ساختار سلولی 6. زیست شناسی: سلول ها

هر موجودی یک سیستم زنده یکپارچه است.

با وجود اعدام توابع مختلفو اندازه های متفاوت طرح کلیساختار سلولی مشابه است.

از سه بخش به هم پیوسته تشکیل شده است:

1. پوسته،

2. سیتوپلاسم،

3. هسته ها

در یک معمولی سلول حیوانیساختارهای زیر متمایز می شوند:

1.غشاء؛

2.هسته؛

3.سیتوپلاسم;

4.شبکه آندوپلاسمی (ER) ;

5.مجموعه گلژی؛

6.لیزوزوم ها؛

7.میتوکندری؛

8.ریبوزوم ها;

9.مرکز سلولی;

10. ارگانوئیدهای حرکتی .

7. چیست فشار اسمزی ?

فشار اسمزی، فشار انتشار، یک پارامتر ترمودینامیکی که مشخص کننده تمایل یک محلول به کاهش غلظت آن در تماس با یک حلال خالص به دلیل انتشار متقابل مولکول‌های املاح و حلال است.

غلظت یون ها و قندها در شیره سلولی واکوئل مرکزی معمولاً بیشتر از دیواره سلولی است. تونوپلاست به طور قابل توجهی سرعت انتشار این مواد از واکوئل را کاهش می دهد و در عین حال به راحتی به آب نفوذ می کند.

بنابراین، آب به داخل جریان می یابد واکوئل. این فرآیند یک طرفه انتشار آب از طریق یک غشای تراوا انتخابی نامیده می شود اسمزآ. آب وارد شده به شیره سلولی بر روی پروتوپلاست دیواره و از طریق آن به دیواره سلولی فشار وارد می کند و حالت کشسانی یا کشسانی آن را ایجاد می کند. تورگور سلولی.

Turgor تضمین می‌کند که اندام‌های گیاهی غیرآشفته شکل و موقعیت خود را در فضا و همچنین مقاومت خود را در برابر عوامل مکانیکی حفظ می‌کنند.

اگر یک سلول در محلول هایپرتونیکمقداری نمک یا شکر غیر سمی (یعنی در محلولی با غلظت بالاتر از غلظت شیره سلولی)، سپس آزاد شدن اسمزی آب از واکوئل رخ می دهد. در نتیجه حجم آن کاهش می یابد، پروتوپلاست دیواره الاستیک از دیواره سلولی دور می شود، تورگور ناپدید می شود و پلاسمولیز سلولی .

پلاسمولیز معمولا برگشت پذیر است. هنگامی که یک سلول در آب یا محلول هیپوتونیک قرار می گیرد، آب دوباره به شدت توسط واکوئل مرکزی جذب می شود، پروتوپلاست دوباره به دیواره سلولی فشار داده می شود و تورگور بازسازی می شود. پلاسمولیز می تواند به عنوان شاخصی از وضعیت زنده یک سلول عمل کند؛ سلول مرده پلاسمولیز نمی شود، زیرا غشاهای انتخابی نفوذپذیر ندارد.

از دست دادن تورگور باعث پژمرده شدن گیاه می شود. هنگام پژمرده شدن در هوا تحت شرایط تامین آب ناکافی، دیواره های سلولی نازک همزمان با پروتوپلاست منقبض شده و چین خورده می شوند.

فشار تورگور نه تنها شکل قسمت‌های گیاهی غیرصاف‌شده را حفظ می‌کند، بلکه یکی از عوامل رشد سلولی است که رشد سلول را با افزایش طول، یعنی با جذب آب و افزایش اندازه واکوئل تضمین می‌کند. در سلول های حیوانی، واکوئل مرکزی وجود ندارد، رشد آنها عمدتاً به دلیل افزایش مقدار سیتوپلاسم رخ می دهد، بنابراین اندازه سلول های حیوانی معمولاً کوچکتر از سلول های گیاهی است.

مرکزی واکوئلبا ادغام واکوئل‌های کوچک متعددی که در سلول‌های مریستمی (جنی) وجود دارند، رخ می‌دهد. اعتقاد بر این است که این واکوئل های سیتوپلاسمی توسط غشای شبکه آندوپلاسمی یا دستگاه گلژی تشکیل شده اند.

8. سیتوپلاسم چیست؟

سیتوپلاسم - محیط داخلییک سلول زنده، غیر از هسته، که توسط یک غشای پلاسمایی محدود شده است. این شامل هیالوپلاسم - ماده شفاف اصلی سیتوپلاسم، اجزای سلولی ضروری موجود در آن - اندامک ها، و همچنین ساختارهای غیر دائمی مختلف - اجزاء است.

ترکیب سیتوپلاسم شامل انواع آلی و نه مواد آلی. همچنین حاوی مواد زائد نامحلول است فرآیندهای متابولیکو ذخیره مواد مغذی ماده اصلی سیتوپلاسم آب است.

سیتوپلاسم به طور مداوم در حال حرکت است، در داخل یک سلول زنده جریان دارد و با آن مواد، اجزاء و اندامک های مختلف حرکت می کند. این حرکت سیکلوز نامیده می شود. تمام فرآیندهای متابولیک در آن انجام می شود.

سیتوپلاسم قادر به رشد و تولید مثل است و در صورت حذف جزئی، می توان آن را ترمیم کرد. با این حال، سیتوپلاسم به طور معمول فقط در حضور هسته عمل می کند.

بدون آن، سیتوپلاسم نمی تواند برای مدت طولانی وجود داشته باشد، درست مانند هسته بدون سیتوپلاسم. مهمترین نقش سیتوپلاسم این است که همه را متحد کند ساختارهای سلولی(اجزا) و اطمینان از برهمکنش شیمیایی آنها.

