Struktur sel 6. Biologi: sel

Mana-mana organisma adalah sistem hidup yang penting.

Walaupun pelaksanaan pelbagai fungsi Dan saiz yang berbeza rancangan keseluruhan struktur sel adalah serupa.

Ia terdiri daripada tiga bahagian yang berkait rapat:

1. cengkerang,

2. sitoplasma,

3. teras.

Dalam tipikal sel haiwan Struktur berikut dibezakan:

1.membran;

2.teras;

3.sitoplasma;

4.retikulum endoplasma (ER) ;

5.Komplek Golgi;

6.lisosom;

7.mitokondria;

8.ribosom;

9.pusat sel;

10. organoid pergerakan .

7. Apa itu tekanan osmotik ?

Tekanan osmotik, tekanan resapan, parameter termodinamik yang mencirikan kecenderungan larutan untuk mengurangkan kepekatannya apabila bersentuhan dengan pelarut tulen disebabkan oleh resapan balas molekul zat terlarut dan pelarut.

Kepekatan ion dan gula dalam sap sel vakuol pusat biasanya lebih tinggi daripada di dinding sel; Tonoplast dengan ketara memperlahankan penyebaran bahan-bahan ini dari vakuol dan pada masa yang sama mudah telap ke air.

Oleh itu, air akan mengalir ke dalam vakuol. Proses satu arah resapan air melalui membran telap terpilih ini dipanggil osmosis A. Air yang memasuki sap sel memberikan tekanan pada protoplas dinding, dan melaluinya pada dinding sel, menyebabkan keadaan tegang, keanjalan, atau turgor sel.

Turgor memastikan bahawa organ tumbuhan tidak berlign mengekalkan bentuk dan kedudukannya di angkasa, serta ketahanannya terhadap faktor mekanikal.

Jika sel diletakkan di larutan hipertonik beberapa garam atau gula bukan toksik (iaitu, ke dalam larutan dengan kepekatan yang lebih tinggi daripada kepekatan sap sel), maka pembebasan osmotik air daripada vakuol berlaku. Akibatnya, isipadunya berkurangan, protoplas dinding elastik bergerak menjauhi dinding sel, turgor hilang, dan plasmolisis sel .

Plasmolisis biasanya boleh diterbalikkan. Apabila sel diletakkan di dalam air atau larutan hipotonik, air sekali lagi diserap dengan kuat oleh vakuol pusat, protoplas sekali lagi ditekan pada dinding sel, dan turgor dipulihkan. Plasmolisis boleh berfungsi sebagai penunjuk keadaan hidup sel; sel mati tidak diplasmolisis, kerana ia tidak mempunyai membran telap selektif.

Kehilangan turgor menyebabkan tumbuhan menjadi layu. Apabila layu di udara dalam keadaan bekalan air yang tidak mencukupi, dinding sel nipis mengecut serentak dengan protoplas dan menjadi terlipat.

Tekanan turgor bukan sahaja mengekalkan bentuk bahagian tumbuhan tidak berlign, ia juga merupakan salah satu faktor pertumbuhan sel, memastikan pertumbuhan sel melalui pemanjangan, iaitu, dengan menyerap air dan meningkatkan saiz vakuol. Dalam sel haiwan, tiada vakuol pusat; pertumbuhan mereka berlaku terutamanya disebabkan oleh peningkatan jumlah sitoplasma, oleh itu saiz sel haiwan biasanya lebih kecil daripada sel tumbuhan.

Pusat vakuol berlaku dengan percantuman banyak vakuol kecil yang terdapat dalam sel meristematik (embrionik). Vakuol sitoplasma ini dipercayai terbentuk oleh membran retikulum endoplasma atau radas Golgi.

8. Apakah sitoplasma?

Sitoplasma - persekitaran dalaman sel hidup, selain nukleus, dibatasi oleh membran plasma. Ia termasuk hyaloplasma - bahan telus utama sitoplasma, komponen selular penting yang terdapat di dalamnya - organel, serta pelbagai struktur tidak kekal - kemasukan.

Komposisi sitoplasma termasuk semua jenis organik dan Tidak bahan organik. Ia juga mengandungi sisa tidak larut proses metabolik dan rizab nutrien. Bahan utama sitoplasma ialah air.

Sitoplasma sentiasa bergerak, mengalir di dalam sel hidup, bergerak dengannya pelbagai bahan, kemasukan dan organel. Pergerakan ini dipanggil cyclosis. Semua proses metabolik berlaku di dalamnya.

Sitoplasma mampu pertumbuhan dan pembiakan dan, jika sebahagiannya dikeluarkan, boleh dipulihkan. Walau bagaimanapun, sitoplasma berfungsi secara normal hanya dengan kehadiran nukleus.

Tanpanya, sitoplasma tidak boleh wujud untuk jangka masa yang lama, sama seperti nukleus tanpa sitoplasma. Peranan paling penting sitoplasma adalah untuk menyatukan semua struktur selular(komponen) dan memastikan interaksi kimianya.

