2 Organizmaların hücresel yapısı. Canlı organizmaların hücresel yapısı

Organizasyon seviyeleri

İnsan, hayvanlar dünyasının evriminin zirvesidir. Tüm canlılar bireylerden oluşur moleküller bunlar da şu şekilde organize edilir: hücreler, hücreler - içinde kumaşlar, kumaşlar - içinde organlar, organlar - içinde Organ sistemleri. Ve birlikte bütünsel bir yapı oluşturuyorlar organizma.

Diyagram vücudun tüm organ sistemlerinin birbirine bağlantısını göstermektedir. Belirleyici (belirleyici) prensip genotiptir ve genel düzenleyici sistemler sinir ve endokrindir. Molekülerden sistemik organizasyona kadar organizasyon seviyeleri tüm organların karakteristiğidir. Bir bütün olarak vücut, birbirine bağlı tek bir sistemdir.

Dünyadaki yaşam, belirli sistematik gruplara ait belirli bir yapıya sahip bireylerin yanı sıra değişen karmaşıklığa sahip topluluklar tarafından temsil edilir. Bireyler ve topluluklar zaman ve mekânda örgütlenirler. Çalışmalarına yönelik yaklaşımlara dayanarak, canlı maddenin organizasyonunun birkaç ana seviyesi ayırt edilebilir:

Moleküler- Herhangi bir canlı sistem, ne kadar karmaşık organize olursa olsun, kendisini biyolojik makromoleküllerin işleyişi düzeyinde gösterir: nükleik asitler, proteinler, polisakkaritler ve diğer organik olanlar. En önemli yaşam süreçleri bu seviyeden başlar: metabolizma ve enerji dönüşümü, kalıtsal bilgilerin aktarımı vb. Bu seviye moleküler biyoloji tarafından incelenir.

Hücresel- Hücre, canlı bir organizmanın yapısal, işlevsel ve evrensel bir birimidir. Hücre biyolojisi (sitoloji bilimi), hücrelerin morfolojik organizasyonunu, gelişim sırasındaki hücre uzmanlaşmalarını, hücre zarının işlevlerini, hücre bölünmesinin mekanizmasını ve düzenlenmesini inceler;

Kumaş- ortak bir kökene, yapı benzerliğine ve ortak bir işlevin yerine getirilmesine bağlı olarak birleştirilmiş bir hücre topluluğu.

Organ- Organları oluşturan çeşitli doku türlerinin yapısal ve işlevsel birleşmesi ve etkileşimi.

Organizma- çeşitli işlevleri yerine getiren ve çok hücreli bir organizmayı temsil eden, bütünleşik, farklılaşmış bir organ sistemi.

Popülasyon türleri- Aynı türden, ortak bir yaşam alanıyla birleşen, organizmalar üstü bir düzen sistemi olarak bir popülasyon oluşturan bireylerin topluluğu. Bu sistemde en basit temel evrimsel dönüşümler gerçekleştirilir.

Biyojeosenotik- Tüm çevresel faktörlerle birlikte farklı türlerden ve değişen organizasyon karmaşıklığından oluşan bir dizi organizma.

Biyosfer- Dünyadaki yaşamın tüm olaylarını kapsayan en üst düzeyde bir sistem. Bu seviyede, canlı organizmaların yaşamsal faaliyetleriyle ilişkili maddelerin dolaşımı ve enerjinin dönüşümü gerçekleşir.

İnsan vücudunun organizasyon seviyeleri ( motor fonksiyon performansı örneğini kullanarak)

Seviye	Yapılar	Operasyon
Moleküler	Proteinler: aktin, miyozin	Enerjinin serbest bırakılması, aktin filamentlerinin miyozin filamentlerine göre hareketi
Hücrealtı	Sarkomerler ve miyofibriller - çeşitli proteinlerin oluşturduğu yapılar	Sarkomer ve miyofibrillerin kısalması
Hücresel	Kas lifleri	Kas liflerinin kısalması
Kumaş	Çizgili iskelet kası dokusu	Kas lifi gruplarının (demetlerinin) kısaltılması
Organizma	Çizgili iskelet kasları	Kas kısalması
Sistem	Kas-iskelet sistemi	Kemiklerin (yüz kasları durumunda deri) birbirlerine göre pozisyonlarındaki değişiklik
Fonksiyonel sistem	Kas-iskelet sistemi	Vücut parçalarını veya gövdeleri uzayda hareket ettirmek

Vücut yapısı

Duyu organları kafada bulunur: eşleşmemiş - burun, dil; çiftler - gözler, kulaklar, denge organı. İçeri kafatası bulunan beyin.

İnsan vücudu deriyle kaplıdır. Kemikler ve kaslar kas-iskelet sistemini oluşturur. Vücudun içinde iki tane var vücut boşlukları – karın ve göğüs bir septumla ayrılmış olan kaslı diyafram. Bu boşluklar şunları içerir: iç organlar. Göğsünde - akciğerler, kalp, kan damarları, solunum yolu ve yemek borusu. İÇİNDE karın boşluğu sol (diyaframın altında) - karın, sağda - safra kesesi ile karaciğer Ve dalak. Omurilik kanalında omurilik. Bel bölgesinde var böbrekler, oradan ayrılıyorlar üreterler dahil üretralı mesane.

Kadın cinsel organları şu şekilde temsil edilir: yumurtalıklar, fallop tüpleri, rahim.

Erkek cinsel organları şu şekilde temsil edilir: testisler konumlanmış skrotum.

Organlar ve organ sistemleri

İnsan vücudunda her organın kendine has bir şekli ve özel bir yeri vardır. Genel fizyolojik işlevleri yerine getiren organlar bir organ sistemi halinde birleştirilir.

Organ sistemi	Sistem fonksiyonları	Sistemi oluşturan organlar
Pokrovnaya	Vücudu hasardan ve patojenlerin nüfuzundan korumak	Deri
Kas-iskelet sistemi	Vücuda kuvvet ve şekil verilmesi, hareketlerin yapılması	İskelet, kaslar
Solunum	Gaz değişiminin sağlanması	Hava yolları, akciğerler, solunum kasları
Kan	Tüm organların taşınması, beslenmesi, oksijen, metabolik ürünlerin salınması	Kalp, kan damarları
Sindirim	Besinlerin sindirimi, vücuda enerji maddeleri sağlanması, koruyucu	Tükürük bezleri, dişler, dil, yemek borusu, mide, bağırsaklar, karaciğer, pankreas
boşaltım	Metabolik ürünlerin uzaklaştırılması, osmoregülasyon	Böbrekler, mesane, üreterler
Üreme organ sistemi	Organizmaların üremesi	Yumurtalıklar, yumurta kanalları, rahim, testisler, dış cinsel organlar
Gergin sistem	Vücudun tüm organlarının aktivitesinin ve davranışlarının düzenlenmesi	Beyin ve omurilik, periferik sinirler
Endokrin sistem	İç organların ve vücut davranışının hormonal düzenlenmesi	Tiroid bezi, adrenal bezler, hipofiz bezi vb.

Sinir sistemi, elektrokimyasal sinyaller ve sinir uyarılarını kullanarak düzenlemeyi gerçekleştirir. Endokrin sistemi, biyolojik olarak aktif maddelerin - kana giren ve organlara ulaştığında işleyişini değiştiren hormonların yardımıyla çalışır.

Vücudun hücresel yapısı

Vücudun dış ve iç ortamı

Dış ortam- bu insan vücudunun bulunduğu ortamdır. Bu, belirli bir bireyin, popülasyonun veya türün yaşadığı belirli abiyotik ve biyotik koşullar kümesidir. İnsan gazlı bir ortamda yaşar.

Vücudun iç ortamı, vücudun içindeki ortamdır: vücudundan ayrılmıştır. dış ortam vücudun zarları (deri, mukoza zarları). Vücudun tüm hücrelerini içerir. Sıvıdır, belirli bir tuz bileşimine ve sabit bir sıcaklığa sahiptir. İç ortam şunları içermez: sindirim kanalının, idrar ve solunum yollarının içeriği. Dış çevreyle sınırlıdırlar: derinin dış keratinize tabakası ve bazı mukoza zarları. İnsan vücudunun organları, iç ortam yoluyla hücrelere gerekli maddeleri sağlar ve vücudun ömrü boyunca gereksiz maddeleri uzaklaştırır.

Hücre yapısı

Hücreler şekil, yapı ve işlev bakımından çeşitlidir ancak yapısal olarak benzerdir. Her hücre diğerlerinden bir hücre zarıyla ayrılır. Hücrelerin çoğunda sitoplazma ve çekirdek bulunur. sitoplazma- iç ortam, lifli bir temel maddeden - sitozol ve hücresel organellerden oluşan hücrenin canlı içeriği. sitozol- hücresel organeller arasındaki boşluğu dolduran sitoplazmanın çözünür bir kısmı. Sitosol% 90 suyun yanı sıra mineral ve organik maddeleri (gazlar, iyonlar, şekerler, vitaminler, amino asitler, yağ asitleri, proteinler, lipitler, nükleik asitler ve diğerleri) içerir. Burası metabolik süreçlerin bölgesidir (örneğin glikoliz, yağ asitlerinin sentezi, nükleotidler, amino asitler vb.).

Hücrenin sitoplazmasında her biri belirli bir işleve sahip olan ve düzenli yapısal özelliklere ve davranışlara sahip çok sayıda organel yapısı vardır. farklı dönemler hücre yaşamı. Organoidler- hücrelerin kalıcı, hayati bileşenleri.

Çekirdeğin yapısı ve fonksiyonları

Hücre ve içeriği dış ortamdan veya komşu hücrelerden bir yüzey yapısıyla ayrılır. Çekirdek- Bir hayvan hücresinin en önemli, zorunlu organeli. 10-20 mikron çapında, küresel veya oval bir şekle sahiptir. Çekirdek sitoplazmadan nükleer membranla ayrılır. Sitoplazmaya bakan yüzeydeki dış nükleer membran ribozomlarla kaplıdır, iç membran ise pürüzsüzdür. Dış nükleer membranın çıkıntıları endoplazmik retikulumun kanallarına bağlanır. Çekirdek ve sitoplazma arasındaki madde değişimi iki ana yolla gerçekleşir: nükleer gözenekler yoluyla ve nükleer membranın girinti ve çıkıntılarının salınması nedeniyle.

Nükleer boşluk, bir veya daha fazla nükleol, kromozom, DNA, RNA, enzim, ribozomal ve kromozomların yapısal proteinleri, nükleotidler, amino asitler, karbonhidratlar, mineral tuzları, iyonlar içeren jel benzeri nükleer özsu (karyoplazma) ile doldurulur. ayrıca nükleolus ve kromatin aktivitesinin ürünleri. Nükleer özsu bağlama, taşıma ve düzenleyici işlevleri yerine getirir.

Hücrenin en önemli bileşeni olan ve DNA'yı (genleri) içeren hücre çekirdeği, aşağıdaki işlevleri yerine getirir:

1. Kalıtsal genetik bilginin depolanması, çoğaltılması ve iletilmesi.
2. Metabolik süreçlerin düzenlenmesi, maddelerin biyosentezi, hücrenin bölünmesi ve hayati aktivitesi.

Çekirdek, temeli hücrenin kalıtsal aparatını belirleyen DNA molekülleri olan kromozomlar içerir. Belirli bir proteinin sentezinden sorumlu olan DNA moleküllerinin bölümlerine denir. genler. Her kromozomda milyarlarca gen vardır. Genler, proteinlerin oluşumunu kontrol ederek karmaşık biyolojik yapılar zincirinin tamamını kontrol eder. kimyasal reaksiyonlar vücutta ve böylece özelliklerini belirler. Sıradan hücrelerde (somatik) insan vücudu 46 kromozom içerir, germ hücreleri (yumurta ve sperm) 23 kromozoma (yarım set) sahiptir.

Çekirdek içerir çekirdekçik- önemli maddelerin sentezinin gerçekleştirildiği nükleer meyve suyuna batırılmış yoğun yuvarlak bir gövde. İplik benzeri oluşum demetleri formunda nükleolusun kromatin yapılarını oluşturan ribonükleoproteinlerin sentezi ve organizasyonunun merkezidir. Dolayısıyla nükleolus, RNA sentezinin bölgesidir.

Hücre organelleri

Her biri kendi özel fonksiyonlarını yerine getiren kalıcı hücresel yapılara denir. organeller. Bir hücrede vücuttaki organlarla aynı rolü oynarlar.

Hücrenin ana zar yapıları şunlardır: Sitoplazmik membran Bir hücreyi komşu hücrelerden ayırmak veya hücreler arası madde, endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, mitokondriyal ve nükleer membranlar. Bu zarların her birinin yapısal özellikleri ve belirli işlevleri vardır ancak hepsi aynı tipe göre inşa edilmiştir.

Fonksiyonlar Sitoplazmik membran:

1. Hücre yüzeyinin oluşmasıyla sitoplazma içeriğinin dış ortamdan kısıtlanması.
2. Hasara karşı koruma.
3. Hücre içi ortamın belirli metabolik süreçlerin meydana geldiği bölmelere dağılımı.
4. Maddelerin seçici taşınması (yarı geçirgenlik). Dış sitoplazmik membran bazı maddelere kolaylıkla geçirgen, bazılarına karşı geçirimsizdir. Örneğin hücredeki K+ iyonlarının konsantrasyonu her zaman çevreye göre daha yüksektir. Aksine hücreler arası sıvıda her zaman daha fazla Na + iyonu bulunur. Membran, belirli iyon ve moleküllerin hücreye girişini ve maddelerin hücreden uzaklaştırılmasını düzenler.
5. Enerji dönüştürme işlevi, elektrik enerjisinin kimyasal enerjiye dönüştürülmesidir.
6. Düzenleyici sinyallerin hücreye alınması (bağlanması) ve iletilmesi.
7. Maddelerin salgılanması.
8. Hücreler arası temasların oluşumu, hücrelerin ve dokuların bağlanması.

Endoplazmik retikulum- 25-75 nm çapında membran dallanmış bir kanal sistemi ve sitoplazmaya nüfuz eden boşluklar. Özellikle metabolizmanın yoğun olduğu hücrelerde, zarlarda sentezlenen maddelerin taşındığı çok sayıda kanal vardır.

İki tip endoplazmik retikulum membranı vardır: düz Ve kaba(veya granüler, ribozom içeren). Pürüzsüz membranlar, yağ ve karbonhidrat metabolizmasında ve maddelerin detoksifikasyonunda rol oynayan enzim sistemlerini içerir. Bu tür zarlar, yağların ve karaciğerin sentezinin (glikojen sentezi) meydana geldiği yağ bezlerinin hücrelerinde baskındır. Pürüzlü zarların ana işlevi, ribozomlarda gerçekleştirilen protein sentezidir. Özellikle glandüler ve sinir hücrelerinde çok sayıda pürüzlü zar vardır.

Ribozomlar- iki alt birimden (büyük ve küçük) oluşan, 15-35 nm çapında küçük küresel gövdeler. Ribozomlarda proteinler ve rRNA bulunur. Ribozomal RNA (rRNA), bazı kromozomların DNA molekülü üzerindeki çekirdekte sentezlenir. Orada ayrıca çekirdekten ayrılan ribozomlar da oluşur. Sitoplazmada ribozomlar, endoplazmik retikulumun zarlarının (pürüzlü zarlar) dış yüzeyine serbestçe yerleştirilebilir veya bağlanabilir. Sentezlenen proteinin türüne bağlı olarak, ribozomlar tek tek "çalışabilir" veya kompleksler (poliribozomlar) halinde birleşebilir. Böyle bir komplekste ribozomlar uzun bir m-RNA molekülü ile bağlanır. Ribozomların görevi protein sentezine katılmaktır.

Golgi aygıtı- Düzleştirilmiş keseler (sarnıçlar) ve ilgili kabarcık ve boşluk sistemlerinden oluşan bir yığın oluşturan membran tüplerinden oluşan bir sistem. Golgi aygıtı özellikle protein salgısı üreten hücrelerde, nöronlarda ve yumurtalarda gelişmiştir. Tanklar EPS kanallarıyla birbirine bağlanır. ER'nin zarlarında sentezlenen proteinler, polisakkaritler ve yağlar Golgi aygıtına taşınır, yapıları içinde yoğunlaştırılır ve salgı şeklinde "paketlenir", salınmaya veya hücrenin ömrü boyunca hücrenin kendisinde kullanılmaya hazır hale gelir. Golgi aygıtı, biyomembranların yenilenmesinde ve lizozomların oluşumunda rol oynar.

Lizozomlar- yaklaşık 0,2-0,5 µm çapında, bir zarla sınırlanmış küçük yuvarlak gövdeler. Ribozomların içinde asidik bir ortam (pH 5) vardır ve proteinlerin, lipitlerin, karbonhidratların, nükleik asitlerin ve diğerlerinin parçalanması için bir kompleks (30'dan fazla tip) hidrolitik enzim içerir. Bir hücrede birkaç düzine lizozom vardır (özellikle lökositlerde bunların çoğu vardır).

Lizozomlar Golgi kompleksinin yapılarından veya doğrudan endoplazmik retikulumdan oluşur. Pinositotik veya fagositotik vakuollere yaklaşırlar ve içeriklerini boşluklarına dökerler. Lizozomların ana işlevi, fagositoz ve sindirim enzimlerinin salgılanması yoluyla besinlerin hücre içi sindirimine katılmaktır. Lizozomlar ayrıca ölü organelleri ve atık maddeleri parçalayıp uzaklaştırabilir, hücre öldüğünde, embriyonik gelişim sırasında ve diğer bazı durumlarda kendi yapılarını yok edebilir.

Mitokondri- iki katmanlı bir zarla sınırlanan küçük gövdeler. Mitokondri farklı şekillere sahip olabilir: küresel, oval, silindirik, filamentli, spiral, uzun, çukurlu, dallanmış. Boyutları 0,25–1 µm çapında ve 1,5–10 µm uzunluğundadır. Bir hücredeki mitokondri sayısı birkaç bindir; hücrenin fonksiyonel aktivitesine bağlı olarak farklı dokularda değişiklik gösterir: sentetik süreçlerin daha yoğun olduğu yerlerde (örneğin karaciğerde) daha fazlası vardır.

Mitokondri duvarı iki zardan oluşur - dışta pürüzsüz olan ve içine elektron taşıma zincirinin, ATPaz'ın ve 10-20 nm'lik bir zarlar arası boşluğun inşa edildiği içte katlanmış. Bölmeler iç zardan organoidin derinliklerine kadar uzanır veya Kristalar. Katlanma, mitokondrinin iç yüzeyini önemli ölçüde artırır.

Mitokondriyal matristeki kristaların zarlarında (mitokondrinin içinde) enerji metabolizmasında rol oynayan çok sayıda enzim vardır (Krebs döngüsünün enzimleri, yağ asidi oksidasyonu ve diğerleri). Mitokondri, kanalları sıklıkla doğrudan mitokondriye açılan ER zarlarıyla yakından ilişkilidir. Mitokondri sayısı, kendilerinin bir parçası olan DNA molekülünden dolayı bölünmeyle hızla artabilir. Böylece mitokondri kendi DNA'sını, RNA'sını, ribozomlarını ve proteinlerini içerir. Mitokondrinin ana işlevi, oksidatif fosforilasyon (hücrenin aerobik solunumu) sırasında ATP'nin sentezidir.

Hücre organellerinin yapısı ve fonksiyonları

Şematik illüstrasyon	Yapı	Fonksiyonlar
Plazma zarı (hücre zarı)	İki protein tabakası arasında iki tabaka lipit (çift tabaka)	Hücre ile çevre arasındaki alışverişi düzenleyen seçici geçirgen bir bariyer
Çekirdek	İki zardan oluşan bir kabukla çevrelenmiş, nükleer gözeneklerle dolu en büyük organel. İçerir kromatin- bu formda, çözülmemiş kromozomlar interfazdadır. İçerir çekirdekçik	Kromozomlar kalıtımın maddesi olan DNA'yı içerir. DNA'dan oluşur genler her türlü hücresel aktiviteyi düzenler. Nükleer bölünme hücre çoğalmasının ve dolayısıyla üreme sürecinin temelini oluşturur. Nükleolusta r-RNA ve ribozomlar oluşur
Endoplazmik retikulum (ER)	Tüpler ve plakalar şeklinde düzleştirilmiş membran keselerinden (sarnıçlardan) oluşan bir sistem. Nükleer zarfın dış zarı ile tek bir ünite oluşturur	ER'nin yüzeyi ribozomlarla kaplıysa buna denir. kaba. Ribozomlarda sentezlenen protein, EPS sarnıçları aracılığıyla taşınır. Düz(ribozomsuz) lipitlerin ve steroidlerin sentezi için bir bölge görevi görür
Ribozom	Büyük ve küçük olmak üzere iki alt parçacıktan oluşan çok küçük organeller. Yaklaşık olarak eşit oranlarda protein ve RNA içerirler. Mitokondride bulunan ribozomlar daha da küçüktür	Etkileşen çeşitli moleküllerin doğru pozisyonda tutulduğu protein sentezi bölgesi. Ribozomlar EPS ile ilişkilidir veya sitoplazmada serbest olarak bulunur. Birçok ribozom, tek bir haberci RNA zinciri üzerine dizildikleri bir polizom (poliribozom) oluşturabilir
Mitokondri	Mitokondri iki zardan oluşan bir kabukla çevrilidir; dahili zar kıvrımlar (cristae) oluşturur. Az sayıda ribozom, bir dairesel DNA molekülü ve fosfat granülleri içeren bir matris içerir	Şu tarihte: aerobik solunum Kristalarda oksidatif fosforilasyon ve elektron transferi meydana gelir ve Krebs döngüsünde ve yağ asidi oksidasyonunda yer alan enzimler matrikste çalışır.
Golgi aygıtı	Bir yığın düzleştirilmiş membran keseleri - tanklar. İstifin bir ucunda torbalar sürekli olarak oluşturulur, diğer ucunda ise kabarcıklar şeklinde bağlanır.	Birçok hücresel materyal (örneğin, EPS enzimleri) sarnıçlarda değişikliğe uğrar ve kesecikler içinde taşınır. Golgi aygıtı salgılama sürecine dahil olur ve içinde lizozomlar oluşur
Lizozom	Sindirim (hidrolitik) enzimleriyle dolu basit bir küresel zar kesesi (tek zar)	Her zaman herhangi bir yapının veya molekülün parçalanmasıyla ilişkili birçok işlevi yerine getirir. Lizozomlar otofaji, otoliz, endositoz ve ekzositozda rol oynar

Hücre bölünmesi

Hücre bölünmesi eşeysiz üremenin karmaşık bir sürecidir. Tek hücreli organizmalarda birey sayısının artmasına neden olurken, varlığına tek hücreden başlayan çok hücreli organizmalarda - zigotlar, çok hücreli bir organizma yaratın. Bu, her DNA molekülünün yanında aynı molekülün oluşmasıyla başlayan karmaşık bir süreçtir. Böylece kromozomda iki özdeş DNA molekülü bulunur. Hücre bölünmesi başlamadan önce çekirdeğin boyutu artar. Kromozomlar bir spiral şeklinde bükülür ve nükleer membran kaybolur. Hücre merkezinin organelleri zıt kutuplara ayrılır ve aralarında mil bölüm. Kromozomlar daha sonra ekvator boyunca sıralanır. Her kromozomun eşleştirilmiş DNA molekülleri birbirine bağlanır merkezciller- bir DNA molekülü bir sentriyolden ve onun iki katı diğerinden. Kısa süre sonra DNA molekülleri birbirinden ayrılmaya (her biri kendi kutbuna doğru) başlar ve aynı kromozomlardan ve genlerden oluşan yeni kümeler oluşturur. Kız hücrelerde, çevresinde nükleer zarfın oluştuğu kromozom düğümleri oluşur. Kromozomlar gevşer ve artık görünmez. Çekirdek oluştuktan sonra organeller ve sitoplazma bölünür - bir hücreyi iki yavru hücreye bölen bir daralma ortaya çıkar.

Hücre bölünmesi

Bölünme aşamaları	Çizim	Mitoz
Profaz		kromozomlar spiral şeklinde kalınlaşır ve iki kardeş kromatitten oluşur; nükleer membran çözülür; iğ filamentleri oluşur
Metafaz		kromozomlar ekvator düzleminde sıralanır; iğ filamentleri sentromerlere bağlanır
Anafaz		sentromerler bölünür, kardeş kromozomlar kutuplara doğru hareket eder; her kutup orijinal ana hücredeki kadar kromozom üretir
Telofaz		sitoplazma ve tüm organelleri bölünür; hücrenin ortasında bir daralma oluşur; çekirdek oluşur; anne hücresiyle tamamen aynı olan iki yavru hücre ortaya çıkıyor

Mitozun biyolojik önemi sabit sayıda kromozomu koruyarak aynı hücrenin yeniden üretilmesinden oluşur. Yaptığı çalışmanın sonucu şu anneye özdeş, genetik olarak homojen iki hücrenin oluşması.

Bir hücrenin yaşam süreçleri

Süreçler herhangi bir organizmanın hücrelerinde gerçekleşir metabolizma. Hücreye giren besinler karmaşık maddeler oluşturur; hücresel yapılar oluşur. Ayrıca yeni maddelerin oluşumuyla birlikte organik maddelerin (karbonhidratlar, proteinler, yağlar) biyolojik oksidasyon süreçleri meydana gelirken, hücrenin yaşamı için gerekli enerji açığa çıkar ve çürüme ürünleri uzaklaştırılır.

Enzimler. Maddelerin sentezi ve parçalanması etki altında gerçekleşir. enzimler- biyo hızlandıran protein niteliğindeki biyolojik katalizörler kimyasal süreçler bir kafeste. Bir enzim yalnızca belirli bileşiklere (bu enzimin substratı) etki eder.

Hücre büyümesi ve gelişimi. Bir organizmanın yaşamı boyunca birçok hücresi büyür ve gelişir. Yükseklik- Hücre boyutunda ve kütlesinde artış. Gelişim- yaşa bağlı değişiklikler ve hücrenin işlevlerini yerine getirme yeteneği.

Hücre dinlenmesi ve uyarılması. Vücuttaki hücreler dinlenme ve heyecan halinde olabilir. Hücre heyecanlandığında çalışmaya başlar ve görevlerini yerine getirir. Hücre uyarılması genellikle tahrişle ilişkilidir. tahriş- Bu, bir hücreyi mekanik, kimyasal, elektriksel, termal vb. yollarla etkileme sürecidir. etkilemek. Sonuç olarak hücre dinlenme durumundan heyecanlı duruma (aktif çalışma) geçer. Heyecanlanma- Bir hücrenin tahrişe tepki verme yeteneği (kas ve sinir hücreleri bu yeteneğe sahiptir).

Kumaşlar

İnsan vücudu dokuları dört türe ayrılır: epitelyal veya sınırda; Bağlanıyor veya vücudun iç ortamının dokuları; kasılabilen kaslar kumaşlar ve tekstiller gergin sistem .

Genel kumaşlar- epitel ve iç ortam (kan, lenf ve bağ dokusu: bağ dokusunun kendisi, kıkırdak, kemik).

Özel kumaşlar- kaslı, gergin.

Epitel dokusu(integumenter) - vücudu dışarıdan kaplayan bitişik doku; iç organların ve boşlukların çizgileri; karaciğerin bir kısmı, bezler, akciğerler. Ayrıca kan damarlarının, solunum yollarının ve üreterlerin iç yüzeyini kaplarlar. Epitelyal dokular ayrıca çeşitli tipte salgılar (ter, tükürük, mide suyu, pankreas suyu) üreten glandüler dokuyu da içerir. Bu dokunun hücreleri bir tabaka halinde düzenlenmiş olup, özelliği polariteleridir (üst ve Alt kısım hücreler). Epitel hücreleri yenilenme yeteneğine sahiptir ( yenilenme). Epitel dokusunda kan damarı yoktur (hücreler bazal laminadan yaygın olarak beslenir).

Çeşitli epitel türleri

Kumaş türü (desen)	Doku yapısı	Konum	Fonksiyonlar
Düz epitel	pürüzsüz hücre yüzeyi; hücreler birbirine sıkıca yapışır; tek katman; kapak	cilt yüzeyi, ağız boşluğu, yemek borusu, alveoller, nefron kapsülleri, plevra, periton	koruyucu, koruyucu, boşaltıcı(gaz değişimi, idrar çıkışı)
küboidal epitel	birbirine sıkıca bitişik kübik hücreler; tek katman; glandüler	böbrek tübülleri, tükürük bezleri, endokrin bezleri	ikincil idrar oluşumu, tükürük salgılanması, hormonlu salgılar sırasında yeniden emilim (ters)
Sütunlu epitel (prizmatik)	silindirik hücreler; tek katman; kapak	mide, bağırsaklar, safra kesesi, trakea, rahim	mide ve bağırsakların mukoza zarı
Tek katmanlı siliyer epitel	çok sayıda kıl içeren hücrelerden (kirpikler) oluşur; tek katman	solunum yolu, omurilik kanalı, serebral ventriküller, yumurta kanalları	koruyucu(kirpikler toz parçacıklarını tutar ve uzaklaştırır), sıvı akışını, yumurtanın hareketini düzenler
Sözde çok katmanlı	konik şekilli hücreler tek bir katmanda bulunur, ancak dar ve geniş uçları değiştirerek çift sıralı bir çekirdek düzeni oluşturur; kapak	koku alma bölgeleri, dilin tat tomurcukları, idrar kanalı, trakea	hassas epitel. Koku, tat, mesane dolumu algısı, soluk borusunda yabancı parçacıkların varlığının hissi
Çok katmanlı	hücrelerin üst katmanlarını keratinize edin; kapak	cilt, saç, tırnaklar	koruyucu, ısı düzenleyici, koruyucu

Dolayısıyla epitel dokusu aşağıdaki işlevlere sahiptir: örtüsel, koruyucu, besleyici, salgılayıcı.