ذیل

سلول………………………………………………………1

ساختار سلول…………………………………………………………………………………………………

سیتولوژی…………………………………………………………..3

میکروسکوپ و سلول………………………………………..4

نمودار ساختمان سلول……………………………………………………….6

تقسیم سلولی………………………………………………10

طرح تقسیم سلولی میتوزی……………………………….12

سلول

سلول بخشی ابتدایی از یک ارگانیسم است که قادر به وجود مستقل، خود تولید مثل و رشد است. سلول اساس ساختار و فعالیت زندگی همه موجودات زنده و گیاهان است. سلول ها می توانند به عنوان ارگانیسم های مستقل یا به عنوان بخشی از وجود داشته باشند موجودات چند سلولی(سلول های بافتی). اصطلاح "سلول" توسط میکروسکوپ انگلیسی R. Hooke (1665) پیشنهاد شد. سلول موضوع مطالعه شاخه خاصی از زیست شناسی - سیتولوژی است. مطالعه سیستماتیک تر سلول ها در قرن نوزدهم آغاز شد. یکی از بزرگترین نظریه های علمیدر آن زمان وجود داشت نظریه سلولی، که وحدت ساختار تمام طبیعت زنده را تأیید کرد. مطالعه تمام حیات در سطح سلولی هسته اصلی تحقیقات بیولوژیکی مدرن است.

در ساختار و عملکرد هر سلول، نشانه هایی یافت می شود که در همه سلول ها مشترک است، که نشان دهنده وحدت منشأ آنها از مواد آلی اولیه است. ویژگی های خاص سلول های مختلف نتیجه تخصص آنها در فرآیند تکامل است. بنابراین، تمام سلول ها متابولیسم را به یک شکل تنظیم می کنند، دو برابر می شوند و از مواد ارثی خود استفاده می کنند، انرژی دریافت می کنند و استفاده می کنند. در عین حال، موجودات تک سلولی مختلف (آمیب، دمپایی، مژک دار و غیره) از نظر اندازه، شکل و رفتار بسیار متفاوت هستند. سلول های موجودات چند سلولی تفاوت چندانی با هم ندارند. بنابراین، فرد دارای سلول‌های لنفاوی است - سلول‌های گرد کوچک (با قطر حدود 10 میکرون) که در واکنش‌های ایمونولوژیک نقش دارند و سلول‌های عصبی که برخی از آنها دارای فرآیندهای بیش از یک متر هستند. این سلول ها وظایف اصلی تنظیمی را در بدن انجام می دهند.

اولین روش تحقیق سیتولوژیک میکروسکوپ سلول زنده بود. گزینه های مدرن برای میکروسکوپ نوری درون حیاتی - کنتراست فاز، شب تاب، تداخل و غیره - به شما امکان می دهد شکل سلول ها و ساختار کلیبرخی از ساختارهای آن، حرکت سلولی و تقسیم آن. جزئیات ساختار سلول تنها پس از کنتراست خاص آشکار می شود که با رنگ آمیزی سلول کشته شده به دست می آید. مرحله جدیدمطالعه ساختار سلول - میکروسکوپ الکترونی، که دارای وضوح قابل توجهی بالاتر از ساختار سلول در مقایسه با میکروسکوپ نوری است. ترکیب شیمیایی سلول ها با روش های سیتوشیمیایی و هیستوشیمیایی مورد مطالعه قرار می گیرد که امکان تعیین محل و غلظت یک ماده در ساختارهای سلولی، شدت سنتز مواد و حرکت آنها در سلول ها را فراهم می کند. روش های سیتوفیزیولوژیک امکان مطالعه عملکرد سلول ها را فراهم می کند.

ساختار سلول

سلول های همه موجودات دارای یک طرح ساختاری واحد هستند که به وضوح اشتراک همه فرآیندهای زندگی را نشان می دهد. هر سلول شامل دو بخش جدایی ناپذیر است: سیتوپلاسم و هسته. سیتوپلاسم و هسته هر دو با پیچیدگی و نظم دقیق ساختار مشخص می شوند و به نوبه خود شامل موارد مختلفی می شوند. واحدهای ساختاری، عملکردهای بسیار خاصی را انجام می دهد.

پوسته.به طور مستقیم با محیط خارجی و با سلول های همسایه (در موجودات چند سلولی) تعامل دارد.

صدف رسم حجره است. او با هوشیاری اطمینان می دهد که مواد غیر ضروری به داخل قفس نفوذ نمی کنند. این لحظهمواد؛ برعکس، موادی که سلول به آنها نیاز دارد، می تواند روی حداکثر کمک آن حساب کند.

پوسته هسته دو برابر است. از غشاهای هسته ای داخلی و خارجی تشکیل شده است. بین این غشاها فضای دور هسته ای قرار دارد. غشای هسته خارجی معمولاً با کانال های شبکه آندوپلاسمی مرتبط است.

پوسته هسته حاوی منافذ متعددی است. آنها از بسته شدن غشاهای بیرونی و داخلی تشکیل می شوند و قطرهای متفاوتی دارند. برخی از هسته ها مانند هسته تخم مرغ منافذ زیادی دارند و در فواصل زمانی معینی روی سطح هسته قرار دارند. تعداد منافذ در پوشش هسته متفاوت است انواع مختلفسلول ها. منافذ در فاصله مساوی از یکدیگر قرار دارند. از آنجایی که قطر منافذ می تواند متفاوت باشد و در برخی موارد دیواره های آن ساختار نسبتاً پیچیده ای دارند، به نظر می رسد که منافذ در حال انقباض، بسته شدن، یا برعکس، منبسط می شوند. به لطف منافذ، کاریوپلاسم در تماس مستقیم با سیتوپلاسم قرار می گیرد. مولکول های بسیار بزرگی از نوکلئوزیدها، نوکلئوتیدها، اسیدهای آمینه و پروتئین ها به راحتی از منافذ عبور می کنند و بنابراین تبادل فعال بین سیتوپلاسم و هسته صورت می گیرد.

سیتولوژی

علمی که به مطالعه ساختار و عملکرد سلول ها می پردازد سیتولوژی نامیده می شود.

