهيكل تغلغل الماء ويضمن استقرار أغشية السليلوز في الخلايا النباتية.

الكيتين هو العنصر الهيكلي الرئيسي لتكامل المفصليات وجدران خلايا الفطريات.

الجليكوجين هو مادة تخزين خلية حيوانية.

الدهون هي استرات الأحماض الدهنيةوالجلسرين. غير قابلة للذوبان في الماء، ولكن قابل للذوبان في المذيبات غير القطبية. موجود في جميع الخلايا . تتكون الدهون من ذرات الهيدروجين والأكسجين والكربون.

أنواع الدهون: الدهون، الشموع، الدهون الفوسفاتية، الجامدة (المنشطات).

وظائف الدهون

التخزين - يتم تخزين الدهون في أنسجة الحيوانات الفقارية.

الطاقة - نصف الطاقة التي تستهلكها خلايا الفقاريات أثناء الراحة تتشكل نتيجة أكسدة الدهون. وتستخدم الدهون أيضا كمصدر للمياه.

وقائي - طبقة الدهون تحت الجلد تحمي الجسم من الأضرار الميكانيكية

الهيكلية - الفسفوليبيدات جزء من أغشية الخلايا.

العزل الحراري - تساعد الدهون تحت الجلد على الاحتفاظ بالحرارة.

العزل الكهربائي - المايلين الذي تفرزه خلايا شوان يعزل بعض الخلايا العصبية، مما يسرع بشكل كبير من انتقال النبضات العصبية.

مغذي - الأحماض الصفراويةوفيتامين ب يتكون من الستيرويدات.

التشحيم - يغطي الشمع الجلد والفراء والريش ويحميها من الماء.

تُغطى أوراق العديد من النباتات بطبقة شمعية؛ ويستخدم الشمع في بناء أقراص العسل.

الهرمونات - هرمون الغدة الكظرية - الكورتيزون والهرمونات الجنسية ذات طبيعة دهنية. لا تحتوي جزيئاتها على أحماض دهنية.

أمثلة على المهام رقم 4

1. أي مما يلي مركبات كيميائيةليس البوليمر الحيوي؟

أ) البروتين. ب) الجلوكوز. ج) حمض الديوكسي ريبونوكلييك. د) السليلوز.

2. يتم تصنيع الكربوهيدرات أثناء عملية التمثيل الضوئي من:

أ) 0 2 و ح 2 0؛ ب) C0 2 وH 2؛ ج) C0 2 وH 2 0؛ د) C0 2 و H 2 C0 3.

3. يتم تخزين الكربوهيدرات في الخلايا الحيوانية:

أ) السليلوز. ب) النشا. ج) مورين. د) الجليكوجين.

4. أي المركبات التالية ذات طبيعة دهنية؟

أ) الهيموجلوبين. ب) الأنسولين. ج) التستوستيرون. د) البنسلين.

5. يعدد وظائف الدهون في الجسم.

6. في أي أعضاء النبات والحيوان تتركز الدهون؟

البروتينات عبارة عن بوليمرات غير متجانسة بيولوجية تكون مونومراتها عبارة عن أحماض أمينية. تسمى البوليمرات المكونة من الأحماض الأمينية بالبولي ببتيدات. يتم تصنيع البروتينات في الكائنات الحية وتؤدي وظائف مفيدة معينة فيها.

أرز. هيكل البروتين:

1 - البنية الأولية، 2 - البنية الثانوية، 3 - البنية الثالثة، 4 - البنية الرباعية

جميع البروتينات عبارة عن عديدات ببتيدات، ولكن ليست كل عديدات الببتيدات عبارة عن بروتينات. يمكن أن تحتوي البروتينات على 20 حمضًا أمينيًا مختلفًا. يسمح لك تناوب الأحماض الأمينية المختلفة في سلسلة البولي ببتيد بالحصول عليها كمية كبيرةبروتينات مختلفة.

يشكل تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين بنيته الأساسية (الشكل 1). هي، فيها

بدوره، يعتمد على تسلسل النيوكليوتيدات في قسم جزيء الحمض النووي (الجين) الذي يشفر البروتين المحدد.