Bağ dokuları

Bağ dokuları veya iç ortamın dokuları kan, lenf ve bağ dokusu ile temsil edilir. Bu dokunun bir özelliği, hücresel elementlere ek olarak, aşağıdakilerle temsil edilen büyük miktarda hücreler arası maddenin varlığıdır: öğütülmüş madde ve lifli yapılar(fibriler proteinlerden oluşur - kollajen, elastin vb.). Bağ dokusu ikiye ayrılır: aslında bağlayıcı, kıkırdaklı, kemik.

Bağ dokusunun kendisi iç organ katmanlarını oluşturur, deri altı doku, bağlar, tendonlar ve daha fazlası. Kıkırdak dokusu formlar:

• hiyalin kıkırdak - eklem yüzeylerini oluşturur;
• lifli - omurlararası disklerde bulunur;
• elastik dahil - dahil kulaklar ve epiglot.

Kemik gücü, içindeki çözünmeyen kalsiyum tuzlarının birikmesiyle sağlanan iskelet kemiklerini oluşturur. Kemik dokusu vücudun mineral metabolizmasında rol alır. (“Kas-iskelet sistemi” bölümüne bakınız).

İç çevre dokuları

Kumaş türü (desen)	Doku yapısı	Konum	Fonksiyonlar
Gevşek bağ dokusu	Gevşek bir şekilde düzenlenmiş lifler ve hücreler birbiriyle iç içe geçmiştir; hücreler arası madde, mast ve yağ hücrelerinden oluşan yapısızdır.	deri altı yağlı doku, perikardiyal kese, sinir sistemi yolları, kan damarları, mezenterler	cildi kaslara bağlar, vücuttaki organları destekler, organlar arasındaki boşlukları doldurur. Vücut termoregülasyonuna katılır
Kıkırdak dokusu	Yaşayan yuvarlak veya oval hücreler kondrositler kapsüller içinde yatan; Kolajen elyafları; Hücreler arası madde yoğun, elastik ve şeffaftır.	intervertebral diskler, gırtlak kıkırdakları, trakea, kaburgalar, kulak kepçesi, eklem yüzeyleri, tendon tabanları, fetal iskelet	kemiklerin sürtünme yüzeylerini yumuşatmak. Solunum yolu ve kulakların deformasyonuna karşı koruma. Tendonların kemiklere bağlanması

Bağ dokusunun fonksiyonları: koruyucu, destekleyici, besleyici (trofik).

Hücreler kas dokusuözelliklere sahip: uyarılabilirlik, kasılabilirlik, iletkenlik.

Kas dokusu türleri

Üç tür kas dokusu vardır: düz, çizgili ve kalp.

İç çevre dokuları

Kumaş türü (desen)	Doku yapısı	Konum	Fonksiyonlar
Pürüzsüz kumaş	hücreler iğ şeklindedir; hücreler bir çekirdek içerir; enine çizgiler yok	iç organların kaslarını oluşturur, kan ve lenf damarlarının duvarlarının bir parçasıdır	Otonom sinir sistemi tarafından innerve edilir ve nispeten yavaş hareketler ve tonik kasılmalar gerçekleştirir.
Çizgili doku (kas lifi)	kas proteinlerinin belirli bir bileşimi ve düzenlenmesi nedeniyle enine çizgileri olan uzun, çok çekirdekli bir hücre; kontraktil lifler içerir	iskelet kasları, dil kasları, yutak, yemek borusunun başlangıç ​​kısmı	omurilik ve beyindeki motor nöronlardan gelen uyarılara yanıt olarak kasılma
Kalp dokusu	çizgileri var ve var özerklik Hücreler birbirine süreçlerle (birbirine bağlı diskler) bağlanır.	düz ve çizgili kas dokusunun özelliklerini birleştirir; kalp	tüm kas elemanlarının kasılmasından sorumludur

Kas dokusunun işlevleri: Vücudu uzayda hareket ettirmek; vücut parçalarının yer değiştirmesi ve sabitlenmesi; vücut boşluğunun hacmindeki değişiklikler, damarın lümeni, cilt hareketi; kalbin işi.

Sinir dokusu

Sinir dokusu beyni ve omuriliği, sinir ganglionlarını ve liflerini oluşturur. Sinir dokusunun hücreleri nöronlar ve glial hücrelerdir. Nöronların temel özelliği yüksek uyarılabilirliktir. Vücudun dış ve iç ortamından tahriş (sinyaller) alırlar, iletirler ve işlerler. Nöronlar, bilgiyi almak, işlemek, depolamak ve kullanmak için gerekli olan çok karmaşık ve çok sayıda devre halinde bir araya getirilmiştir.

Nöron türleri:

1. Tek kutuplu ( tahrik, merkezkaç)
2. Psödobipolar ( hassas, merkezcil)
3. Çok kutuplu ( beynin bir kısmı)

1. Dendritler
2. Nöron gövdesi
3. Hücre çekirdeği
4. sitoplazma
5. Aksonlar
6. Schwann hücresi
7. Akson terminalleri
8. Dendron

Bir nöron şunlardan oluşur: vücut hücresi(soma) ve iki tür süreç - dendritler, aksonlar ve uç plakalar. Nöronun gövdesi yuvarlak nükleollere sahip bir çekirdek içerir.

Bir nöronun yapısı (sinir hücresi)

1. Nöron gövdesi
2. Dendritler
3. Aksonlar
4. Uç plakaları
5. Sinaptik veziküller
6. Miyelin kılıf
7. Ranvier'in durdurulması
8. Nissl maddesi
9. Sinir lifi sonu
10. Kasılma halindeki kas lifinin bir bölümü

Dendritler(2) - sinir hücresinin gövdesine sinir uyarılarını (uyarma) ileten kısa, kalın, çok dallı süreçler.

akson(3) - bir sinir hücresinin uzun (1,5 m'ye kadar) dallanmayan bir süreci, hücre gövdesinden terminal bölümüne bir sinir uyarısı iletir. İşlemler, uç plakalara doğru akan sitoplazma ile doldurulmuş içi boş tüplerdir. Sitoplazma, granüler endoplazmik retikulumun (8) yapılarında oluşan enzimleri alır ve sentezi katalize eder. arabulucular uç plakalarda (4). Vericiler sinaptik keseciklerde depolanır (5). Bazı nöronların aksonları yüzeyde miyelin kılıfı (6) tarafından korunur. Schwann hücreleri, aksonun etrafına sarılır. Bu zar bir çeşit sinir dokusu hücrelerinden oluşur. glia, tüm sinir hücrelerinin içine daldırıldığı yer. Glia destekleyici bir rol oynar; yalıtıcı, destekleyici, trofik ve koruyucu işlevleri yerine getirir. Aksonun miyelin kılıfı ile örtülmediği yerlere Ranvier düğümleri adı verilir (7). Miyelin (yağ benzeri beyaz madde) ölü hücrelerin zarlarının bir kalıntısıdır ve bileşimi hücrenin yalıtım özelliklerini sağlar.

Sinir hücreleri sinapslar aracılığıyla birbirine bağlanır. Sinaps- sinir impulsunun bir hücreden diğerine iletildiği iki nöron arasındaki temas yeri. Aksonun bilgi ilettiği hücrelerle temas noktalarında sinapslar oluşur. Bu alanlar, tahriş edici bir sıvı içeren kabarcıklar içerdiğinden bir miktar kalınlaşmıştır (10). Sinir uyarıları sinapsa ulaştığında kabarcıklar patlar, sıvı sinoptik yarığa akar ve bilgiyi alan hücrenin zarını etkiler. Sıvının içerdiği biyolojik olarak aktif maddelerin bileşimine ve miktarına bağlı olarak, bilgi alan hücre heyecanlanarak işini güçlendirebilir veya yavaşlatabilir, zayıflatabilir veya tamamen durdurabilir.

Bilgi alan hücrelerin genellikle çok sayıda sinapsları vardır. Bazıları aracılığıyla uyarıcı sinyaller alırlar, bazıları aracılığıyla ise olumsuz, engelleyici sinyaller alırlar. Tüm bu sinyaller toplanır ve ardından operasyonda bir değişiklik yapılır.

Dolayısıyla sinir dokusunun işlevleri şunları içerir: dış ortamdan ve iç organlardan gelen bilgilerin alınması, işlenmesi, depolanması, iletilmesi; tüm vücut sistemlerinin faaliyetlerinin düzenlenmesi ve koordinasyonu.

Fizyolojik organ sistemleri

İnsan ve hayvan vücudunun dokuları organları ve fizyolojik organ sistemlerini oluşturur: dış, destek ve hareket sistemleri, sindirim, dolaşım, solunum, boşaltım, üreme, endokrin, sinir.

Fizyolojik sistemler	Sistemi oluşturan organlar	Anlam
Örtü sistemi	Deri ve mukozalar	Vücudu dış etkenlerden korur
Destek ve hareket sistemi	İskeleti ve kasları oluşturan kemikler	Vücuda şekil verir, destek ve hareket sağlar, iç organları korur
Sindirim sistemi	Ağız boşluğunun organları ( dil, dişler, tükürük bezleri), yutak, yemek borusu, mide, bağırsaklar, karaciğer, pankreas	Geri dönüşümü sağlayın besinler organizmada
Kan dolaşım sistemi	Kalp ve kan damarları	Vücut ve çevre arasındaki kan dolaşımı ve metabolizma sürecini yürütür
Solunum sistemi	Burun boşluğu, nazofarinks, trakea, akciğerler	Gaz değişimi sağlayın
Boşaltım sistemi	Böbrekler, üreterler, mesane, üretra	Son toksik metabolik ürünleri vücuttan uzaklaştırır
Üreme sistemi	Erkek organları(testisler, skrotum, prostat bezi, penis). Kadın organları(yumurtalıklar, rahim, vajina, dış kadın cinsel organı)	Üreme sağlamak
Endokrin sistem	Endokrin bezleri (tiroid, üreme, pankreas, adrenal bezler vb.)	Organ ve dokulardaki fonksiyonları ve metabolizmayı düzenleyen hormonlar üretir
Gergin sistem	Tüm organ ve dokulara nüfuz eden sinir dokusu	Değişen çevre koşullarında tüm sistemlerin ve tüm organizmanın koordineli çalışmasını düzenler.

Refleks düzenlemesi

Sinir sistemi vücuttaki tüm süreçleri düzenler ve ayrıca vücudun dış ortamın etkisine uygun tepki vermesini sağlar. Sinir sisteminin bu fonksiyonları refleks olarak gerçekleştirilir. Refleks- Merkezi sinir sisteminin katılımıyla ortaya çıkan tahrişe vücudun tepkisi. Refleksler, refleks arkı boyunca yayılan uyarma sürecinin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Refleks aktivitesi iki sürecin etkileşiminin sonucudur - uyarılma ve engelleme.

Uyarma ve inhibisyon, etkileşimi sinir sisteminin koordineli aktivitesini ve vücudumuzun organlarının koordineli çalışmasını sağlayan iki karşıt süreçtir.

Merkezi ve periferik sinir sistemi

Nöronların çoğu beyinde ve omurilikte bulunur. Uydurdular Merkezi sinir sistemi(CNS). Bu nöronlardan bazıları sınırlarının ötesine geçiyor: Uzun süreçleri, sinirlerin bir parçası olarak vücudun tüm organlarına giden demetler halinde birleşiyor. Sinir sistemi sinir hücrelerinden - nöronlardan oluşur (beyinde 25 milyar nöron ve çevrede 25 milyon nöron vardır).

Merkezi sinir sistemi beyin ve omuriliği içerir. Sinirlere ek olarak, merkezi sinir sisteminde değil beyinde nöron gövde kümeleri vardır - bunlar sinir gangliyonlarıdır. Sinir sisteminin periferik kısmı beyin ve omurilikten kaynaklanan sinirleri ve beyin ve omuriliğin dışında bulunan sinir gangliyonlarını içerir. Fonksiyona bağlı olarak sinir sistemi somatik ve otonom sinir sistemlerine ayrılır. Somatik - vücudu dış çevreyle iletişim kurar (tahrişlerin algılanması, çizgili kasların hareketlerinin düzenlenmesi vb.) ve bitkisel - metabolizmayı ve iç organların işleyişini (kalp atışı, damar tonusu, bağırsakların peristaltik kasılmaları, salgılanması) düzenler. çeşitli bezler vb.). Bu sistemlerin her ikisi de birlikte yakın çalışır, ancak otonom sinir sistemi istemsiz işlevleri kontrol eden bir miktar bağımsızlığa (otonomiye) sahiptir.

Refleks ve refleks arkı

Sinir sisteminin aktivitesi doğası gereği refleksiftir. Refleks, reseptörlerin tahrişine yanıt olarak merkezi sinir sistemi tarafından gerçekleştirilen, vücudun dış veya iç ortamdaki değişikliklere verdiği doğal bir tepkidir. Reseptörler, dış ve iç ortamda meydana gelen değişiklikler hakkındaki bilgileri algılayan sinir uçlarıdır. Herhangi bir tahriş ( mekanik, ışık, ses, kimyasal, elektrik, sıcaklık), reseptör tarafından algılanan, bir uyarılma sürecine dönüştürülür. Uyarma, hassas merkezcil sinir lifleri boyunca, acil bir dürtü işleme sürecinin meydana geldiği merkezi sinir sistemine iletilir. Buradan, merkezkaç nöronların lifleri boyunca uyarılara tepkiyi uygulayan yürütme organlarına impulslar gönderilir.

Refleks yayı, sinir uyarılarının reseptörlerden yürütme organına doğru ilerlediği yoldur. Herhangi bir refleksi uygulamak için refleks yayının tüm parçalarının koordineli çalışması gerekir.

Refleks ark diyagramı.

1. Dış uyaran
2. Derideki duyusal sinir uçları
3. Duyusal nöron
4. Sinaps
5. Ara nöron
6. Sinaps ( nörondan nörona iletim)
7. Motor nöron

Herhangi bir refleks eyleminin uygulanması, belirli bir aktiviteye neden olan uyarılma süreçlerini ve refleks eylemlerin uygulanmasına müdahale eden sinir merkezlerini kapatan bir engelleme sürecini içerir. İnhibisyon süreci uyarılmanın tam tersidir. Uyarılma ve engelleme süreçlerinin etkileşimi, sinirsel aktivitenin, vücuttaki işlevlerin düzenlenmesinin ve koordinasyonunun temelini oluşturur.

Böylece, bu her iki süreç ( uyarılma ve engelleme) birbiriyle yakından bağlantılıdır, bu da tüm organların ve tüm organizmanın koordineli aktivitesini sağlar.

Ders gelişmeleri (ders notları)

Dersler için sunumlar

Temel bilgiler Genel Eğitim

UMK V.V. hattı. Biyoloji (5-9)

Dikkat! Site yönetimi, metodolojik gelişmelerin içeriğinden ve geliştirmenin Federal Devlet Eğitim Standardına uygunluğundan sorumlu değildir.

"Sınıfta elektronik ders kitabı" yarışmasının galibi.

Hedef: Bir bitki hücresinin yapısı ve içinde meydana gelen hayati süreçler hakkındaki bilgileri genelleştirmek ve sistematikleştirmek.

Planlanan sonuçlar:

• kişisel: süreçte öğrencilerle ve öğretmenle iletişimde iletişimsel yeterliliğin oluşumu Eğitim faaliyetleri;
• meta-konu: kişinin eylemlerini planlanan sonuçlarla ilişkilendirme, faaliyetlerini izleme, faaliyetlerin sonuçlarını değerlendirme yeteneği;
• iletişimsel: bir grupta çalışma yeteneği;
• düzenleyici: bir varsayımda bulunma ve bunu kanıtlama yeteneği;
• bilişsel: karşılaştırma için zemin seçin, mantıksal bir zincir oluşturun
• konu: mantarların ayırt edici özelliklerinin belirlenmesi, biyolojik nesnelerin karşılaştırılması, sonuç çıkarma yeteneği.

Ders türü:özet ders.

Ders ekipmanları:“Bitki hücresi”, “Mitoz” tabloları, ödevli zarflar, mikroskoplar, parçalı Petri kapları soğanlar, slaytlar ve kapak camları, kesme iğneleri, pipetler, bardak su, peçeteler. Zarflardaki ödevler.

Derste kullanılan EFU: Biyoloji ders kitabına elektronik ek. Bakteriler, mantarlar, bitkiler V.V. Pasechnik Yayınevi "Drofa".

Derste kullanılan BİT araçlarının türü: bilgisayar, projektör, ekran. öğretmen dizüstü bilgisayarı, öğrenci dizüstü bilgisayarları (20 adet). Kulaklıklar (sesli bilgi kaynaklarıyla çalışmak için). Multimedya sunumu.

Ofis, öğrencilerin üç grup halinde çalışmasına uygun olarak hazırlanmıştır. Gruplara dağılım bağımsız olarak gerçekleşir. Öğrenci sayısına göre üç renkli jetonlar. Öğrenciler belli bir renkteki jetonu çizerler ve renklere göre birleşerek üç grup oluştururlar.

Dersler sırasında

Organizasyon aşaması. Selamlar

Sorunun formülasyonu

Sen: Bulmacayı çözdükten sonra dersin konusunu öğreneceksiniz.

COP PRO NZV VLT BSO IKR LAE YUDN GHI TNE

Bilgiyi güncelleme

sen: Hücre, tüm canlı organizmaların yapısal ve işlevsel birimidir. Ayrıca hücrenin kendisi de canlıdır. Tüm canlı organizmalar ya tek bir serbest yaşayan hücredir ya da belirli sayıda hücrenin birleşimidir. 2 numaralı slayt

?: Tüm canlı organizmaların hangi özelliklere sahip olduğunu hatırlıyor musunuz?..

HAKKINDA: Beslenme, solunum, boşaltım, büyüme ve gelişme, metabolizma ve enerji vb.

sen: Hücre aslında kendini kopyalayan bir kimyasal sistemdir. Fiziksel olarak çevresinden ayrıdır ancak bu ortamla alışveriş yapma yeteneğine sahiptir, yani "besin" olarak ihtiyaç duyduğu maddeleri emebilir ve biriken "atıkları" dışarı atabilir. Hücreler bölünerek çoğalabilirler.

?: Bir ders hedefi belirleyin

HAKKINDA:"Organizmaların hücresel yapısı" konusunu incelerken edindiğiniz bilgileri tekrarlayın ve pekiştirin.

Sen: Hangi soruları tekrarlamalıyız?

HAKKINDA: Hücre yapısı, hücredeki yaşam süreçleri.

Ana sahne. Genelleme ve sistemleştirme

sen: Üç gruba ayrılıyorsunuz. Grubunuzda bir kaptan seçin. Kaptanlar görevleri içeren zarflar almaya davet edilir. Hazırlık 7 dakika sürer.

Öğrencilerin faaliyetleri: Her grup içinde görevi tamamlamak ve projelerini korumak için rolleri dağıtırlar. Materyali inceliyor, bilgiyi analiz ediyor ve not defterlerine notlar alıyorlar. Grubun çalışmaları hakkında bir rapor hazırlayın.

• Grup I“Bitki hücresinin yapısı.” Elektronik ders kitabındaki bilgileri kullanarak ve etkileşimli modu kullanarak bir "hücrenin portresi" oluşturun (etkileşimli içerik s. 36; Şekil 20 "Bir bitki hücresinin yapısı").

1. Organellerin yapısı ve işlevi hakkındaki bilginizi sistemleştirin; bunu yapmak için, farenizi yapısının her bir öğesinin adının üzerine getirin ve fareye tıklayın.
2. Soğan pulu derisinin mikroskobik bir örneğini hazırlayın ve bunu mikroskop altında inceleyin. 3 numaralı slayt

• Grup II“Bir mikroskobun tasarımı ve onunla çalışma kuralları” (interaktif içerik s. 32-33; Şekil 17 “Işık mikroskobu”).

1. Fareyi kullanarak ışık mikroskobunun yapısal elemanlarının adlarını sürükleyip bırakın.
2. Fareyi kullanarak karşılık gelen Mercek-Oküler kombinasyonunun sağladığı büyütmeyi sürükleyin. 4 numaralı slayt

• III grubu“Hücrenin hayati aktivitesi. Hücre bölünmesi ve büyümesi” (etkileşimli içerik s. 44; Şekil 24 “Komşu hücrelerin etkileşimi”).

1. Etkileşimli modu kullanarak, bir hücredeki sitoplazmanın hareketinin önemi hakkındaki bilgileri özetleyin.
2. Hücre bölünmesi bilginizi özetlemek için etkileşimli modu kullanın. 5 numaralı slayt

Her grup, görevi tamamlarken farklı bilgi kaynakları kullanır: ders kitabına elektronik bir ek, ders kitabının metni ve resimleri, ders için bir sunum. Formlar: ön, grup, bireysel. Yöntemler: sözel (hikaye, konuşma); görsel (tabloların ve slaytların gösterimi); pratik (farklı kaynaklardan bilgi arama, mini proje); tümdengelim (analiz, genelleme). Çalışmanın tamamlanmasının ardından öğrenciler grup çalışmasının sonuçlarını sunarlar.

Soruları cevapladıktan sonra öğrencilere başka görevler verilir. Öğretmen en aktif öğrencileri başka bir masaya geçmeye davet eder. Daha zor bir görev alırlar - metni okuyun, başlık verin ve eksik kelimeleri ekleyin (artık metinde italik olarak yazılmıştır).

Artan zorluktaki görevler

Eksik terimleri doldurun:

... tüm canlı organizmaların yapısal ve işlevsel birimidir. Tüm hücreler birbirlerinden bir hücresel ile ayrılır.... Dış tarafta, aşağıdakilerden oluşan özel yoğun bir kabuğa sahiptir.... Hücrenin canlı içeriği... - renksiz, viskoz, yarı saydam bir madde ile temsil edilir. Sitoplazma çok sayıda içerir.... Hücrenin en önemli organelidir.... Kalıtsal bilgileri depolar ve hücre içindeki metabolik süreçleri düzenler. Çekirdek bir veya daha fazla içerir ... Bir bitki hücresinde üç tip vardır... . ... yeşil renktedir, ... kırmızıdır ve ... beyazdır. Eski hücrelerde hücre özsuyu içeren boşluklar açıkça görülmektedir. Bu oluşumlara denir... .

Doğru cevap:Hücre – tüm canlı organizmaların yapısal ve işlevsel birimi. Tüm hücreler birbirlerinden hücresel olarak ayrılmış kabuk. Özel yoğun bir kabuk içeren dış tarafta lif. Hücrenin canlı içeriği temsil edilir sitoplazma – renksiz viskoz yarı saydam madde. Sitoplazma çok sayıda içerir organoidler. Hücrenin en önemli organelidir çekirdek. Kalıtsal bilgileri depolar ve hücre içindeki metabolik süreçleri düzenler. Çekirdek bir veya daha fazla içerir çekirdekçik. Bitki hücresinde üç tip vardır plastid. Kloroplastlar yeşil bir renge sahip olmak kromoplastlar kırmızı ve lökoplastlar - beyaz. Eski hücrelerde hücre özsuyu içeren boşluklar açıkça görülmektedir. Bu oluşumlara ( kofullar).

Öğrencilerin geri kalanı renkli kalemler kullanarak hücrenin yapısının genel bir diyagramını çizer, tüm parçalarını tanımlar.

Sen: Maalesef tüm canlılar gibi hücreler de ölür. Vücudumuz da hücrelerden yapılmıştır. Tütün içmek ve alkol içmek vücudun hücreleri üzerinde özellikle yıkıcı bir etkiye sahiptir.

Tütün dumanı, hücreleri yok eden ve kötü huylu tümörlerin gelişmesine katkıda bulunan nikotin ve benzopiren gibi toksik maddeler içerir.

Özetleme

Bugün sizlerle bitki hücresinin yapısal özelliklerini ve hayati fonksiyonlarını tekrarladık. Dersimizin sonunda ne gibi bir sonuç çıkarılabilir? 6 numaralı slayt

HAKKINDA: Hücre, tüm canlı organizmaların yapısının ve yaşamsal aktivitesinin temeli olan temel bir yaşam sistemidir. Bitki ve hayvan hücrelerinin büyük çeşitliliğine rağmen, tüm hücreler aynı kısımlara sahiptir: hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek. Tüm hücreler benzer yaşam süreçlerinden geçer: beslenme, solunum, büyüme, gelişme, üreme, metabolizma. 7 numaralı slayt

Öğrenciler jetonlarla gelir ve not alırlar.

Öğrencinin seçtiği ev ödevi:

• Farklı malzemeler (hamuru, renkli kağıt vb.) kullanarak bir bitki hücresi modeli oluşturun.
• Bir bitki hücresinin yaşamı hakkında bir masal hikayesi yazın
• R. Hooke'un keşfi hakkında bir rapor hazırlayın
• Okul laboratuvarını ziyaret edin ve R. Hooke'un “tarihsel” hazırlığını hazırlayın*

Kullanılmış Kitaplar:

• A.A. Kalinina. Biyolojide ders gelişmeleri. 6(7) notu – M.: Vako, 2005.

Biyolojide Birleşik Devlet Sınavından 4. görev için teori

Biyolojik bir sistem olarak hücre

Modern hücre teorisi, temel hükümleri, dünyanın modern doğa bilimleri tablosunun oluşumundaki rolü. Hücre hakkında bilginin geliştirilmesi. Organizmaların hücresel yapısı organik dünyanın birliğinin temelidir ve canlı doğa ile akrabalığın kanıtıdır.

Modern hücre teorisi, ana hükümleri, dünyanın modern doğa bilimi resminin oluşumundaki rolü

Temel kavramlardan biri modern biyoloji tüm canlı organizmaların hücresel bir yapıya sahip olduğu düşüncesidir. Bilim, bir hücrenin yapısını, yaşam aktivitesini ve çevre ile etkileşimini inceler. sitoloji, artık daha yaygın olarak hücre biyolojisi olarak anılıyor. Sitoloji, görünüşünü hücre teorisinin formülasyonuna borçludur (1838-1839, M. Schleiden, T. Schwann, 1855'te R. Virchow tarafından desteklenmiştir).

Hücre teorisi Hücrelerin canlı birimler olarak yapısı ve işlevleri, üremeleri ve oluşumdaki rolleri hakkında genelleştirilmiş bir fikirdir. Çok hücreli organizmalar.

Hücre teorisinin temel prensipleri:

1. Hücre, canlı organizmaların yapısının, hayati aktivitesinin, büyümesinin ve gelişmesinin bir birimidir - hücrenin dışında yaşam yoktur.
2. Hücre, belirli bir bütünsel oluşumu temsil eden, birbiriyle doğal olarak birbirine bağlı birçok öğeden oluşan tek bir sistemdir.
3. Tüm organizmaların hücreleri kimyasal bileşimleri, yapıları ve işlevleri bakımından benzerdir.
4. Yeni hücreler yalnızca ana hücrelerin bölünmesi (“hücreden hücre”) sonucu oluşur.
5. Çok hücreli organizmaların hücreleri dokuları, organlar ise dokulardan oluşur. Bir organizmanın bir bütün olarak yaşamı, onu oluşturan hücrelerin etkileşimi ile belirlenir.
6. Çok hücreli organizmaların hücreleri tam bir gen setine sahiptir, ancak farklı gen gruplarının içlerinde çalışması bakımından birbirlerinden farklıdırlar, bu da hücrelerin morfolojik ve fonksiyonel çeşitliliğine (farklılaşmaya) neden olur.

Hücresel teorinin yaratılması sayesinde hücrenin, yaşamın en küçük birimi, canlıların tüm işaret ve özelliklerini taşıyan temel bir yaşam sistemi olduğu anlaşıldı. Hücre teorisinin formülasyonu, kalıtım ve değişkenlik hakkındaki görüşlerin geliştirilmesinde en önemli ön koşul haline geldi; çünkü bunların doğasının ve kalıtsal kalıplarının tanımlanması, kaçınılmaz olarak canlı organizmaların yapısının evrenselliğini ortaya koydu. Hücrelerin kimyasal bileşiminin ve yapısının birliğinin belirlenmesi, canlı organizmaların kökeni ve evrimi hakkındaki fikirlerin geliştirilmesine ivme kazandırdı. Ayrıca çok hücreli organizmaların embriyonik gelişim sırasında tek hücreden köken alması modern embriyolojinin dogması haline gelmiştir.

Hücre hakkında bilginin geliştirilmesi

17. yüzyıla kadar insanlar etraflarındaki nesnelerin mikro yapıları hakkında hiçbir şey bilmiyor, dünyayı çıplak gözle algılıyorlardı. Mikro dünyayı incelemek için bir cihaz - mikroskop - 1590 civarında Hollandalı mekanikçiler G. ve Z. Jansen tarafından icat edildi, ancak kusurlu olması yeterince küçük nesnelerin incelenmesini mümkün kılmadı. Yalnızca K. Drebbel'in (1572-1634) sözde bileşik mikroskobu temel alan yaratımı bu alandaki ilerlemeye katkıda bulunmuştur.

1665 yılında İngiliz fizikçi R. Hooke (1635-1703) mikroskobun tasarımını ve mercek öğütme teknolojisini geliştirdi ve daha iyi görüntü kalitesi sağlamak isteyerek altındaki mantar, odun kömürü ve canlı bitki bölümlerini inceledi. Kesitlerde bal peteğini andıran minik gözenekler keşfetti ve bunlara hücre (Latince'den.) adını verdi. hücre- hücre, hücre). R. Hooke'un hücre zarını hücrenin ana bileşeni olarak görmesi ilginçtir.

17. yüzyılın ikinci yarısında, birçok bitkinin hücresel yapısını da keşfeden önde gelen mikroskopistler M. Malpighi (1628-1694) ve N. Grew'in (1641-1712) çalışmaları ortaya çıktı.

R. Hooke ve diğer bilim adamlarının gördüklerinin doğru olduğundan emin olmak için özel Eğitim Hollandalı tüccar A. van Leeuwenhoek, bağımsız olarak mevcut olandan temelde farklı bir mikroskop tasarımı geliştirdi ve mercek üretim teknolojisini geliştirdi. Bu onun 275-300 kat büyütme elde etmesine ve diğer bilim adamlarının teknik olarak erişemeyeceği yapısal detayları incelemesine olanak sağladı. A. van Leeuwenhoek eşsiz bir gözlemciydi: Mikroskop altında gördüklerini dikkatlice çizdi ve anlattı, ancak açıklamaya çalışmadı. Bakteriler de dahil olmak üzere tek hücreli organizmaları keşfetti ve bitki hücrelerinde çekirdek, kloroplast ve hücre duvarlarının kalınlaşmasını buldu, ancak keşifleri çok sonra takdir edildi.