در طول دهه گذشته، پیشرفت های زیادی داشته است، که عمدتا به دلیل توسعه روش های جدید برای مطالعه سلول ها است.

"ابزار" اصلی سیتولوژی یک میکروسکوپ است که به فرد امکان می دهد ساختار یک سلول را با بزرگنمایی 2400-2500 برابر مطالعه کند. سلول ها به شکل زنده و همچنین پس از درمان ویژه مورد مطالعه قرار می گیرند. دومی به دو مرحله اصلی خلاصه می شود.

ابتدا سلول ها ثابت می شوند، یعنی با مواد سریع الاثر که برای سلول ها سمی هستند و ساختار آنها را از بین نمی برند، کشته می شوند. مرحله دوم رنگ آمیزی آماده سازی است. بر اساس این واقعیت است که بخش های مختلف سلول با به درجه ای متفاوتشدت توسط برخی از رنگ ها درک می شود. با تشکر از این، ممکن است به وضوح شناسایی متفاوت است اجزای ساختاریسلول هایی که به دلیل مشابه بودن ضریب شکست بدون رنگ آمیزی قابل مشاهده نیستند. روش ساخت مقاطع اغلب استفاده می شود. برای انجام این کار، بافت ها یا سلول های منفرد، پس از درمان ویژه، در یک محیط جامد (پارافین، سلوئیدین) محصور می شوند، پس از آن، با استفاده از یک دستگاه خاص - میکروتوم مجهز به یک تیغ تیز، آنها را به بخش های نازک با یک تیغ قرار می دهند. ضخامت 3 میکرون (میکرون = 0.001 میلی متر).

1. همه موجودات ساختار سلولی ندارند.

سازماندهی سلولی نتیجه یک تکامل طولانی بود که پیش از آن اشکال غیر سلولی (پیش سلولی) زندگی وجود داشت. قبل از معاینه، آماده سازی های ثابت و رنگی در محیطی با ضریب شکست بالا (گلیسیرین، بلسان کانادا و غیره) قرار می گیرند. به لطف این، آنها شفاف می شوند، که مطالعه دارو را تسهیل می کند.

در سیتولوژی مدرن، تعدادی روش و تکنیک جدید ایجاد شده است که استفاده از آنها دانش بسیار عمیقی در مورد ساختار و فیزیولوژی سلول ایجاد کرده است.

خیلی پراهمیتبرای مطالعه سلول ها از روش های بیوشیمیایی و سیتوشیمیایی استفاده می شود. در حال حاضر، ما نه تنها می‌توانیم ساختار یک سلول را مطالعه کنیم، بلکه می‌توانیم ترکیب شیمیایی و تغییرات آن را در طول عمر سلول تعیین کنیم. بسیاری از این روش‌ها به استفاده از واکنش‌های رنگی برای تمایز بین برخی موارد متکی هستند مواد شیمیایییا گروهی از مواد مطالعه توزیع مواد با ترکیبات شیمیایی مختلف در یک سلول با واکنش های رنگی یک روش سیتوشیمیایی است. برای مطالعه متابولیسم و ​​سایر جنبه های فیزیولوژی سلولی اهمیت زیادی دارد.

میکروسکوپ و سلول

میکروسکوپ فرابنفش به طور گسترده در سیتولوژی مدرن استفاده می شود. اشعه ماوراء بنفش برای چشم انسان نامرئی است، اما توسط یک صفحه عکاسی درک می شود. بعضی ها مخصوصا بازی می کنند نقش مهمدر زندگی یک سلول، مواد آلی (اسیدهای نوکلئیک) به طور انتخابی پرتوهای فرابنفش را جذب می کنند. بنابراین، از عکس های گرفته شده در پرتوهای فرابنفش، می توان توزیع مواد نوکلئیک در سلول را قضاوت کرد.

تعدادی از روش های پیچیده برای مطالعه نفوذ مواد مختلف از محیط به داخل سلول توسعه یافته است.

برای این منظور، به ویژه از رنگ های اینتراویتال (حیاتی) استفاده می شود. اینها رنگهایی هستند (مثلاً قرمز خنثی) که بدون از بین بردن سلول به داخل سلول نفوذ می کنند. با مشاهده یک سلول زنده و رنگ آمیزی شده حیاتی می توان در مورد مسیرهای نفوذ و تجمع مواد در سلول قضاوت کرد.

نقش مهمی در توسعه سیتولوژی و همچنین در مطالعه دارد ساختار نازکمیکروسکوپ الکترونی در تک یاخته ها نقش داشت.

یک میکروسکوپ الکترونی بر اساس اصولی متفاوت از میکروسکوپ نوری نوری استوار است. این جسم در پرتوی از الکترون های سریع در حال پرواز مورد مطالعه قرار می گیرد. طول موج پرتوهای الکترونی هزاران بار کمتر از طول موج پرتوهای نور است. این به شخص اجازه می دهد تا وضوح قابل توجهی بیشتری به دست آورد، یعنی بزرگنمایی بسیار بیشتر از یک میکروسکوپ نوری. پرتوی از الکترون ها از شی مورد مطالعه عبور می کند و سپس روی صفحه فلورسنت می افتد که تصویری از جسم روی آن پخش می شود. برای اینکه یک جسم در برابر پرتو الکترونی شفاف باشد، باید بسیار نازک باشد. مقاطع میکروتوم معمولی با ضخامت 3-5 میکرون برای این کار کاملاً نامناسب هستند. آنها به طور کامل پرتو الکترونی را جذب خواهند کرد. دستگاه های ویژه ای ایجاد شد - اولترامیکروتوم ها، که به دست آوردن مقاطع با ضخامت ناچیز، در حد 100-300 آنگستروم را ممکن می کند (آنگستروم واحد طولی برابر با یک ده هزارم میکرون است). تفاوت در جذب الکترون در قسمت های مختلفسلول ها به قدری کوچک هستند که بدون پردازش خاصی روی صفحه نمایش میکروسکوپ الکترونیآنها را نمی توان شناسایی کرد. بنابراین، اجسام مورد مطالعه با موادی که نفوذ ناپذیر یا به سختی برای الکترون ها نفوذ می کنند، از قبل تصفیه می شوند. چنین ماده ای تتروکسید اسمیم (Os04) است. او در درجات مختلفتوسط بخش‌های مختلف سلول جذب می‌شود که به همین دلیل الکترون‌ها را به‌طور متفاوتی حفظ می‌کنند.