في البنية الثانوية، يكون لجزيء البروتين شكل حلزوني (الشكل 2). بين مجموعات CO وIN من بقايا الأحماض الأمينية في المنعطفات المجاورة للحلزون، تنشأ روابط هيدروجينية تربط السلسلة معًا. يكتسب جزيء البروتين، الذي له تكوين معقد على شكل كرة، بنية ثلاثية (الشكل 3). يتم ضمان قوة هذا الهيكل من خلال الروابط الكارهة للماء والهيدروجين والأيونية وثاني كبريتيد.

تحتوي بعض البروتينات على بنية رباعية تتكون من عدة سلاسل متعددة الببتيد - الهياكل الثلاثية (الشكل 4). يرتبط الهيكل الرباعي أيضًا بروابط غير تساهمية ضعيفة - الأيونية والهيدروجين والكارهة للماء. ومع ذلك، فإن قوة هذه الروابط منخفضة، ويمكن أن يتلف الهيكل بسهولة. إن الخلل (تمسخ) الهياكل الرباعية والثالثية والثانوية يمكن عكسه. تدمير الهيكل الأساسي لا رجعة فيه.

وظائف البروتينات

والحفزية (الأنزيمية) - البروتينات تسرع عملية التحلل العناصر الغذائيةفي الجهاز الهضمي، تثبيت الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي، والمشاركة في ردود الفعل توليف المصفوفة. الإنزيمات عبارة عن بروتينات محددة لها مركز نشط - وهي منطقة من الجزيء تتوافق في التكوين الهندسي مع جزيئات الركيزة. يقوم كل إنزيم بتسريع تفاعل واحد فقط (للأمام والخلف). يعتمد معدل التفاعلات الأنزيمية على درجة حرارة الوسط ومستوى الرقم الهيدروجيني له وكذلك على تركيزات المواد المتفاعلة وتركيز الإنزيم.

انزيم انزيم

نشيط

منتجات الركيزة

■ النقل - توفر البروتينات النقل النشط للأيونات عبر أغشية الخلايا، ونقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون (الهيموجلوبين)، ونقل الأحماض الدهنية (ألبومين المصل).

■ الحماية - توفر الأجسام المضادة الحماية المناعيةجسم؛ الفيبرينوجين والفيبرين يحميان الجسم من فقدان الدم.

■ الهيكلية - البروتينات هي جزء من أغشية الخلايا. بروتين الكيراتين يشكل الشعر والأظافر. بروتينات الكولاجين والإيلاستين - الغضروف والأوتار.

■ مقلص - يتم توفيره بواسطة بروتينات مقلصة - الأكتين والميوسين.

■ الإشارة - جزيئات البروتينيمكن أن تتلقى الإشارات وتكون بمثابة ناقلات لها في الجسم (الهرمونات). يجب أن نتذكر أنه ليست كل الهرمونات عبارة عن بروتينات.

أمثلة على المهام رقم 5

1. تعريف مفهوم "البروتين".

2. اذكر الوظائف الرئيسية للبروتينات واشرح كيف يحدد تركيب البروتين أداء هذه الوظائف.

3. أعط أمثلة على البروتينات المختلفة.

4. كيف يتم تشكيل الرابطة الببتيدية؟

5. شرح ملامح التنظيم الهيكلي لجزيء البروتين.

6. ما هو تمسخ الطبيعة؟

احماض نووية. ردود الفعل التوليف القالب

تم إنشاء بنية جزيء الحمض النووي في عام 1953 من قبل الأمريكي جيمس واتسون والإنجليزي فرانسيس كريك.

الحمض النووي عبارة عن بوليمر خطي على شكل حلزون مزدوج يتكون من زوج من السلاسل التكميلية غير المتوازية. مونومرات الحمض النووي هي النيوكليوتيدات.

يتكون كل نيوكليوتيد DNA من البيورين (A - الأدينين أو G - الجوانين) أو البيريميدين (T - الثيمين أو C - السيتوزين) قاعدة نيتروجينية، وسكر خماسي الكربون - ديوكسي ريبوز ومجموعة فوسفات.