19. yüzyılın ilk yarısında organizmaların iç yapısını oluşturan bileşenlerin keşfi birbirini takip etti. G. Güve bitki hücrelerinde ayırt edilir yaşam meselesi ve sulu bir sıvı - hücre özü, keşfedilen gözenekler. İngiliz botanikçi R. Brown (1773-1858) 1831 yılında orkide hücrelerinde çekirdeği keşfetti, daha sonra tüm bitki hücrelerinde keşfedildi. Çek bilim adamı J. Purkinje (1787-1869), çekirdeği olmayan bir hücrenin yarı sıvı jelatinimsi içeriğini belirtmek için "protoplazma" terimini icat etti (1840). Belçikalı botanikçi M. Schleiden (1804-1881), yüksek bitkilerin çeşitli hücresel yapılarının gelişimini ve farklılaşmasını inceleyerek tüm bitki organizmalarının tek bir hücreden kaynaklandığını kanıtlayan tüm çağdaşlarından daha ileri gitti. Ayrıca soğan pulu hücrelerinin çekirdeklerindeki yuvarlak nükleol cisimlerini de inceledi (1842).

1827'de Rus embriyolog K. Baer, ​​insanların ve diğer memelilerin yumurtalarını keşfetti ve böylece bir organizmanın yalnızca erkek gametlerden gelişmesi fikrini çürüttü. Ek olarak, tek bir hücreden (döllenmiş bir yumurta) çok hücreli bir hayvan organizmasının oluşumunun yanı sıra, çok hücreli hayvanların embriyonik gelişim aşamalarının benzerliğini, bu da kökenlerinin birliğini öne sürdüğünü kanıtladı. 19. yüzyılın ortalarında biriken bilgiler genellemeyi gerektiriyordu ve bu da hücre teorisine dönüştü. Biyoloji, formülasyonunu, kendi verilerine ve M. Schleiden'in bitkilerin gelişimi hakkındaki sonuçlarına dayanarak, aşağıda görülebilen herhangi bir oluşumda bir çekirdeğin mevcut olması durumunda varsayımı ileri süren Alman zoolog T. Schwann'a (1810-1882) borçludur. Mikroskopla bakıldığında bu oluşum hücredir. Bu kritere dayanarak T. Schwann, hücre teorisinin ana hükümlerini formüle etti.

Alman doktor ve patolog R. Virchow (1821-1902) bu teoriye bir başka önemli noktayı daha ekledi: Hücreler ancak orijinal hücrenin bölünmesiyle ortaya çıkar, yani hücreler yalnızca hücrelerden oluşur ("hücreden hücre").

Hücre teorisinin yaratılmasından bu yana, hücrenin bir organizmanın yapısı, işlevi ve gelişiminin bir birimi olduğu doktrini sürekli olarak gelişmektedir. 19. yüzyılın sonuna gelindiğinde mikroskobik teknolojinin başarıları sayesinde hücrenin yapısı aydınlatılmış, organeller (çeşitli işlevleri yerine getiren hücre parçaları) tanımlanmış, yeni hücrelerin oluşma yöntemleri (mitoz, mayoz) incelenmiş, kalıtsal özelliklerin aktarımında hücresel yapıların birincil önemi ortaya çıktı. En son uygulama fiziksel ve kimyasal yöntemler araştırma, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi süreçlerini daha derinlemesine incelememize ve aynı zamanda keşfetmemize olanak sağladı. ince yapı hücre yapılarının her biri. Bütün bunlar hücre biliminin bağımsız bir bilgi dalına ayrılmasına katkıda bulundu. sitoloji.

Organizmaların hücresel yapısı, tüm organizmaların hücre yapılarının benzerliği, organik dünyanın birliğinin temelidir, canlı doğanın akrabalığının kanıtıdır.

Günümüzde bilinen tüm canlı organizmalar (bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve bakteriler) hücresel bir yapıya sahiptir. Hücresel bir yapıya sahip olmayan virüsler bile yalnızca hücrelerde çoğalabilmektedir. Hücre, özellikle metabolizma ve enerji dönüşümü, homeostaz, büyüme ve gelişme, üreme ve sinirlilik gibi tüm tezahürleriyle karakterize edilen, canlı bir varlığın temel yapısal ve işlevsel birimidir. Aynı zamanda kalıtsal bilgilerin depolandığı, işlendiği ve uygulandığı hücrelerdedir.

Hücrelerin tüm çeşitliliğine rağmen yapısal planı aynıdır. kalıtsal aparatdalmış sitoplazma ve çevresindeki hücre hücre zarı.

Hücre, organik dünyanın uzun evriminin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Hücrelerin çok hücreli bir organizmada birleşmesi basit bir toplam değildir, çünkü her hücre, canlı bir organizmanın doğasında bulunan tüm özellikleri korurken aynı zamanda belirli bir işlevi yerine getirmesi nedeniyle yeni özellikler kazanır. Bir yandan, çok hücreli bir organizma kendisini oluşturan parçalara (hücrelere) bölünebilir, ancak diğer yandan onları tekrar bir araya getirerek tüm organizmanın işlevlerini eski haline getirmek imkansızdır, çünkü yalnızca hücrelerin parçalarının etkileşimi ile mümkündür. sistem yeni özellikler ortaya çıkıyor. Bu, canlıları karakterize eden ana kalıplardan birini ortaya çıkarır: ayrık ve bütünsel olanın birliği. Küçük boyutlar ve önemli sayıda hücre, çok hücreli organizmalarda hızlı metabolizmayı sağlamak için gerekli olan geniş bir yüzey alanı oluşturur. Ayrıca vücudun bir kısmı ölürse hücre çoğalması yoluyla bütünlüğü yeniden sağlanabilir. Hücre dışında, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi, enerjinin depolanması ve aktarılması ve daha sonra işe dönüştürülmesi imkansızdır. Son olarak, çok hücreli bir organizmada hücreler arasındaki işlevlerin bölünmesi, organizmaların çevrelerine uyum sağlamaları için geniş fırsatlar sağladı ve organizasyonlarının karmaşıklığını arttırmanın bir önkoşuluydu.

Böylece, tüm canlı organizmaların hücrelerinin yapısal planının birliğinin kurulması, Dünya'daki tüm yaşamın kökeninin birliğinin kanıtı oldu.

Hücre çeşitliliği. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler. Bitki, hayvan, bakteri, mantar hücrelerinin karşılaştırmalı özellikleri Hücre çeşitliliği

Hücresel teoriye göre hücre, canlının tüm özelliklerini taşıyan, organizmaların en küçük yapısal ve işlevsel birimidir. Hücre sayısına göre organizmalar tek hücreli ve çok hücreli olarak ikiye ayrılır. Tek hücreli organizmaların hücreleri bağımsız organizmalar olarak bulunur ve canlıların tüm işlevlerini yerine getirir. Tüm prokaryotlar ve bir dizi ökaryot (birçok alg, mantar ve protozoa türü) tek hücrelidir ve olağanüstü şekil ve boyut çeşitliliğiyle hayranlık uyandırır. Ancak çoğu organizma hala çok hücrelidir. Hücreleri belirli işlevleri yerine getirmede uzmanlaşır ve morfolojik özelliklerini etkileyemeyen ancak etkileyemeyen doku ve organları oluşturur. Örneğin insan vücudu, çok çeşitli şekil ve boyutlara sahip, yaklaşık 200 türle temsil edilen yaklaşık 1014 hücreden oluşur.

Hücrelerin şekli yuvarlak, silindirik, kübik, prizmatik, disk şeklinde, iğ şeklinde, yıldız şeklinde vb. Olabilir. Böylece yumurtalar yuvarlak bir şekle sahiptir, epitel hücreleri silindirik, kübik ve prizmatik bir şekle sahiptir, kırmızı kan hücreleri bikonkav bir diskin şekli, kas dokusu hücreleri iğ şeklindedir ve yıldız şeklinde sinir dokusu hücreleridir. Bazı hücrelerin kalıcı bir şekli yoktur. Bunlar, her şeyden önce kan lökositlerini içerir.

Hücre boyutları da önemli ölçüde değişir: çok hücreli bir organizmanın çoğu hücresinin boyutları 10 ila 100 mikron arasındadır ve en küçüğü 2-4 mikrondur. Alt sınır, hücrenin hayati aktiviteyi sağlamak için minimum miktarda madde ve yapıya sahip olması gerektiği ve çok büyük hücre boyutunun çevre ile madde ve enerji alışverişini engelleyeceği ve aynı zamanda süreçleri karmaşıklaştıracağı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. homeostazın korunmasıdır. Ancak bazı hücreler çıplak gözle görülebilmektedir. Her şeyden önce bunlar karpuz ve elma meyvelerinin hücrelerinin yanı sıra balık ve kuş yumurtalarını da içerir. Hücrenin doğrusal boyutlarından biri ortalamayı aşsa bile diğerleri norma karşılık gelir. Örneğin, bir nöronun sürecinin uzunluğu 1 m'yi aşabilir, ancak çapı yine de ortalama değere karşılık gelecektir. Hücre büyüklüğü ile vücut büyüklüğü arasında doğrudan bir ilişki yoktur. Yani fil ile farenin kas hücreleri aynı büyüklüktedir.

Prokaryotik ve ökaryotik hücreler

Yukarıda belirtildiği gibi hücrelerin birçok benzer fonksiyonel özelliği vardır ve morfolojik özellikler. Her biri içine batırılmış sitoplazmadan oluşur kalıtsal aparat ve dış ortamdan ayrılmış hücre zarı , veya plazmalemma Metabolizma ve enerji sürecine müdahale etmez. Hücre zarının dışında, hücreyi korumaya yarayan ve bir çeşit dış iskelet görevi gören, çeşitli maddelerden oluşan bir hücre duvarı da bulunabilir.

Sitoplazma, bir hücrenin tüm içeriğidir ve plazma zarı ile genetik bilgi içeren yapı arasındaki boşluğu doldurur. Ana maddeden oluşur - hiyaloplazma- ve içine daldırılmış organeller ve kalıntılar. Organoidler hücrenin belirli işlevleri yerine getiren kalıcı bileşenleridir ve inklüzyonlar, hücrenin ömrü boyunca ortaya çıkan ve kaybolan, öncelikle depolama veya boşaltım işlevlerini yerine getiren bileşenlerdir. Kapanımlar genellikle katı ve sıvı olarak ikiye ayrılır. Katı kapanımlar esas olarak granüllerle temsil edilir ve farklı nitelikte olabilir, vakuoller ve yağ damlacıkları ise sıvı kapanımlar olarak kabul edilir.

Şu anda iki ana hücre organizasyonu türü vardır: prokaryotik ve ökaryotik.

Prokaryotik bir hücrenin çekirdeği yoktur; genetik bilgisi sitoplazmadan zarlarla ayrılmaz.

Prokaryot hücrede genetik bilginin depolandığı sitoplazma bölgesine ne ad verilir? nükleoid. Prokaryotik hücrelerin sitoplazmasında esas olarak bir tür organel vardır - ribozomlar ve zarlarla çevrili organeller tamamen yoktur. Bakteriler prokaryotlardır.

Ökaryotik hücre, gelişim aşamalarından en az birinin gerçekleştiği hücredir. çekirdek- DNA'nın bulunduğu özel bir yapı.

Ökaryotik hücrelerin sitoplazması, önemli bir membran ve membran dışı organel çeşitliliği ile ayırt edilir. Ökaryotik organizmalar bitkileri, hayvanları ve mantarları içerir. Prokaryotik hücrelerin boyutu genellikle ökaryotik hücrelerin boyutundan daha küçüktür. Prokaryotların çoğu tek hücreli organizmalardır, ökaryotlar ise çok hücrelidir.

Bitki, hayvan, bakteri ve mantar hücrelerinin yapısının karşılaştırmalı özellikleri

Prokaryot ve ökaryotlara özgü özelliklerin yanı sıra bitki, hayvan, mantar ve bakteri hücrelerinde de bir takım özellikler bulunur. Bu nedenle bitki hücreleri belirli organelleri içerir. kloroplastlar fotosentez yapma yeteneklerini belirler, oysa bu organeller diğer organizmalarda bulunmaz. Elbette bu, diğer organizmaların fotosentez yapamadığı anlamına gelmez, çünkü örneğin bakterilerde bu, plazma zarının istilalarında ve sitoplazmadaki ayrı zar keseciklerinde meydana gelir.

Bitki hücreleri, kural olarak, hücre özsuyuyla dolu büyük boşluklar içerir. Ayrıca hayvan, mantar ve bakteri hücrelerinde de bulunurlar ancak tamamen farklı bir kökene sahiptirler ve farklı işlevler yerine getirirler. Bitkilerde katı kapanımlar halinde bulunan ana rezerv maddesi nişasta, hayvanlarda ve mantarlarda glikojen, bakterilerde ise glikojen veya volütindir.

Bir tane daha ayırt edici özellik Bu organizma gruplarından biri yüzey aparatının organizasyonudur: hayvan organizmalarının hücrelerinde hücre duvarı yoktur, plazma zarları yalnızca ince bir glikokaliks ile kaplıdır, diğerlerinde ise buna sahiptir. Hayvanların beslenme şekli, fagositoz süreci sırasında yiyecek parçacıklarının yakalanmasıyla ilişkili olduğundan ve bir hücre duvarının varlığı onları bu fırsattan mahrum bırakacağından, bu tamamen anlaşılabilir bir durumdur. Hücre duvarını oluşturan maddenin kimyasal yapısı farklıdır. çeşitli gruplar canlı organizmalar: bitkilerde selüloz ise, mantarlarda kitin, bakterilerde ise mureindir. Karşılaştırmalı özellikler bitki, hayvan, mantar ve bakteri hücrelerinin yapısı

İmza	Bakteriler	Hayvanlar	Mantarlar	Bitkiler
Beslenme yöntemi	Heterotrofik veya ototrofik	Heterotrofik	Heterotrofik	Ototrofik
Kalıtsal bilgilerin organizasyonu	Prokaryotlar	Ökaryotlar	Ökaryotlar	Ökaryotlar
DNA lokalizasyonu	Nükleoid, plazmitler	Çekirdek, mitokondri	Çekirdek, mitokondri	Çekirdek, mitokondri, plastidler
Hücre zarı	Yemek yemek	Yemek yemek	Yemek yemek	Yemek yemek
Hücre çeperi	Mureinovaya	—	Chitinous	Kağıt hamuru
sitoplazma	Yemek yemek	Yemek yemek	Yemek yemek	Yemek yemek
Organoidler	Ribozomlar	Hücre merkezi dahil membran ve membran dışı	Membran ve membran olmayan	Membran ve membran dışı, plastidler dahil
Hareket organoidleri	Flagella ve villus	Flagella ve kirpikler	Flagella ve kirpikler	Flagella ve kirpikler
Kofullar	Nadiren	Kasılma, sindirim	Bazen	Hücre özsuyu içeren merkezi vakuol
Kapsamalar	Glikojen, volütin	glikojen	glikojen	Nişasta

Canlı doğanın farklı krallıklarının temsilcilerinin hücrelerinin yapısındaki farklılıklar şekilde gösterilmektedir.

Hücrenin kimyasal bileşimi. Makro ve mikro elementler. Hücreyi oluşturan inorganik ve organik maddelerin (proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipitler, ATP) yapı ve fonksiyonları arasındaki ilişki. Kimyasalların hücre ve insan vücudundaki rolü

Hücrenin kimyasal bileşimi

Çoğu kimyasal element canlı organizmalarda bulunur Periyodik tablo Bugüne kadar keşfedilen D.I. Mendeleev'in unsurları. Bir yandan cansız doğada bulunmayacak tek bir elementi bile içermezler, diğer yandan cansız doğadaki ve canlı organizmalardaki konsantrasyonları önemli ölçüde farklılık gösterir.

Bunlar kimyasal elementler inorganik ve organik maddeler oluşturur. Canlı organizmaların hakimiyetine rağmen inorganik maddeler Yaşam sürecinde esas olarak organizmalar tarafından sentezlendikleri ve reaksiyonlarda hayati bir rol oynadıkları için kimyasal bileşimlerinin benzersizliğini ve genel olarak yaşam olgusunu belirleyen organik maddelerdir.

Bilim, organizmaların kimyasal bileşimini ve bunlarda meydana gelen kimyasal reaksiyonları inceler. biyokimya.

Farklı hücre ve dokulardaki kimyasalların içeriğinin önemli ölçüde değişebileceği unutulmamalıdır. Örneğin, hayvan hücrelerinde organik bileşikler arasında proteinler baskınsa, bitki hücrelerinde karbonhidratlar baskındır.

Kimyasal element	yerkabuğu	Deniz suyu	Canlı organizmalar
Ö	49.2	85.8	65-75
C	0.4	0.0035	15-18
H	1.0	10.67	8-10
N	0.04	0.37	1.5-3.0
P	0.1	0.003	0.20-1.0
S	0.15	0.09	0.15-0.2
k	2.35	0.04	0.15-0.4
CA	3.25	0.05	0.04-2.0
Cl	0.2	0.06	0.05-0.1
Mg	2.35	0.14	0.02-0.03
Hayır	2.4	1.14	0.02-0.03
Fe	4.2	0.00015	0.01-0.015
Zn	< 0.01	0.00015	0.0003
Cu	< 0.01	< 0.00001	0.0002
BEN	< 0.01	0.000015	0.0001
F	0.1	2.07	0.0001

Makro ve mikro elementler

Canlı organizmalarda yaklaşık 80 kimyasal element bulunur, ancak bu elementlerden yalnızca 27 tanesinin hücre ve organizmadaki işlevleri yerleşiktir. Kalan elementler küçük miktarlarda bulunur ve görünüşe göre vücuda yiyecek, su ve hava ile girer. Vücuttaki kimyasal elementlerin içeriği önemli ölçüde değişir. Konsantrasyonlarına bağlı olarak makro elementlere ve mikro elementlere ayrılırlar.

Her birinin konsantrasyonu makro besinler vücutta %0,01'i aşıyor ve toplam içerikleri %99'dur. Makro elementler arasında oksijen, karbon, hidrojen, nitrojen, fosfor, kükürt, potasyum, kalsiyum, sodyum, klor, magnezyum ve demir bulunur. Listelenen elementlerin ilk dördüne (oksijen, karbon, hidrojen ve nitrojen) da denir. organojenikçünkü bunlar ana organik bileşiklerin bir parçasıdır. Fosfor ve kükürt aynı zamanda proteinler ve nükleik asitler gibi bir dizi organik maddenin de bileşenleridir. Fosfor kemik ve dişlerin oluşumu için gereklidir.

Kalan makro elementler olmadan vücudun normal çalışması imkansızdır. Böylece potasyum, sodyum ve klor hücre uyarma süreçlerine dahil olur. Potasyum ayrıca birçok enzimin çalışması ve hücrede suyun tutulması için de gereklidir. Kalsiyum bitkilerin hücre duvarlarında, kemiklerde, dişlerde ve yumuşakça kabuklarında bulunur ve kas hücresi kasılması ve hücre içi hareket için gereklidir. Magnezyum, fotosentezin gerçekleşmesini sağlayan bir pigment olan klorofilin bir bileşenidir. Aynı zamanda protein biyosentezinde de görev alır. Demir, kanda oksijen taşıyan hemoglobinin bir parçası olmasının yanı sıra, solunum ve fotosentez işlemlerinin yanı sıra birçok enzimin işleyişi için de gereklidir.

Mikro elementler vücutta% 0,01'den daha düşük konsantrasyonlarda bulunur ve hücredeki toplam konsantrasyonları% 0,1'e ulaşmaz. Mikro elementler çinko, bakır, manganez, kobalt, iyot, flor vb. içerir. Çinko, pankreas hormonu insülininin molekülünün bir parçasıdır, fotosentez ve solunum süreçleri için bakır gereklidir. Kobalt, B12 vitamininin bir bileşenidir ve yokluğu anemiye yol açar. Normal metabolizmayı sağlayan tiroid hormonlarının sentezi için iyot gereklidir ve florür diş minesinin oluşumuyla ilişkilidir.

Makro ve mikro elementlerin metabolizmasının hem eksikliği hem de fazlalığı veya bozulması gelişmeye yol açar. çeşitli hastalıklar. Özellikle kalsiyum ve fosfor eksikliği raşitizme, azot eksikliği ciddi protein eksikliğine, demir eksikliği anemiye, iyot eksikliği ise tiroid hormonlarının oluşumunda bozulmaya ve metabolizma hızının azalmasına neden olur. Su ve yiyeceklerden alınan florür miktarının azalması, büyük ölçüde diş minesinin yenilenmesinin bozulmasına ve bunun sonucunda çürüğe yatkınlığa neden olur. Kurşun hemen hemen tüm organizmalar için toksiktir. Fazlalığı, görme ve işitme kaybı, uykusuzluk ile kendini gösteren beyin ve merkezi sinir sisteminde geri dönüşü olmayan hasara neden olur. böbrek yetmezliği, nöbetler ve ayrıca felç ve kanser gibi hastalıklara da yol açabilir. Akut kurşun zehirlenmesine ani halüsinasyonlar eşlik eder ve koma ve ölümle sonuçlanır.

Makro ve mikro elementlerin eksikliği, gıda ve içme suyundaki içeriklerinin arttırılmasının yanı sıra, alınmasıyla da telafi edilebilir. ilaçlar. Böylece deniz ürünlerinde ve iyotlu tuzda iyot bulunur, yumurta kabuklarında kalsiyum bulunur, vb.

Hücreyi oluşturan inorganik ve organik maddelerin (proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipitler, ATP) yapı ve fonksiyonları arasındaki ilişki. Kimyasalların hücre ve insan vücudundaki rolü

İnorganik maddeler

Hücrenin kimyasal elementleri inorganik ve organik olmak üzere çeşitli bileşikler oluşturur. Hücrenin inorganik maddeleri arasında su, mineral tuzları, asitler vb. yer alır ve organik maddeler arasında proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipitler, ATP, vitaminler vb. bulunur.

su(H 2 O), benzersiz fizikokimyasal özelliklere sahip, hücrenin en yaygın inorganik maddesidir. Tadı yok, rengi yok, kokusu yok. Tüm maddelerin yoğunluğu ve viskozitesi su kullanılarak değerlendirilir. Diğer birçok madde gibi su da üç toplanma halinde bulunabilir: katı (buz), sıvı ve gaz (buhar). Suyun erime noktası $0°$С, kaynama noktası $100°$С'dir, ancak diğer maddelerin su içinde çözünmesi bu özellikleri değiştirebilir. Suyun ısı kapasitesi de oldukça yüksektir - 4200 kJ/mol K, bu da ona termoregülasyon süreçlerinde yer alma fırsatı verir. Bir su molekülünde, hidrojen atomları 105°$ açıyla yerleşirken, paylaşılan elektron çiftleri daha elektronegatif oksijen atomu tarafından çekilir. Bu, su moleküllerinin dipol özelliklerini (bir ucu pozitif yüklü, diğer ucu negatif yüklü) ve su molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşma olasılığını belirler. Su moleküllerinin kohezyonu, yüzey gerilimi, kılcallık ve suyun evrensel bir çözücü olarak özelliklerinin temelini oluşturur. Sonuç olarak, tüm maddeler suda çözünen (hidrofilik) ve içinde çözünmeyen (hidrofobik) olarak ikiye ayrılır. Bu eşsiz özellikleri sayesinde suyun Dünya'daki yaşamın temeli haline geldiği önceden belirlenmiştir.

Vücut hücrelerindeki ortalama su içeriği değişir ve yaşla birlikte değişebilir. Böylece bir buçuk aylık insan embriyosunda hücrelerdeki su içeriği %97,5'e ulaşırken, sekiz aylık bir bebekte bu oran %83, yeni doğmuş bir bebekte bu oran %74'e düşer. bir yetişkinde ortalama %66'dır. Ancak vücut hücrelerinin su içeriği farklılık gösterir. Yani kemikler yaklaşık %20, karaciğerde %70 ve beyinde %86 oranında su içerir. Genel olarak şunu söyleyebiliriz Hücrelerdeki su konsantrasyonu metabolizma hızıyla doğru orantılıdır.

Mineral tuzlarçözünmüş veya çözünmemiş halde olabilir. Çözünür tuzlar iyonlara - katyonlara ve anyonlara ayrışır. En önemli katyonlar, maddelerin membrandan geçişini kolaylaştıran ve sinir uyarılarının oluşmasında ve iletilmesinde rol oynayan potasyum ve sodyum iyonlarıdır; kas liflerinin kasılması ve kanın pıhtılaşması süreçlerinde yer alan kalsiyum iyonlarının yanı sıra; klorofilin bir parçası olan magnezyum; Hemoglobin de dahil olmak üzere bir dizi proteinin parçası olan demir. En önemli anyonlar, ATP'nin ve nükleik asitlerin bir parçası olan fosfat anyonu ve ortamın pH'ındaki dalgalanmaları yumuşatan karbonik asit kalıntısıdır. Mineral tuz iyonları, suyun hücreye nüfuz etmesini ve içinde tutulmasını sağlar. Ortamdaki tuz konsantrasyonu hücredekinden düşükse su hücrenin içine girer. İyonlar ayrıca sitoplazmanın tamponlama özelliklerini de belirler; yani hücrede sürekli asidik ve alkalin ürünler oluşmasına rağmen sitoplazmanın hafif alkalin pH'ını sabit tutma yeteneği.

Çözünmeyen tuzlar(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2, vb.) tek hücreli ve çok hücreli hayvanların kemiklerinin, dişlerinin, kabuklarının ve kabuklarının bir parçasıdır.

Ayrıca organizmalar asitler ve oksitler gibi başka inorganik bileşikler de üretebilirler. Böylece, insan midesinin parietal hücreleri, sindirim enzimi pepsini aktive eden hidroklorik asit üretir ve silikon oksit, at kuyruğunun hücre duvarlarına nüfuz ederek diatomların kabuklarını oluşturur. Son yıllarda nitrik oksidin (II) hücrelerdeki ve vücuttaki sinyalleşmedeki rolü de araştırılmıştır.

Organik madde

Hücrenin organik maddelerinin genel özellikleri

Bir hücrenin organik maddeleri hem nispeten basit moleküller hem de daha karmaşık moleküller ile temsil edilebilir. Karmaşık bir molekülün (makromolekül), önemli sayıda tekrar eden daha basit moleküllerden oluştuğu durumlarda buna denir. polimer ve yapısal birimler - monomerler. Polimer birimlerinin tekrarlanıp tekrarlanmamasına bağlı olarak şu şekilde sınıflandırılırlar: düzenli veya düzensiz. Polimerler hücrenin kuru madde kütlesinin %90'ını oluşturur. Karbonhidratlar (polisakkaritler), proteinler ve nükleik asitler olmak üzere üç ana organik bileşik sınıfına aittirler. Polisakkaritler düzenli polimerlerdir, proteinler ve nükleik asitler ise düzensizdir. Proteinlerde ve nükleik asitlerde monomerlerin dizisi, bir bilgi işlevi yerine getirdikleri için son derece önemlidir.

Karbonhidratlar

Karbonhidratlar- Bunlar esas olarak üç kimyasal elementten (karbon, hidrojen ve oksijen) oluşan organik bileşiklerdir, ancak bazı karbonhidratlar aynı zamanda nitrojen veya kükürt de içerir. Karbonhidratların genel formülü Cm(H2O)n'dir. Basit ve karmaşık karbonhidratlara ayrılırlar.

Basit karbonhidratlar (monosakkaritler) Daha basit olanlara parçalanamayan tek bir şeker molekülü içerir. Bunlar kristal maddelerdir, tadı tatlıdır ve suda oldukça çözünür. Monosakkaritler hücre metabolizmasında aktif rol alır ve karmaşık karbonhidratların (oligosakkaritler ve polisakkaritler) bir parçasıdır.

Monosakaritler karbon atomu sayısına (C3-C9) göre sınıflandırılır, örneğin: pentozlar(C5) ve heksozlar(C6). Pentozlar arasında riboz ve deoksiriboz bulunur. Riboz RNA ve ATP'nin bir parçasıdır. Deoksiriboz DNA'nın bir bileşenidir. Heksozlar (C6H12O6) glikoz, fruktoz, galaktoz vb.'dir. Glikoz(üzüm şekeri) enerji deposu olduğundan insan kanı dahil tüm organizmalarda bulunur. Birçok karmaşık şekerin bir parçasıdır: sakaroz, laktoz, maltoz, nişasta, selüloz vb. Fruktoz(meyve şekeri) meyvelerde, balda ve şeker pancarı köklerinde en yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Sadece metabolik süreçlerde aktif rol almakla kalmaz, aynı zamanda sükrozun ve insülin gibi bazı polisakkaritlerin de bir parçasıdır.

Monosakkaritlerin çoğu, kedi sıvısı (bakır (II) sülfat ve potasyum sodyum tartrat çözeltilerinin bir karışımı) eklenirken ve kaynatılırken gümüş ayna reaksiyonu verme ve bakırı azaltma yeteneğine sahiptir.

İLE oligosakkaritler Birkaç monosakkarit kalıntısının oluşturduğu karbonhidratları içerir. Genellikle suda oldukça çözünürler ve tatları tatlıdır. Bu kalıntıların sayısına bağlı olarak disakkaritler (iki kalıntı), trisakaritler (üç) vs. ayırt edilir. Disakkaritler arasında sakkaroz, laktoz, maltoz vb. bulunur. Sakaroz(pancar veya şeker kamışı) glikoz ve fruktoz kalıntılarından oluşur, bazı bitkilerin depo organlarında bulunur. Endüstriyel olarak elde edilen şeker pancarı ve şeker kamışının kök bitkilerinde özellikle çok fazla sakaroz bulunur. Karbonhidratların tatlılığı için standart görevi görür. Laktoz, veya süt şeker Glikoz ve galaktoz kalıntılarının oluşturduğu anne ve inek sütünde bulunur. Maltoz(malt şekeri) iki glikoz biriminden oluşur. Bitki tohumlarındaki polisakkaritlerin parçalanması sırasında oluşur ve sindirim sistemi bira üretiminde kullanılan insan.