با استفاده از میکروسکوپ الکترونی می توان بزرگنمایی هایی در حد 100000 بدست آورد.

میکروسکوپ الکترونیدیدگاه های جدیدی را در مطالعه سازمان سلولی باز می کند.

نمودار ساختار سلولی

در شکل 15 و شکل. 16 نمودار ساختار سلول را، همانطور که در دهه بیست این قرن ارائه شد و در زمان کنونی نشان می دهد، مقایسه می کند.

در خارج، سلول توسط یک غشای سلولی نازک از محیط جدا می شود که نقش مهمی در تنظیم ورود مواد به سیتوپلاسم ایفا می کند. ماده اصلی سیتوپلاسم دارای ترکیب شیمیایی پیچیده ای است.

این بر اساس پروتئین هایی است که در یک حالت هستند محلول کلوئیدی. پروتئین ها مواد آلی پیچیده ای با مولکول های بزرگ هستند (وزن مولکولی آن ها بسیار زیاد است و نسبت به اتم هیدروژن به ده ها هزار می رسد) و تحرک شیمیایی بالا. علاوه بر پروتئین ها، بسیاری از پروتئین های دیگر نیز در سیتوپلاسم وجود دارند ترکیبات آلی(کربوهیدرات ها، چربی ها)، که در میان آنها مواد آلی پیچیده - اسیدهای نوکلئیک - نقش مهمی در زندگی سلول دارند. از غیر آلی اجزاءسیتوپلاسم را ابتدا باید آب نامید که از نظر وزنی به طور قابل توجهی بیش از نیمی از مواد تشکیل دهنده سلول را تشکیل می دهد. آب به عنوان یک حلال مهم است زیرا واکنش های متابولیکی در یک محیط مایع انجام می شود. علاوه بر این، سلول حاوی یون های نمک (Ca2+، K+، Na+، Fe2+، Fe3+ و غیره) است.

اندامک ها در ماده اصلی سیتوپلاسم قرار دارند - ساختارهایی دائماً وجود دارند که عملکردهای خاصی را در زندگی سلول انجام می دهند. در این میان میتوکندری ها نقش مهمی در متابولیسم دارند. در یک میکروسکوپ نوری آنها به شکل میله های کوچک، نخ ها و گاهی گرانول ها قابل مشاهده هستند.

یک میکروسکوپ الکترونی نشان داده است که ساختار میتوکندری بسیار پیچیده است. هر میتوکندری دارای پوسته ای متشکل از سه لایه و یک حفره داخلی است.

از پوسته به داخل این حفره پر از محتویات مایع، پارتیشن‌های متعددی بیرون می‌زنند که به دیواره مقابل نمی‌رسند که کریستا نامیده می‌شود. مطالعات سیتوفیزیولوژیک نشان داده است که میتوکندری ها اندامک هایی هستند که فرآیندهای تنفسی سلول (اکسیداتیو) با آنها مرتبط است. که در حفره داخلیآنزیم‌های تنفسی (کاتالیزورهای آلی) روی پوسته و کریستا قرار دارند و دگرگونی‌های شیمیایی پیچیده‌ای را ایجاد می‌کنند که فرآیند تنفس را تشکیل می‌دهند.

در سیتوپلاسم، علاوه بر میتوکندری، وجود دارد یک سیستم پیچیدهغشاهایی که با هم شبکه آندوپلاسمی را تشکیل می دهند (شکل 16).

مطالعات میکروسکوپی الکترونی نشان داده است که غشاهای شبکه آندوپلاسمی دوتایی هستند. در سمتی که رو به ماده اصلی سیتوپلاسم است، هر غشاء حاوی دانه‌های متعددی است (به نام دانشمندی که آن‌ها را کشف کرد، اجسام پالاس نامیده می‌شوند). این گرانول ها حاوی اسیدهای نوکلئیک (یعنی اسید ریبونوکلئیک) هستند که به همین دلیل به آنها ریبوزوم نیز می گویند. در شبکه آندوپلاسمی، با مشارکت ریبوزوم ها، یکی از فرآیندهای اصلی زندگی سلولی انجام می شود - سنتز پروتئین.

برخی از غشاهای سیتوپلاسمی فاقد ریبوزوم هستند و سیستم خاصی به نام دستگاه گلژی را تشکیل می دهند.

این سازند مدتی است که در سلول‌ها کشف شده است، زیرا با استفاده از روش‌های خاصی در زیر میکروسکوپ نوری قابل تشخیص است. با این حال ساختار خوبدستگاه گلژی تنها در نتیجه مطالعات میکروسکوپی الکترونی شناخته شد. معنای عملکردیاین اندامک به این واقعیت می رسد که مواد مختلفی که در سلول سنتز می شوند در ناحیه دستگاه متمرکز می شوند، به عنوان مثال دانه های ترشح در سلول های غده ای و غیره. غشاهای دستگاه گلژی در ارتباط با شبکه آندوپلاسمی هستند. ممکن است تعدادی از فرآیندهای مصنوعی بر روی غشاهای دستگاه گلژی انجام شود.

شبکه آندوپلاسمی متصل است پوسته بیرونیهسته ها این ارتباط ظاهراً نقش مهمی در تعامل بین هسته و سیتوپلاسم دارد. شبکه آندوپلاسمی نیز با غشای خارجی سلول ارتباط دارد و در برخی نقاط مستقیماً به داخل آن عبور می کند.

با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی، نوع دیگری از اندامک ها در سلول ها کشف شد - لیزوزوم ها (شکل 16).