يحتوي جزيء الحمض النووي على المعلمات التالية: يبلغ عرض الحلزون حوالي 2 نانومتر، أو درجة الدوران أو الدوران الكامل للحلزون، وهو 3.4 نانومتر. تحتوي الخطوة الواحدة على 10 أزواج أساسية تكميلية. تواجه النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي بعضها البعض بقواعد نيتروجينية وتتحد في أزواج وفقًا لقواعد التكامل: يقع الثيمين مقابل الأدينين، ويقع السيتوزين مقابل الجوانين. يرتبط زوج A - T بواسطة رابطتين هيدروجينيتين، ويرتبط زوج G - C بثلاث روابط هيدروجينية.

يتكون العمود الفقري لسلاسل الحمض النووي من بقايا فوسفات السكر.

تكرار الحمض النووي هو عملية التضاعف الذاتي لجزيء الحمض النووي، ويتم إجراؤه تحت سيطرة الإنزيمات.

في كل سلسلة من السلاسل التي تشكلت بعد تمزق الروابط الهيدروجينية، يتم تصنيع سلسلة الحمض النووي الابنة بمشاركة إنزيم بوليميريز الحمض النووي. المادة اللازمة للتوليف هي النيوكليوتيدات الحرة الموجودة في سيتوبلازم الخلايا.

يحدث تركيب الجزيئات الابنة على السلاسل المجاورة بمعدلات مختلفة. في إحدى السلسلة يتم تجميع جزيء جديد بشكل مستمر، ومن ناحية أخرى - مع بعض التأخير وعلى شكل أجزاء. بعد اكتمال العملية، يتم خياطة أجزاء من جزيئات الحمض النووي الجديدة معًا بواسطة إنزيم DNA ligase. إذن من جزيء DNA واحد تنشأ جزيئين DNA، وهما نسختان دقيقتان لبعضهما البعض وللجزيء الأم. تسمى طريقة التكرار هذه شبه محافظة.

يكمن المعنى البيولوجي للتكاثر في النقل الدقيق للمعلومات الوراثية من الجزيء الأم إلى الجزيئات الابنة، والذي يحدث أثناء انقسام الخلايا الجسدية.

الحمض النووي الريبي (RNA) عبارة عن بوليمر خطي، يتكون عادة من سلسلة واحدة من النيوكليوتيدات. في الحمض النووي الريبي (RNA)، يتم استبدال نيوكليوتيد الثايمين باليوراسيل (U). يحتوي كل نيوكليوتيد RNA على سكر خماسي الكربون - الريبوز، وواحدة من أربع قواعد نيتروجينية وبقايا حمض الفوسفوريك.

المصفوفة، أو المعلومات، RNA. يتم تصنيعه في النواة بمشاركة إنزيم بوليميراز RNA. مكمل لمنطقة الحمض النووي حيث يحدث التوليف. يشكل 5% من الحمض النووي الريبوزي (RNA) للخلية. يتم تصنيع الحمض النووي الريبوزي الريباسي في النواة وهو جزء من الريبوسومات. يشكل 85% من الحمض النووي الريبوزي (RNA) للخلية. ينقل

الحمض النووي الريبي (أكثر من 40 نوعا). ينقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين. لها شكل ورقة البرسيم وتتكون من 70-90 نيوكليوتيدات.

ردود الفعل التوليف القالب

تتضمن تفاعلات تركيب القالب تكرار الحمض النووي، وتخليق الحمض النووي الريبي (RNA) من الحمض النووي (النسخ)، وتخليق البروتين من mRNA (الترجمة)، بالإضافة إلى تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) أو الحمض النووي (DNA) من فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA).

يدخل جزيء mRNA السيتوبلازم إلى الريبوسومات، حيث يتم تصنيع سلاسل البوليببتيد. تسمى عملية ترجمة المعلومات الموجودة في تسلسل النيوكليوتيدات في الرنا المرسال إلى تسلسل الأحماض الأمينية للبولي ببتيد بالترجمة.