Polisakkaritler monomerleri mono- veya disakkarit kalıntıları olan biyopolimerlerdir. Çoğu polisakkarit suda çözünmez ve şekersiz bir tada sahiptir. Bunlar nişasta, glikojen, selüloz ve kitini içerir. Nişasta suyla ıslanmayan ancak demlendiğinde oluşan beyaz tozlu bir maddedir sıcak su süspansiyon - macun. Gerçekte nişasta iki polimerden oluşur; daha az dallanmış amiloz ve daha fazla dallanmış amilopektin (Şekil 2.9). Hem amiloz hem de amilopektinin monomeri glikozdur. Nişasta, bitkilerin tohumlarında, meyvelerinde, yumrularında, rizomlarında ve diğer depolama organlarında büyük miktarlarda biriken bitkilerin ana depo maddesidir. Nişastaya kalitatif bir reaksiyon, nişastanın mavi-mora dönüştüğü iyot ile reaksiyondur.

glikojen(hayvan nişastası), insanlarda en büyük miktarlarda kaslarda ve karaciğerde biriken, hayvan ve mantarların yedek bir polisakaritidir. Ayrıca suda çözünmez ve tadı tatlı değildir. Glikojenin monomeri glikozdur. Nişasta molekülleriyle karşılaştırıldığında glikojen molekülleri daha da dallıdır.

Selüloz, veya selüloz, bitkilerin ana destekleyici polisakkaritidir. Selülozun monomeri glikozdur. Dallanmamış selüloz molekülleri, bitki hücre duvarlarının bir parçasını oluşturan demetler oluşturur. Selüloz ahşabın temelini oluşturur, inşaatlarda, tekstil, kağıt, alkol ve birçok organik maddenin üretiminde kullanılır. Selüloz kimyasal olarak inerttir ve asitlerde veya alkalilerde çözünmez. Ayrıca insanın sindirim sistemindeki enzimler tarafından parçalanmaz ancak sindirimi kalın bağırsaktaki bakteriler tarafından kolaylaştırılır. Ek olarak lif, gastrointestinal sistemin duvarlarının kasılmasını uyararak işleyişinin iyileştirilmesine yardımcı olur.

Kitin monomeri nitrojen içeren bir monosakkarit olan bir polisakkarittir. Mantarların ve eklembacaklıların kabuklarının hücre duvarlarının bir parçasıdır. İnsan sindirim sistemi de kitinin sindirilmesini sağlayacak enzimden yoksundur; yalnızca bazı bakterilerde bulunur.

Karbonhidratların fonksiyonları. Karbonhidratlar hücrede plastik (inşaat), enerji, depolama ve destek fonksiyonlarını yerine getirir. Bitki ve mantarların hücre duvarlarını oluştururlar. 1 g karbonhidratın parçalanmasının enerji değeri 17,2 kJ'dir. Glikoz, fruktoz, sakkaroz, nişasta ve glikojen depo maddeleridir. Karbonhidratlar ayrıca, özellikle hücre zarlarında glikolipitler ve glikoproteinler oluşturan karmaşık lipitlerin ve proteinlerin bir parçası olabilir. Karbonhidratların, glikoproteinlerin bir parçası olarak reseptör olarak işlev gördüklerinden, dış ortamdan gelen sinyallerin hücreler arası tanınmasında ve algılanmasında rolü daha az önemli değildir.

Lipitler

Lipitler hidrofobik özelliklere sahip, kimyasal olarak heterojen bir düşük molekül ağırlıklı maddeler grubudur. Bu maddeler suda çözünmez ve emülsiyonlar oluşturur, ancak organik çözücülerde yüksek oranda çözünür. Lipidler dokunulduğunda yağlıdır ve birçoğu kağıt üzerinde kurumayan karakteristik izler bırakır. Proteinler ve karbonhidratlarla birlikte hücrelerin ana bileşenlerinden biridir. Farklı hücrelerdeki lipitlerin içeriği aynı değildir; özellikle bazı bitkilerin tohumlarında ve meyvelerinde, karaciğerde, kalpte ve kanda bol miktarda bulunur.

Molekülün yapısına bağlı olarak lipitler basit ve karmaşık olarak ikiye ayrılır. İLE basit Lipitler nötr lipitleri (yağları), mumları ve steroidleri içerir. Karmaşık Lipitler ayrıca lipit olmayan başka bir bileşen içerir. Bunlardan en önemlileri fosfolipitler, glikolipitler vb.'dir.

Yağlar trihidrik alkol gliserol ve daha yüksek yağ asitlerinin esterleridir. Çoğu yağ asidi 14-22 karbon atomu içerir. Bunların arasında hem doymuş hem de doymamış, yani çift bağ içerenler vardır. En yaygın doymuş yağ asitleri palmitik ve stearik, en yaygın doymamış yağ asitleri ise oleiktir. Bazı doymamış yağ asitleri insan vücudunda sentezlenmez veya yetersiz miktarlarda sentezlenir ve bu nedenle gereklidir. Gliserol kalıntıları hidrofilik "başlıklar" oluşturur ve yağ asidi kalıntıları hidrofobik "kuyruklar" oluşturur.

Yağlar öncelikle hücrelerde depolama işlevi görür ve enerji kaynağı olarak görev yapar. Deri altı yağ dokusu bunlar açısından zengindir, şok emici ve ısı yalıtım işlevlerini yerine getirir ve suda yaşayan hayvanlarda kaldırma kuvvetini de arttırır. Bitkisel yağlar çoğunlukla doymamış yağ asitleri içerir, bu nedenle sıvıdırlar ve denir. yağlar. Yağlar ayçiçeği, soya fasulyesi, kolza tohumu gibi birçok bitkinin tohumlarında bulunur.

Mumlar- Bunlar yağ asitleri ve yağ alkollerinin esterleri ve karışımlarıdır. Bitkilerde yaprağın yüzeyinde buharlaşmaya, patojenlerin nüfuz etmesine vb. karşı koruyan bir film oluştururlar. Bazı hayvanlarda vücudu kaplar veya petek oluşturmaya hizmet ederler.

İLE steroidler Bunlar arasında hücre zarlarının önemli bir bileşeni olan kolesterol gibi lipitlerin yanı sıra seks hormonları estradiol, testosteron, D vitamini vb. bulunur.

Fosfolipitler Gliserol ve yağ asidi kalıntılarına ek olarak ortofosforik asit kalıntısı da içerir. Hücre zarlarının bir parçasıdırlar ve bariyer özelliklerini sağlarlar.

Glikolipidler aynı zamanda membranların bileşenleridir, ancak içerikleri küçüktür. Glikolipitlerin lipit olmayan kısmı karbonhidratlardır.

Lipidlerin fonksiyonları. Lipitler hücrede plastik (inşaat), enerji, depolama, koruyucu, boşaltım ve düzenleyici işlevleri yerine getirir; ayrıca vitaminlerdir. Hücre zarlarının önemli bir bileşenidir. 1 g lipit parçalandığında 38,9 kJ enerji açığa çıkar. Bitki ve hayvanların çeşitli organlarında depolanırlar. Ek olarak deri altı yağ dokusu iç organları hipotermi veya aşırı ısınmanın yanı sıra şoktan da korur. Lipitlerin düzenleyici işlevi, bazılarının hormon olmasından kaynaklanmaktadır. Böceklerin yağlı gövdesi boşaltım görevi görür.

Sincaplar

Sincaplar- Bunlar, monomerleri peptid bağlarıyla bağlanan amino asitler olan yüksek moleküllü bileşikler, biyopolimerlerdir.

Amino asit Bir amino grubu, bir karboksil grubu ve bir radikale sahip olan organik bileşik denir. Toplamda, doğada radikaller ve fonksiyonel grupların karşılıklı düzeni bakımından farklılık gösteren yaklaşık 200 amino asit bulunur, ancak bunlardan yalnızca 20'si proteinlerin parçası olabilir. Bu amino asitlere denir proteinojenik.

Ne yazık ki, tüm proteinojenik amino asitler insan vücudunda sentezlenemez, bu nedenle bunlar değiştirilebilir ve esansiyel olarak ikiye ayrılır. Esansiyel olmayan amino asitlerİnsan vücudunda gerekli miktarda oluşur ve yeri doldurulamaz- HAYIR. Yiyecekle beslenmeleri gerekir, ancak bağırsak mikroorganizmaları tarafından da kısmen sentezlenebilirler. Tamamen 8 esansiyel amino asit vardır Bunlar arasında valin, izolösin, lösin, lizin, metiyonin, treonin, triptofan ve fenilalanin bulunur. Kesinlikle tüm proteinojenik amino asitlerin bitkilerde sentezlenmesine rağmen, bitki proteinleri tam bir amino asit seti içermedikleri için eksiktir ve bitkilerin bitkisel kısımlarında protein varlığı nadiren kütlenin% 1-2'sini aşar. . Bu nedenle sadece bitkisel kökenli değil, hayvansal kökenli proteinleri de tüketmek gerekir.

Peptit bağlarıyla birbirine bağlanan iki amino asit dizisine denir dipeptit, üç kişiden - tripeptit vb. Peptitler arasında hormonlar (oksitosin, vazopressin), antibiyotikler vb. gibi önemli bileşikler vardır. Yirmiden fazla amino asitten oluşan bir zincire denir. polipeptit ve 60'tan fazla amino asit kalıntısı içeren polipeptitler proteinlerdir.

Protein yapısal organizasyonunun seviyeleri. Proteinler birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül yapılara sahip olabilir.

Birincil protein yapısı- Bu amino asitlerin doğrusal dizisi bir peptid bağıyla bağlanır. Birincil yapı sonuçta bir proteinin özgüllüğünü ve benzersizliğini belirler, çünkü ortalama proteinin 500 amino asit kalıntısı içerdiğini varsaysak bile olası kombinasyonların sayısı 20.500'dür. Bu nedenle, en az bir aminonun konumundaki değişiklik. Birincil yapıdaki asit, ikincil ve daha yüksek yapıların yanı sıra bir bütün olarak proteinin özelliklerinde bir değişiklik gerektirir.

Proteinin yapısal özellikleri onun uzaysal düzenlemesini, yani ikincil ve üçüncül yapıların ortaya çıkışını belirler.

İkincil yapı formdaki bir protein molekülünün uzaysal düzenlemesini temsil eder spiraller veya kıvrımlar sarmalın veya kıvrımların farklı dönüşlerindeki peptid gruplarının oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağları tarafından tutulur. Birçok protein, ikincil yapıya sahip az çok uzun bölgeler içerir. Bunlar örneğin saç ve tırnakların keratinleri, ipek fibroinidir.

Üçüncül yapı sincap ( kürecik) aynı zamanda hidrofobik, hidrojen, disülfür (S-S) ve diğer bağlarla bir arada tutulan bir polipeptit zincirinin uzaysal düzenlemesinin bir biçimidir. Kas miyoglobini gibi vücuttaki çoğu proteinin karakteristiğidir.

Kuaterner yapı- esas olarak üçüncül olanla (hidrofobik, iyonik ve hidrojen) aynı bağlarla bağlanan birkaç polipeptit zincirinin yanı sıra diğer zayıf etkileşimlerden oluşan en karmaşık olanı. Kuaterner yapı, hemoglobin, klorofil vb. gibi birkaç proteinin karakteristiğidir.

Molekülün şekline göre ayırt edilirler. fibriller Ve küresel proteinler. Bunlardan ilki, bağ dokusunun kollajeni veya saç ve tırnakların keratinleri gibi uzundur. Küresel proteinler, kas miyoglobini gibi bir top (kürecik) şeklindedir.

Basit ve karmaşık proteinler. Proteinler olabilir basit Ve karmaşık. Basit proteinler yalnızca amino asitlerden oluşurken, karmaşık proteinler (lipoproteinler, kromoproteinler, glikoproteinler, nükleoproteinler vb.) protein ve protein olmayan kısımlar içerir. Kromoproteinler renkli, protein olmayan bir kısım içerir. Bunlar arasında hemoglobin, miyoglobin, klorofil, sitokromlar vb. bulunur. Bu nedenle, hemoglobinin bileşiminde, globin proteininin dört polipeptit zincirinin her biri, merkezinde demir bulunan, protein olmayan bir kısım olan hem ile ilişkilidir. Hemoglobin'e kırmızı rengini veren iyon. Protein olmayan kısım lipoproteinler bir lipittir ve glikoproteinler- karbonhidrat. Hem lipoproteinler hem de glikoproteinler hücre zarlarının bir parçasıdır. Nükleoproteinler protein ve nükleik asitlerin (DNA ve RNA) kompleksleridir. Kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi süreçlerinde en önemli işlevleri yerine getirirler.

Proteinlerin özellikleri. Birçok protein suda yüksek oranda çözünür, ancak yalnızca tuz, alkali, asit veya organik çözücü çözeltilerinde çözünenler de vardır. Bir protein molekülünün yapısı ve fonksiyonel aktivitesi çevresel koşullara bağlıdır. Bir protein molekülünün birincil yapısını korurken yapısının kaybolmasına denir. denatürasyon.

Denatürasyon sıcaklık, pH, atmosferik basınç asitlerin, alkalilerin, tuzların etkisi altında ağır metaller, organik çözücüler vb. İkincil ve daha yüksek yapıların restorasyonunun ters işlemine denir yeniden doğallaştırma ancak bu her zaman mümkün değildir. Bir protein molekülünün tamamen yok olmasına denir yıkım.

Proteinlerin fonksiyonları. Proteinler hücrede bir dizi işlevi yerine getirir: plastik (yapı), katalitik (enzimatik), enerji, sinyal (reseptör), kasılma (motor), taşıma, koruyucu, düzenleyici ve depolama.

Proteinlerin yapım işlevi, hücre zarlarındaki ve hücrenin yapısal bileşenlerindeki varlığıyla ilişkilidir. Enerji - 1 g protein parçalandığında 17,2 kJ enerji açığa çıkması nedeniyle. Membran reseptör proteinleri, çevresel sinyallerin algılanmasında ve bunların hücre içinde iletilmesinde ve ayrıca hücreler arası tanımada aktif rol alır. Proteinler olmadan hücrelerin ve organizmaların bir bütün olarak hareketi imkansızdır çünkü bunlar flagella ve siliaların temelini oluştururlar ve ayrıca kas kasılmasını ve hücre içi bileşenlerin hareketini sağlarlar. İnsanların ve birçok hayvanın kanında, hemoglobin proteini oksijeni ve karbondioksitin bir kısmını taşır, diğer proteinler ise iyonları ve elektronları taşır. Proteinlerin koruyucu rolü öncelikle bağışıklık ile ilişkilidir, çünkü interferon proteini birçok virüsü yok edebilmektedir ve antikor proteinleri bakteri ve diğer yabancı ajanların gelişimini bastırmaktadır. Proteinler ve peptitler arasında birçok hormon vardır; örneğin, kandaki glikoz konsantrasyonunu düzenleyen pankreas hormonu - insülin. Bazı organizmalarda proteinler, tohumlardaki baklagiller veya tavuk yumurtasının beyazı gibi rezerv olarak depolanabilir.

Nükleik asitler

Nükleik asitler monomerleri nükleotid olan biyopolimerlerdir. Şu anda iki tür nükleik asit bilinmektedir: ribonükleik asit (RNA) ve deoksiribonükleik asit (DNA).

Nükleotid azotlu bir baz, bir pentoz şeker kalıntısı ve bir ortofosforik asit kalıntısından oluşur. Nükleotidlerin özellikleri esas olarak onları oluşturan azotlu bazlar tarafından belirlenir, bu nedenle geleneksel olarak bile nükleotidler adlarının ilk harfleriyle gösterilir. Nükleotidler beş azotlu baz içerebilir: adenin (A), guanin (G), timin (T), urasil (U) ve sitozin (C). Pentoz nükleotidleri (riboz ve deoksiriboz), hangi nükleotidin (bir ribonükleotid veya bir deoksiribonükleotid) oluşacağını belirler. Ribonükleotidler RNA monomerleridir, sinyal molekülleri (cAMP) olarak görev yapabilirler ve ATP gibi yüksek enerjili bileşiklerin ve NADP, NAD, FAD vb. gibi koenzimlerin bir parçasıdırlar ve deoksiribonükleotidler DNA'nın bir parçasıdır.

Deoksiribonükleik asit (DNA) monomerleri deoksiribonükleotidler olan çift sarmallı bir biyopolimerdir. Deoksiribonükleotidler, beş olası bazdan yalnızca dördünü içerir: adenin (A), timin (T), guanin (G) veya sitozin (C), ayrıca deoksiriboz ve ortofosforik asit kalıntıları. DNA zincirindeki nükleotidler, ortofosforik asit kalıntıları aracılığıyla birbirine bağlanarak bir fosfodiester bağı oluşturur. Çift sarmallı bir molekül oluştuğunda azotlu bazlar molekülün içine doğru yönlendirilir. Bununla birlikte, DNA zincirlerinin birleşmesi rastgele gerçekleşmez; farklı zincirlerin azotlu bazları, tamamlayıcılık ilkesine göre hidrojen bağları ile birbirine bağlanır: adenin, timine iki hidrojen bağı (A=T) ve guanin ile bağlanır. sitozine üç (G$≡C) ile bağlanır.

Onun için kuruldular Chargaff'ın kuralları:

1. Adenin içeren DNA nükleotidlerinin sayısı, timin içeren nükleotidlerin sayısına eşittir (A=T).
2. Guanin içeren DNA nükleotidlerinin sayısı, sitozin içeren nükleotidlerin sayısına eşittir (G$≡$C).
3. Adenin ve guanin içeren deoksiribonükleotitlerin toplamı, timin ve sitozin içeren deoksiribonükleotitlerin toplamına eşittir (A+G = T+C).
4. Adenin ve timin içeren deoksiribonükleotidlerin toplamının, guanin ve sitozin içeren deoksiribonükleotidlerin toplamına oranı organizmanın türüne bağlıdır.

DNA'nın yapısı F. Crick ve D. Watson tarafından deşifre edildi ( Nobel Ödülü fizyoloji ve tıpta, 1962). Onların modeline göre DNA molekülü sağ yönlü çift sarmallıdır. Bir DNA zincirindeki nükleotidler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir.

DNA'nın en önemli özelliği çoğalma (kendini kopyalama) yeteneğidir. DNA'nın ana işlevi, nükleotid dizileri şeklinde yazılan kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesidir. DNA molekülünün stabilitesi, güçlü onarım (iyileştirme) sistemleri tarafından korunur, ancak bunlar bile olumsuz etkileri tamamen ortadan kaldıramaz ve sonuçta mutasyonların ortaya çıkmasına neden olur. Ökaryotik hücrelerin DNA'sı çekirdekte, mitokondride ve plastidlerde yoğunlaşırken, prokaryotik hücrelerde doğrudan sitoplazmada bulunur. Nükleer DNA, kromozomların temelidir; açık moleküllerle temsil edilir. Mitokondri, plastidler ve prokaryotların DNA'sı daireseldir.

Ribonükleik asit (RNA)- monomerleri ribonükleotid olan bir biyopolimer. Ayrıca dört azotlu baz içerirler - adenin (A), urasil (U), guanin (G) veya sitozin (C), dolayısıyla bazlardan birindeki DNA'dan farklıdır (timin yerine RNA, urasil içerir). Ribonükleotidlerdeki pentoz şekeri kalıntısı riboz ile temsil edilir. RNA, bazı viral olanlar dışında çoğunlukla tek sarmallı moleküllerdir. Üç ana RNA türü vardır: haberci veya şablon (mRNA), ribozomal (rRNA) ve taşıma (tRNA). Hepsi süreç içerisinde oluşuyor transkripsiyonlar- DNA moleküllerinden yeniden yazma.

Ve RNA'lar, bir hücrede binlerce farklı mRNA içerebildiğinden, çeşitlilikleriyle telafi edilen, bir hücredeki RNA'nın en küçük fraksiyonunu oluşturur (%2-4). Bunlar, polipeptit zincirlerinin sentezi için şablon olan tek zincirli moleküllerdir. Protein yapısı hakkındaki bilgiler, her bir amino asidin bir üçlü nükleotid tarafından kodlandığı nükleotid dizileri şeklinde bunlara kaydedilir - kodon.

R RNA'lar bir hücrede en çok bulunan RNA türüdür (%80'e kadar). Molekül ağırlıkları ortalama 3000-5000'dir; nükleollerde oluşur ve hücresel organellerin - ribozomların bir parçasıdır. rRNA'ların ayrıca protein sentezinde de rol oynadığı görülmektedir.

T RNA, yalnızca 73-85 nükleotid içerdiğinden RNA moleküllerinin en küçüğüdür. Hücredeki toplam RNA miktarındaki payları yaklaşık %16'dır. TRNA'nın işlevi, amino asitleri protein sentezi bölgesine (ribozomlara) taşımaktır. TRNA molekülü yonca yaprağı şeklindedir. Molekülün bir ucunda bir amino asidin bağlanması için bir bölge vardır ve ilmeklerden birinde mRNA kodonunu tamamlayan ve tRNA'nın hangi amino asidi taşıyacağını belirleyen bir üçlü nükleotid bulunur. antikodon.

Tüm RNA türleri, DNA'dan mRNA'ya kopyalanan kalıtsal bilginin uygulanması sürecinde aktif rol alır ve mRNA, protein sentezini gerçekleştirir. tRNA, protein sentezi sırasında amino asitleri ribozomlara iletir ve rRNA, ribozomların bir parçasıdır.

Adenozin trifosforik asit (ATP) azotlu baz adenin ve bir riboz kalıntısına ek olarak üç fosforik asit kalıntısı içeren bir nükleotittir. Son iki fosfor kalıntısı arasındaki bağlar yüksek enerjilidir (bölünme 42 kJ/mol enerji açığa çıkarır), bölünme sırasındaki standart kimyasal bağ ise 12 kJ/mol enerji üretir. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda ATP'nin makroerjik bağı kopar, adenozin difosforik asit (ADP), bir fosfor kalıntısı oluşur ve enerji açığa çıkar:

ATP + H 2 O $→$ ADP + H 3 PO 4 + 42 kJ.

ADP ayrıca AMP (adenozin monofosforik asit) ve bir fosforik asit kalıntısı oluşturmak üzere parçalanabilir:

ADP + H 2 O $→$ AMP + H 3 PO 4 + 42 kJ.

Enerji metabolizması sürecinde (solunum, fermantasyon sırasında) ve fotosentez sürecinde ADP bir fosfor kalıntısı bağlar ve ATP'ye dönüştürülür. ATP indirgeme reaksiyonu denir fosforilasyon. ATP, canlı organizmaların tüm yaşam süreçleri için evrensel bir enerji kaynağıdır.

Tüm canlı organizmaların hücrelerinin kimyasal bileşiminin incelenmesi, aynı kimyasal elementleri, aynı işlevleri yerine getiren kimyasal maddeleri içerdiklerini göstermiştir. Üstelik bir organizmadan diğerine aktarılan DNA'nın bir bölümü içinde çalışacak ve bakteri veya mantarlar tarafından sentezlenen bir protein, insan vücudunda bir hormon veya enzimin işlevlerini yerine getirecektir. Bu, organik dünyanın köken birliğinin kanıtlarından biridir.

Hücre yapısı. Hücrenin parça ve organellerinin yapı ve işlevleri arasındaki ilişki, hücre bütünlüğünün temelidir.

Hücre yapısı

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin yapısı

Hücrelerin ana yapısal bileşenleri plazma zarı, sitoplazma ve kalıtsal aparattır. Organizasyonun özelliklerine bağlı olarak iki ana hücre türü ayırt edilir: prokaryotik ve ökaryotik. Prokaryotik hücreler ile ökaryotik hücreler arasındaki temel fark, kalıtsal aparatlarının organizasyonudur: prokaryotlarda doğrudan sitoplazmada bulunur (sitoplazmanın bu alanına denir) nükleoid) ve ondan zar yapılarıyla ayrılmazken, ökaryotlarda DNA'nın çoğu, çift zarla çevrelenmiş çekirdekte yoğunlaşmıştır. Ayrıca nükleoidde yer alan prokaryotik hücrelerin genetik bilgisi dairesel bir DNA molekülünde yazılıyken ökaryotlarda DNA molekülleri açıktır.

Ökaryotlardan farklı olarak prokaryotik hücrelerin sitoplazması az sayıda organel içerirken ökaryotik hücreler bu yapıların önemli bir çeşitliliği ile karakterize edilir.

Biyolojik membranların yapısı ve fonksiyonları

Biyomembranın yapısı.Ökaryotik hücrelerin hücreyi sınırlayan zarları ve zar organelleri ortak bir kimyasal bileşime ve yapıya sahiptir. Bunlar lipitleri, proteinleri ve karbonhidratları içerir. Membran lipitleri esas olarak fosfolipidler ve kolesterol ile temsil edilir. Membran proteinlerinin çoğu glikoproteinler gibi karmaşık proteinlerdir. Karbonhidratlar membranda bağımsız olarak oluşmazlar; proteinler ve lipitlerle ilişkilidirler. Membranların kalınlığı 7-10 nm'dir.

Membran yapısının şu anda genel olarak kabul edilen akışkan mozaik modeline göre, lipitler çift katman oluşturur veya lipit iki tabakalı Lipid moleküllerinin hidrofilik "başları" dışarıya doğru bakar ve hidrofobik "kuyruklar" zarın içinde gizlenir. Bu "kuyruklar" hidrofobikliklerinden dolayı hücrenin iç ortamı ile çevresinin sulu fazlarının ayrılmasını sağlar. Lipidler kullanılarak çeşitli türler etkileşimler ilgili proteinlerdir. Bazı proteinler zarın yüzeyinde bulunur. Bu tür proteinlere denir Çevresel, veya yüzeysel. Diğer proteinler kısmen veya tamamen membrana daldırılmıştır; bunlar integral, veya batık proteinler. Membran proteinleri yapısal, taşıma, katalitik, reseptör ve diğer işlevleri yerine getirir.

Membranlar kristaller gibi değildir; bileşenleri sürekli hareket halindedir, bunun sonucunda lipit molekülleri arasında boşluklar ortaya çıkar - çeşitli maddelerin hücreye girip çıkabileceği gözenekler.

Biyolojik membranlar hücre içindeki konumlarına, kimyasal bileşimlerine ve işlevlerine göre farklılık gösterir. Ana membran türleri plazma ve içtir. Hücre zarı Yaklaşık %45 lipit (glikolipitler dahil), %50 protein ve %5 karbonhidrat içerir. Karmaşık proteinlerin-glikoproteinlerin ve karmaşık lipitlerin-glikolipitlerin bir parçası olan karbonhidrat zincirleri, membran yüzeyinin üzerine çıkıntı yapar. Plazmalemma glikoproteinleri son derece spesifiktir. Örneğin sperm ve yumurta dahil hücrelerin karşılıklı tanınması için kullanılırlar.

Hayvan hücrelerinin yüzeyinde karbonhidrat zincirleri ince bir yüzey tabakası oluşturur. glikokaliks. Hemen hemen tüm hayvan hücrelerinde tespit edilir, ancak ekspresyon derecesi farklılık gösterir (10-50 µm). Glikokaliks, hücre ile hücre dışı sindirimin gerçekleştiği dış ortam arasında doğrudan iletişimi sağlar; Reseptörler glikokalikste bulunur. Plazmalemmaya ek olarak bakteri, bitki ve mantar hücreleri de hücre zarlarıyla çevrilidir.

İç membranlarÖkaryotik hücreler, hücrenin farklı kısımlarını sınırlandırarak tuhaf "bölmeler" oluştururlar - bölmelerçeşitli metabolik ve enerji süreçlerinin ayrılmasını teşvik eder. Kimyasal bileşimleri ve işlevleri bakımından farklılık gösterebilirler, ancak Genel Plan binaları korunmuştur.

Membran fonksiyonları:

1. Sınırlayıcı. Buradaki fikir, hücrenin iç alanını dış ortamdan ayırmalarıdır. Membran yarı geçirgendir, yani yalnızca hücrenin ihtiyaç duyduğu maddeler içinden serbestçe geçebilir ve gerekli maddelerin taşınması için mekanizmalar vardır.
2. Reseptör.Öncelikle çevresel sinyallerin algılanması ve bu bilgilerin hücreye aktarılmasıyla ilişkilidir. Bu fonksiyondan özel reseptör proteinleri sorumludur. Membran proteinleri aynı zamanda “dost ya da düşman” prensibine göre hücresel tanımanın yanı sıra, en çok çalışılanları sinir hücrelerinin sinapsları olan hücreler arası bağlantıların oluşumundan da sorumludur.
3. Katalitik. Membranların üzerinde çok sayıda enzim kompleksi bulunur ve bunun sonucunda üzerlerinde yoğun sentetik işlemler meydana gelir.
4. Enerji dönüşümü. Enerjinin oluşumu, ATP şeklinde depolanması ve tüketimi ile ilişkilidir.
5. Bölümlendirme. Membranlar ayrıca hücre içindeki boşluğu da sınırlandırarak reaksiyonun başlangıç ​​maddelerini ve ilgili reaksiyonları gerçekleştirebilecek enzimleri ayırır.
6. Hücreler arası temasların oluşumu. Membranın kalınlığı çıplak gözle fark edilemeyecek kadar küçük olmasına rağmen, bir yandan iyonlar ve moleküller, özellikle suda çözünenler için oldukça güvenilir bir bariyer görevi görürken, diğer yandan da iyonlar ve moleküller için oldukça güvenilir bir bariyer görevi görür. hücre içine ve dışına taşınmasını sağlar.
7. Ulaşım.

Zar taşınımı. Temel biyolojik sistemler olarak hücrelerin açık sistemler olması nedeniyle, metabolizmayı ve enerjiyi sağlamak, homeostazı, büyümeyi, sinirliliği ve diğer süreçleri sürdürmek için, maddelerin zar yoluyla transferi - zar taşınması - gereklidir. Şu anda, maddelerin hücre zarı boyunca taşınması aktif, pasif, endo ve ekzositoza bölünmüştür.