Mengikuti

Sel……………………………………………………1

Struktur sel……………………………………………………2

Sitologi………………………………………………………..3

Mikroskop dan sel……………………………………………………..4

Gambar rajah struktur sel………………………………………………………….6

Pembahagian sel……………………………………………………10

Skema pembahagian sel mitosis…………………………….12

sel

Sel ialah bahagian asas organisma, mampu kewujudan bebas, pembiakan diri dan perkembangan. Sel adalah asas kepada struktur dan aktiviti hidup semua organisma hidup dan tumbuhan. Sel boleh wujud sebagai organisma bebas atau sebagai sebahagian daripada organisma multisel(sel tisu). Istilah "Sel" telah dicadangkan oleh ahli mikroskop Inggeris R. Hooke (1665). Sel adalah subjek kajian cawangan khas biologi - sitologi. Kajian sel yang lebih sistematik bermula pada abad kesembilan belas. Salah satu yang terbesar teori saintifik pada masa itu ada Teori sel, yang mengesahkan kesatuan struktur semua alam semula jadi. Kajian tentang semua kehidupan di peringkat selular adalah teras penyelidikan biologi moden.

Dalam struktur dan fungsi setiap sel, tanda-tanda didapati biasa kepada semua sel, yang mencerminkan kesatuan asalnya daripada bahan organik primer. Ciri-ciri khusus pelbagai sel adalah hasil pengkhususan mereka dalam proses evolusi. Oleh itu, semua sel mengawal metabolisme dengan cara yang sama, menggandakan dan menggunakan bahan keturunan mereka, menerima dan menggunakan tenaga. Pada masa yang sama, organisma bersel tunggal yang berbeza (amuba, selipar, ciliates, dll.) berbeza dengan ketara dalam saiz, bentuk dan tingkah laku. Sel-sel organisma multiselular berbeza tidak kurang dengan ketara. Oleh itu, seseorang mempunyai sel limfoid - sel bulat kecil (kira-kira 10 mikron diameter) yang terlibat dalam tindak balas imunologi, dan sel saraf, beberapa daripadanya mempunyai proses lebih daripada satu meter panjang; Sel-sel ini menjalankan fungsi pengawalseliaan utama dalam badan.

Kaedah penyelidikan sitologi pertama ialah mikroskopi sel hidup. Pilihan moden untuk mikroskop cahaya intravital - kontras fasa, luminescent, gangguan, dll. - membolehkan anda mengkaji bentuk sel dan struktur umum beberapa strukturnya, pergerakan dan pembahagian sel. Butiran struktur sel didedahkan hanya selepas kontras khas, yang dicapai dengan mengotorkan sel yang terbunuh. Pentas baru mengkaji struktur sel - mikroskop elektron, yang mempunyai resolusi struktur sel yang jauh lebih tinggi berbanding dengan mikroskop cahaya. Komposisi kimia sel dikaji oleh kaedah sito- dan histokimia, yang memungkinkan untuk menentukan penyetempatan dan kepekatan bahan dalam struktur selular, keamatan sintesis bahan dan pergerakannya dalam sel. Kaedah sitofisiologi memungkinkan untuk mengkaji fungsi sel.

Struktur sel

Sel-sel semua organisma mempunyai pelan struktur tunggal, yang jelas menunjukkan kesamaan semua proses kehidupan. Setiap sel mengandungi dua bahagian yang berkait rapat: sitoplasma dan nukleus. Kedua-dua sitoplasma dan nukleus dicirikan oleh kerumitan dan keteraturan struktur yang ketat dan, seterusnya, ia termasuk banyak unit struktur, melaksanakan fungsi yang sangat khusus.

Shell. Ia secara langsung berinteraksi dengan persekitaran luaran dan berinteraksi dengan sel jiran (dalam organisma multiselular).

Cangkang adalah adat sel. Dia berwaspada memastikan bahan yang tidak diperlukan tidak menembusi ke dalam sangkar. masa ini bahan-bahan; sebaliknya, bahan yang diperlukan oleh sel boleh bergantung pada bantuan maksimumnya.

Cangkang teras adalah dua kali ganda; terdiri daripada membran nuklear dalam dan luar. Di antara membran ini terdapat ruang perinuklear. Membran nuklear luar biasanya dikaitkan dengan saluran retikulum endoplasma.

Cangkang teras mengandungi banyak liang. Mereka dibentuk oleh penutupan membran luar dan dalam dan mempunyai diameter yang berbeza. Sesetengah nukleus, seperti nukleus telur, mempunyai banyak liang dan terletak pada selang masa yang tetap pada permukaan nukleus. Bilangan liang dalam sampul nuklear berbeza-beza pelbagai jenis sel. Liang-liang terletak pada jarak yang sama antara satu sama lain. Oleh kerana diameter liang boleh berbeza-beza, dan dalam beberapa kes dindingnya mempunyai struktur yang agak kompleks, nampaknya liang-liang itu mengecut, atau menutup, atau, sebaliknya, mengembang. Terima kasih kepada liang-liang, karyoplasma bersentuhan langsung dengan sitoplasma. Molekul nukleosida, nukleotida, asid amino dan protein yang agak besar dengan mudah melalui liang-liang, dan dengan itu pertukaran aktif berlaku antara sitoplasma dan nukleus.

Sitologi

Sains yang mengkaji struktur dan fungsi sel dipanggil sitologi.