يتم تسليم حمض أميني معين إلى الريبوسومات بواسطة نوع معين من الحمض النووي الريبي (tRNA) من السيتوبلازم. يجد الحمض الريبي النووي النقال (مضاد الكودون) ثلاثيًا مكملاً للرنا المرسال (الكودون) ويقسم الحمض الأميني الذي تم توصيله إلى سلسلة البروتين. ستتم مناقشة عملية التخليق الحيوي للبروتين بمزيد من التفاصيل أدناه.

أمثلة على المهام ميغابايت

1. حدثنا عن بنية الأحماض النووية، ومقارنتها من حيث التركيب والوظائف التي تؤديها في الجسم.

2. ما هو تسلسل تفاعلات تركيب المصفوفة؟

3. جاري البث

أ) نقل المعلومات من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي؛ ب) تكرار الحمض النووي؛ ج) ترجمة معلومات الحمض النووي الريبي (RNA) إلى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين؛ د) إصلاح الحمض النووي.

4. في أي حالة يتم تحديد تركيبة نيوكليوتيدات الحمض النووي بشكل صحيح؟

أ) الريبوز، بقايا حمض الفوسفوريك، الثيمين؛

ب) حامض الفوسفوريك، اليوراسيل، ديوكسيريبوز. ج) بقايا حمض الفوسفوريك، ديوكسيريبوز، الأدينين.

د) بقايا حمض الفوسفوريك، الريبوز، الجوانين.

لقد أثارت بنية الكائنات الحية اهتمام العلماء منذ فترة طويلة، ولكن لا يمكن رؤية الكثير بالعين المجردة. ولذلك، لم يتمكن علماء الأحياء من دراسة بنية الكائنات الحية بالتفصيل إلا بعد اختراع الأجهزة المكبرة.

تاريخ دراسة التركيب الخلوي للكائنات الحية

بعض الميزات الصغيرة الهيكل الخارجيويمكن رؤية النباتات والحيوانات باستخدام عدسة مكبرة محمولة باليد. ومع ذلك، دراسة بالتفصيل الهيكل الداخليالكائنات الحية ممكنة فقط بمساعدة المجهر (gr. micros - صغير ونطاق - النظر).

تم إنشاء أول مجهر في نهاية القرن السادس عشر. وفي عام 1665، استخدم عالم الطبيعة الإنجليزي روبرت هوك مجهرًا أكثر تقدمًا. وبمساعدتها، قام بفحص جزء رفيع من قابس النبات. اكتشف العالم أن الفلين يتكون من خلايا صغيرة تلتصق ببعضها البعض بإحكام. أطلق عليهم اسم cellula باللاتينية - cell. وكانت هذه الخلايا الأولى التي رآها الإنسان. هكذا دخل المفهوم الجديد للخلية إلى العلم.

لقد جعل المجهر من الممكن ليس فقط معرفة المزيد عن النباتات والحيوانات، ولكن أيضًا رؤية عالم الكائنات الحية المجهرية. كان عالم الطبيعة الهولندي أنتوني فان ليفينهوك (1675) أول من لاحظ مخلوقات غير مرئية للعين البشرية. اخترع مجهرًا بقوة تكبير 270x.

وبعد 20 عامًا، تم استكمال نظرية الخلية ببند مهم: "كل خلية من خلية"، أي أن خلايا جديدة تتكون نتيجة انقسام الخلية الأم.
لقد ثبت الآن أن الخلية هي أصغر وحدة هيكلية للكائن الحي. تحتوي الخلية على بنية معقدة للغاية. جميع أجزائه مترابطة بشكل وثيق وتعمل بانسجام. متضمنة متعددة الخلايايتم دمج الخلايا ذات البنية المماثلة في الأنسجة.