Pasif ulaşım- Yüksek konsantrasyonlardan düşük konsantrasyonlara doğru enerji tüketimi olmadan gerçekleşen bir taşıma türüdür. Lipidde çözünebilen küçük polar olmayan moleküller (O 2, CO 2) hücreye kolayca nüfuz eder. Basit difüzyon. Yüklü küçük parçacıklar da dahil olmak üzere lipitlerde çözünmeyenler, taşıyıcı proteinler tarafından alınır veya özel kanallardan (glikoz, amino asitler, K +, PO 4 3-) geçer. Bu tür pasif taşımaya denir Kolaylaştırılmış difüzyon. Su, hücreye lipit fazındaki gözeneklerden ve ayrıca proteinlerle kaplı özel kanallardan girer. Suyun zardan taşınmasına denir Osmoz yoluyla.

Osmoz bir hücrenin yaşamında son derece önemlidir, çünkü hücre çözeltisinden daha yüksek tuz konsantrasyonuna sahip bir çözeltiye yerleştirilirse su hücreyi terk etmeye başlayacak ve canlı içeriğin hacmi azalmaya başlayacaktır. Hayvan hücrelerinde hücre bir bütün olarak küçülür ve bitki hücrelerinde sitoplazma hücre duvarının gerisinde kalır. plazmoliz. Bir hücre sitoplazmadan daha az konsantre bir çözeltiye yerleştirildiğinde, suyun hücre içine taşınması ters yönde gerçekleşir. Ancak sitoplazmik zarın uzayabilirliğinin bir sınırı vardır ve hayvan hücresi sonunda yırtılır, bitki hücresi ise güçlü hücre duvarı nedeniyle buna izin vermez. Bir hücrenin tüm iç boşluğunun hücresel içerikle doldurulması olayına denir. deplazmoliz. Özellikle ilaçlar hazırlanırken hücre içi tuz konsantrasyonu dikkate alınmalıdır. intravenöz uygulama, çünkü bu kan hücrelerine zarar verebilir (bunun için% 0,9 sodyum klorür konsantrasyonuna sahip bir tuzlu su çözeltisi kullanılır). Bu, hücre ve dokuların yanı sıra hayvan ve bitki organlarının yetiştirilmesinde de daha az önemli değildir.

Aktif taşımacılık ATP enerjisinin daha düşük bir madde konsantrasyonundan daha yüksek bir madde konsantrasyonuna harcanması ile ilerler. Özel pompa proteinleri kullanılarak gerçekleştirilir. Proteinler K + , Na + , Ca 2+ ve diğer iyonları zardan pompalar, bu da temel organik maddelerin taşınmasını ve ayrıca sinir uyarılarının ortaya çıkmasını vb. teşvik eder.

Endositoz- bu, zarın girintiler oluşturduğu ve daha sonra zar kesecikleri oluşturduğu, maddelerin hücre tarafından emilmesinin aktif bir sürecidir - fagozomlar emilen nesneleri içeren. Daha sonra birincil lizozom fagozomla birleşerek oluşur. ikincil lizozom, veya fagolizozom, veya sindirim kofulu. Keseciğin içeriği lizozom enzimleri tarafından sindirilir ve parçalanma ürünleri hücre tarafından emilir ve asimile edilir. Sindirilmeyen kalıntılar ekzositozla hücreden uzaklaştırılır. İki ana endositoz türü vardır: fagositoz ve pinositoz.

Fagositoz katı parçacıkların hücre yüzeyi tarafından yakalanması ve hücre tarafından emilmesi işlemidir ve pinositoz- sıvılar. Fagositoz esas olarak hayvan hücrelerinde (tek hücreli hayvanlar, insan lökositleri) meydana gelir, onların beslenmesini sağlar ve sıklıkla vücudu korur. Pinositoz ile proteinler ve antijen-antikor kompleksleri bu süreçte emilir. bağışıklık reaksiyonları vb. Ancak birçok virüs de pinositoz veya fagositoz yoluyla hücreye girer. Bitki ve mantar hücrelerinde fagositoz, dayanıklı hücre zarlarıyla çevrili oldukları için pratik olarak imkansızdır.

Ekzositoz- endositozun tersi bir süreç. Bu sayede sindirim boşluklarından sindirilmemiş besin kalıntıları salınır, hücrenin ve bir bütün olarak vücudun yaşamı için gerekli olan maddeler uzaklaştırılır. Örneğin, sinir uyarılarının iletimi, uyarıyı gönderen nöron tarafından kimyasal habercilerin salınması nedeniyle meydana gelir - arabulucular ve bitki hücrelerinde hücre zarının yardımcı karbonhidratları bu şekilde salgılanır.

Bitki hücrelerinin, mantarların ve bakterilerin hücre duvarları. Hücre, zarın dışında güçlü bir çerçeve salgılayabilir. hücre zarı, veya hücre çeperi.

Bitkilerde hücre duvarının temeli selüloz 50-100 moleküllük paketler halinde paketlenmiştir. Aralarındaki boşluklar su ve diğer karbonhidratlarla doludur. Bitki hücre duvarına tübüller nüfuz eder - plazmodezmata Endoplazmik retikulumun zarlarının geçtiği yer. Plasmodesmata, maddelerin hücreler arasında taşınmasını gerçekleştirir. Ancak su gibi maddelerin taşınması hücre duvarları boyunca da gerçekleşebilir. Zamanla, tanenler veya yağ benzeri maddeler de dahil olmak üzere çeşitli maddeler, bitkilerin hücre duvarında birikerek, hücre duvarının kendisinin odunlaşmasına veya suberizasyonuna, suyun yer değiştirmesine ve hücresel içeriklerin ölümüne yol açar. Komşu bitki hücrelerinin hücre duvarları arasında, onları bir arada tutan ve bitki gövdesini bir bütün olarak yapıştıran orta plakalar olan jöle benzeri ara parçalar vardır. Sadece meyve olgunlaşması sürecinde ve yapraklar düştüğünde yok edilirler.

Mantar hücrelerinin hücre duvarları oluşur kitin- nitrojen içeren bir karbonhidrat. Oldukça güçlüdürler ve hücrenin dış iskeletini oluştururlar, ancak yine de bitkilerde olduğu gibi fagositozu önlerler.

Bakterilerde hücre duvarı, peptit parçalarına sahip karbonhidratlar içerir. mürein ancak içeriği farklı bakteri grupları arasında önemli ölçüde farklılık gösterir. Diğer polisakkaritler de hücre duvarının üstüne salgılanarak bakterileri dış etkenlerden koruyan bir mukoza kapsülü oluşturabilir.

Membran hücrenin şeklini belirler, mekanik bir destek görevi görür ve görevlerini yerine getirir. koruyucu fonksiyon, hücrenin ozmotik özelliklerini sağlar, canlı içeriğin gerilmesini sınırlandırır ve su akışı nedeniyle artan hücrenin yırtılmasını önler. Ayrıca su ve içinde çözünen maddeler, sitoplazmaya girmeden önce veya tam tersine ayrılırken hücre duvarının üstesinden gelirken, su hücre duvarlarından sitoplazmaya göre daha hızlı taşınır.

sitoplazma

sitoplazma- Bu hücrenin iç içeriğidir. Tüm hücre organelleri, çekirdek ve çeşitli atık ürünler içine batırılır.

Sitoplazma, hücrenin tüm kısımlarını birbirine bağlar ve burada çok sayıda metabolik reaksiyon gerçekleşir. Sitoplazma ortamdan ayrılarak zarlarla bölmelere ayrılır, yani hücreler zar yapısına sahiptir. Sol ve jel olmak üzere iki durumda olabilir. Sol- bu, hayati süreçlerin en yoğun şekilde ilerlediği sitoplazmanın yarı sıvı, jöle benzeri bir halidir ve jel- kimyasal reaksiyonların oluşmasını ve maddelerin taşınmasını engelleyen daha yoğun, jelatinimsi bir durum.

Sitoplazmanın organel içermeyen sıvı kısmına ne ad verilir? hyaloplazma. Hyaloplazma veya sitozol koloidal çözelti su moleküllerinin dipolleri ile çevrelenmiş proteinler gibi oldukça büyük parçacıkların bir tür süspansiyonunun bulunduğu. Aynı yüke sahip olmaları ve birbirlerini itmeleri nedeniyle bu süspansiyonun çökelmesi meydana gelmez.

Organoidler

Organoidler- Bunlar hücrenin belirli işlevleri yerine getiren kalıcı bileşenleridir.

Yapısal özelliklerine göre membranlı ve membransız olarak ikiye ayrılırlar. Zar organeller ise tek membranlı (endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi ve lizozomlar) veya çift membranlı (mitokondri, plastidler ve çekirdek) olarak sınıflandırılır. Membran olmayan Organeller ribozomlar, mikrotübüller, mikrofilamentler ve hücre merkezidir. Listelenen organellerden yalnızca ribozomlar prokaryotlarda doğaldır.

Çekirdeğin yapısı ve fonksiyonları. Çekirdek- Hücrenin merkezinde veya çevresinde bulunan büyük çift membranlı bir organel. Çekirdeğin boyutları 3-35 mikron arasında değişebilir. Çekirdeğin şekli çoğunlukla küresel veya elipsoidaldir, ancak çubuk şeklinde, fusiform, fasulye şeklinde, loblu ve hatta parçalı çekirdekler de vardır. Bazı araştırmacılar çekirdeğin şeklinin hücrenin şekline karşılık geldiğine inanıyor.

Çoğu hücrenin bir çekirdeği vardır, ancak örneğin karaciğer ve kalp hücrelerinde iki tane olabilir ve bir dizi nöronda - 15'e kadar. İskelet kası lifleri genellikle çok sayıda çekirdek içerir, ancak bunlar hücre değildir. Kelimenin tam anlamıyla, birkaç hücrenin kaynaşması sonucu oluştukları için.

Çekirdek kuşatılmış nükleer zarf ve iç alanı doludur nükleer meyve suyu, veya nükleoplazma (karyoplazma) içine daldırıldıkları kromatin Ve çekirdekçik. Çekirdek, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesinin yanı sıra hücrenin ömrünün kontrol edilmesi gibi önemli işlevleri yerine getirir.

Çekirdeğin kalıtsal bilginin aktarımındaki rolü, yeşil alg Acetabularia ile yapılan deneylerde ikna edici bir şekilde kanıtlanmıştır. 5 cm uzunluğa ulaşan tek bir dev hücrede bir başlık, bir sap ve bir rizoid ayırt edilir. Ayrıca rizoidde yer alan tek bir çekirdek içerir. 1930'lu yıllarda I. Hemmerling, asetabularia'nın bir türünün yeşil renkli çekirdeğini, çekirdeği çıkarılmış başka bir türün kahverengi renkli rizoidine nakletti. Bir süre sonra, nakledilen çekirdeğin bulunduğu bitki, çekirdek donör algleri gibi yeni bir başlık oluşturdu. Aynı zamanda rizoidden ayrılan ve çekirdek içermeyen başlık veya sap bir süre sonra öldü.

Nükleer zarf aralarında boşluk bulunan dış ve iç olmak üzere iki zardan oluşur. Zarlar arası boşluk, kaba endoplazmik retikulumun boşluğu ile iletişim kurar ve çekirdeğin dış zarı ribozomları taşıyabilir. Nükleer zarf, özel proteinlerle kaplı çok sayıda gözenekle doludur. Maddelerin taşınması gözenekler yoluyla gerçekleşir: gerekli proteinler (enzimler dahil), iyonlar, nükleotidler ve diğer maddeler çekirdeğe girer ve RNA molekülleri, harcanan proteinler ve ribozomların alt birimleri onu terk eder. Dolayısıyla nükleer zarfın işlevleri, çekirdeğin içeriğinin sitoplazmadan ayrılmasının yanı sıra çekirdek ile sitoplazma arasındaki metabolizmanın düzenlenmesidir.

Nükleoplazma Kromatin ve nükleolusun daldırıldığı çekirdeğin içeriği denir. Kimyasal olarak sitoplazmayı anımsatan kolloidal bir çözeltidir. Nükleoplazmanın enzimleri amino asitlerin, nükleotitlerin, proteinlerin vb. değişimini katalize eder. Nükleoplazma, nükleer gözenekler yoluyla hiyaloplazmaya bağlanır. Nükleoplazmanın işlevleri, hyaloplazma gibi, tüm öğelerin birbirine bağlanmasını sağlamaktır. Yapısal bileşenlerçekirdek ve bir dizi enzimatik reaksiyonun uygulanması.

Kromatin nükleoplazmaya daldırılmış ince filamentler ve granüller topluluğu denir. Kromatin ve nükleoplazmanın kırılma indeksleri yaklaşık olarak aynı olduğundan, yalnızca boyama ile tespit edilebilir. Kromatinin filamentli bileşenine denir ökromatin ve ayrıntılı - heterokromatin. Eukromatin, kalıtsal bilgiler okunduğu için zayıf bir şekilde sıkıştırılırken, daha fazla spiralleşmiş heterokromatin genetik olarak aktif değildir.

Kromatin, bölünmeyen bir çekirdekteki kromozomların yapısal bir modifikasyonudur. Böylece kromozomlar çekirdekte sürekli olarak bulunur; yalnızca çekirdeğin o anda gerçekleştirdiği işleve bağlı olarak durumları değişir.

Kromatinin bileşimi esas olarak nükleoprotein proteinlerini (deoksiribonükleoproteinler ve ribonükleoproteinler) ve ayrıca en önemlileri nükleik asitlerin senteziyle ilişkili olan enzimleri ve diğer bazı maddeleri içerir.

Kromatinin işlevleri, ilk olarak, belirli proteinlerin sentezini yönlendiren belirli bir organizmaya özgü nükleik asitlerin sentezinden ve ikinci olarak, kalıtsal özelliklerin ana hücreden yavru hücrelere aktarılmasından oluşur. Bölünme işlemi sırasında kromatin iplikleri kromozomlara paketlenir.

Çekirdekçik- 1-3 mikron çapında, mikroskop altında açıkça görülebilen küresel bir gövde. RRNA'nın ve ribozomal proteinlerin yapısı hakkındaki bilgilerin kodlandığı kromatin bölümleri üzerinde oluşur. Çekirdekte genellikle yalnızca bir nükleol bulunur, ancak yoğun yaşamsal süreçlerin meydana geldiği hücrelerde iki veya daha fazla nükleol bulunabilir. Nükleollerin işlevleri, rRNA'nın sentezi ve rRNA'nın sitoplazmadan gelen proteinlerle birleştirilmesiyle ribozomal alt birimlerin bir araya getirilmesidir.

Mitokondri- yuvarlak, oval veya çubuk şeklinde çift membranlı organeller, ancak spiral şekilli olanlar da bulunur (spermde). Mitokondrinin çapı 1 µm'ye kadar, uzunluğu ise 7 µm'ye kadardır. Mitokondrinin içindeki boşluk matrisle doludur. Matris- Bu mitokondrinin ana maddesidir. İçerisine dairesel bir DNA molekülü ve ribozomlar batırılır. Dış zar Mitokondri pürüzsüzdür ve birçok maddeye karşı geçirimsizdir. İç zarın çıkıntıları vardır - Kristalar kimyasal reaksiyonların meydana gelmesi için membranların yüzey alanının arttırılması. Membran yüzeyinde çok sayıda protein kompleksleri, sözde solunum zincirinin yanı sıra mantar şeklindeki ATP sentetaz enzimlerini oluşturur. Solunumun aerobik aşaması, ATP'nin sentezlendiği mitokondride meydana gelir.

Plastidler- yalnızca bitki hücrelerinin karakteristik özelliği olan büyük çift membranlı organeller. Plastidlerin iç boşluğu doludur stroma, veya matris. Stroma az çok gelişmiş bir membran vezikül sistemi içerir - tilakoidler yığınlar halinde toplananlar - taneler kendi dairesel DNA molekülü ve ribozomlarının yanı sıra. Dört ana plastid türü vardır: kloroplastlar, kromoplastlar, lökoplastlar ve proplastitler.

Kloroplastlar- bunlar mikroskop altında açıkça görülebilen, 3-10 mikron çapında yeşil plastitlerdir. Bitkilerin yalnızca yeşil kısımlarında (yapraklar, genç gövdeler, çiçekler ve meyveler) bulunurlar. Kloroplastlar genellikle oval veya elips şeklindedir, ancak aynı zamanda fincan şeklinde, spiral şeklinde veya hatta loblu da olabilirler. Bir hücredeki kloroplast sayısı ortalama 10 ila 100 adet arasındadır. Bununla birlikte, örneğin bazı alglerde önemli boyutlara ve karmaşık bir şekle sahip olabilir - o zaman buna denir kromatofor. Diğer durumlarda kloroplastların sayısı birkaç yüze ulaşabilirken boyutları küçüktür. Kloroplastların rengi fotosentezin ana pigmentinden kaynaklanmaktadır. klorofil, ayrıca ilave pigmentler içermelerine rağmen - karotenoidler. Karotenoidler ancak sonbaharda, yaşlanan yapraklardaki klorofil parçalandığında fark edilir hale gelir. Kloroplastların ana işlevi fotosentezdir. Fotosentezin ışık reaksiyonları, üzerine klorofil moleküllerinin bağlı olduğu tilakoid membranlarda meydana gelir ve çok sayıda enzimin bulunduğu stromada karanlık reaksiyonlar meydana gelir.

Kromoplastlar- Bunlar karotenoid pigmentler içeren sarı, turuncu ve kırmızı plastitlerdir. Kromoplastların şekli de önemli ölçüde değişebilir: boru şeklinde, küresel, kristal vb. olabilirler. Kromoplastlar bitkilerin çiçeklerine ve meyvelerine renk verir, tozlayıcıları ve tohum ve meyve dağıtıcılarını çeker.

Lökoplastlar- Bunlar beyaz veya renksiz plastidlerdir, çoğunlukla yuvarlak veya oval şekillidir. Bitkilerin fotosentetik olmayan kısımlarında, örneğin yaprakların kabuğunda, patates yumrularında vb. yaygındırlar. Besinleri depolarlar, çoğunlukla nişasta, ancak bazı bitkilerde protein veya yağ da olabilir.

Plastitler, bitki hücrelerinde, eğitim dokusu hücrelerinde zaten mevcut olan ve küçük çift membranlı gövdeler olan proplastidlerden oluşur. Gelişimin ilk aşamalarında, farklı plastid türleri birbirine dönüşme yeteneğine sahiptir: ışığa maruz kaldığında patates yumrusunun lökoplastları ve havuç kökünün kromoplastları yeşile döner.

Plastidler ve mitokondriler, kendilerine ait DNA moleküllerine ve ribozomlara sahip oldukları, protein sentezini gerçekleştirdikleri ve hücre bölünmesinden bağımsız olarak bölündükleri için hücrenin yarı otonom organelleri olarak adlandırılır. Bu özellikler tek hücreli prokaryotik organizmalardan köken almalarıyla açıklanmaktadır. Bununla birlikte, mitokondri ve plastidlerin "bağımsızlığı" sınırlıdır, çünkü DNA'ları serbest varoluş için çok az gen içerirken, bilgilerin geri kalanı çekirdeğin kromozomlarında kodlanmıştır ve bu da onun bu organelleri kontrol etmesini sağlar.

Endoplazmik retikulum (ER), veya endoplazmik retikulum (ER), sitoplazmanın içeriğinin% 30'unu kaplayan membran boşlukları ve tübüllerden oluşan bir ağ olan tek membranlı bir organeldir. EPS tübüllerinin çapı yaklaşık 25-30 nm'dir. İki tür EPS vardır - pürüzlü ve pürüzsüz. Kaba XPS Protein sentezinin gerçekleştiği ribozomları taşır. Sorunsuz XPS ribozomlardan yoksundur. İşlevi, lipitlerin ve karbonhidratların sentezinin yanı sıra toksik maddelerin taşınması, depolanması ve nötralizasyonudur. Özellikle karaciğer hücrelerinde - hepatositlerde - ve iskelet kası liflerinde yoğun metabolik süreçlerin meydana geldiği hücrelerde gelişir. ER'de sentezlenen maddeler Golgi aygıtına taşınır. Hücre zarlarının birleşmesi de ER'de meydana gelir, ancak bunların oluşumu Golgi aygıtında tamamlanır.

Golgi aygıtı, veya Golgi kompleksi düz sarnıçlar, tübüller ve bunlardan ayrılmış keseciklerden oluşan bir sistem tarafından oluşturulan tek zarlı bir organeldir. Golgi aygıtının yapısal birimi diktozom- bir direğe EPS'den gelen maddelerin geldiği ve karşı kutuptan belirli dönüşümlerden geçen bir tank yığını, keseciklere paketlenir ve hücrenin diğer bölümlerine gönderilir. Tankların çapı yaklaşık 2 mikron, küçük kabarcıkların çapı ise yaklaşık 20-30 mikrondur. Golgi kompleksinin ana işlevleri, belirli maddelerin sentezi ve ER'den gelen proteinlerin, lipitlerin ve karbonhidratların modifikasyonu (değişimi), zarların son oluşumu, ayrıca maddelerin hücre boyunca taşınması, yapılarının yenilenmesidir. ve lizozomların oluşumu. Golgi aygıtı, adını bu organeli ilk keşfeden (1898) İtalyan bilim adamı Camillo Golgi'nin onuruna almıştır.

Lizozomlar- hücre içi sindirimde rol oynayan hidrolitik enzimleri içeren, çapı 1 mikrona kadar küçük tek membranlı organeller. Lizozomların zarları bu enzimlere karşı zayıf bir şekilde geçirgendir, bu nedenle lizozomlar işlevlerini çok doğru ve hedefe yönelik olarak yerine getirir. Böylece fagositoz sürecinde aktif rol alarak sindirim vakuolleri oluştururlar ve açlık veya hücrenin belirli kısımlarının hasar görmesi durumunda diğerlerini etkilemeden bunları sindirirler. Lizozomların hücre ölümü süreçlerindeki rolü yakın zamanda keşfedilmiştir.

koful Bitki ve hayvan hücrelerinin sitoplazmasında bulunan, zarla çevrili ve içi sıvıyla dolu bir boşluktur. Protozoon hücrelerinde sindirim ve kasılma kofulları bulunur. Birincisi, besinleri parçalayarak fagositoz sürecine katılır. İkincisi, osmoregülasyon nedeniyle su-tuz dengesinin korunmasını sağlar. Çok hücreli hayvanlarda esas olarak sindirim boşlukları bulunur.

Bitki hücrelerinde kofullar her zaman bulunur; özel bir zarla çevrilidir ve hücre özsuyuyla doludur. Vakuolü çevreleyen zar, kimyasal bileşim, yapı ve işlevler açısından plazma zarına benzer. Hücre özsuyu mineral tuzları da dahil olmak üzere çeşitli inorganik ve organik maddelerin sulu bir çözeltisidir, organik asitler, karbonhidratlar, proteinler, glikozitler, alkaloidler vb. Vakuol, hücre hacminin% 90'ını kaplayabilir ve çekirdeği çevreye doğru itebilir. Hücrenin bu kısmı, besinleri ve atık ürünleri biriktirdiği, su teminini sağladığı ve hücrenin şeklini ve hacmini koruduğu ve ayrıca parçalanması için enzimler içerdiği için depolama, boşaltım, ozmotik, koruyucu, lizozomal ve diğer işlevleri yerine getirir. birçok hücre bileşeni. Ayrıca kofulların biyolojik olarak aktif maddeleri birçok hayvanın bu bitkileri yemesini engelleyebilmektedir. Bazı bitkilerde kofulların şişmesi nedeniyle uzama yoluyla hücre büyümesi meydana gelir.

Bazı mantar ve bakterilerin hücrelerinde de vakuoller bulunur, ancak mantarlarda yalnızca osmoregülasyon işlevini yerine getirirken, siyanobakterilerde kaldırma kuvvetini korurlar ve nitrojenin havadan asimilasyon sürecine katılırlar.

Ribozomlar- büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşan, 15-20 mikron çapında küçük zar dışı organeller. Ökaryotik ribozomal alt birimler nükleolusta toplanır ve daha sonra sitoplazmaya taşınır. Prokaryotlarda, mitokondrilerde ve plastidlerdeki ribozomların boyutu ökaryotlardaki ribozomlardan daha küçüktür. Ribozomal alt birimler rRNA ve proteinleri içerir.

Bir hücredeki ribozomların sayısı birkaç on milyona ulaşabilir: sitoplazmada, mitokondride ve plastidlerde serbest durumdadırlar ve kaba ER'de bağlı durumdadırlar. Protein sentezinde yer alırlar, özellikle çeviri işlemini - bir mRNA molekülü üzerindeki bir polipeptit zincirinin biyosentezini - gerçekleştirirler. Serbest ribozomlar, hiyaloplazma, mitokondri, plastid proteinlerini ve kendi ribozomal proteinlerini sentezlerken, kaba ER'ye bağlı ribozomlar, proteinlerin hücrelerden uzaklaştırılması, membran düzeneği ve lizozom ve vakuol oluşumu için translasyonunu gerçekleştirir.

Ribozomlar, hyaloplazmada tek başına bulunabilir veya bir mRNA üzerinde birkaç polipeptit zincirinin eşzamanlı sentezi sırasında gruplar halinde bir araya gelebilir. Bu tür ribozom gruplarına denir poliribozomlar, veya polisomlar.

Mikrotübüller- Bunlar hücrenin tüm sitoplazmasına nüfuz eden silindirik içi boş membran olmayan organellerdir. Çapları yaklaşık 25 nm, duvar kalınlıkları 6-8 nm'dir. Çok sayıda protein molekülünden oluşurlar tübülin, bunlar önce boncuklara benzeyen 13 iplik oluşturur ve daha sonra bir mikrotübül halinde birleşir. Mikrotübüller, hücreye şekil ve hacim veren, plazma zarını hücrenin diğer kısımlarına bağlayan, maddelerin hücre boyunca taşınmasını sağlayan, hücrenin ve hücre içi bileşenlerin hareketinde yer alan sitoplazmik bir retikulum oluşturur. genetik materyalin bölünmesi. Bunlar hücre merkezinin ve hareket organellerinin bir parçasıdır - flagella ve cilia.

Mikrofilamentler, veya mikro iplikler, aynı zamanda membran olmayan organellerdir, ancak filamentli bir şekle sahiptirler ve tübülinden değil, aktin. Membran taşıma, hücreler arası tanıma, hücre sitoplazmasının bölünmesi ve hareket süreçlerinde rol alırlar. Kas hücrelerinde aktin mikrofilamentlerinin miyozin filamentleriyle etkileşimi kasılmaya aracılık eder.

Mikrotübüller ve mikrofilamentler hücrenin iç iskeletini oluşturur. hücre iskeleti. Plazma zarına mekanik destek sağlayan, hücrenin şeklini, hücresel organellerin konumunu ve hücre bölünmesi sırasındaki hareketlerini belirleyen karmaşık bir lif ağıdır.

Çağrı Merkezi- hayvan hücrelerinde çekirdeğe yakın bir yerde bulunan zar dışı bir organel; bitki hücrelerinde yoktur. Uzunluğu yaklaşık 0,2-0,3 mikron, çapı ise 0,1-0,15 mikrondur. Hücre merkezi iki parçadan oluşur merkezciller, karşılıklı dik düzlemlerde uzanır ve parlak küre mikrotübüllerden. Her merkezcil, üçlü gruplar halinde, yani üçlü gruplar halinde toplanan dokuz grup mikrotübülden oluşur. Hücresel merkez, mikrotübüllerin toplanması, hücrenin kalıtsal materyalinin bölünmesi ve ayrıca flagella ve silia oluşumu süreçlerinde rol alır.

Hareket organelleri. Kamçılı Ve kirpikler Plazmalemma ile kaplı hücre büyümeleridir. Bu organellerin temeli, çevre boyunca yer alan dokuz çift mikrotübülden ve merkezde iki serbest mikrotübülden oluşur. Mikrotübüller çeşitli proteinlerle birbirine bağlanır ve eksenden koordineli sapmalarını sağlar - salınım. Salınımlar enerjiye bağlıdır, yani yüksek enerjili ATP bağlarının enerjisi bu süreçte harcanır. Kayıp flagella ve siliaların restorasyonu bir fonksiyondur bazal cisimler, veya kinetozomlar onların üssünde bulunur.

Kirpiklerin uzunluğu yaklaşık 10-15 nm, flagellanın uzunluğu ise 20-50 µm'dir. Flagella ve kirpiklerin kesin olarak yönlendirilmiş hareketleri nedeniyle, yalnızca tek hücreli hayvanların, spermin vb. hareketi değil, aynı zamanda solunum yollarının temizlenmesi ve yumurtanın fallop tüpleri boyunca hareketi de meydana gelir, çünkü tüm bu kısımlar İnsan vücudu siliyer epitel ile kaplıdır.

Kapsamalar

Kapsamalar- Bunlar hücrenin ömrü boyunca oluşan ve kaybolan kalıcı olmayan bileşenleridir. Bunlar, bitki hücrelerindeki nişasta veya protein taneleri gibi yedek maddeleri, hayvan ve mantar hücrelerindeki glikojen granüllerini, bakterilerdeki volütini, tüm hücre türlerindeki yağ damlalarını ve özellikle gıda artıkları olmak üzere atık ürünleri içerir. fagositoz sonucunda sindirilmez ve artık cisimcikler olarak adlandırılan oluşumlar oluşur.

Hücrenin parça ve organellerinin yapı ve işlevleri arasındaki ilişki, hücre bütünlüğünün temelidir.