Sepanjang dekad yang lalu, ia telah mencapai kemajuan yang besar, sebahagian besarnya disebabkan oleh pembangunan kaedah baharu untuk mengkaji sel.

"Alat" utama sitologi adalah mikroskop, yang membolehkan seseorang mengkaji struktur sel pada pembesaran 2400-2500 kali. Sel dikaji dalam bentuk hidup, serta selepas rawatan khas. Yang terakhir turun ke dua peringkat utama.

Pertama, sel-sel diperbaiki, iaitu, ia dibunuh dengan bahan bertindak pantas yang toksik kepada sel dan tidak memusnahkan strukturnya. Peringkat kedua ialah mewarna penyediaan. Ia berdasarkan fakta bahawa bahagian sel yang berlainan dengan kepada tahap yang berbeza-beza keamatan dirasakan oleh beberapa pewarna. Terima kasih kepada ini, adalah mungkin untuk mengenal pasti berbeza dengan jelas komponen struktur sel yang tidak kelihatan tanpa pewarnaan kerana indeks biasannya yang serupa. Kaedah membuat bahagian sangat kerap digunakan. Untuk melakukan ini, tisu atau sel individu, selepas rawatan khas, dimasukkan ke dalam medium pepejal (parafin, celloidin), selepas itu, menggunakan peranti khas - mikrotom yang dilengkapi dengan pisau cukur tajam, ia dibentangkan ke dalam bahagian nipis dengan ketebalan 3 mikron (mikron = 0.001 mm).

1. Tidak semua organisma mempunyai struktur selular.

Organisasi selular adalah hasil daripada evolusi yang panjang, yang didahului oleh bentuk kehidupan bukan selular (praselular). Sebelum pemeriksaan, persediaan tetap dan berwarna diletakkan dalam medium dengan indeks biasan yang tinggi (gliserin, balsam Kanada, dll.). Terima kasih kepada ini, mereka menjadi telus, yang memudahkan kajian dadah.

Dalam sitologi moden, beberapa kaedah dan teknik baru telah dibangunkan, penggunaannya telah mendalami pengetahuan tentang struktur dan fisiologi sel.

sangat sangat penting Untuk mengkaji sel, kaedah biokimia dan sitokimia digunakan. Pada masa ini, kita bukan sahaja boleh mengkaji struktur sel, tetapi juga menentukan komposisi kimia dan perubahannya semasa hayat sel. Kebanyakan kaedah ini bergantung pada penggunaan tindak balas warna untuk membezakan antara yang tertentu bahan kimia atau kumpulan bahan. Kajian tentang pengagihan bahan-bahan komposisi kimia yang berbeza dalam sel dengan tindak balas warna adalah kaedah sitokimia. Ia amat penting untuk kajian metabolisme dan aspek fisiologi sel yang lain.

Mikroskop dan sel

Mikroskopi ultraviolet digunakan secara meluas dalam sitologi moden. Sinar ultraungu tidak dapat dilihat oleh mata manusia, tetapi dilihat oleh plat fotografi. Ada yang bermain terutamanya peranan penting Dalam kehidupan sel, bahan organik (asid nukleik) secara selektif menyerap sinar ultraviolet. Oleh itu, daripada gambar yang diambil dalam sinaran ultraungu, seseorang boleh menilai pengagihan bahan nukleik dalam sel.

Beberapa kaedah canggih telah dibangunkan untuk mengkaji penembusan pelbagai bahan ke dalam sel dari persekitaran.

Untuk tujuan ini, khususnya, pewarna intravital (vital) digunakan. Ini adalah pewarna (contohnya, merah neutral) yang menembusi sel tanpa membunuhnya. Dengan memerhatikan sel yang hidup dan ternoda, seseorang boleh menilai laluan penembusan dan pengumpulan bahan dalam sel.

Peranan yang sangat penting dalam pembangunan sitologi, serta dalam kajian struktur nipis mikroskop elektron memainkan peranan dalam protozoa.

Mikroskop elektron adalah berdasarkan prinsip yang berbeza daripada mikroskop optik cahaya. Objek dikaji dalam pancaran elektron yang terbang dengan pantas. Panjang gelombang sinar elektron adalah beribu-ribu kali kurang daripada panjang gelombang sinar cahaya. Ini membolehkan seseorang memperoleh resolusi yang jauh lebih besar, iaitu, pembesaran yang jauh lebih besar daripada dalam mikroskop cahaya. Pancaran elektron melalui objek yang sedang dikaji dan kemudian jatuh pada skrin pendarfluor, di mana imej objek ditayangkan. Untuk objek menjadi lutsinar kepada pancaran elektron, ia mestilah sangat nipis. Bahagian mikrotom konvensional dengan ketebalan 3-5 mikron sama sekali tidak sesuai untuk ini. Mereka akan menyerap sepenuhnya pancaran elektron. Peranti khas dicipta - ultramikrotom, yang memungkinkan untuk mendapatkan bahagian ketebalan yang boleh diabaikan, mengikut urutan 100-300 angstrom (angstrom ialah unit panjang yang sama dengan satu sepuluh ribu mikron). Perbezaan dalam penyerapan elektron di bahagian yang berbeza sel sangat kecil sehingga tanpa pemprosesan khas pada skrin mikroskop elektron mereka tidak dapat dikesan. Oleh itu, objek yang dikaji adalah pra-rawatan dengan bahan yang tidak telap atau sukar untuk ditembusi untuk elektron. Bahan tersebut ialah osmium tetroxide (Os04). Dia masuk darjah yang berbeza-beza diserap oleh bahagian sel yang berlainan, yang disebabkan oleh ini mengekalkan elektron secara berbeza.