نظرية

هيكل ووظائف عضيات الخلية

اسم عضوي	الميزات الهيكلية والوظائف
1. الغشاء السيتوبلازمي الخارجي	يفصل محتويات السيتوبلازم عن بيئة خارجية; من خلال المسام والأيونات والجزيئات الصغيرة يمكن أن تخترق الخلية بمساعدة الإنزيمات. يوفر التواصل بين الخلايا في الأنسجة. بالإضافة إلى الخلية السيتوبلازمية، تحتوي الخلية النباتية على غشاء سميك يتكون من السليلوز - وهو جدار الخلية، الذي لا تحتوي عليه الخلايا الحيوانية
2. السيتوبلازم	يتكون الوسط السائل الذي تعلق فيه العضيات والشوائب من سائل النظام الغروي، حيث توجد جزيئات من مواد مختلفة
3. البلاستيدات (البلاستيدات البيضاء، البلاستيدات الخضراء، البلاستيدات الخضراء)	مميزة فقط للخلايا النباتية، عضيات مزدوجة الغشاء. البلاستيدات الخضراء - البلاستيدات الخضراء التي تحتوي على الكلوروفيل في تكوينات خاصة - الثايلاكويدات (الجرانات)، التي يحدث فيها التمثيل الضوئي، قادرة على التجديد الذاتي (لديها الحمض النووي الخاص بها)
4. الشبكة الإندوبلازمية	تقع حول القلب، وتتكون من أغشية، وشبكة متفرعة من التجاويف والقنوات: ملساء يشارك EPS في استقلاب الكربون والدهون. الخام يوفر تخليق البروتين باستخدام الريبوسومات
5. الميتوكوندريا	بنية الغشاء المزدوج، يحتوي الغشاء الداخلي على نتوءات - أعراف، حيث يوجد العديد من الإنزيمات، توفير مرحلة الأكسجين في استقلاب الطاقة(لديهم الحمض النووي الخاص بهم)
6. الفجوات	العضيات الإجبارية الخلية النباتية ; تحتوي على العديد من المواد العضوية والأملاح المعدنية بشكل مذاب؛ وجدت في الخلايا الحيوانية
7. الريبوسومات	توجد الجسيمات الكروية المكونة من وحدتين فرعيتين بحرية في السيتوبلازم أو متصلة بأغشية EPS. القيام بتخليق البروتين
8. الهيكل الخلوي	نظام من الأنابيب الدقيقة وحزم من ألياف البروتين ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالغشاء الخارجي والغلاف النووي
9. الأسواط والأهداب	عضيات الحركة لديها خطة شاملةالبنايات. تنجم حركة الأسواط والأهداب عن انزلاق الأنابيب الدقيقة لكل زوج بالنسبة لبعضها البعض

الأسئلة والمهام

1. ما هي وظيفة الكربوهيدرات في الخلية؟

1) تحفيزي 2) نشيط 3) تخزين المعلومات الوراثية

4) المشاركة في التخليق الحيوي للبروتين

1. ما الوظيفة التي تؤديها جزيئات الحمض النووي في الخلية؟

1) البناء 2) الحماية 3) حامل المعلومات الوراثية

4) امتصاص الطاقة ضوء الشمس

1. أثناء عملية التخليق الحيوي في الخلية،

1) الأكسدة المواد العضوية 2) إمداد الأكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون

3) تشكيل أكثر تعقيدا المكونات العضوية 4) تحلل النشا إلى جلوكوز

1. أحد الأحكام نظرية الخليةالشيء هو

1) خلايا الكائنات الحية متطابقة في بنيتها ووظائفها

2) تتكون الكائنات النباتية من خلايا

3) تتكون الكائنات الحيوانية من خلايا

4) جميع الدنيا و كائنات أعلىتتكون من خلايا

1. بين المفهوم تخليق الريبوسوم والبروتينهناك اتصال معين. نفس العلاقة موجودة بين المفهوم غشاء الخلية وواحدة من تلك أدناه. ابحث عن هذا المفهوم.