آنها از نظر اندازه و شکل شبیه میتوکندری هستند، اما به دلیل عدم وجود نازک به راحتی از آنها متمایز می شوند. ساختار داخلی، بسیار مشخصه و معمولی برای میتوکندری است. طبق دیدگاه اکثر سیتولوژیست های مدرن، لیزوزوم ها حاوی آنزیم های گوارشی مرتبط با تجزیه مولکول های بزرگ مواد آلی وارد شده به سلول هستند. اینها مانند مخازن آنزیم هایی هستند که به تدریج در زندگی سلول استفاده می شوند.

در سیتوپلاسم سلول های حیوانی، یک سانتروزوم معمولاً در مجاورت هسته قرار دارد. این اندامک دارد ساختار دائمی. از 9 سازند میله ای شکل اولترا میکروسکوپی تشکیل شده است که در یک سیتوپلاسم متراکم شده با تمایز خاص محصور شده اند. سانتروزوم یک اندامک مرتبط با تقسیم سلولی است.

برنج. 16. نمودار ساختار سلول، با توجه به داده های مدرن، با در نظر گرفتن مطالعات میکروسکوپی الکترونی:

1 - سیتوپلاسم؛ 2 - دستگاه گلژی، 3 - سانتروزوم; 4 - میتوکندری؛ 5 - شبکه آندوپلاسمی; 6 - هسته؛ 7 - هسته; 8- لیزوزوم ها.

علاوه بر اندامک های سیتوپلاسمی فهرست شده سلول، ممکن است دارای ساختارها و اجزای خاص مختلفی باشد که با متابولیسم و ​​عملکردهای مختلف مشخصه یک سلول خاص مرتبط است. سلول های حیوانی معمولا حاوی گلیکوژن یا نشاسته حیوانی هستند. این ماده ذخیره ای است که در فرآیند متابولیک به عنوان ماده اصلی برای فرآیندهای اکسیداتیو مصرف می شود. اغلب آخال های چربی به شکل قطرات کوچک وجود دارد.

در سلول های تخصصی مانند سلول های ماهیچه ای، الیاف انقباضی خاصی در ارتباط با عملکرد انقباضی این سلول ها وجود دارد. تعدادی اندامک و آخال های خاص در سلول های گیاهی وجود دارد. در قسمت های سبز گیاهان، کلروپلاست ها همیشه وجود دارند - اجسام پروتئینی حاوی رنگدانه سبز کلروفیل، که با مشارکت آن فتوسنتز انجام می شود - فرآیند تغذیه هوایی گیاه. دانه های نشاسته، که در حیوانات وجود ندارد، معمولاً در اینجا به عنوان یک ماده ذخیره یافت می شود. برخلاف حیوانات، سلول های گیاهیدارند، به جز غشای خارجی، پوسته های بادوام ساخته شده از الیاف و استحکام ویژه بافت های گیاهی را تعیین می کند.

تقسیم سلولی

توانایی سلول ها برای تولید مثل خود بر اساس ویژگی منحصر به فرد DNA برای خودکپی و تقسیم کاملاً معادل کروموزوم های بازتولید شده در طول فرآیند میتوز است. در نتیجه تقسیم، دو سلول تشکیل می شود که از نظر خواص ژنتیکی مشابه سلول اصلی و با ترکیب به روز شده هسته و سیتوپلاسم هستند. فرآیندهای خود تولید مثل کروموزوم ها، تقسیم آنها، تشکیل دو هسته و تقسیم سیتوپلاسم به موقع از هم جدا می شوند و در مجموع چرخه میتوزی سلول را تشکیل می دهند. اگر بعد از تقسیم، سلول شروع به آماده شدن برای تقسیم بعدی کند، چرخه میتوزی منطبق با چرخه زندگیسلول ها. با این حال، در بسیاری از موارد، پس از تقسیم (و گاهی اوقات قبل از آن)، سلول ها از چرخه میتوزی خارج می شوند، تمایز می یابند و یک یا آن عملکرد خاص را در بدن انجام می دهند. ترکیب چنین سلول هایی را می توان به دلیل تقسیم سلول های ضعیف به روز کرد. در برخی از بافت ها، سلول های تمایز یافته می توانند دوباره وارد چرخه میتوزی شوند. در بافت عصبی، سلول های تمایز یافته تقسیم نمی شوند. بسیاری از آنها به اندازه کل بدن، یعنی در انسان - چندین دهه زندگی می کنند. در همان زمان، هسته ها سلول های عصبیتوانایی تقسیم را از دست ندهید: پیوند به سیتوپلاسم سلول های سرطانی، هسته های نورون ها DNA را سنتز و تقسیم می کنند. آزمایش‌ها با سلول‌های هیبریدی تأثیر سیتوپلاسم را بر تجلی عملکردهای هسته‌ای نشان می‌دهد. آمادگی ناکافی برای تقسیم از میتوز جلوگیری می کند یا مسیر آن را مخدوش می کند. بنابراین، در برخی موارد، تقسیم سیتوپلاسمی رخ نمی دهد و یک سلول دو هسته ای تشکیل می شود. تقسیم مکرر هسته ها در یک سلول غیرقابل تقسیم منجر به ظهور سلول های چند هسته ای یا ساختارهای پیچیده فوق سلولی (سمپلاست ها) می شود، به عنوان مثال در ماهیچه های مخطط. گاهی اوقات تولید مثل سلولی به تولید مثل کروموزوم ها محدود می شود و سلول پلی پلوئید، داشتن یک مجموعه کروموزوم دو برابر شده (در مقایسه با سلول اصلی). پلی پلوئیدی شدن منجر به افزایش فعالیت مصنوعی و افزایش اندازه و جرم سلولی می شود.