Menggunakan mikroskop elektron, pembesaran tertib 100,000 boleh diperolehi.

Mikroskopi elektron membuka perspektif baharu dalam kajian organisasi sel.

Gambar rajah struktur sel

Dalam Rajah. 15 dan rajah. 16 membandingkan rajah struktur sel, seperti yang dibentangkan pada tahun dua puluhan abad ini dan seperti yang muncul pada masa sekarang.

Di luar, sel dibatasi dari persekitaran oleh membran sel nipis, yang memainkan peranan penting dalam mengawal kemasukan bahan ke dalam sitoplasma. Bahan utama sitoplasma mempunyai komposisi kimia yang kompleks.

Ia berasaskan protein yang berada dalam keadaan larutan koloid. Protein ialah bahan organik kompleks dengan molekul besar (berat molekulnya sangat tinggi, diukur dalam puluhan ribu berbanding atom hidrogen) dan mobiliti kimia yang tinggi. Sebagai tambahan kepada protein, banyak protein lain terdapat dalam sitoplasma sebatian organik(karbohidrat, lemak), antaranya bahan organik kompleks - asid nukleik - memainkan peranan yang sangat penting dalam kehidupan sel. Daripada bukan organik komponen Sitoplasma harus pertama sekali dipanggil air, yang mengikut berat membentuk lebih separuh daripada semua bahan yang membentuk sel dengan ketara. Air penting sebagai pelarut kerana tindak balas metabolik berlaku dalam medium cecair. Di samping itu, sel mengandungi ion garam (Ca2+, K+, Na+, Fe2+, Fe3+, dll.).

Organel terletak di dalam bahan utama sitoplasma - struktur sentiasa hadir yang melaksanakan fungsi tertentu dalam kehidupan sel. Antaranya, mitokondria memainkan peranan penting dalam metabolisme. Dalam mikroskop cahaya mereka boleh dilihat dalam bentuk batang kecil, benang, dan kadang-kadang butiran.

Mikroskop elektron telah menunjukkan bahawa struktur mitokondria adalah sangat kompleks. Setiap mitokondria mempunyai cangkang yang terdiri daripada tiga lapisan dan rongga dalaman.

Dari cangkang ke dalam rongga ini dipenuhi dengan kandungan cecair, banyak sekatan menonjol, tidak sampai ke dinding bertentangan, dipanggil cristae. Kajian sitofisiologi telah menunjukkan bahawa mitokondria adalah organel yang berkaitan dengan proses pernafasan sel (oksidatif). Dalam rongga dalaman, enzim pernafasan (mangkin organik) disetempatkan pada cangkang dan krista, memberikan transformasi kimia kompleks yang membentuk proses pernafasan.

Dalam sitoplasma, sebagai tambahan kepada mitokondria, terdapat sistem yang kompleks membran, yang bersama-sama membentuk retikulum endoplasma (Rajah 16).

Kajian mikroskopik elektron telah menunjukkan bahawa membran retikulum endoplasma adalah dua kali ganda. Di bahagian yang menghadap bahan utama sitoplasma, setiap membran mengandungi banyak butiran (dipanggil "badan Pallas" selepas saintis yang menemuinya). Butiran ini mengandungi asid nukleik (iaitu asid ribonukleik), itulah sebabnya ia juga dipanggil ribosom. Pada retikulum endoplasma, dengan penyertaan ribosom, salah satu proses utama kehidupan sel dijalankan - sintesis protein.

Beberapa membran sitoplasma tidak mempunyai ribosom dan membentuk sistem khas yang dipanggil radas Golgi.

Pembentukan ini telah ditemui dalam sel untuk beberapa lama, kerana ia boleh dikesan menggunakan kaedah khas apabila diperiksa di bawah mikroskop cahaya. Namun begitu struktur halus Radas Golgi hanya dikenali sebagai hasil kajian mikroskopik elektron. Makna fungsional Organel ini berpunca daripada fakta bahawa pelbagai bahan yang disintesis dalam sel tertumpu di kawasan radas, contohnya, butiran rembesan dalam sel kelenjar, dll. Membran radas Golgi adalah berkaitan dengan retikulum endoplasma. Ada kemungkinan bahawa beberapa proses sintetik berlaku pada membran radas Golgi.

Retikulum endoplasma disambungkan kepada kulit luar biji. Sambungan ini nampaknya memainkan peranan penting dalam interaksi antara nukleus dan sitoplasma. Retikulum endoplasma juga mempunyai sambungan dengan membran luar sel dan di beberapa tempat terus masuk ke dalamnya.

Menggunakan mikroskop elektron, satu lagi jenis organel ditemui dalam sel - lisosom (Rajah 16).