1) نقل المواد 2) تصنيع ATP 3) انقسام الخلايا 4) تصنيع الدهون

1. البيئة الداخليةتسمى الخلايا

1) النواة 2) الفجوة 3) السيتوبلازم 4) الشبكة الإندوبلازمية

1. في نواة الخلية تقع

1) الليزوزومات 2) الكروموسومات 3) البلاستيدات 4) الميتوكوندريا

1. ما هو الدور الذي تلعبه النواة في الخلية؟

1) يحتوي على إمدادات من العناصر الغذائية 2) يتواصل بين العضيات

3) يعزز دخول المواد إلى الخلية 4) يضمن تشابه الخلية الأم مع الخلايا الوليدة

1. يتم هضم جزيئات الطعام وإزالة الخلايا الميتة في الجسم بمساعدة

1) جهاز جولجي 2) الليزوزومات 3) الريبوسومات 4) الشبكة الإندوبلازمية

1. ما الوظيفة التي تؤديها الريبوسومات في الخلية؟

1) تصنيع الكربوهيدرات 2) تصنيع البروتين

3) تحطيم البروتينات إلى أحماض أمينية 4) المشاركة في تراكم المواد غير العضوية

1. في الميتوكوندريا، على عكس البلاستيدات الخضراء، هناك

1) تصنيع الكربوهيدرات 2) تصنيع الإنزيمات 3) أكسدة المعادن

4) أكسدة المواد العضوية

1. الميتوكوندريا غائبة في الخلايا

1) طحلب الكتان الوقواق 2) سنونو المدينة 3) سمكة الببغاء 4) بكتيريا المكورات العنقودية

1. تم العثور على البلاستيدات الخضراء في الخلايا

1) هيدرا المياه العذبة 2) فطر الفطر الأبيض 3) جذع خشب الآلدر 4) أوراق البنجر

1. تختلف خلايا الكائنات ذاتية التغذية عن الخلايا غيرية التغذية بوجودها فيها

1) البلاستيدات 2) الأغشية 3) الفجوات 4) الكروموسومات

1. غشاء كثيف، السيتوبلازم، المادة النووية، الريبوسومات، غشاء بلازميلديك خلايا

1) الطحالب 2) البكتيريا 3) الفطريات 4) الحيوانات

1. الشبكة الإندوبلازمية في الخلية

1) ينقل المواد العضوية

2) يقيد الخلية من البيئة أو الخلايا الأخرى

3) يشارك في تكوين الطاقة

4) يحفظ المعلومات الوراثية عن خصائص وخصائص الخلية

1. لا يحدث التمثيل الضوئي في الخلايا الفطرية، وذلك لأن مفقودة منهم

1) الكروموسومات 2) الريبوسومات 3) الميتوكوندريا 4) البلاستيدات

1. ليس لديهم بنية خلوية، فهي نشطة فقط في خلايا الكائنات الحية الأخرى

1) البكتيريا 2) الفيروسات 3) الطحالب 4) الأوليات

1. وتستخدم في الخلايا البشرية والحيوانية كمصدر للطاقة.

1) الهرمونات والفيتامينات 2) الماء وثاني أكسيد الكربون

3) المواد غير العضوية 4) البروتينات والدهون والكربوهيدرات

1. أي من تسلسلات المفاهيم يعكس الكائن الحي كنظام واحد

1) الجزيئات – الخلايا – الأنسجة – الأعضاء – الأجهزة العضوية – الكائن الحي

2) أجهزة الأعضاء – الأعضاء – الأنسجة – الجزيئات – الخلايا – الكائن الحي

3) العضو – الأنسجة – الكائن الحي – الخلية – الجزيئات – الأجهزة العضوية

4) الجزيئات – الأنسجة – الخلايا – الأعضاء – الأجهزة العضوية – الكائن الحي

عالم الطبيعة الإنجليزي الشهير والمسافر تشارلز روبن داروينوفي كتابه "أصل الأنواع" أثبت بشكل مقنع أن كل أشكال الحياة على الأرض تتغير، أكثر أشكال بسيطةالحياة تؤدي إلى أشياء أكثر تعقيدا. ترتبط أبسط الكائنات الحية، التي ظهرت قبل 2-3 مليار سنة، بسلسلة طويلة من التحولات مع النباتات والحيوانات العليا التي تعيش على الأرض في الوقت الحاضر. في رحلة طويلة التطور التاريخيحدثت العديد من التحولات والتعقيدات، وظهور أشكال جديدة وأكثر تقدما.