یکی از اصلی ترین فرآیندهای بیولوژیکیتضمین تداوم اشکال حیات و زیربنای همه اشکال تولید مثل، فرآیند تقسیم سلولی است. این فرآیند که به عنوان کاریوکینزیس یا میتوز شناخته می شود، با قوام شگفت انگیز، تنها با برخی تغییرات در جزئیات، در سلول های همه گیاهان و حیوانات، از جمله تک یاخته ها، رخ می دهد. در طول میتوز رخ می دهد توزیع یکنواختکروموزوم هایی که بین سلول های دختر دوبله می شوند. از هر قسمت از هر کروموزوم، سلول های دختر نیمی از آنها را دریافت می کنند. بدون پرداختن به توضیح دقیق میتوز، فقط به نکات اصلی آن اشاره می کنیم (شکل).

در مرحله اول میتوز که پروفاز نامیده می شود، کروموزوم ها به شکل نخ به وضوح در هسته قابل مشاهده می شوند.

برنج. طرح تقسیم سلولی میتوزی:

1 - هسته غیر شکافت.

2-6 - مراحل متوالی تغییر هسته ای در پروفاز.

7-9 - متافاز;

10 - آنافاز;

11-13 - تلوفاز. طول های مختلف

همانطور که دیدیم، در یک هسته غیرقابل تقسیم، کروموزوم ها مانند رشته های نازک و نامنظم هستند که با یکدیگر در هم تنیده شده اند. در پروفاز کوتاه و غلیظ می شوند. در همان زمان، هر کروموزوم دو برابر می شود. یک شکاف در طول آن وجود دارد و کروموزوم را به دو نیمه مجاور و کاملاً مشابه تقسیم می کند.

در مرحله بعدی میتوز - متافاز - غشای هسته از بین می رود، هسته ها حل می شوند و کروموزوم ها خود را در سیتوپلاسم می بینند. همه کروموزوم ها در یک ردیف قرار گرفته اند و به اصطلاح صفحه استوایی را تشکیل می دهند. سانتروزوم دستخوش تغییرات قابل توجهی می شود. به دو قسمت تقسیم می‌شود که از هم جدا می‌شوند و رشته‌هایی بین آن‌ها تشکیل می‌شود که یک دوک بی رنگ را تشکیل می‌دهد. صفحه استوایی کروموزوم ها در امتداد استوای این دوک قرار دارد.

در مرحله آنافاز، روند واگرایی به قطب های مخالف کروموزوم های دختر اتفاق می افتد، همانطور که دیدیم، در نتیجه شکافتن طولی کروموزوم های مادر ایجاد می شود. کروموزوم های واگرا در آنافاز در امتداد رشته های دوک آکروماتین می لغزند و در نهایت در دو گروه در ناحیه سانتروزوم جمع می شوند.

در حین آخرین مرحلهمیتوز - تلوفاز - ساختار هسته غیر تقسیم ترمیم می شود. یک پوشش هسته ای در اطراف هر گروه از کروموزوم ها تشکیل می شود. کروموزوم ها کشیده و نازک می شوند و تبدیل به رشته های نازک بلند و تصادفی می شوند. شیره هسته ای آزاد می شود که در آن هسته ظاهر می شود.

همزمان با مراحل آنافاز و تلوفاز، سیتوپلاسم سلولی به دو نیمه تقسیم می شود که معمولاً با انقباض ساده انجام می شود.

همانطور که از ما پیداست توضیح مختصر، فرآیند میتوز در درجه اول به توزیع صحیح کروموزوم ها بین هسته های دختر منتهی می شود. کروموزوم ها از دسته هایی از مولکول های DNA نخ مانند تشکیل شده اند که در امتداد آنها قرار گرفته اند محور طولیکروموزوم ها شروع قابل مشاهدهمیتوز، همانطور که اکنون با اندازه‌گیری‌های کمی دقیق مشخص شده است، با تکثیر DNA، که مکانیسم مولکولی آن را قبلاً در بالا توضیح دادیم، انجام می‌شود.

بنابراین، میتوز و تقسیم کروموزوم ها در طول آن، تنها بیان قابل مشاهده ای از فرآیندهای تکرار (تولید خودکار) مولکول های DNA است که در سطح مولکولی انجام می شود. DNA سنتز پروتئین را از طریق RNA تعیین می کند. ویژگی های کیفی پروتئین ها در ساختار DNA "کد" شده است. بنابراین، بدیهی است که تقسیم دقیق کروموزوم ها در میتوز، بر اساس تکثیر مجدد (تولید خودکار) مولکول های DNA، زیربنای "اطلاعات ارثی" در تعدادی از نسل های متوالی از سلول ها و موجودات است.

تعداد کروموزوم ها و همچنین شکل، اندازه و غیره آنها می باشد ویژگی مشخصههر نوع ارگانیسم به عنوان مثال، انسان دارای 46 کروموزوم، سوف - 28، گندم معمولی - 42 و غیره است.

1. چرا استفاده از ابزارهای ذره بین برای مطالعه سلول ها ضروری است؟
2. چرا میکروسکوپی که با آن کار می کنید میکروسکوپ نوری نامیده می شود؟

هر سلول دارای سه بخش اساسی است: غشای سلولی، سیتوپلاسم و دستگاه ژنتیکی (شکل 9).

برنج. 9. سلول های حیوانی و گیاهی

غشای سلولینه تنها محتویات داخلی سلول را محدود می کند، بلکه از آن در برابر تأثیرات نامطلوب محیطی محافظت می کند و شکل خاصی از سلول ها را حفظ می کند. از طریق غشاء، تبادل مواد بین محتویات سلول و محیط خارجی انجام می شود.

سلول های باکتری ها، قارچ ها و گیاهان، علاوه بر غشا، معمولاً نیز دارند دیواره سلولی(پوسته). اسکلت خارجی سلول است و شکل آن را تعیین می کند. دیواره سلولی به آب، نمک و بسیاری از مواد آلی نفوذپذیر است.

سیتوپلاسم- محتویات نیمه مایع سلول. این شامل اندامک های مختلف (از ارگانون یونانی - اندام) و اجزای سلولی است. سیتوپلاسم تمام ساختارهای سلولی را متحد می کند و تعامل آنها را تضمین می کند.