Hücrenin her bir parçası, bir yandan kendine özgü yapı ve işlevlere sahip ayrı bir yapı, diğer yandan daha fazla bir yapının bileşenidir. Kompleks sistem hücre denir. Ökaryotik bir hücrenin kalıtsal bilgilerinin çoğu çekirdekte yoğunlaşmıştır, ancak çekirdeğin kendisi bunun uygulanmasını sağlayamaz, çünkü bu, en azından ana madde olarak görev yapan sitoplazmayı ve bu sentezin meydana geldiği ribozomları gerektirir. . Çoğu ribozom, proteinlerin çoğunlukla Golgi kompleksine ve daha sonra modifikasyondan sonra hücrenin amaçlandığı veya atıldığı kısımlarına taşındığı granüler endoplazmik retikulum üzerinde bulunur. Proteinlerin ve karbonhidratların membran ambalajı, organellerin zarlarına ve sitoplazmik membrana gömülerek sürekli yenilenmelerini sağlayabilir. Önemli işlevleri yerine getiren lizozomlar ve kofullar da Golgi kompleksinden ayrılır. Örneğin, lizozomlar olmasaydı hücreler hızla atık moleküller ve yapılar için bir tür çöplük haline gelirdi.

Tüm bu süreçlerin gerçekleşmesi, mitokondrilerin ve bitkilerde kloroplastların ürettiği enerjiyi gerektirir. Her ne kadar bu organeller nispeten özerk olsalar da, kendi DNA moleküllerine sahip olduklarından, proteinlerinin bir kısmı hâlâ nükleer genom tarafından kodlanıyor ve sitoplazmada sentezleniyor.

Dolayısıyla hücre, her biri kendine özgü işlevi yerine getiren bileşen bileşenlerinin ayrılmaz bir birliğidir.

Metabolizma ve enerji dönüşümü canlı organizmaların özellikleridir. Enerji ve plastik metabolizması, ilişkileri. Enerji metabolizmasının aşamaları. Fermantasyon ve solunum. Fotosentez, önemi, kozmik rolü. Fotosentezin aşamaları. Fotosentezin aydınlık ve karanlık reaksiyonları, ilişkileri. Kemosentez. Kemosentetik bakterilerin Dünya üzerindeki rolü

Metabolizma ve enerji dönüşümü - canlı organizmaların özellikleri

Bir hücreyi, yüzlerce ve binlerce kimyasal reaksiyonun meydana geldiği minyatür bir kimya fabrikasına benzetebiliriz.

Metabolizma- biyolojik sistemlerin korunmasını ve kendi kendini çoğaltmasını amaçlayan bir dizi kimyasal dönüşüm.

Beslenme ve solunum, hücre içi metabolizma veya metabolizma ve son metabolik ürünlerin izolasyonu.

Metabolizma, bir tür enerjinin diğerine dönüştürülmesi süreçleriyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Örneğin, fotosentez işlemi sırasında, ışık enerjisi, karmaşık organik moleküllerin kimyasal bağlarının enerjisi şeklinde depolanır ve solunum işlemi sırasında serbest bırakılır ve yeni moleküllerin sentezi, mekanik ve ozmotik çalışma için harcanır; ısı vb. şeklinde dağılır.

Canlı organizmalarda kimyasal reaksiyonların meydana gelmesi, protein niteliğindeki biyolojik katalizörler sayesinde sağlanır - enzimler, veya enzimler. Diğer katalizörler gibi enzimler de hücrede kimyasal reaksiyonların oluşumunu onlarca, yüzbinlerce kez hızlandırır, hatta bazen mümkün kılar, ancak reaksiyonun son ürününün/ürünlerinin doğasını veya özelliklerini değiştirmez ve kendilerini değiştirmezler. Enzimler, protein kısmına ek olarak protein olmayan bir kısmı da içeren hem basit hem de karmaşık proteinler olabilir - kofaktör (koenzim). Enzimlere örnek olarak uzun süreli çiğneme sırasında polisakkaritleri parçalayan tükürük amilazı ve midede proteinlerin sindirimini sağlayan pepsin verilebilir.

Enzimler, protein olmayan katalizörlerden, yüksek etki spesifiklikleri, onların yardımıyla reaksiyon hızında önemli bir artış ve ayrıca reaksiyonun koşullarını veya çeşitli maddelerin onlarla etkileşimini değiştirerek eylemi düzenleme yetenekleri bakımından farklılık gösterir. Ek olarak, enzimatik katalizin gerçekleştiği koşullar, enzimatik olmayan katalizin gerçekleştiği koşullardan önemli ölçüde farklıdır: insan vücudunda enzimlerin çalışması için en uygun sıcaklık 37°C $'dır, basınç atmosferik basınca yakın olmalıdır ve basınç Ortamın $pH$ değeri önemli ölçüde tereddüt edebilir. Bu nedenle amilaz alkali bir ortama, pepsin ise asidik bir ortama ihtiyaç duyar.

Enzimlerin etki mekanizması, ara enzim-substrat komplekslerinin oluşumu nedeniyle reaksiyona giren maddelerin (substratların) aktivasyon enerjisini azaltmaktır.

Enerji ve plastik metabolizması, ilişkileri

Metabolizma hücrede aynı anda meydana gelen iki süreçten oluşur: plastik metabolizması ve enerji metabolizması.

Plastik metabolizma (anabolizma, asimilasyon) ATP enerjisinin harcanmasını içeren bir dizi sentez reaksiyonudur. Plastik metabolizma sürecinde hücre için gerekli olan organik maddeler sentezlenir. Plastik değişim reaksiyonlarına örnek olarak fotosentez, protein biyosentezi ve DNA replikasyonu (kendi kendini kopyalama) verilebilir.

Enerji metabolizması (katabolizma, disimilasyon) karmaşık maddeleri daha basit maddelere ayıran bir dizi reaksiyondur. Enerji metabolizması sonucunda enerji açığa çıkar ve ATP formunda depolanır. Enerji metabolizmasının en önemli süreçleri solunum ve fermantasyondur.

Plastik ve enerji değişimleri ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır, çünkü plastik değişimi sürecinde organik maddeler sentezlenir ve bu ATP enerjisi gerektirir ve enerji değişimi sürecinde organik maddeler parçalanır ve daha sonra sentez süreçlerine harcanacak enerji açığa çıkar. .

Organizmalar beslenme sürecinde enerji alır ve onu esas olarak solunum sürecinde serbest bırakır ve erişilebilir bir forma dönüştürür. Beslenme yöntemine göre tüm organizmalar ototroflara ve heterotroflara ayrılır. Ototroflarİnorganik maddelerden organik maddeleri bağımsız olarak sentezleyebilen ve heterotroflarözel olarak hazırlanmış organik maddeler kullanın.

Enerji metabolizmasının aşamaları

Enerji metabolizması reaksiyonlarının karmaşıklığına rağmen geleneksel olarak üç aşamaya ayrılır: hazırlık, anaerobik (oksijensiz) ve aerobik (oksijen).

Açık hazırlık aşaması polisakkaritlerin, lipitlerin, proteinlerin, nükleik asitlerin molekülleri, örneğin glikoz, gliserol ve yağ asitleri, amino asitler, nükleotidler vb. gibi daha basit olanlara parçalanır. Bu aşama, doğrudan hücrelerde veya bağırsaklarda, parçalandığı yerden meydana gelebilir. aşağı maddeler kan dolaşımı yoluyla iletilir.

Anaerobik aşama Enerji metabolizmasına, organik bileşiklerin monomerlerinin piruvik asit veya piruvat gibi daha basit ara ürünlere daha fazla parçalanması eşlik eder. Oksijen varlığına ihtiyaç duymaz ve bataklık çamurlarında veya insan bağırsaklarında yaşayan birçok organizma için enerji elde etmenin tek yoludur. Enerji metabolizmasının anaerobik aşaması sitoplazmada meydana gelir.

Çeşitli maddeler oksijensiz bölünmeye maruz kalabilir, ancak çoğunlukla reaksiyonların substratı glikozdur. Oksijensiz bölünme sürecine denir glikoliz. Glikoliz sırasında, bir glikoz molekülü dört hidrojen atomunu kaybeder, yani oksitlenir ve iki molekül piruvik asit, iki ATP molekülü ve indirgenmiş hidrojen taşıyıcısının iki molekülü $NADH + H^(+)$ oluşur:

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP + 2NAD → 2C_3H_4O_3 + 2ATP + 2NADH + H^(+) + 2H_2O$.

ADP'den ATP'nin oluşumu, fosfat anyonunun ön fosforile şekerden doğrudan aktarılması nedeniyle meydana gelir ve buna denir. Substrat fosforilasyonu.

Aerobik sahne enerji alışverişi yalnızca oksijen varlığında gerçekleşebilirken, oksijensiz bölünme sırasında oluşan ara bileşikler nihai ürünlere (karbon dioksit ve su) oksitlenir ve organik bileşiklerin kimyasal bağlarında depolanan enerjinin çoğu açığa çıkar. 36 ATP molekülünün yüksek enerjili bağlarının enerjisine dönüşür. Bu aşamaya da denir doku solunumu. Oksijenin yokluğunda, ara bileşikler diğer organik maddelere dönüştürülür. Fermantasyon.

Nefes

Hücresel solunumun mekanizması şematik olarak Şekil 2'de gösterilmektedir.

Aerobik solunum mitokondride meydana gelir; piruvik asit ilk önce bir karbon atomunu kaybeder, buna $NADH + H^(+)$'ın bir indirgeyici eşdeğeri ve bir asetil koenzim A molekülünün (asetil-CoA) sentezi eşlik eder:

$C_3H_4O_3 + NAD + H~CoA → CH_3CO~CoA + NADH + H^(+) + CO_2$.

Mitokondriyal matristeki asetil-CoA, bütünlüğü adı verilen bir kimyasal reaksiyon zincirinde yer alır. Krebs döngüsü (trikarboksilik asit döngüsü, döngü sitrik asit ). Bu dönüşümler sırasında iki ATP molekülü oluşur, asetil-CoA tamamen karbondioksite oksitlenir ve hidrojen iyonları ve elektronları $NADH + H^(+)$ ve $FADH_2$ hidrojen taşıyıcılarına eklenir. Taşıyıcılar hidrojen protonlarını ve elektronlarını mitokondrinin iç zarlarına taşıyarak kristaları oluşturur. Taşıyıcı proteinlerin yardımıyla, hidrojen protonları zarlar arası boşluğa pompalanır ve elektronlar, mitokondrinin iç zarında bulunan solunum enzimleri zinciri yoluyla iletilir ve oksijen atomlarına boşaltılır:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Bazı solunum zinciri proteinlerinin demir ve kükürt içerdiğine dikkat edilmelidir.

Hidrojen protonları, özel enzimler - ATP sentazları yardımıyla zarlar arası boşluktan mitokondriyal matrise geri taşınır ve bu durumda açığa çıkan enerji, her glikoz molekülünden 34 ATP molekülünün sentezine harcanır. Bu süreç denir oksidatif fosforilasyon. Mitokondriyal matriste hidrojen protonları oksijen radikalleriyle reaksiyona girerek su oluşturur:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Oksijen solunumunun reaksiyonları aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

$2C_3H_4O_3 + 6O_2 + 36H_3PO_4 + 36ADP → 6CO_2 + 38H_2O + 36ATP.$

Genel nefes alma denklemi şöyle görünür:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38H_3PO_4 + 38ADP → 6CO_2 + 40H_2O + 38ATP.$

Fermantasyon

Oksijenin yokluğunda veya eksikliğinde fermantasyon meydana gelir. Fermantasyon, evrimsel olarak enerji elde etmenin solunumdan daha erken bir yöntemidir, ancak enerji açısından daha az faydalıdır çünkü fermantasyon hâlâ enerji açısından zengin olan organik maddeler üretir. Birkaç ana fermantasyon türü vardır: laktik asit, alkollü, asetik asit vb. Böylece, fermantasyon sırasında oksijenin bulunmadığı iskelet kaslarında piruvik asit laktik asite indirgenirken, önceden oluşturulmuş indirgeyici eşdeğerler tüketilir ve yalnızca geriye iki ATP molekülü kalır:

$2C_3H_4O_3 + 2NADH + H^(+) → 2C_3H_6O_3 + 2NAD$.

Maya yardımıyla fermantasyon sırasında, oksijen varlığında piruvik asit etil alkol ve karbon monoksite dönüştürülür (IV):

$C_3H_4O_3 + NADH + H^(+) → C_2H_5OH + CO_2 + NAD^(+)$.

Mikroorganizmaların yardımıyla fermantasyon sırasında pirüvik asitten asetik, bütirik, formik asitler vb. de oluşturulabilir.

Enerji metabolizması sonucunda elde edilen ATP, hücrede çeşitli iş türleri için harcanır: kimyasal, ozmotik, elektriksel, mekanik ve düzenleyici. Kimyasal çalışma, proteinlerin, lipitlerin, karbonhidratların, nükleik asitlerin ve diğer hayati bileşiklerin biyosentezini içerir. Ozmotik çalışma, hücre tarafından emilim ve hücre dışı boşlukta bulunan maddelerin hücrenin kendisinden daha yüksek konsantrasyonlarda uzaklaştırılması süreçlerini içerir. Elektrik işi Osmoz ile yakından ilgilidir, çünkü yüklü parçacıkların membranlar boyunca hareketinin bir sonucu olarak bir membran yükü oluşur ve uyarılabilirlik ve iletkenlik özellikleri elde edilir. Mekanik çalışma, hücre içindeki maddelerin ve yapıların yanı sıra bir bütün olarak hücrenin hareketini de içerir. Düzenleyici çalışma, hücredeki süreçleri koordine etmeyi amaçlayan tüm süreçleri içerir.

Fotosentez, önemi, kozmik rolü

Fotosentezışık enerjisini klorofilin katılımıyla organik bileşiklerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürme işlemidir.

Fotosentez sonucunda yılda yaklaşık 150 milyar ton organik madde ve yaklaşık 200 milyar ton oksijen üretilmektedir. Bu işlem biyosferdeki karbon döngüsünü sağlayarak karbondioksitin birikmesini ve dolayısıyla ortaya çıkmasını engeller. sera etkisi ve Dünyanın aşırı ısınması. Fotosentez sonucu oluşan organik maddeler diğer organizmalar tarafından tamamen tüketilmez; bunların önemli bir kısmı milyonlarca yıl boyunca mineral birikintileri (sert ve kahverengi kömür, petrol) oluşturmuştur. Son zamanlarda kolza yağı (“biyodizel”) ve bitki artıklarından elde edilen alkol de yakıt olarak kullanılmaya başlanmıştır. Ozon, elektrik deşarjlarının etkisi altında oksijenden oluşur ve bu, Dünya'daki tüm yaşamı ultraviyole ışınlarının yıkıcı etkilerinden koruyan bir ozon perdesi oluşturur.

Yurttaşımız, seçkin bitki fizyoloğu K. A. Timiryazev (1843-1920), Dünya'yı Güneş'e (uzay) bağlayarak gezegene enerji akışı sağladığı için fotosentezin rolünü "kozmik" olarak adlandırdı.

Fotosentezin aşamaları. Fotosentezin aydınlık ve karanlık reaksiyonları, ilişkileri

1905 yılında İngiliz bitki fizyoloğu F. Blackman, fotosentez hızının sonsuza kadar artamayacağını, bazı faktörlerin onu sınırladığını keşfetti. Buna dayanarak fotosentezin iki aşaması olduğunu varsaydı: ışık Ve karanlık. Düşük ışık şiddetinde ışık şiddetinin artmasıyla orantılı olarak ışık reaksiyonlarının hızı da artar ve ayrıca bu reaksiyonlar enzimlerin oluşmasını gerektirmediğinden sıcaklığa bağlı değildir. Tilakoid membranlarda ışık reaksiyonları meydana gelir.

Aksine, karanlık reaksiyonların hızı artan sıcaklıkla birlikte artar, ancak 30°C$ sıcaklık eşiğine ulaşıldığında bu artış durur, bu da stromada meydana gelen bu dönüşümlerin enzimatik doğasını gösterir. Her ne kadar karanlık reaksiyonlar olarak adlandırılsa da, ışığın da karanlık reaksiyonlar üzerinde belirli bir etkisi olduğunu belirtmek gerekir.

Fotosentezin hafif fazı, başlıca fotosistem I ve II'nin yanı sıra ATP sentazı olan çeşitli tipte protein komplekslerini taşıyan tilakoid membranlarda meydana gelir. Fotosistemler, klorofilin yanı sıra karotenoidler de içeren pigment komplekslerini içerir. Karotenoidler, spektrumun klorofilin yakalayamadığı alanlarındaki ışığı yakalar ve aynı zamanda klorofili yüksek yoğunluklu ışık tarafından yok edilmekten korur.

Fotosistemler, pigment komplekslerine ek olarak, elektronları klorofil moleküllerinden birbirlerine sırayla aktaran bir dizi elektron alıcı proteini de içerir. Bu proteinlerin dizisine denir Kloroplastların elektron taşıma zinciri.

Fotosentez sırasında oksijenin salınmasını sağlayan fotosistem II ile özel bir protein kompleksi de ilişkilidir. Bu oksijen salan kompleks, manganez ve klor iyonlarını içerir.

İÇİNDE ışık fazı tilakoid membranlarda bulunan klorofil moleküllerine düşen ışık kuantumu veya fotonlar, onları daha yüksek elektron enerjisi ile karakterize edilen uyarılmış bir duruma aktarır. Bu durumda, fotosistem I'in klorofilinden gelen uyarılmış elektronlar, bir aracılar zinciri aracılığıyla, her zaman sulu bir çözeltide bulunan hidrojen protonlarını bağlayan hidrojen taşıyıcısı NADP'ye aktarılır:

$NADP + 2e^(-) + 2H^(+) → NADPH + H^(+)$.

İndirgenmiş $NADPH + H^(+)$ daha sonra karanlık aşamada kullanılacaktır. Fotosistem II'nin klorofilindeki elektronlar da elektron taşıma zinciri boyunca aktarılır, ancak fotosistem I'in klorofilinin "elektron deliklerini" doldururlar. Fotosistem II'nin klorofilindeki elektron eksikliği, su moleküllerinin uzaklaştırılmasıyla doldurulur. yukarıda bahsedilen oksijen salgılayan kompleksin katılımıyla oluşur. Su moleküllerinin ayrışması sonucu buna denir. fotoliz hidrojen protonları oluşur ve fotosentezin bir yan ürünü olan moleküler oksijen açığa çıkar:

$H_2O → 2H^(+) + 2e^(-) + (1)/(2)O_2$.

Hücredeki genetik bilgi. Genler, genetik kod ve özellikleri. Biyosentez reaksiyonlarının matris doğası. Protein ve nükleik asitlerin biyosentezi

Hücredeki genetik bilgi

Kendi türünün üremesi canlıların temel özelliklerinden biridir. Bu fenomen sayesinde sadece organizmalar arasında değil, aynı zamanda tek tek hücreler ve bunların organelleri (mitokondri ve plastidler) arasında da benzerlik vardır. Bu benzerliğin maddi temeli, DNA replikasyonu (kendi kendini kopyalama) işlemleri yoluyla gerçekleştirilen, DNA nükleotid dizisinde şifrelenmiş genetik bilginin aktarımıdır. Hücrelerin ve organizmaların tüm özellikleri ve özellikleri, yapısı öncelikle DNA nükleotid dizisi tarafından belirlenen proteinler sayesinde gerçekleştirilir. Bu nedenle nükleik asitlerin ve proteinlerin biyosentezi metabolik süreçlerde büyük önem taşır. Kalıtsal bilginin yapısal birimi gendir.

Genler, genetik kod ve özellikleri

Bir hücredeki kalıtsal bilgi yekpare değildir; ayrı “kelimelere”, yani genlere bölünmüştür.

Gen genetik bilginin temel birimidir.

Birçok ülkede eş zamanlı yürütülen ve bu yüzyılın başında tamamlanan “İnsan Genomu” programı üzerinde yapılan çalışmalar, bize, bir kişinin yalnızca 25-30 bin kadar gene sahip olduğu, ancak DNA'mızın büyük bir kısmından gelen bilgilerin olduğu anlayışını kazandırdı. çok sayıda anlamsız bölümler, tekrarlar ve insanlar için anlamını yitirmiş özellikleri kodlayan genler (kuyruk, vücut kılları vb.) içerdiğinden asla okunmaz. Ayrıca gelişiminden sorumlu olan bazı genler de bulunmaktadır. kalıtsal hastalıklar ilaç hedef genlerinin yanı sıra. Ancak bu programın uygulanması sırasında elde edilen sonuçların pratik uygulaması, daha fazla insanın genomları çözülene ve bunların nasıl farklılaştığı netleşene kadar erteleniyor.

Protein, ribozomal veya transfer RNA'nın birincil yapısını kodlayan genlere denir. yapısal ve yapısal genlerden gelen okuma bilgilerinin aktivasyonunu veya baskılanmasını sağlayan genler - düzenleyici. Ancak yapısal genler bile düzenleyici bölgeler içerir.

Organizmaların kalıtsal bilgileri, DNA'da belirli nükleotid kombinasyonları ve bunların dizileri şeklinde şifrelenir. genetik Kod. Özellikleri şunlardır: üçlülük, özgüllük, evrensellik, fazlalık ve örtüşmeme. Ayrıca genetik kodda herhangi bir noktalama işareti yoktur.

Her amino asit, DNA'da üç nükleotid tarafından kodlanır: üçlü,örneğin metiyonin TAC üçlüsü tarafından kodlanır, yani kod üçlüdür. Öte yandan, her üçlü yalnızca bir amino asidi kodlar, bu da onun özgüllüğü veya belirsizliğidir. Genetik kod tüm canlı organizmalar için evrenseldir, yani insan proteinleri hakkındaki kalıtsal bilgiler bakteriler tarafından okunabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, organik dünyanın kökeninin birliğini gösterir. Bununla birlikte, üç nükleotidin 64 kombinasyonu yalnızca 20 amino asite karşılık gelir, bunun sonucunda bir amino asit 2-6 üçlü olarak kodlanabilir, yani genetik kod fazlalık veya dejenere olur. Üç üçlünün karşılık gelen amino asitleri yoktur, bunlara denir kodonları durdurmak, polipeptit zincirinin sentezinin sonunu gösterdikleri için.

DNA üçlülerindeki bazların dizilimi ve kodladıkları amino asitler

*Polipeptit zincirinin sentezinin sonunu belirten durdurma kodonu.

Amino asit isimlerinin kısaltmaları:

Ala - alanin

Arg - arginin

Asn - asparajin

Asp - aspartik asit

Val - valin

Onun - histidin

Gly - glisin

Gln - glutamin

Glu - glutamik asit

Ile - izolösin

Leu - lösin

Liz - lisin

Met - metiyonin

Pro - prolin

Ser - serin

Tyr - tirozin

Tre - treonin

Üç - triptofan

Fen - fenilalanin

Cis - sistein

Genetik bilgiyi üçlüdeki ilk nükleotidden değil de ikincisinden okumaya başlarsanız, o zaman sadece okuma çerçevesi değişmekle kalmayacak, aynı zamanda bu şekilde sentezlenen protein sadece nükleotid dizisinde değil, aynı zamanda tamamen farklı olacaktır. yapısı ve özellikleri. Üçlüler arasında noktalama işareti bulunmadığından okuma çerçevesini kaydırmanın önünde hiçbir engel yoktur, bu da mutasyonların oluşması ve sürdürülmesi için alan açar.

Biyosentez reaksiyonlarının matris doğası

Bakteriyel hücreler her 20-30 dakikada bir ikiye katlanabilir ve ökaryotik hücreler her gün ve hatta daha sık çoğalabilir, bu da DNA replikasyonunun yüksek hızını ve doğruluğunu gerektirir. Ek olarak, her hücre birçok proteinin, özellikle de enzimlerin yüzlerce ve binlerce kopyasını içerir, bu nedenle bunların "parça parça" üretim yöntemi, üremeleri için kabul edilemez. Daha ilerici bir yöntem, ürünün çok sayıda tam kopyasını almanıza ve aynı zamanda maliyetini düşürmenize olanak tanıyan damgalamadır. Damgalama için izlenimin yapıldığı bir matris gereklidir.

Hücrelerde şablon sentezinin ilkesi, yeni protein ve nükleik asit moleküllerinin, aynı nükleik asitlerin (DNA veya RNA) önceden var olan moleküllerinin yapısına gömülü programa uygun olarak sentezlenmesidir.

Protein ve nükleik asitlerin biyosentezi

DNA kopyalama. DNA, monomerleri nükleotid olan çift sarmallı bir biyopolimerdir. DNA biyosentezi fotokopi prensibine göre gerçekleşmiş olsaydı, kalıtsal bilgilerde kaçınılmaz olarak çok sayıda çarpıklık ve hata ortaya çıkacak ve bu da sonuçta yeni organizmaların ölümüne yol açacaktı. Bu nedenle DNA'nın iki katına çıkma süreci farklı şekilde gerçekleşir. yarı muhafazakar bir şekilde: DNA molekülü çözülür ve tamamlayıcılık ilkesine göre zincirlerin her birinde yeni bir zincir sentezlenir. Kalıtsal bilgilerin doğru şekilde kopyalanmasını ve nesilden nesile aktarılmasını sağlayan bir DNA molekülünün kendi kendini çoğaltma sürecine denir. çoğaltma(lat. kopyalama- tekrarlama). Çoğaltma sonucunda, her biri ana DNA molekülünün bir kopyasını taşıyan, ana DNA molekülünün tamamen aynı iki kopyası oluşur.

Çoğaltma işlemi aslında son derece karmaşıktır çünkü bir dizi protein buna dahil olur. Bazıları DNA'nın çift sarmalını çözer, diğerleri tamamlayıcı zincirlerin nükleotidleri arasındaki hidrojen bağlarını kırar, diğerleri (örneğin, DNA polimeraz enzimi) tamamlayıcılık ilkesine dayalı olarak yeni nükleotidleri seçer, vb. İki DNA molekülü bir Bölünme sırasında çoğalma sonucu yeni oluşan yavru hücreler ikiye ayrılır.

Çoğaltma işleminde hatalar son derece nadir görülür, ancak meydana gelirse hem DNA polimerazlar hem de özel onarım enzimleri tarafından çok hızlı bir şekilde ortadan kaldırılır. Çünkü nükleotid dizisindeki herhangi bir hata, proteinin yapısında ve işlevlerinde geri dönüşü olmayan bir değişikliğe yol açabilir. ve sonuçta yeni bir hücrenin, hatta bir bireyin yaşayabilirliğini olumsuz yönde etkiler.

Protein biyosentezi. 19. yüzyılın seçkin filozofu F. Engels'in mecazi olarak ifade ettiği gibi: "Hayat, protein bedenlerinin bir varoluş biçimidir." Protein moleküllerinin yapısı ve özellikleri, birincil yapıları, yani DNA'da kodlanan amino asitlerin dizisi tarafından belirlenir. Sadece polipeptidin kendisinin varlığı değil, aynı zamanda hücrenin bir bütün olarak işleyişi de bu bilginin çoğaltılmasının doğruluğuna bağlıdır, dolayısıyla protein sentezi süreci büyük önem taşımaktadır. Üç yüze yakın farklı enzim ve diğer makromolekülleri içerdiğinden, hücredeki en karmaşık sentez süreci gibi görünmektedir. Ayrıca yüksek hızda akıyor ve bu da daha fazla hassasiyet gerektiriyor.

Protein biyosentezinde iki ana aşama vardır: transkripsiyon ve translasyon.

Transkripsiyon(lat. transkripsiyon- yeniden yazma), mRNA moleküllerinin bir DNA matrisi üzerindeki biyosentezidir.

DNA molekülü iki antiparalel zincir içerdiğinden, her iki zincirden gelen bilgilerin okunması tamamen farklı mRNA'ların oluşumuna yol açacaktır, bu nedenle bunların biyosentezi, ikincinin aksine kodlama veya kodojenik olarak adlandırılan zincirlerden yalnızca birinde mümkündür. kodlamayan veya kodojenik olmayan. Yeniden yazma işlemi, RNA nükleotidlerini tamamlayıcılık ilkesine göre seçen özel bir enzim olan RNA polimeraz tarafından sağlanır. Bu süreç hem çekirdekte hem de kendi DNA'sı olan mitokondri ve plastidlere sahip organellerde meydana gelebilir.

Transkripsiyon sırasında sentezlenen mRNA molekülleri, çeviri için karmaşık bir hazırlık sürecinden geçer (mitokondriyal ve plastid mRNA'lar, protein biyosentezinin ikinci aşamasının meydana geldiği organellerin içinde kalabilir). MRNA olgunlaşması sürecinde, ilk üç nükleotid (AUG) ve bir adenil nükleotid kuyruğu ona eklenir; bunun uzunluğu, belirli bir molekül üzerinde proteinin kaç kopyasının sentezlenebileceğini belirler. Ancak o zaman olgun mRNA'lar çekirdeği nükleer gözeneklerden terk eder.

Buna paralel olarak, amino asidin karşılık gelen serbest tRNA'ya katıldığı sitoplazmada amino asit aktivasyonu süreci meydana gelir. Bu işlem özel bir enzim tarafından katalize edilir ve ATP gerektirir.

Yayın(lat. yayın- transfer), genetik bilginin polipeptit zincirinin amino asit dizisine çevrildiği bir mRNA matrisi üzerindeki bir polipeptit zincirinin biyosentezidir.

Protein sentezinin ikinci aşaması çoğunlukla sitoplazmada, örneğin kaba ER'de meydana gelir. Bunun oluşması için ribozomların varlığı, karşılık gelen amino asitleri bağladıkları tRNA'nın aktivasyonu, Mg2+ iyonlarının varlığı ve ayrıca optimal çevre koşulları (sıcaklık, pH, basınç vb.) gereklidir.

Yayını başlatmak için ( başlatma) senteze hazır bir mRNA molekülüne küçük bir ribozomal alt birim bağlanır ve ardından ilk kodona (AUG) tamamlayıcılık ilkesine göre, metiyonin amino asidini taşıyan bir tRNA seçilir. Ancak bundan sonra büyük ribozomal alt birim bağlanır. Birleştirilmiş ribozomun içinde iki mRNA kodonu vardır ve bunlardan ilki zaten doludur. Bitişik kodona yine bir amino asit taşıyan ikinci bir tRNA eklenir ve ardından enzimlerin yardımıyla amino asit kalıntıları arasında bir peptit bağı oluşturulur. Ribozom, mRNA'nın bir kodonunu hareket ettirir; Bir amino asitten serbest bırakılan ilk tRNA, bir sonraki amino asitten sonra sitoplazmaya geri döner ve gelecekteki polipeptit zincirinin bir parçası, olduğu gibi, kalan tRNA'ya asılır. Bir sonraki tRNA, ribozom içinde kendini bulan yeni kodona bağlanır, işlem tekrarlanır ve polipeptit zinciri adım adım uzar, yani. uzama.