لكن جميع الكائنات الحية تحمل أثر الأصل من السلف الأبعد. هذا الأثر البنية الخلوية.

المجهر الأول لروبرت هوك

أصبحت دراسة التركيب الخلوي ممكنة فقط بعد ذلك اختراعات المجهر في القرن السابع عشر. كان أحد أوائل مخترعي المجهر عالم طبيعة ومخترعًا إنجليزيًا روبرت هوك. عندما قام ببناء النموذج الأصلي للمجهر، انفتح عالم جديد غير مرئي حتى الآن أمام نظرة العالم المندهشة. وبمساعدة مجهره، فحص هوك كل ما كان في متناول يده.

مجهر هوككانت أداة غير كاملة للغاية. أعطت صورة ضبابية وغير واضحة. كانت الأدوات المكبرة في القرن الثامن عشر أيضًا غير كاملة. ولهذا السبب، حتى منتصف القرن التاسع عشر، ظل هيكل أصغر الجزيئات التي اكتشفها هوك غير واضح للعلماء.

بنية الخلية وحياتها

إذا نظرت إلى لب البطيخ الناضج والعصير، عند كسر اللب يمكنك رؤية حبيبات وردية صغيرة تلعب في الشمس، مثل قطرات الندى. هذه هي خلايا لب البطيخ. لقد تراكمت لديهم كمية كبيرة من العصير لدرجة أنهم وصلوا إلى الحجم الذي تصبح فيه الخلية مرئية بدون مجهر. أقرب إلى القشرة، تصبح الخلايا أصغر. تحت المجهر، يمكن رؤية صناديق مستطيلة تسمى الخلايا في شريحة رقيقة من القشرة. تتكون جدرانها - أغشية الخلايا - من مادة قوية جداً - الفيبر. تحت حماية القشرة توجد الأجزاء الرئيسية للخلية: مادة شبه سائلة - جبلةوجسم كروي - جوهر. تعتبر خلية لب البطيخ أحد الأمثلة على بنية الخلية النباتية. تتكون جميع أعضاء النبات - الجذور والسيقان والأوراق والأزهار والثمار - من عدد لا يحصى من الخلايا.

يختلف هيكل الخلية الحيوانية عن الخلية النباتية فقط في حالة عدم وجود غشاء خلية منفصل وعصارة الخلية. الأجزاء الرئيسية - البروتوبلازم والنواة - موجودة في كل من الخلايا النباتية والحيوانية. هذا يسمح لنا بالحديث عنه البنية الخلويةكل من النباتات والحيوانات.

كيف تتكاثر الخلايا؟

قدرة الخلايا على التكاثر لديها قيمة عظيمةللجسم. تموت ملايين الخلايا باستمرار، بعد أن أكملت مهمتها الحيوية. تعيش خلايا الدم الحمراء لمدة ثلاثة أسابيع فقط. الخلايا الغشائية في جسمنا موجودة لمدة لا تزيد عن شهر، ثم تتحول إلى ميتة جداول قرنية. وإذا لم يتم تجديد إمدادات هذه الخلايا من خلال التكاثر المستمر، فسيكون الجسم معرضًا لخطر الموت بسرعة كبيرة. لكن في الطبقات العميقة من الأنسجة الغطائية للجلد، استنساخ الشباب خلايا الغلاف . تتشكل خلايا الدم الحمراء عن طريق تكاثر الخلايا المكونة للدم الشابة نخاع العظم حيث يحدث تطور عناصر الدم.

يحدث تكاثر الخلايا بالتقسيم إلى قسمين. وهذا يكشف عن الظاهرة الرائعة للفصل الدقيق للغاية نواة الخليةإلى قسمين متساويين. تتشابه الخلايا البنت مع بعضها البعض ولا يمكن تمييزها عن الخلية الأم. عندما تتكاثر خلية من أي نوع، فإنها تشكل فقط خلايا مشابهة لنفسها.