دستگاه ژنتیک- مهمترین قسمت سلول. این اوست که تمام فرآیندهای حیاتی را کنترل می کند و توانایی سلول را برای تولید مثل خود تعیین می کند. در سلول های گیاهان، حیوانات و قارچ ها، دستگاه ژنتیکی توسط یک غشاء احاطه شده است و به نام هسته. هسته حاوی حامل هایی از اطلاعات ارثی در مورد سلول و ارگانیسم به عنوان یک کل - کروموزوم ها (از کروم یونانی - رنگ و سوما - بدن) است. شباهت والدین و فرزندان به کروموزوم ها بستگی دارد. هسته ممکن است حاوی یک یا چند هسته باشد. باکتری ها هسته ندارند و ماده هسته ای مستقیماً در سیتوپلاسم قرار دارد.

ویژگی های ساختار سلولی. سلول های موجودات متعلق به پادشاهی های مختلف طبیعت زنده ویژگی های خاص خود را دارند. بنابراین، فقط سلول های گیاهی حاوی پلاسید در سیتوپلاسم هستند. آنها بی رنگ هستند یا در رنگ های مختلف رنگ آمیزی می شوند. ذخایر در پلاستیدهای بی رنگ جمع می شوند مواد مغذی. پلاستیدها به رنگ های زرد و قرمز رنگ گلبرگ های گل، برگ های پاییزی و میوه های رسیده را تعیین می کنند.

اکثر مهمدارای پلاستیدهای رنگی هستند رنگ سبز، - کلروپلاست (از یونانی chloros - سبز)، حاوی کلروفیل. فرآیند فتوسنتز در کلروپلاست ها اتفاق می افتد.

واکوئل ها(از لاتین vacuum - خالی) حاوی شیره سلولی - محلول آبارگانیک و ترکیبات معدنی. شیره سلولی گیاهان ممکن است حاوی مواد رنگی (رنگدانه) باشد که به گلبرگ ها و سایر قسمت های گیاهان و همچنین برگ های پاییزی رنگ آبی، بنفش، زرشکی می دهد.

سلول های باکتریایی ساده ترین ساختار را دارند. سلول های قارچی بر خلاف سلول های گیاهی و حیوانی معمولاً حاوی هسته های زیادی هستند. اما، با وجود تفاوت در ساختار، سلول های گیاهان، حیوانات و قارچ ها دارای مجموعه ای مشابه از اندامک ها هستند؛ هیچ تفاوت اساسی در عملکرد دستگاه ژنتیکی آنها یا در فرآیندهای مرتبط با متابولیسم وجود ندارد.

به سوالات پاسخ دهید

1. وظیفه غشای سلولی چیست؟
2. کدام سلول ها دارای دیواره سلولی (پاکت) هستند؟ نقش او چیست؟
3. دستگاه ژنتیکی سلول چه نقشی دارد؟
4. تفاوت اساسی در ساختار سلول های باکتریایی از سلول های گیاهان، حیوانات و قارچ ها چیست؟

مفاهیم جدید

غشای سلولی. سیتوپلاسم. دستگاه ژنتیک هسته. کروموزوم ها پلاستیدها واکوئل ها

فکر!

شباهت چه چیزی را نشان می دهد؟ ترکیب شیمیاییو ساختار تمام سلول ها؟

آزمایشگاه من

تهیه و بررسی آماده سازی پوست فلس پیاز زیر میکروسکوپ

شکل 10. تهیه میکرونمونه از پوست فلس پیاز

1. ترتیب آماده سازی پوست پیاز را که در شکل 10 نشان داده شده است در نظر بگیرید.
2. اسلاید را با پاک کردن کامل آن با گاز آماده کنید.
3. از یک پیپت برای قرار دادن 1-2 قطره آب روی لام استفاده کنید.
4. با استفاده از موچین، یک تکه کوچک از پوست شفاف را از سطح داخلی فلس های پیاز به دقت جدا کنید. یک تکه پوست را در یک قطره آب قرار دهید و آن را با نوک سوزن کالبد شکافی صاف کنید.
5. همانطور که در تصویر نشان داده شده است، روی پوست را با یک نوار کاور بپوشانید. برای حذف آب اضافی از کاغذ صافی استفاده کنید.
6. آماده سازی آماده شده را با بزرگنمایی کم بررسی کنید. توجه داشته باشید که کدام بخش از سلول را می بینید.
7. آماده سازی را با محلول ید رنگ آمیزی کنید. برای جدا کردن محلول اضافی از کاغذ صافی در طرف مقابل استفاده کنید.
8. آماده سازی رنگی را بررسی کنید. چه تغییراتی رخ داده است؟
9. نمونه را با بزرگنمایی بالا بررسی کنید. روی آن یک نوار تیره در اطراف سلول - غشاء پیدا کنید. در زیر یک ماده طلایی - سیتوپلاسم وجود دارد (می تواند کل سلول را اشغال کند یا در نزدیکی دیوارها قرار گیرد). هسته به وضوح در سیتوپلاسم قابل مشاهده است. واکوئل را با شیره سلولی پیدا کنید (رنگ آن با سیتوپلاسم متفاوت است).
10. 2-3 سلول پوست پیاز را ترسیم کنید. غشاء، سیتوپلاسم، هسته، واکوئل را با شیره سلولی برچسب بزنید (شکل 11).
11. به این فکر کنید که چرا پوست پیاز با محلول ید آغشته شده است.

شکل 11. ساختار سلولیپوست پیاز

ساختار سلول

سلول- واحد ابتدایی ساختار و فعالیت حیاتی موجودات زنده که متابولیسم خاص خود را دارد و قادر به تولید مثل و رشد خود است.

سلول های یوکاریوتیحاوی یک هسته است که توسط یک غشاء از سیتوپلاسم جدا شده است. آنها مشخصه گیاهان، قارچ ها و حیوانات هستند.