Mereka menyerupai mitokondria dalam saiz dan bentuk, tetapi mudah dibezakan daripada mereka dengan ketiadaan nipis. struktur dalaman, jadi ciri dan tipikal mitokondria. Menurut pandangan kebanyakan ahli sitologi moden, lisosom mengandungi enzim pencernaan yang berkaitan dengan pemecahan molekul besar bahan organik yang memasuki sel. Ini adalah seperti takungan enzim yang digunakan secara beransur-ansur dalam kehidupan sel.

Dalam sitoplasma sel haiwan, sentrosom biasanya terletak bersebelahan dengan nukleus. Organel ini mempunyai struktur kekal. Ia terdiri daripada sembilan formasi berbentuk rod ultramikroskopik, tertutup dalam sitoplasma padat yang dibezakan khas. Centrosom ialah organel yang dikaitkan dengan pembahagian sel.

nasi. 16. Gambar rajah struktur sel, mengikut data moden, dengan mengambil kira kajian mikroskopik elektron:

1 - sitoplasma; 2 - radas Golgi, 3 - centrosom; 4 - mitokondria; 5 - retikulum endoplasmic; 6 - teras; 7 - nukleolus; 8 - lisosom.

Sebagai tambahan kepada organel sitoplasma sel yang disenaraikan, ia mungkin mengandungi pelbagai struktur khas dan kemasukan yang berkaitan dengan metabolisme dan prestasi pelbagai fungsi khas ciri sel tertentu. Sel haiwan biasanya mengandungi glikogen, atau kanji haiwan. Ini adalah bahan rizab yang digunakan dalam proses metabolik sebagai bahan utama untuk proses oksidatif. Selalunya terdapat kemasukan lemak dalam bentuk titisan kecil.

Dalam sel khusus seperti sel otot, terdapat gentian kontraktil khas yang berkaitan dengan fungsi kontraktil sel-sel ini. Sebilangan organel dan kemasukan khas terdapat dalam sel tumbuhan. Di bahagian hijau tumbuhan, kloroplas sentiasa ada - badan protein yang mengandungi klorofil pigmen hijau, dengan penyertaan di mana fotosintesis dijalankan - proses pemakanan udara tumbuhan. Bijirin kanji, yang tidak terdapat pada haiwan, biasanya terdapat di sini sebagai bahan simpanan. Tidak seperti haiwan, sel tumbuhan mempunyai, kecuali membran luar, cengkerang tahan lama diperbuat daripada serat dan, yang menentukan kekuatan khas tisu tumbuhan.

Pembahagian sel

Keupayaan sel untuk membiak sendiri adalah berdasarkan sifat unik DNA untuk menyalin sendiri dan pembahagian kromosom yang dihasilkan semula secara ketat semasa proses Mitosis. Hasil daripada pembahagian, dua sel terbentuk, sama dengan yang asal dalam sifat genetik dan dengan komposisi nukleus dan sitoplasma yang dikemas kini. Proses pembiakan sendiri kromosom, pembahagiannya, pembentukan dua nukleus dan pembahagian sitoplasma dipisahkan dalam masa, secara kolektif membentuk kitaran mitosis sel. Jika selepas pembahagian sel mula bersedia untuk pembahagian seterusnya, kitaran mitosis bertepatan dengan kitaran hidup sel. Walau bagaimanapun, dalam banyak kes, selepas pembahagian (dan kadang-kadang sebelum itu), sel meninggalkan kitaran mitosis, membezakan dan melaksanakan satu atau satu lagi fungsi khas dalam badan. Komposisi sel tersebut boleh dikemas kini kerana pembahagian sel yang kurang dibezakan. Dalam sesetengah tisu, sel yang dibezakan dapat memasuki semula kitaran mitosis. Dalam tisu saraf, sel yang dibezakan tidak membahagi; ramai daripada mereka hidup selagi badan secara keseluruhan, iaitu pada manusia - beberapa dekad. Pada masa yang sama, biji sel saraf tidak kehilangan keupayaan untuk membahagikan: dipindahkan ke dalam sitoplasma sel kanser, nukleus neuron mensintesis DNA dan membahagi. Eksperimen dengan sel hibrid menunjukkan pengaruh sitoplasma pada manifestasi fungsi nuklear. Persediaan yang tidak mencukupi untuk pembahagian menghalang mitosis atau memesongkan perjalanannya. Oleh itu, dalam beberapa kes, pembahagian sitoplasma tidak berlaku dan sel binukleat terbentuk. Pembahagian nukleus berulang dalam sel tidak membahagi membawa kepada penampilan sel multinukleus atau struktur supraselular kompleks (simplas), contohnya dalam otot berjalur. Kadang-kadang pembiakan sel terhad kepada pembiakan kromosom, dan sel poliploid, mempunyai set kromosom dua kali ganda (berbanding dengan sel asal). Poliploidisasi membawa kepada peningkatan aktiviti sintetik dan peningkatan dalam saiz dan jisim sel.