Protein sentezinin sonu ( sonlandırma), mRNA molekülünde bir amino asidi kodlamayan (durdurma kodonu) spesifik bir nükleotid dizisiyle karşılaşıldığında meydana gelir. Daha sonra ribozom, mRNA ve polipeptit zinciri ayrılır ve yeni sentezlenen protein uygun yapıya kavuşarak hücrenin fonksiyonlarını yerine getireceği kısma taşınır.

Çeviri çok enerji yoğun bir işlemdir, çünkü bir ATP molekülünün enerjisi bir amino asidi tRNA'ya bağlamak için tüketilir ve birkaç tane daha ribozomu mRNA molekülü boyunca hareket ettirmek için kullanılır.

Belirli protein moleküllerinin sentezini hızlandırmak için, tek bir yapı oluşturan bir mRNA molekülüne birkaç ribozom art arda bağlanabilir. polisom.

Hücre, canlının genetik birimidir. Kromozomlar, yapıları (şekil ve büyüklükleri) ve işlevleri. Kromozom sayısı ve türlerinin sabitliği. Somatik ve germ hücreleri. Hücre yaşam döngüsü: fazlar arası ve mitoz. Mitoz somatik hücrelerin bölünmesidir. Mayoz. Mitoz ve mayoz bölünmenin aşamaları. Bitkilerde ve hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi. Hücre bölünmesi organizmaların büyümesi, gelişmesi ve çoğalmasının temelidir. Mayoz ve mitozun rolü

Hücre, canlının genetik birimidir.

Nükleik asitler genetik bilginin taşıyıcısı olmasına rağmen bu bilginin hücre dışında uygulanması imkansızdır ve bunu virüs örneğiyle kolayca kanıtlayabiliriz. Çoğunlukla yalnızca DNA veya RNA içeren bu organizmalar bağımsız olarak çoğalamazlar; bunun için hücrenin kalıtsal aparatını kullanmaları gerekir. Membran taşıma mekanizmalarının kullanılması veya hücre hasarı nedeniyle olması dışında, hücrenin yardımı olmadan bir hücreye bile nüfuz edemezler. Çoğu virüs kararsızdır; açık havaya birkaç saat maruz kaldıktan sonra ölürler. Sonuç olarak hücre, kalıtsal bilgilerin korunması, değiştirilmesi ve uygulanmasının yanı sıra torunlara aktarılması için minimum sayıda bileşene sahip olan canlının genetik birimidir.

Ökaryotik bir hücrenin genetik bilgisinin çoğu çekirdekte bulunur. Organizasyonunun özelliği, prokaryotik bir hücrenin DNA'sından farklı olarak, ökaryotların DNA moleküllerinin kapalı olmaması ve proteinlerle - kromozomlarla karmaşık kompleksler oluşturmasıdır.

Kromozomlar, yapıları (şekli ve boyutu) ve işlevleri

Kromozom(Yunanca'dan krom- renk, renklendirme ve soma- vücut), genleri içeren ve organizmanın özellikleri ve özellikleri hakkında belirli kalıtsal bilgileri taşıyan hücre çekirdeğinin yapısıdır.

Bazen prokaryotların dairesel DNA moleküllerine kromozom da denir. Kromozomlar kendi kendini çoğaltma yeteneğine sahiptir; yapısal ve işlevsel bireyselliğe sahiptirler ve bunu nesiller boyunca korurlar. Her hücre vücudun tüm kalıtsal bilgilerini taşır, ancak yalnızca küçük bir kısmı çalışır.

Bir kromozomun temeli, proteinlerle dolu çift sarmallı bir DNA molekülüdür. Ökaryotlarda histon ve histon olmayan proteinler DNA ile etkileşime girerken prokaryotlarda histon proteinleri yoktur.

Kromozomlar en iyi şekilde hücre bölünmesi sırasında ışık mikroskobu altında görülür; sıkıştırmanın bir sonucu olarak, birincil bir daralmayla ayrılan çubuk şeklindeki gövdelerin görünümünü alırlar. sentromer — omuzlarda. Bir kromozomda da olabilir ikincil daralma bazı durumlarda sözde olanı ayıran uydu. Kromozomların uçlarına denir telomerler. Telomerler, kromozomların uçlarının birbirine yapışmasını engeller ve bölünmeyen bir hücrede nükleer membrana bağlanmalarını sağlar. Bölünmenin başlangıcında kromozomlar iki katına çıkar ve iki yavru kromozomdan oluşur. kromatid, sentromerden sabitlenmiştir.

Kromozomlar şekillerine göre eşit kollu, eşit kollu ve çubuk şeklinde kromozomlara ayrılır. Kromozomların boyutları önemli ölçüde farklılık gösterir ancak ortalama kromozomun boyutları 5 $×$ 1,4 mikrondur.

Bazı durumlarda, çok sayıda DNA kopyalanması sonucu kromozomlar yüzlerce ve binlerce kromatit içerir: bu tür dev kromozomlara denir. politen. Onlar buluşuyor Tükürük bezleri Drosophila larvalarının yanı sıra yuvarlak kurtların sindirim bezlerinde de bulunur.

Kromozom sayısı ve türlerinin sabitliği. Somatik ve germ hücreleri

Hücresel teoriye göre hücre, bir organizmanın yapısının, hayati aktivitesinin ve gelişiminin bir birimidir. Böylece canlıların büyümesi, çoğalması ve organizmanın gelişmesi gibi önemli işlevleri hücresel düzeyde sağlanır. Çok hücreli organizmaların hücreleri somatik ve üreme hücrelerine ayrılabilir.

Somatik hücreler- bunların hepsi mitotik bölünme sonucu oluşan vücut hücreleridir.

Kromozomların incelenmesi, her birinin vücudundaki somatik hücreler için bunu tespit etmeyi mümkün kıldı. biyolojik türler Sabit sayıda kromozomla karakterize edilir. Örneğin, bir kişide 46 tane bulunur. Somatik hücrelerin kromozom setine denir. diploit(2n) veya çift.

Seks hücreleri, veya gametler, cinsel üreme için kullanılan özel hücrelerdir.

Gametler her zaman somatik hücrelerin yarısı kadar kromozom içerir (insanlarda - 23), bu nedenle germ hücrelerinin kromozom seti denir. haploit(n) veya tek. Oluşumu mayotik hücre bölünmesiyle ilişkilidir.

Somatik hücrelerdeki DNA miktarı 2c ve cinsiyet hücrelerinde - 1c olarak belirlenmiştir. Somatik hücrelerin genetik formülü 2n2c ve cinsel hücreler - 1n1c olarak yazılmıştır.

Bazı somatik hücrelerin çekirdeklerindeki kromozom sayısı, somatik hücrelerdeki sayıdan farklı olabilir. Bu fark bir, iki, üç vb. haploid kümelerden büyükse bu tür hücrelere denir. poliploid(sırasıyla tri-, tetra-, pentaploid). Bu tür hücrelerde metabolik süreçler genellikle çok yoğun bir şekilde ilerler.

Farklı organizmalar eşit sayıda kromozoma sahip olabileceğinden, kromozom sayısı kendi başına türe özgü bir özellik değildir, ancak akraba olanlar farklı sayıda kromozoma sahip olabilir. Örneğin, sıtma plazmodyumu ve at yuvarlak solucanının her biri iki kromozoma sahipken, insanlarda ve şempanzelerde sırasıyla 46 ve 48 kromozom bulunur.

İnsan kromozomları iki gruba ayrılır: otozomlar ve cinsiyet kromozomları (heterokromozomlar). otozomalİnsan somatik hücrelerinde 22 çift vardır, bunlar erkekler ve kadınlar için aynıdır ve cinsiyet kromozomları yalnızca bir çift, ancak bireyin cinsiyetini belirleyen de budur. İki tür cinsiyet kromozomu vardır - X ve Y. Kadınların vücut hücreleri iki X kromozomu ve erkeklerin - X ve Y kromozomunu taşır.

Karyotip- bu, bir organizmanın kromozom setinin bir dizi özelliğidir (kromozom sayısı, şekli ve boyutu).

Geleneksel karyotip notasyonu şunları içerir: Toplam kromozomlar, cinsiyet kromozomları ve kromozom setindeki olası sapmalar. Örneğin normal bir erkeğin karyotipi 46,XY olarak yazılır ve karyotipi ise 46,XY olarak yazılır. normal kadın- 46, XX.

Hücre yaşam döngüsü: fazlar arası ve mitoz

Hücreler her seferinde yeniden oluşmazlar, ancak ana hücrelerin bölünmesi sonucu oluşurlar. Bölünme sonrasında yavru hücrelerin organelleri oluşturması ve belirli bir işlevin yerine getirilmesini sağlayacak uygun yapıyı kazanması biraz zamana ihtiyaç duyar. Bu süreye denir olgunlaşma.

Bir hücrenin bölünme sonucu ortaya çıkmasından bölünmesine veya ölümüne kadar geçen süreye denir. Bir hücrenin yaşam döngüsü.

Ökaryotik hücrelerde yaşam döngüsü iki ana aşamaya ayrılır: fazlar arası ve mitoz.

Fazlar arası- Bu, yaşam döngüsünde hücrenin bölünmediği ve normal şekilde çalıştığı bir dönemdir. Ara faz üç döneme ayrılır: G 1 -, S- ve G 2 -dönemleri.

G 1 -dönem(presentetik, postmitotik), yeni oluşan hücrenin tam yaşam desteği için gerekli olan RNA, proteinler ve diğer maddelerin aktif sentezinin meydana geldiği bir hücre büyümesi ve gelişimi dönemidir. Bu sürenin sonuna doğru hücre, DNA'sını kopyalamaya hazırlanmaya başlayabilir.

İÇİNDE S dönemi(sentetik) DNA replikasyonu sürecinin kendisi gerçekleşir. Kromozomun replikasyona uğramayan tek kısmı sentromerdir, dolayısıyla ortaya çıkan DNA molekülleri tamamen ayrılmaz, ancak içinde bir arada kalır ve bölünmenin başlangıcında kromozom X şeklinde bir görünüme sahiptir. DNA ikiye katlandıktan sonra bir hücrenin genetik formülü 2n4c'dir. Ayrıca S periyodunda hücre merkezinin sentriyolleri iki katına çıkar.

G 2 -dönem(postsentetik, premitotik), hücre bölünmesi süreci için gerekli olan RNA, proteinler ve ATP'nin yoğun sentezinin yanı sıra merkezcillerin, mitokondri ve plastidlerin ayrılması ile karakterize edilir. İnterfazın sonuna kadar kromatin ve nükleolus net bir şekilde ayırt edilebilir kalır, nükleer zarfın bütünlüğü bozulmaz ve organeller değişmez.

Vücut hücrelerinin bir kısmı, vücudun ömrü boyunca işlevlerini yerine getirebilir (beynimizin nöronları, kalpteki kas hücreleri), diğerleri ise kısa bir süre var olur ve daha sonra ölürler (bağırsak epitel hücreleri, bağırsakların epidermal hücreleri). cilt). Sonuç olarak, vücudun sürekli olarak hücre bölünmesi süreçlerinden geçmesi ve ölü hücrelerin yerini alacak yenilerinin oluşması gerekir. Bölünme yeteneğine sahip hücrelere denir kök. İnsan vücudunda kırmızı renkte bulunurlar kemik iliği, cildin epidermisinin derin katmanlarında ve diğer yerlerde. Bu hücreleri kullanarak yeni bir organ büyütebilir, gençleşmeyi başarabilir ve ayrıca vücudu klonlayabilirsiniz. Kök hücrelerin kullanılmasına yönelik beklentiler kesinlikle açıktır, ancak çoğu durumda kürtaj sırasında öldürülen insan embriyolarından elde edilen embriyonik kök hücreler kullanıldığından bu sorunun ahlaki ve etik yönleri hala tartışılmaktadır.

Bitki ve hayvan hücrelerinde interfaz süresi ortalama 10-20 saat, mitoz bölünme ise 1-2 saat kadar sürer.

Çok hücreli organizmalarda birbirini takip eden bölünmeler sırasında yavru hücreler, tüm kaynaklardan bilgi okudukça giderek daha fazla çeşitlenir. Daha genler.

Bazı hücreler zamanla bölünmeyi durdurur ve ölürler; bu durum epidermal cilt hücreleri ve kan hücrelerinde olduğu gibi belirli işlevlerin tamamlanmasından veya bu hücrelerin çevresel faktörlerin, özellikle de patojenlerin neden olduğu hasardan kaynaklanabilir. Genetik olarak programlanmış hücre ölümüne ne ad verilir? apoptoz kazara ölüm sırasında - nekroz.

Mitoz somatik hücrelerin bölünmesidir. Mitozun aşamaları

Mitoz- somatik hücrelerin dolaylı bölünmesine yönelik bir yöntem.

Mitoz sırasında hücre bir dizi ardışık aşamadan geçer ve bunun sonucunda her yavru hücre, ana hücredekiyle aynı kromozom setini alır.

Mitoz dört ana aşamaya ayrılır: profaz, metafaz, anafaz ve telofaz. Profaz- Kromatinin yoğunlaştığı, iki kromatitten (kız kromozomlar) oluşan X şeklindeki kromozomların görünür hale geldiği mitozun en uzun aşaması. Bu durumda nükleolus kaybolur, merkezciller hücrenin kutuplarına ayrılır ve mikrotübüllerden bir akromatin mili (bölünme mili) oluşmaya başlar. Profazın sonunda nükleer membran ayrı keseciklere ayrılır.

İÇİNDE metafaz Kromozomlar, tam oluşmuş milin mikrotübüllerinin bağlandığı sentromerleriyle birlikte hücrenin ekvatoru boyunca dizilir. Bölünmenin bu aşamasında, kromozomlar en sıkışık durumdadır ve karakteristik bir şekle sahiptir, bu da karyotipin incelenmesini mümkün kılar.

İÇİNDE anafaz Sentromerlerde hızlı DNA replikasyonu meydana gelir, bunun sonucunda kromozomlar bölünür ve kromatitler mikrotübüller tarafından gerilmiş hücrenin kutuplarına ayrılır. Kromatitlerin dağılımı kesinlikle eşit olmalıdır, çünkü vücut hücrelerinde sabit sayıda kromozomun korunmasını sağlayan bu işlemdir.

Sahnede telofazlar yavru kromozomlar kutuplarda toplanır, etraflarında veziküllerden despiral nükleer membranlar oluşur ve yeni oluşan çekirdeklerde nükleoller belirir.

Nükleer bölünmeden sonra sitoplazmik bölünme meydana gelir - sitokinez, bu sırada ana hücrenin tüm organellerinin az çok eşit bir dağılımı meydana gelir.

Böylece mitoz bölünme sonucunda bir ana hücreden, her biri ana hücrenin genetik kopyası olan iki yavru hücre oluşur (2n2c).

Vücudun hasta, hasarlı, yaşlanan hücrelerinde ve özel dokularında biraz farklı bir bölünme süreci meydana gelebilir: amitoz. Amitoz hücresel bileşenler eşit olmayan bir şekilde dağıldığından, genetik olarak eşdeğer hücrelerin oluşumunun gerçekleşmediği ökaryotik hücrelerin doğrudan bölünmesi denir. Bitkilerde endospermde ve hayvanlarda - karaciğerde, kıkırdakta ve gözün korneasında bulunur.

Mayoz. Mayoz bölünmenin aşamaları

Mayoz birincil germ hücrelerinin (2n2c) dolaylı olarak bölünmesine yönelik bir yöntemdir; bu, çoğunlukla germ hücreleri olmak üzere haploid hücrelerin (1n1c) oluşmasıyla sonuçlanır.

Mitozdan farklı olarak mayoz bölünme, her birinin önünde interfaz bulunan iki ardışık hücre bölünmesinden oluşur. Mayoz bölünmenin ilk bölümüne (mayoz I) denir. indirgemeci, çünkü bu durumda kromozom sayısı yarıya iner ve ikinci bölünme (mayoz II) - eşit, çünkü sürecinde kromozom sayısı korunur.

Aşama I Mitozun interfazı gibi ilerler. Mayoz I dört aşamaya ayrılır: profaz I, metafaz I, anafaz I ve telofaz I. B profaz Iİki önemli süreç meydana gelir: konjugasyon ve çaprazlama. Birleşme- Bu, homolog (eşleştirilmiş) kromozomların tüm uzunluk boyunca füzyonu işlemidir. Konjugasyon sırasında oluşan kromozom çiftleri metafaz I'in sonuna kadar korunur.

Karşıdan karşıya geçmek- homolog kromozomların homolog bölgelerinin karşılıklı değişimi. Çaprazlamanın bir sonucu olarak, her iki ebeveynden de vücuda alınan kromozomlar, genetik olarak çeşitli yavruların ortaya çıkmasına neden olan yeni gen kombinasyonları kazanır. Profaz I'in sonunda, mitozun profazında olduğu gibi, nükleolus kaybolur, sentrioller hücrenin kutuplarına ayrılır ve nükleer membran parçalanır.

İÇİNDE metafaz I Kromozom çiftleri hücrenin ekvatoru boyunca hizalanır ve iğ mikrotübülleri bunların sentromerlerine bağlanır.

İÇİNDE anafaz Iİki kromatitten oluşan bütün homolog kromozomlar kutuplara doğru ayrılır.

İÇİNDE telofaz I Hücrenin kutuplarındaki kromozom kümelerinin etrafında nükleer membranlar oluşur ve nükleoller oluşur.

Sitokinez I yavru hücrelerin sitoplazmalarının ayrılmasını sağlar.

Mayoz I sonucu oluşan yavru hücreler (1n2c), hücre kutuplarına rastgele dağılmış kromozomların farklı genler içermesi nedeniyle genetik olarak heterojendir.

Mitoz ve mayoz bölünmenin karşılaştırmalı özellikleri

İmza	Mitoz	Mayoz
Hangi hücreler bölünmeye başlar?	Somatik (2n)	Birincil germ hücreleri (2n)
Bölüm sayısı	1	2
Bölünme sırasında kaç adet ve ne tür hücre oluşur?	2 somatik (2n)	4 cinsel (n)
Fazlar arası		Hücreyi bölünmeye hazırlamak, DNA'nın ikiye katlanması	Çok kısa, DNA ikiye katlanması gerçekleşmez
Aşamalar		Mayoz I	Mayoz II
Profaz		Kromozom yoğunlaşması, nükleolusun kaybolması, nükleer membranın parçalanması, konjugasyon ve krosover meydana gelebilir.	Kromozom yoğunlaşması, nükleolusun kaybolması, nükleer membranın parçalanması
Metafaz		Ekvator boyunca kromozom çiftleri bulunur, bir iğ oluşur	Kromozomlar ekvator boyunca sıralanır ve bir iğ oluşur
Anafaz		İki kromatitteki homolog kromozomlar kutuplara doğru hareket eder	Kromatitler kutuplara doğru hareket eder
Telofaz		Kromozomlar bozulur, yeni nükleer membranlar ve nükleoller oluşur	Kromozomlar bozulur, yeni nükleer membranlar ve nükleoller oluşur

Aşama IIçok kısa, çünkü içinde DNA ikiye katlanması olmuyor, yani S dönemi yok.

Mayoz II ayrıca dört aşamaya ayrılır: faz II, metafaz II, anafaz II ve telofaz II. İÇİNDE profaz II Konjugasyon ve çaprazlama haricinde, profaz I'dekiyle aynı süreçler meydana gelir.

İÇİNDE metafaz II Kromozomlar hücrenin ekvatorunda bulunur.

İÇİNDE anafaz II Kromozomlar sentromerlerden bölünür ve kromatitler kutuplara doğru gerilir.

İÇİNDE telofaz II Kız kromozom kümelerinin etrafında nükleer membranlar ve nükleoller oluşur.

Sonrasında sitokinez II Dört yavru hücrenin hepsinin genetik formülü 1n1c'dir, ancak hepsi farklı bir gen setine sahiptir; bu, yavru hücrelerdeki anne ve baba organizmalarının kromozomlarının çaprazlanması ve rastgele kombinasyonunun sonucudur.

Bitkilerde ve hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi

Gametogenez(Yunanca'dan gamet- eş, gametler- kocası ve Yaratılış- kökeni, ortaya çıkışı) olgun germ hücrelerinin oluşum sürecidir.

Cinsel üreme çoğunlukla iki kişiyi (bir kadın ve bir erkek, farklı cinsiyet hücreleri - yumurta ve sperm) gerektirdiğinden, bu gametlerin oluşum süreçleri farklı olmalıdır.

Sürecin doğası büyük ölçüde bunun bir bitki hücresinde mi yoksa hayvan hücresinde mi meydana geldiğine bağlıdır, çünkü bitkilerde gamet oluşumu sırasında yalnızca mitoz meydana gelir ve hayvanlarda hem mitoz hem de mayoz bölünme meydana gelir.

Bitkilerde germ hücrelerinin gelişimi. Kapalı tohumlularda, erkek ve dişi üreme hücrelerinin oluşumu çiçeğin farklı kısımlarında (sırasıyla organlarındaki ve pistillerinde) meydana gelir.

Erkek üreme hücrelerinin oluşumundan önce - mikrogametogenez(Yunanca'dan mikrolar- küçük) - olur mikrosporojenez yani stamenlerin anterlerinde mikrosporların oluşumu. Bu süreç, ana hücrenin mayotik bölünmesiyle ilişkilidir ve bu da dört haploid mikrosporla sonuçlanır. Mikrogametogenez, mikrosporun mitotik bölünmesiyle ilişkilidir ve iki hücreden bir erkek gametofit verir - büyük bir hücre. bitkisel(sifonojenik) ve sığ üretken. Bölünmeden sonra erkek gametofit yoğun zarlarla kaplanır ve bir polen tanesi oluşturur. Bazı durumlarda, hatta polenin olgunlaşması sürecinde ve bazen sadece pistilin tepeciğine transfer edildikten sonra, üretken hücre mitotik olarak bölünerek iki hareketsiz erkek germ hücresi oluşturur. sperm. Tozlaşmadan sonra, bitkisel hücreden, spermin döllenme için pistil yumurtalığına nüfuz ettiği bir polen tüpü oluşur.

Bitkilerde dişi üreme hücrelerinin gelişmesine ne ad verilir? megagametogenez(Yunanca'dan megalar- büyük). Önce pistilin yumurtalığında meydana gelir. megasporojenez Bunun sonucunda çekirdekte bulunan megasporun ana hücresinden mayotik bölünme yoluyla dört megaspor oluşur. Megasporlardan biri mitotik olarak üç kez bölünerek dişi gametofitini (sekiz çekirdekli bir embriyo kesesi) verir. Kız hücrelerin sitoplazmalarının daha sonra ayrılmasıyla, ortaya çıkan hücrelerden biri, yanlarında sinerjit denilen bir yumurta haline gelir, embriyo kesesinin karşı ucunda üç antipod oluşur ve merkezde iki haploid çekirdeğin füzyonu sonucunda diploid bir merkezi hücre oluşur.

Hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi. Hayvanlarda germ hücrelerinin oluşumunda iki süreç vardır - spermatogenez ve oogenez.

spermatogenez(Yunanca'dan sperm, spermatozoa- tohum ve Yaratılış- kökeni, oluşumu) olgun erkek germ hücrelerinin - spermin oluşum sürecidir. İnsanlarda testislerde veya testislerde meydana gelir ve dört döneme ayrılır: üreme, büyüme, olgunlaşma ve oluşum.

İÇİNDE üreme sezonu Primordiyal germ hücreleri mitotik olarak bölünerek diploid oluşumuyla sonuçlanır. spermatogonia. İÇİNDE büyüme dönemi spermatogonia sitoplazmada besin biriktirir, büyür ve birincil spermatositler, veya 1. derece spermatositler. Ancak bundan sonra mayoz bölünmeye girerler ( olgunlaşma dönemi), bunun sonucunda ilk ikisi oluşur ikincil spermatosit, veya 2. derece spermatosit ve sonra hala büyük miktarda sitoplazmaya sahip dört haploid hücre - spermatidler. İÇİNDE oluşum dönemi sitoplazmalarının neredeyse tamamını kaybederler ve bir flagellum oluşturarak sperme dönüşürler.

Sperm, veya canlılar, - Başı, boynu ve kuyruğu olan çok küçük hareketli erkek üreme hücreleri.

İÇİNDE KAFAçekirdeğe ek olarak, akrozom- Döllenme sırasında yumurta zarlarının çözünmesini sağlayan değiştirilmiş bir Golgi kompleksi. İÇİNDE serviks, rahim ağzı hücre merkezinin sentriolleri ve tabanıdır at kuyruğu Sperm hareketini doğrudan destekleyen mikrotübüller oluşturur. Ayrıca sperme hareket için ATP enerjisi sağlayan mitokondriyi de içerir.

Oogenez(Yunanca'dan BM- yumurta ve Yaratılış- kökeni, oluşumu) olgun dişi germ hücrelerinin - yumurtaların oluşum sürecidir. İnsanlarda yumurtalıklarda meydana gelir ve üç dönemden oluşur: üreme, büyüme ve olgunlaşma. Üreme ve büyüme dönemleri spermatogenezdekine benzer şekilde gerçekleşir. rahim içi gelişim. Bu durumda primer germ hücrelerinden mitoz bölünme sonucu diploid hücreler oluşur. oogonia, daha sonra diploid birincil haline dönüşür oositler, veya 1. dereceden oositler. Mayoz ve ardından gelen sitokinez olgunlaşma dönemi, ana hücrenin sitoplazmasının düzensiz bölünmesiyle karakterize edilir, böylece sonunda ilk önce bir tane elde edilir ikincil oosit, veya 2. derece yumurta, Ve ilk kutupsal cisim ve sonra ikincil oositten - tüm besin kaynağını koruyan yumurta ve ikinci kutup gövdesi, birinci kutup gövdesi ise ikiye ayrılır. Kutup cisimleri aşırı genetik materyali alır.

İnsanlarda yumurtalar 28-29 gün arayla üretilir. Yumurtaların olgunlaşması ve salınmasıyla ilgili döngüye adet denir.

Yumurta- büyük dişi seks hücresi sadece haploid bir kromozom seti taşımakla kalmaz, aynı zamanda embriyonun sonraki gelişimi için önemli bir besin kaynağı da taşır.

Memelilerdeki yumurta, çeşitli faktörlerden zarar görme olasılığını azaltan dört zarla kaplıdır. İnsanlarda yumurtanın çapı 150-200 mikrona ulaşırken, devekuşunda birkaç santimetre olabilir.

Hücre bölünmesi organizmaların büyümesi, gelişmesi ve çoğalmasının temelidir. Mitoz ve mayozun rolü

Tek hücreli organizmalarda hücre bölünmesi birey sayısının artmasına, yani üremeye yol açıyorsa, çok hücreli organizmalarda bu sürecin farklı anlamları olabilir. Dolayısıyla, zigottan başlayarak embriyonik hücrelerin bölünmesi, birbirine bağlı büyüme ve gelişme süreçlerinin biyolojik temelidir. Hücre sayısının artmasının yanı sıra vücutta niteliksel bir değişikliğin de meydana geldiği ergenlik döneminde insanlarda da benzer değişiklikler gözlenir. Çok hücreli organizmaların üremesi de hücre bölünmesine dayanır, örneğin aseksüel üremede, bu süreç sayesinde organizmanın bir kısmı restore edilir ve cinsel üremede, gametogenez sürecinde cinsiyet hücreleri oluşur. daha sonra yeni bir organizmanın ortaya çıkmasına neden olur. Ökaryotik bir hücrenin ana bölünme yöntemlerinin (mitoz ve mayoz) organizmaların yaşam döngülerinde farklı anlamlara sahip olduğu unutulmamalıdır.

Mitozun bir sonucu olarak, kalıtsal materyalin, annenin tam kopyaları olan yavru hücreler arasında eşit bir dağılımı vardır. Mitoz bölünme olmasaydı, tek bir hücre olan zigottan gelişen çok hücreli organizmaların varlığı ve büyümesi mümkün olmazdı. Çünkü bu tür organizmaların tüm hücrelerinin aynı genetik bilgiyi içermesi gerekir.

Bölünme işlemi sırasında yavru hücreler, hücreler arası etkileşim nedeniyle içlerinde giderek daha fazla yeni gen grubunun aktivasyonuyla ilişkili olarak yapı ve işlevler açısından giderek daha çeşitli hale gelir. Bu nedenle organizmanın gelişimi için mitoz gereklidir.

Bu hücre bölünmesi yöntemi, aseksüel üreme ve hasarlı dokuların ve organların yenilenmesi (restorasyonu) süreçleri için gereklidir.

Mayoz, eşeyli üremeden önce kromozom setini yarıya indirdiği ve daha sonra döllenme sonucunda eski haline döndüğü için, eşeyli üreme sırasında karyotipin sabitliğini sağlar. Ayrıca mayoz bölünme, yavru hücrelerde kromozomların çaprazlanması ve rastgele birleşimi nedeniyle ebeveyn genlerinin yeni kombinasyonlarının ortaya çıkmasına yol açar. Bu sayede yavruların, doğal seçilim için materyal sağlayan ve evrimin maddi temeli olan genetik olarak çeşitli olduğu ortaya çıkıyor. Kromozomların sayısı, şekli ve boyutunda meydana gelen bir değişiklik, bir yandan organizmanın gelişiminde çeşitli sapmaların ortaya çıkmasına ve hatta ölümüne neden olabilirken, diğer yandan bireylerin ortaya çıkmasına neden olabilir. çevreye daha fazla uyum sağlar.

Dolayısıyla hücre, organizmaların büyüme, gelişme ve üreme birimidir.

(nükleer). Prokaryotik hücreler yapı olarak daha basittir; görünüşe göre evrim sürecinde daha erken ortaya çıkmışlardır. Ökaryotik hücreler daha karmaşıktır ve daha sonra ortaya çıkmıştır. İnsan vücudunu oluşturan hücreler ökaryotiktir.