در طول رشد و تمایز یک سلول یوکاریوتی، هسته گاهی اوقات می تواند از بین برود، به عنوان مثال، در گلبول های قرمز بالغ پستانداران.

سیتوپلاسم- محیط داخلی سلول، اطمینان از تعامل شیمیایی تمام ساختارهای سلولی.

آن شامل هیالوپلاسم(ماده ای شفاف بر پایه آب) و اجزای سلولی موجود در آن ( اندامک هاو شمول). سیتوپلاسم سلول به طور پیوسته حرکت می کند و اندامک ها و ادخال ها همراه با آن حرکت می کنند.

سیتوپلاسمقادر به رشد و تولید مثل است، اگر تا حدی حذف شود، می تواند بهبود یابد. با این حال، سیتوپلاسم به طور معمول فقط در حضور هسته عمل می کند. بدون آن، سیتوپلاسم نمی تواند برای مدت طولانی وجود داشته باشد، درست مانند هسته بدون سیتوپلاسم.

ویژگی های سازه:

• ماده بی رنگ چسبناک.
• در حرکت دائمی است.
• حاوی اندامک - اجزای ساختاری دائمی و اجزای سلولی - ساختارهای سلولی غیر دائمی.
• اجزاء می توانند به صورت قطره (چربی) و غلات (پروتئین ها، کربوهیدرات ها) باشند.

توابع انجام شده:

• تمام قسمت های سلول را به یک کل متصل می کند.
• مواد را حمل می کند.
• فرآیندهای شیمیایی در آن انجام می شود.
• عملکرد پشتیبانی را انجام می دهد.

مهمترین نقش سیتوپلاسم این است که تمام ساختارهای سلولی (اجزا) را متحد کند و از تعامل شیمیایی آنها اطمینان حاصل کند.

هر سلولی ساختار بسیار پیچیده ای دارد. محتویات سلول و همچنین بسیاری از ساختارهای درون سلولی محدود است غشاهای بیولوژیکی(لات. غشاء- "پوست"، "فیلم") - نازک ترین لایه ها (ضخامت 3.5-10 نانومتر) که عمدتاً از پروتئین ها و لیپیدها تشکیل شده است.

غشای سلولی(یا غشای پلاسمایی) محتویات هر سلول را از آن جدا می کند محیط خارجی، اطمینان از یکپارچگی آن.

غشای سلولی دو لایه (دو لایه) از مولکول ها است فسفولیپیدها. آنها یک بخش آبدوست ("سر") و یک بخش آبگریز ("دم") دارند. نواحی آبگریز به سمت داخل و نواحی آب دوست رو به بیرون هستند.

غشای بیولوژیکی حاوی پروتئین هایی است: انتگرال(نفوذ به غشاء از طریق)، نیمه انتگرال(در یک انتها در لایه لیپیدی بیرونی یا داخلی غوطه ور می شود) و سطحی(واقع در خارج یا مجاور داخلغشاء). برخی از آنها با اسکلت سلولی تماس می گیرند و عملکرد کانال ها و گیرنده ها را انجام می دهند.

غشاء همچنین ممکن است حاوی کربوهیدرات های مرتبط با مولکول های پروتئین باشد. گلیکوپروتئین ها) یا لیپیدها ( گلیکولیپیدها). کربوهیدرات ها معمولا بر روی سطح بیرونیغشاها و عملکردهای گیرنده را انجام می دهند.

عملکرد غشاء و فرآیندهای غشایی

• مانع - متابولیسم تنظیم شده، انتخابی، غیر فعال و فعال را تضمین می کند محیط;
• حمل و نقل - مواد از طریق غشاء به داخل و خارج سلول منتقل می شوند (مواد مغذی وارد سلول می شوند ، محصولات نهایی متابولیسم را حذف می کنند ، غلظت یون ثابت را حفظ می کنند).
• گیرنده (اتصال هورمون ها و سایر مولکول های تنظیم کننده)؛
• در موجودات چند سلولی تماس بین سلول ها و تشکیل بافت ها را تضمین می کند.

غشاهای سلولی دارند نیمه نفوذ پذیری، یا تراوایی انتخابی. آنها به گونه ای طراحی شده اند که روند انتقال مواد به داخل سلول را تنظیم می کنند: برخی از مواد عبور می کنند، در حالی که برخی دیگر این کار را نمی کنند. گلوکز، اسیدهای آمینه و اسید چربو یون ها

مکانیسم های مختلفی برای ورود مواد به سلول یا حذف آنها وجود دارد: انتشار، اسمز، انتقال فعالو خارجییا اندوسیتوز. انتشار و اسمز در طبیعت منفعل هستند - آنها به انرژی نیاز ندارند. مکانیسم های باقی مانده با مصرف انرژی همراه هستند.

حمل و نقل غیرفعال- فرآیند عبور مواد از یک غشاء بدون مصرف انرژی. در این حالت ماده از ناحیه با غلظت زیاد به سمت پایین یعنی در امتداد گرادیان غلظت حرکت می کند.

انواع زیر از حمل و نقل غیرفعال متمایز می شود:

• انتشار ساده(برای مولکول های خنثی کوچک (H 2 O , CO 2 , O 2 ) و همچنین مواد آلی آبگریز با وزن مولکولی کم که به راحتی در امتداد گرادیان غلظت به فسفولیپیدهای غشایی نفوذ می کنند.
• انتشار را تسهیل کرد(برای مولکول‌های آبدوست که در امتداد گرادیان غلظت حمل می‌شوند، اما با کمک پروتئین‌های انتگرالی خاص که کانال‌هایی را در غشا تشکیل می‌دهند که نفوذپذیری انتخابی را فراهم می‌کنند. برای عناصری مانند K، Na و Cl کانال‌های خاص خود وجود دارد. علاوه بر این، کانال‌های پتاسیم همیشه باز.

حمل و نقل فعالانتقال مواد از طریق یک غشاء در برابر گرادیان غلظت است. چنین انتقالی مستلزم صرف انرژی توسط سلول است. منبع انرژی معمولا ATP است.