Salah satu yang utama proses biologi, memastikan kesinambungan bentuk kehidupan dan mendasari semua bentuk pembiakan, adalah proses pembahagian sel. Proses ini, yang dikenali sebagai karyokinesis, atau mitosis, berlaku dengan konsistensi yang menakjubkan, dengan hanya beberapa variasi secara terperinci, dalam sel semua tumbuhan dan haiwan, termasuk protozoa. Semasa mitosis berlaku pengedaran seragam kromosom yang mengalami duplikasi antara sel anak. Dari mana-mana bahagian setiap kromosom, sel anak menerima separuh. Tanpa pergi ke penerangan terperinci tentang mitosis, kita hanya akan mencatat perkara utamanya (Gamb.).

Pada peringkat pertama mitosis, dipanggil prophase, kromosom dalam bentuk benang menjadi jelas kelihatan dalam nukleus.

nasi. Skim pembahagian sel mitosis:

1 - teras bukan fisil;

2-6 - peringkat berturut-turut perubahan nuklear dalam prophase;

7-9 - metafasa;

10 - anafasa;

11-13 - telofasa. panjang yang berbeza.

Dalam nukleus yang tidak membahagi, seperti yang telah kita lihat, kromosom kelihatan seperti benang nipis yang terletak tidak teratur yang saling berjalin antara satu sama lain. Dalam prophase, mereka memendek dan menebal. Pada masa yang sama, setiap kromosom bertukar menjadi dua kali ganda. Jurang berjalan sepanjang panjangnya, membahagikan kromosom kepada dua bahagian yang bersebelahan dan hampir sama.

Pada peringkat seterusnya mitosis - metafasa - membran nuklear dimusnahkan, nukleolus dibubarkan dan kromosom mendapati diri mereka terletak di dalam sitoplasma. Semua kromosom disusun dalam satu baris, membentuk plat khatulistiwa yang dipanggil. Sentrosom mengalami perubahan ketara. Ia dibahagikan kepada dua bahagian, yang menyimpang, dan benang terbentuk di antara mereka, membentuk gelendong akromatik. Plat khatulistiwa kromosom terletak di sepanjang khatulistiwa gelendong ini.

Pada peringkat anafasa, proses perbezaan ke kutub bertentangan kromosom anak perempuan berlaku, terbentuk, seperti yang telah kita lihat, akibat pembelahan membujur kromosom ibu. Kromosom yang menyimpang dalam gelongsor anafasa di sepanjang benang gelendong achromatin dan akhirnya berkumpul dalam dua kumpulan di rantau centrosom.

semasa peringkat terakhir Mitosis - telofase - struktur nukleus tidak membahagi dipulihkan. Sampul nuklear terbentuk di sekeliling setiap kumpulan kromosom. Kromosom meregang dan nipis, bertukar menjadi benang nipis yang panjang dan tersusun secara rawak. Getah nuklear dilepaskan, di mana nukleolus muncul.

Pada masa yang sama dengan peringkat anaphase dan telophase, sitoplasma sel dibahagikan kepada dua bahagian, yang biasanya dilakukan dengan penyempitan mudah.

Seperti yang dapat dilihat dari kami Penerangan ringkas, proses mitosis turun terutamanya kepada pengedaran kromosom yang betul antara nukleus anak perempuan. Kromosom terdiri daripada berkas molekul DNA seperti benang yang disusun bersama paksi membujur kromosom. Permulaan yang boleh dilihat Mitosis didahului, seperti yang kini telah ditubuhkan oleh pengukuran kuantitatif yang tepat, oleh pertindihan DNA, mekanisme molekul yang telah kita bincangkan di atas.

Oleh itu, mitosis dan pembelahan kromosom semasanya hanyalah ekspresi yang dapat dilihat dari proses pendua (autoreproduksi) molekul DNA, yang dijalankan pada peringkat molekul. DNA menentukan sintesis protein melalui RNA. Ciri kualitatif protein "dikodkan" dalam struktur DNA. Oleh itu, adalah jelas bahawa pembahagian kromosom yang tepat dalam mitosis, berdasarkan reduplikasi (autoreproduksi) molekul DNA, mendasari "maklumat keturunan" dalam beberapa generasi sel dan organisma yang berturut-turut.

Bilangan kromosom, serta bentuk, saiz, dll., adalah ciri ciri setiap jenis organisma. Manusia, sebagai contoh, mempunyai 46 kromosom, hinggap - 28, gandum biasa - 42, dsb.

1. Mengapakah perlu menggunakan alat pembesar untuk mengkaji sel?
2. Mengapakah mikroskop yang anda gunakan dipanggil mikroskop cahaya?

Setiap sel mempunyai tiga bahagian penting: membran sel, sitoplasma dan radas genetik (Rajah 9).

nasi. 9. Sel haiwan dan tumbuhan

Membran sel bukan sahaja mengehadkan kandungan dalaman sel, tetapi juga melindunginya daripada pengaruh persekitaran yang buruk dan mengekalkan bentuk tertentu sel. Melalui membran, pertukaran bahan berlaku antara kandungan sel dan persekitaran luaran.

Sel-sel bakteria, kulat dan tumbuhan, sebagai tambahan kepada membran, biasanya juga mempunyai dinding sel(cangkang). Ia adalah rangka luar sel dan menentukan bentuknya. Dinding sel telap air, garam dan banyak bahan organik.

Sitoplasma- kandungan separa cecair sel. Ia mengandungi pelbagai organel (dari organon Yunani - organ) dan kemasukan selular. Sitoplasma menyatukan semua struktur selular dan memastikan interaksi mereka.

Alat genetik- bahagian paling penting dalam sel. Dialah yang mengawal semua proses penting dan menentukan keupayaan sel untuk membiak sendiri. Dalam sel tumbuhan, haiwan dan kulat, radas genetik dikelilingi oleh membran dan dipanggil teras. Nukleus mengandungi pembawa maklumat keturunan tentang sel dan organisma secara keseluruhan - kromosom (dari kromium Yunani - cat dan soma - badan). Persamaan ibu bapa dan anak bergantung kepada kromosom. Nukleus mungkin mengandungi satu atau lebih nukleolus. Bakteria tidak mempunyai nukleus dan bahan nuklear terletak terus di dalam sitoplasma.

Ciri-ciri struktur sel. Sel-sel organisma yang tergolong dalam kerajaan alam yang berbeza mempunyai ciri-ciri tersendiri. Oleh itu, hanya sel tumbuhan yang mengandungi plastid dalam sitoplasma. Mereka tidak berwarna atau dicat dalam pelbagai warna. Rizab terkumpul dalam plastid tidak berwarna nutrien. Plastid, berwarna kuning dan merah, menentukan warna kelopak bunga, daun musim luruh, dan buah-buahan yang masak.

Paling penting mempunyai plastid yang berwarna warna hijau, - kloroplas (dari bahasa Yunani chloros - hijau), mengandungi klorofil. Proses fotosintesis berlaku dalam kloroplas.

Vakuol(daripada vakum Latin - kosong) mengandungi sap sel - larutan air organik dan sebatian tak organik. Getah sel tumbuhan mungkin mengandungi bahan pewarna (pigmen) yang memberikan warna biru, ungu, merah pada kelopak dan bahagian lain tumbuhan, serta daun musim luruh.

Sel bakteria mempunyai struktur yang paling mudah. Sel kulat, tidak seperti sel tumbuhan dan haiwan, biasanya mengandungi banyak nukleus. Tetapi, walaupun terdapat perbezaan dalam struktur, sel-sel tumbuhan, haiwan dan kulat mempunyai set organel yang serupa; tiada perbezaan asas dalam fungsi alat genetik mereka atau dalam proses yang berkaitan dengan metabolisme.

Sila jawab soalan

1. Apakah fungsi membran sel?
2. Sel yang manakah mempunyai dinding sel (sampul surat)? Apakah peranannya?
3. Apakah peranan yang dilakukan oleh radas genetik sel?
4. Apakah perbezaan asas dalam struktur sel bakteria daripada sel tumbuhan, haiwan dan kulat?

Konsep baru

Membran sel. Sitoplasma. Alat genetik. teras. Kromosom. Plastid. Vakuol.

Fikirkan!

Apakah persamaan yang ditunjukkan? komposisi kimia dan struktur semua sel?

Makmal saya

Penyediaan dan pemeriksaan penyediaan kulit sisik bawang di bawah mikroskop

Rajah 10. Penyediaan mikrospesimen kulit sisik bawang

1. Pertimbangkan urutan penyediaan penyediaan kulit bawang yang ditunjukkan dalam Rajah 10.
2. Sediakan slaid dengan mengelapnya dengan teliti dengan kain kasa.
3. Gunakan pipet untuk meletakkan 1-2 titis air ke atas slaid.
4. Menggunakan pinset, keluarkan sekeping kecil kulit jernih dari permukaan dalam sisik bawang dengan berhati-hati. Letakkan sekeping kulit dalam titisan air dan luruskan dengan hujung jarum membedah.
5. Tutup kulit dengan slip penutup seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Gunakan kertas penapis untuk mengeluarkan air yang berlebihan.
6. Periksa penyediaan yang disediakan pada pembesaran rendah. Perhatikan bahagian sel yang anda lihat.
7. Noda penyediaan dengan larutan iodin. Gunakan kertas penapis pada bahagian yang bertentangan untuk mengeluarkan larutan yang berlebihan.
8. Periksa penyediaan berwarna. Apakah perubahan yang telah berlaku?
9. Periksa spesimen pada pembesaran tinggi. Cari di atasnya jalur gelap mengelilingi sel - membran; di bawahnya adalah bahan emas - sitoplasma (ia boleh menduduki keseluruhan sel atau terletak berhampiran dinding). Nukleus kelihatan jelas dalam sitoplasma. Cari vakuol dengan sap sel (berbeza dengan sitoplasma dalam warna).
10. Lakarkan 2-3 sel kulit bawang. Labelkan membran, sitoplasma, nukleus, vakuol dengan sap sel (Rajah 11).
11. Fikirkan mengapa penyediaan kulit bawang diwarnai dengan larutan iodin.

Rajah 11. Struktur selular kulit bawang

Struktur sel

sel- unit asas struktur dan aktiviti penting organisma hidup, yang mempunyai metabolisme sendiri dan mampu pembiakan dan perkembangan diri.

Sel eukariotik mengandungi nukleus yang dipisahkan daripada sitoplasma oleh membran. Mereka adalah ciri tumbuhan, kulat dan haiwan.

Semasa pembangunan dan pembezaan sel eukariotik, nukleus kadangkala boleh dimusnahkan, seperti yang berlaku, sebagai contoh, dalam eritrosit mamalia matang.

Sitoplasma- persekitaran dalaman sel, memastikan interaksi kimia semua struktur selular.

Ia termasuk hyaloplasma(bahan lutsinar berasaskan air) dan komponen selular yang terdapat di dalamnya ( organel Dan kemasukan). Sitoplasma sel terus bergerak, dan organel dan inklusi bergerak bersamanya.

Sitoplasma berkeupayaan untuk pertumbuhan dan pembiakan; jika dikeluarkan sebahagian, ia boleh pulih. Walau bagaimanapun, sitoplasma berfungsi secara normal hanya dengan kehadiran nukleus. Tanpanya, sitoplasma tidak boleh wujud untuk jangka masa yang lama, sama seperti nukleus tanpa sitoplasma.

Ciri-ciri struktur:

• Bahan tidak berwarna likat.
• Bergerak berterusan.
• Mengandungi organel - komponen struktur kekal dan kemasukan selular - struktur sel tidak kekal.
• Kemasukan boleh dalam bentuk titisan (lemak) dan bijirin (protein, karbohidrat).

Fungsi yang dilakukan:

• Menghubungkan semua bahagian sel menjadi satu keseluruhan.
• Mengangkut bahan.
• Proses kimia berlaku di dalamnya.
• Menjalankan fungsi sokongan.

Peranan paling penting sitoplasma adalah untuk menyatukan semua struktur selular (komponen) dan memastikan interaksi kimianya.

Mana-mana sel mempunyai struktur yang sangat kompleks. Kandungan sel, serta banyak struktur intraselular, adalah terhad membran biologi(lat. selaput- "kulit", "filem") - filem paling nipis (3.5-10 nm tebal), yang terdiri terutamanya daripada protein dan lipid.

Membran sel(atau membran plasma) memisahkan kandungan mana-mana sel daripada persekitaran luaran, memastikan integritinya.

Membran sel ialah lapisan ganda (bilayer) molekul fosfolipid. Mereka mempunyai bahagian hidrofilik ("kepala") dan hidrofobik ("ekor"). Kawasan hidrofobik menghadap ke dalam, dan kawasan hidrofilik menghadap ke luar.

Membran biologi mengandungi protein: integral(menembusi membran melalui), separuh kamiran(direndam pada satu hujung ke dalam lapisan lipid luar atau dalam) dan dangkal(terletak di luar atau bersebelahan dengan dalam membran). Sebahagian daripada mereka menghubungi sitoskeleton sel dan melaksanakan fungsi saluran dan reseptor.

Membran juga mungkin mengandungi karbohidrat yang berkaitan dengan molekul protein ( glikoprotein) atau lipid ( glikolipid). Karbohidrat biasanya terletak pada permukaan luar membran dan melaksanakan fungsi reseptor.

Fungsi membran

• halangan - memastikan metabolisme terkawal, selektif, pasif dan aktif dengan persekitaran;
• pengangkutan - bahan diangkut masuk dan keluar dari sel melalui membran (nutrien memasuki sel, mengeluarkan produk akhir metabolisme, mengekalkan kepekatan ion yang berterusan);
• reseptor (mengikat hormon dan molekul pengawalseliaan lain);
• dalam organisma multisel ia memastikan hubungan antara sel dan pembentukan tisu.

Membran sel mempunyai separa kebolehtelapan, atau kebolehtelapan terpilih. Mereka direka sedemikian rupa sehingga mereka mengawal proses pengangkutan bahan ke dalam sel: sesetengah bahan melalui, manakala yang lain tidak. Glukosa, asid amino, dan asid lemak dan ion.

Terdapat beberapa mekanisme untuk kemasukan bahan ke dalam sel atau penyingkirannya: resapan, osmosis, pengangkutan aktif Dan exo- atau endositosis. Resapan dan osmosis bersifat pasif - ia tidak memerlukan tenaga. Mekanisme selebihnya datang dengan penggunaan tenaga.

Pengangkutan pasif- proses melepasi bahan melalui membran tanpa penggunaan tenaga. Dalam kes ini, bahan bergerak dari kawasan dengan kepekatan tinggi ke bahagian rendah, iaitu sepanjang kecerunan kepekatan.

Jenis pengangkutan pasif berikut dibezakan:

• resapan mudah(untuk molekul neutral kecil (H 2 O, CO 2, O 2), serta bahan organik berat molekul rendah hidrofobik yang mudah menembusi fosfolipid membran sepanjang kecerunan kepekatan;
• penyebaran dipermudahkan(untuk molekul hidrofilik yang diangkut sepanjang kecerunan kepekatan, tetapi dengan bantuan protein integral khas yang membentuk saluran dalam membran yang memberikan kebolehtelapan terpilih. Bagi unsur-unsur seperti K, Na dan Cl, terdapat saluran mereka sendiri. Selain itu, saluran kalium adalah sentiasa terbuka.

Pengangkutan aktif ialah pemindahan bahan merentasi membran melawan kecerunan kepekatan. Pemindahan sedemikian memerlukan perbelanjaan tenaga oleh sel. Sumber tenaga biasanya ATP.