Form çeşitliliğine rağmen, tüm canlı organizmaların hücrelerinin organizasyonu ortak yapısal ilkelere tabidir.

Prokaryotik hücre

Ökaryotik hücre

Ökaryotik bir hücrenin yapısı

Bir hayvan hücresinin yüzey kompleksi

Şunlardan oluşur: glikokaliks, plazma membranları ve altında bulunan sitoplazmanın kortikal tabakası. Plazma zarına hücrenin dış zarı olan plazmalemma da denir. Bu, yaklaşık 10 nanometre kalınlığında biyolojik bir zardır. Öncelikle hücrenin dışındaki çevreyle ilgili olarak sınırlayıcı bir işlev sağlar. Ayrıca taşıma işlevini de yerine getirir. Hücre, zarının bütünlüğünü korumak için enerji israf etmez: moleküller, yağ moleküllerinin bir arada tutulmasıyla aynı prensibe göre bir arada tutulur - moleküllerin hidrofobik kısımlarının birbirine yakın olması termodinamik olarak daha avantajlıdır birbirlerine. Glikokaliks, plazmalemmada "sabitlenmiş" oligosakkaritler, polisakkaritler, glikoproteinler ve glikolipitlerden oluşan moleküllerdir. Glikokaliks reseptör ve işaretleyici fonksiyonlarını yerine getirir. Hayvan hücrelerinin plazma zarı esas olarak protein molekülleri, özellikle yüzey antijenleri ve reseptörleri ile serpiştirilmiş fosfolipidler ve lipoproteinlerden oluşur. Sitoplazmanın kortikal (plazma zarına bitişik) katmanında, belirli hücre iskeleti elemanları vardır - belirli bir şekilde sıralanmış aktin mikrofilamentleri. Kortikal tabakanın (korteks) ana ve en önemli işlevi psödopodiyal reaksiyonlardır: psödopodinin fırlatılması, bağlanması ve kasılması. Bu durumda mikrofilamentler yeniden düzenlenir, uzatılır veya kısaltılır. Hücrenin şekli (örneğin mikrovillusların varlığı) aynı zamanda kortikal tabakanın hücre iskeletinin yapısına da bağlıdır.

Sitoplazmik yapı

Sitoplazmanın sıvı bileşenine ayrıca sitozol denir. Işık mikroskobu altında hücrenin, içinde çekirdeğin ve diğer organellerin "yüzdüğü" sıvı plazma veya sol gibi bir şeyle dolu olduğu görüldü. Aslında, bu doğru değil. Ökaryotik bir hücrenin iç alanı katı bir şekilde düzenlenmiştir. Organellerin hareketi, hücre içi "yollar" görevi gören mikrotübüller adı verilen özel taşıma sistemleri ve "motor" rolünü oynayan özel proteinler dyneinler ve kinesinler yardımıyla koordine edilir. Bireysel protein molekülleri de hücre içi alanın tamamı boyunca serbestçe yayılmaz, ancak hücrenin taşıma sistemleri tarafından tanınan, yüzeylerindeki özel sinyaller kullanılarak gerekli bölmelere yönlendirilir.

Endoplazmik retikulum

Ökaryotik bir hücrede, endoplazmik retikulum (veya endoplazmik retikulum, ER veya EPS) adı verilen, birbirine geçen membran bölmelerinden (tüpler ve sarnıçlar) oluşan bir sistem vardır. ER'nin ribozomların zarlara bağlandığı kısmına denir. granüler(veya kaba) endoplazmik retikulum, zarlarında protein sentezi meydana gelir. Duvarlarında ribozom bulunmayan bölmeler şu şekilde sınıflandırılır: düz(veya taneli) Lipit sentezinde yer alan ER. Pürüzsüz ve granüler ER'nin iç boşlukları izole değildir, ancak birbirine geçer ve nükleer zarfın lümeni ile iletişim kurar.

Golgi aygıtı

Çekirdek

Hücre iskeleti

Sentrioller

Mitokondri

Pro- ve ökaryotik hücrelerin karşılaştırılması

Ökaryotlar ve prokaryotlar arasındaki en önemli farkın, uzun zamandır oluşturulmuş bir çekirdeğin ve zar organellerinin varlığı olduğu düşünülüyordu. Ancak 1970-1980'lerde. bunun yalnızca hücre iskeletinin organizasyonundaki daha derin farklılıkların bir sonucu olduğu ortaya çıktı. Bir süredir hücre iskeletinin yalnızca ökaryotlara özgü olduğuna inanılıyordu, ancak 1990'ların ortalarında. Ökaryotların hücre iskeletinin ana proteinlerine homolog proteinler bakterilerde de keşfedilmiştir.

Ökaryotların hareketli iç zar organellerinden oluşan bir sistem yaratmasına olanak tanıyan, özel olarak yapılandırılmış bir hücre iskeletinin varlığıdır. Ek olarak, hücre iskeleti endo ve ekzositozun gerçekleşmesine izin verir (mitokondri ve plastidler de dahil olmak üzere hücre içi simbiyontların ökaryotik hücrelerde ortaya çıkmasının endositoz sayesinde olduğu varsayılmaktadır). Ökaryotik hücre iskeletinin bir diğer önemli işlevi, ökaryotik hücrenin çekirdeğinin (mitoz ve mayoz) ve vücudunun (sitotomi) bölünmesini (prokaryotik hücrelerin bölünmesi daha basit organize edilir) sağlamaktır. Hücre iskeletinin yapısındaki farklılıklar aynı zamanda pro- ve ökaryotlar arasındaki diğer farklılıkları da açıklamaktadır - örneğin, prokaryotik hücrelerin formlarının sabitliği ve basitliği ve önemli şekil çeşitliliği ve ökaryotik hücrelerde bunu değiştirme yeteneği. ikincisinin nispeten büyük boyutu. Böylece prokaryotik hücrelerin boyutları ortalama 0,5-5 mikron, ökaryotik hücrelerin boyutları ise ortalama 10 ila 50 mikron arasındadır. Ek olarak, yalnızca ökaryotlar arasında, köpekbalıklarının veya devekuşlarının devasa yumurtaları (bir kuş yumurtasında, yumurta sarısının tamamı büyük bir yumurtadır), süreçleri hücre iskeleti tarafından güçlendirilen büyük memelilerin nöronları gibi gerçekten dev hücreler vardır. , onlarca santimetre uzunluğa ulaşabilir.

Anaplazi

Yıkım hücresel yapı(örneğin kötü huylu tümörlerde) anaplazi denir.

Hücre keşfinin tarihi

Hücreleri ilk gören kişi İngiliz bilim adamı Robert Hooke'du (Hooke yasası sayesinde tanıyoruz). Aynı yıl mantar ağacının neden bu kadar iyi yüzdüğünü anlamaya çalışan Hooke, geliştirdiği mikroskopla mantarın ince kesitlerini incelemeye başladı. Mantarın kendisine manastır hücrelerini hatırlatan çok sayıda küçük hücreye bölündüğünü keşfetti ve bu hücrelere hücre (İngilizce hücre, hücre, hücre, kafes anlamına geliyor) adını verdi. Aynı yıl Hollandalı usta Anton van Leeuwenhoek (-), ilk kez mikroskop kullanarak bir damla sudaki "hayvanları", yani hareket eden canlı organizmaları gördü. Böylece, 18. yüzyılın başlarında bilim adamları, yüksek büyütme altında bitkilerin hücresel bir yapıya sahip olduğunu biliyorlardı ve daha sonra tek hücreli olarak adlandırılan bazı organizmaları gördüler. Bununla birlikte, organizmaların yapısına ilişkin hücresel teori, daha güçlü mikroskopların ortaya çıkmasından ve hücreleri sabitleme ve boyama yöntemlerinin geliştirilmesinden sonra ancak 19. yüzyılın ortalarında oluşturuldu. Kurucularından biri Rudolf Virchow'du, ancak fikirleri bir takım hatalar içeriyordu: Örneğin, hücrelerin birbirine zayıf bir şekilde bağlı olduğunu ve her birinin "kendi başına" var olduğunu varsaydı. Ancak daha sonra hücresel sistemin bütünlüğünü kanıtlamak mümkün oldu.

Ayrıca bakınız

• Bakteri, bitki ve hayvanların hücre yapılarının karşılaştırılması

Bağlantılar

• Hücrenin Moleküler Biyolojisi, 4. baskı, 2002 - İngilizce moleküler biyoloji ders kitabı
• Sitoloji ve Genetik (0564-3783), yazarın seçimine göre Rusça, Ukraynaca ve İngilizce dillerinde, İngilizce'ye çevrilmiş makaleler yayınlar (0095-4527)

Wikimedia Vakfı. 2010.

Diğer sözlüklerde “Hücre (biyoloji)” nin ne olduğuna bakın:

BİYOLOJİ- BİYOLOJİ. İçindekiler: I. Biyoloji Tarihi................. 424 Vitalizm ve Makinizm. 16. ve 18. yüzyıllarda ampirik bilimlerin ortaya çıkışı. Evrim teorisinin ortaya çıkışı ve gelişimi. 19. yüzyılda fizyolojinin gelişimi. Hücresel bilimin gelişimi. 19. yüzyılın sonuçları... Büyük tıbbi ansiklopedi

- (hücre, situs), tüm canlı organizmaların temel yapısal ve işlevsel birimi, temel bir yaşam sistemi. Departman olarak var olabilir. organizmada (bakteri, protozoa, bazı algler ve mantarlar) veya çok hücreli hayvanların dokularında,... ... Biyolojik ansiklopedik sözlük

Aerobik spor oluşturan bakterilerin hücreleri çubuk şeklindedir ve spor oluşturmayan bakterilerle karşılaştırıldığında genellikle daha büyük boyuttadır. Spor taşıyan bakterilerin bitkisel formları daha zayıf aktif harekete sahiptir, ancak... ... Biyolojik ansiklopedi

Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Hücre (anlamlar). İnsan kan hücreleri (HBC) ... Vikipedi

Canlı organizmaların kimyasal bileşimi

Canlı organizmaların kimyasal bileşimi iki biçimde ifade edilebilir: atomik ve moleküler. Atomik (element) bileşim, canlı organizmalarda bulunan elementlerin atomlarının oranını gösterir. Moleküler (malzeme) bileşim, maddelerin moleküllerinin oranını yansıtır.

Kimyasal elementler, inorganik ve organik maddelerin iyonları ve molekülleri formundaki hücrelerin bir parçasıdır. Hücredeki en önemli inorganik maddeler su ve mineral tuzları, en önemli organik maddeler ise karbonhidratlar, lipitler, proteinler ve nükleik asitlerdir.

Su, tüm canlı organizmaların baskın bileşenidir. Çoğu canlı organizmanın hücrelerindeki ortalama su içeriği yaklaşık %70'tir.

Sulu bir hücre çözeltisindeki mineral tuzları katyonlara ve anyonlara ayrışır. En önemli katyonlar K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ'dir; anyonlar ise Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-'dur.

Karbonhidratlar - bir veya daha fazla basit şeker molekülünden oluşan organik bileşikler. Hayvan hücrelerinde karbonhidrat içeriği %1-5 olup bazı bitki hücrelerinde bu oran %70'e ulaşır.

Lipitler - suda hemen hemen çözünmeyen yağlar ve yağ benzeri organik bileşikler. Farklı hücrelerdeki içerikleri büyük ölçüde değişir: bitki tohumlarının hücrelerinde ve hayvanların yağ dokusunda% 2-3 ila 50-90 arasında.

Sincaplar monomerleri amino asit olan biyolojik heteropolimerlerdir. Proteinlerin oluşumunda sadece 20 amino asit rol oynar. Bunlara temel veya temel denir. Amino asitlerin bir kısmı hayvanlarda ve insanlarda sentezlenmez ve bitkisel besinlerden sağlanması gerekir (bunlara esansiyel denir).

Nükleik asitler. İki tür nükleik asit vardır: DNA ve RNA. Nükleik asitler, monomerleri nükleotid olan polimerlerdir.

Hücre yapısı

Hücre teorisinin ortaya çıkışı

• Robert Hooke, 1665 yılında mantarın bir bölümünde hücreleri keşfetti ve ilk kez “hücre” terimini kullandı.
• Anthony van Leeuwenhoek tek hücreli organizmaları keşfetti.
• 1838'de Matthias Schleiden ve 1839'da Thomas Schwann hücre teorisinin temel ilkelerini formüle ettiler. Ancak yanlışlıkla hücrelerin hücresel olmayan birincil bir maddeden ortaya çıktığına inandılar.
• Rudolf Virchow 1858'de tüm hücrelerin diğer hücrelerden oluştuğunu kanıtladı. hücre bölünmesi.

Hücre teorisinin temel prensipleri

1. Hücre tüm canlıların yapısal birimidir. Tüm canlı organizmalar hücrelerden oluşur (virüsler hariç).
2. Hücre tüm canlıların işlevsel birimidir. Hücre, hayati fonksiyonların tüm kompleksini sergiler.
3. Hücre tüm canlıların gelişim birimidir. Yeni hücreler ancak orijinal (ana) hücrenin bölünmesi sonucu oluşur.
4. Hücre tüm canlıların genetik birimidir. Bir hücrenin kromozomları, tüm organizmanın gelişimi hakkında bilgi içerir.
5. Tüm organizmaların hücreleri kimyasal bileşim, yapı ve işlevler bakımından benzerdir.

Hücresel Organizasyon Türleri

Canlı organizmalar arasında yalnızca virüsler hücresel yapıya sahip değildir. Diğer tüm organizmalar hücresel yaşam formlarıyla temsil edilir. İki tür hücresel organizasyon vardır: prokaryotik ve ökaryotik. Prokaryotlar bakterileri, ökaryotlar ise bitkileri, mantarları ve hayvanları içerir.

Prokaryotik hücreler nispeten basittir. Çekirdeği yoktur, DNA'nın sitoplazmada bulunduğu bölgeye nükleoid denir, tek DNA molekülü daireseldir ve proteinlerle ilişkili değildir, hücreler ökaryotik hücrelerden daha küçüktür, hücre duvarı bir glikopeptid - murein içerir, Membran organelleri yoktur, işlevleri plazma zarının girintileri ile gerçekleştirilir, ribozomlar küçüktür, Mikrotübül yoktur, dolayısıyla sitoplazma hareketsizdir, silia ve flagella özel bir yapıya sahiptir.

Ökaryotik hücrelerin, kromozomların bulunduğu bir çekirdeği vardır - proteinlerle ilişkili doğrusal DNA molekülleri, sitoplazmada çeşitli membran organelleri bulunur.

Bitki hücreleri, kalın bir selüloz hücre duvarı, plastidler ve çekirdeği çevreye doğru kaydıran büyük bir merkezi vakuolün varlığıyla ayırt edilir. Yüksek bitkilerin hücre merkezi sentriol içermez. Depo karbonhidratı nişastadır.

Mantar hücreleri, kitin içeren bir hücre duvarına, sitoplazmada merkezi bir vakuole sahiptir ve plastid içermez. Sadece bazı mantarların hücre merkezinde bir sentriyol bulunur. Ana rezerv karbonhidrat glikojendir.

Hayvan hücreleri, kural olarak, ince bir hücre duvarına sahiptir, plastid içermez ve merkezi bir vakuol içerir; hücre merkezi, bir merkezcil ile karakterize edilir. Depo karbonhidratı glikojendir.

Ökaryotik bir hücrenin yapısı

Tipik bir ökaryotik hücrenin üç bileşeni vardır: membran, sitoplazma ve çekirdek.

Hücre zarı

Dışarıda hücre, temeli tipik bir yapıya ve 7,5 nm kalınlığa sahip olan plazma zarı veya plazmalemma olan bir zarla çevrilidir.

Hücre zarı önemli ve çok çeşitli işlevleri yerine getirir: hücrenin şeklini belirler ve korur; hücreyi, zararlı biyolojik ajanların nüfuzunun mekanik etkilerinden korur; birçok moleküler sinyalin (örneğin hormonların) alımını gerçekleştirir; hücrenin iç içeriğini sınırlar; hücre içi bileşimin sabitliğini sağlayarak hücre ve çevre arasındaki metabolizmayı düzenler; Hücreler arası temasların oluşumuna katılır ve Çeşitli türler sitoplazmanın spesifik çıkıntıları (mikrovilli, kirpikler, flagella).

Hayvan hücrelerinin zarındaki karbon bileşenine glikokaliks denir.

Hücre ile çevresi arasında madde alışverişi sürekli olarak gerçekleşir. Maddelerin hücre içine ve dışına taşınma mekanizmaları, taşınan parçacıkların boyutuna bağlıdır. Küçük moleküller ve iyonlar hücre tarafından doğrudan membran boyunca aktif ve pasif taşıma şeklinde taşınır.

Türüne ve yönüne bağlı olarak endositoz ve ekzositoz ayırt edilir.

Katı ve büyük parçacıkların emilip salınmasına sırasıyla fagositoz ve ters fagositoz denir; sıvı veya çözünmüş parçacıkların emilmesi ve salınmasına sırasıyla pinositoz ve ters pinositoz denir.

sitoplazma

Sitoplazma, hücrenin iç içeriğidir ve içinde yer alan hyaloplazma ve çeşitli hücre içi yapılardan oluşur.

Hyaloplazma (matris), viskozitesini değiştirebilen ve içinde bulunan inorganik ve organik maddelerin sulu bir çözeltisidir. sürekli hareket. Sitoplazmayı hareket ettirme veya akma yeteneğine siklozis denir.

Matris, birçok fiziksel ve kimyasal işlemin gerçekleştiği ve hücrenin tüm elemanlarını tek bir sistemde birleştiren aktif bir ortamdır.

Hücrenin sitoplazmik yapıları kapanımlar ve organellerle temsil edilir. Kapanımlar nispeten kararsızdır ve yaşamın belirli anlarında belirli hücre türlerinde bulunur; örneğin besin kaynağı (nişasta taneleri, proteinler, glikojen damlaları) veya hücreden salınacak ürünler olarak. Organeller, belirli bir yapıya sahip olan ve hayati bir işlevi yerine getiren, çoğu hücrenin kalıcı ve temel bileşenleridir.

Ökaryotik bir hücrenin zar organelleri arasında endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, mitokondri, lizozomlar ve plastidler bulunur.

Endoplazmik retikulum. Tüm iç bölge Sitoplazma, duvarları yapı olarak plazma zarına benzer zarlar olan çok sayıda küçük kanal ve boşlukla doludur. Bu kanallar dallanıp birbirine bağlanarak endoplazmik retikulum adı verilen bir ağ oluşturur.

Endoplazmik retikulumun yapısı heterojendir. Bilinen iki türü vardır: granüler ve pürüzsüz. Granüler ağın kanallarının ve boşluklarının zarlarında, zarlara pürüzlü bir görünüm veren çok sayıda küçük yuvarlak gövde - ribozomlar vardır. Pürüzsüz endoplazmik retikulumun zarları yüzeylerinde ribozom taşımaz.

Endoplazmik retikulum birçok farklı işlevi yerine getirir. Granüler endoplazmik retikulumun ana işlevi, ribozomlarda meydana gelen protein sentezine katılmaktır.

Lipidlerin ve karbonhidratların sentezi, pürüzsüz endoplazmik retikulumun zarlarında meydana gelir. Tüm bu sentez ürünleri kanallarda ve boşluklarda birikir ve daha sonra hücrenin çeşitli organellerine taşınır, burada tüketilir veya hücresel kalıntılar halinde sitoplazmada birikir. Endoplazmik retikulum hücrenin ana organellerini birbirine bağlar.

Golgi aygıtı

Sinir hücreleri gibi birçok hayvan hücresinde çekirdeğin etrafında yer alan karmaşık bir ağ şeklini alır. Bitki ve protozoa hücrelerinde Golgi aygıtı, orak veya çubuk şeklindeki ayrı ayrı gövdelerle temsil edilir. Bu organelin yapısı, şeklinin çeşitliliğine rağmen bitki ve hayvan organizmalarının hücrelerinde benzerdir.

Golgi aygıtı şunları içerir: zarlarla sınırlanan ve gruplar halinde (5-10) yer alan boşluklar; boşlukların uçlarında bulunan irili ufaklı kabarcıklar. Bütün bu unsurlar tek bir kompleks oluşturur.

Golgi aygıtı birçok önemli işlevi yerine getirir. Ürünler endoplazmik retikulum kanalları aracılığıyla kendisine taşınır. sentetik aktivite hücreler - proteinler, karbonhidratlar ve yağlar. Tüm bu maddeler önce birikir ve daha sonra irili ufaklı kabarcıklar halinde sitoplazmaya girer ve ya ömrü boyunca hücrenin kendisinde kullanılır ya da ondan uzaklaştırılarak vücutta kullanılır. Örneğin memeli pankreasının hücrelerinde organel boşluklarında biriken sindirim enzimleri sentezlenir. Daha sonra enzimlerle dolu kabarcıklar oluşur. Hücrelerden pankreas kanalına atılırlar, oradan da bağırsak boşluğuna akarlar. Bu organelin bir diğer önemli işlevi, hücrede kullanılan ve zarların bir parçası olan yağların ve karbonhidratların (polisakkaritler) sentezinin zarlarında meydana gelmesidir. Golgi aygıtının aktivitesi sayesinde plazma zarının yenilenmesi ve büyümesi meydana gelir.

Mitokondri

Çoğu hayvan ve bitki hücresinin sitoplazması küçük cisimler (0,2-7 mikron) - mitokondri (Yunanca "mitos" - iplik, "kondri" - tane, granül) içerir.

Mitokondri ışık mikroskobunda açıkça görülebilir; bu sayede şekillerini, konumlarını inceleyebilir ve sayılarını sayabilirsiniz. Mitokondrinin iç yapısı kullanılarak incelenmiştir. elektron mikroskobu. Mitokondriyal kabuk iki zardan oluşur - dış ve iç. Dış zar pürüzsüzdür, herhangi bir kıvrım veya çıkıntı oluşturmaz. Aksine, iç zar, mitokondriyal boşluğa yönlendirilen çok sayıda kıvrım oluşturur. İç zarın kıvrımlarına krista adı verilir (Latince "crista" - çıkıntı, çıkıntı). Farklı hücrelerin mitokondrilerinde krista sayısı değişir. Kas hücreleri gibi aktif olarak çalışan hücrelerin mitokondrilerinde özellikle çok sayıda krista olmak üzere onlarca ila birkaç yüz arasında olabilir.

Mitokondri denir güç istasyonları"hücreler"dir çünkü ana işlevleri adenosin trifosforik asitin (ATP) sentezidir. Bu asit, tüm organizmaların hücrelerinin mitokondrilerinde sentezlenir ve hücrenin ve tüm organizmanın hayati süreçleri için gerekli olan evrensel bir enerji kaynağıdır.

Hücrede mevcut mitokondrilerin bölünmesiyle yeni mitokondriler oluşur.

Lizozomlar

Küçük yuvarlak gövdelidirler. Her lizozom sitoplazmadan bir zarla ayrılır. Lizozomun içinde proteinleri, yağları, karbonhidratları ve nükleik asitleri parçalayan enzimler vardır.

Lizozomlar, sitoplazmaya giren besin parçacığına yaklaşır, onunla birleşir ve içinde lizozom enzimleriyle çevrili bir yiyecek parçacığının bulunduğu bir sindirim vakuolü oluşur. Besin parçacıklarının sindirimi sonucu oluşan maddeler sitoplazmaya girerek hücre tarafından kullanılır.

Besinleri aktif olarak sindirme yeteneğine sahip olan lizozomlar, hayati aktivite sırasında ölen hücre parçalarının, tüm hücrelerin ve organların uzaklaştırılmasına katılır. Hücrede sürekli olarak yeni lizozomların oluşumu meydana gelir. Lizozomlarda bulunan enzimler, diğer proteinler gibi, sitoplazmadaki ribozomlarda sentezlenir. Bu enzimler daha sonra endoplazmik retikulumdan geçerek lizozomların oluşturulduğu boşluklarda Golgi aygıtına gider. Bu formda lizozomlar sitoplazmaya girer.

Plastidler

Plastitler tüm bitki hücrelerinin sitoplazmasında bulunur. Hayvan hücrelerinde plastid yoktur. Üç ana plastid türü vardır: yeşil - kloroplastlar; kırmızı, turuncu ve sarı - kromoplastlar; renksiz - lökoplastlar.

Çoğu hücre için zar yapısına sahip olmayan organellere de ihtiyaç vardır. Bunlara ribozomlar, mikrofilamentler, mikrotübüller ve hücre merkezi dahildir.

Ribozomlar. Ribozomlar tüm organizmaların hücrelerinde bulunur. Bunlar 15-20 nm çapında mikroskobik yuvarlak gövdelerdir. Her ribozom, eşit olmayan büyüklükte, küçük ve büyük iki parçacıktan oluşur.

Bir hücre binlerce ribozom içerir; bunlar ya granüler endoplazmik retikulumun zarlarında bulunur ya da sitoplazmada serbestçe bulunur. Ribozomlar protein ve RNA içerir. Ribozomların görevi protein sentezidir. Protein sentezi, bir ribozom tarafından değil, birkaç düzineye kadar birleşik ribozom içeren bir grup tarafından gerçekleştirilen karmaşık bir işlemdir. Bu ribozom grubuna polisom denir. Sentezlenen proteinler önce endoplazmik retikulumun kanallarında ve boşluklarında birikir ve daha sonra tüketilecekleri organellere ve hücre bölgelerine taşınır. Zarlarında bulunan endoplazmik retikulum ve ribozomlar, proteinlerin biyosentezi ve taşınması için tek bir aparatı temsil eder.

Mikrotübüller ve mikrofilamentler

Çeşitli kasılma proteinlerinden oluşan ve hücrenin motor fonksiyonlarını belirleyen iplik benzeri yapılar. Mikrotübüller, duvarları proteinlerden - tübüllerden oluşan içi boş silindirlere benzer. Mikrofilamentler, aktin ve miyozinden oluşan çok ince, uzun, ipliğe benzer yapılardır.

Mikrotübüller ve mikrofilamentler hücrenin tüm sitoplazmasına nüfuz ederek hücre iskeletini oluşturur, sikloza, organellerin hücre içi hareketlerine, nükleer materyalin bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmasına vb. neden olur.

Hücresel merkez (sentrozom). Hayvan hücrelerinde çekirdeğin yakınında hücre merkezi adı verilen bir organel vardır. Hücre merkezinin ana kısmı, yoğunlaştırılmış sitoplazmanın küçük bir bölgesinde yer alan iki küçük gövdeden - merkezcillerden oluşur. Her merkezcil, 1 µm uzunluğa kadar silindir şeklindedir. Sentriyoller oynuyor önemli rol hücre bölünmesi sırasında; bölme milinin oluşumuna katılırlar.

Evrim sürecinde farklı hücreler farklı koşullarda yaşamaya ve belirli işlevleri yerine getirmeye adapte oldu. Bu, yukarıda tartışılan genel amaçlı organoidlerin aksine, uzmanlaşmış olarak adlandırılan özel organellerin varlığını gerektiriyordu. Bunlar arasında protozoanın kasılma vakuolleri, kas lifi miyofibrilleri, nörofibriller ve sinir hücrelerinin sinaptik kesecikleri, mikrovilluslar bulunur. epitel hücreleri bazı protozoaların kirpikleri ve flagellaları.

Çekirdek

Çekirdek, ökaryotik hücrelerin en önemli bileşenidir. Çoğu hücrenin bir çekirdeği vardır, ancak çok çekirdekli hücreler de bulunur (bazı tek hücrelilerde, omurgalıların iskelet kaslarında). Bazı yüksek derecede uzmanlaşmış hücreler çekirdeklerini kaybeder (örneğin memeli kırmızı kan hücreleri).

Çekirdek, kural olarak küresel veya oval bir şekle sahiptir, daha az sıklıkla bölümlere ayrılabilir veya fusiform olabilir. Çekirdek, bir nükleer zarf ve kromatin (kromozomlar) ve nükleol içeren karyoplazmadan oluşur.

Nükleer zarf iki zardan (dış ve iç) oluşur ve çekirdek ile sitoplazma arasında çeşitli maddelerin değiş tokuşunu sağlayan çok sayıda gözenek içerir.

Karyoplazma (nükleoplazma), çeşitli proteinler, nükleotidler, iyonların yanı sıra kromozomlar ve nükleolus içeren jöle benzeri bir çözeltidir.

Nükleolus, yoğun şekilde lekelenmiş ve bölünmeyen hücrelerin çekirdeklerinde bulunan küçük yuvarlak bir gövdedir. Nükleolusun işlevi, rRNA'nın sentezi ve bunun proteinlerle bağlantısıdır; ribozomal alt birimlerin toplanması.

Kromatin, belirli boyalarla özel olarak boyanmış proteinlerle kompleks halindeki DNA moleküllerinin oluşturduğu kümeler, granüller ve filamentli yapılardır. Kromatin içindeki DNA moleküllerinin çeşitli bölümleri değişen derecelerde spiralizasyon ve bu nedenle rengin yoğunluğu ve genetik aktivitenin doğası bakımından farklılık gösterir. Kromatin, genetik materyalin bölünmeyen hücrelerde var olma şeklidir ve içerdiği bilgilerin ikiye katlanması ve uygulanması olanağını sağlar. Hücre bölünmesi sırasında DNA spiralleri ve kromatin yapıları kromozomları oluşturur.

Kromozomlar, genetik materyalin morfolojik organizasyon birimleri olan ve hücre bölünmesi sırasında hassas dağılımını sağlayan yoğun, yoğun boyalı yapılardır.

Her biyolojik türün hücrelerindeki kromozom sayısı sabittir. Genellikle vücut hücrelerinin çekirdeklerinde (somatik) kromozomlar çiftler halinde sunulur; germ hücrelerinde ise çiftler halinde değildirler. Germ hücrelerindeki tek bir kromozom setine haploid (n), somatik hücrelerdeki bir kromozom setine ise diploid (2n) adı verilir. Farklı organizmaların kromozomları boyut ve şekil bakımından farklılık gösterir.

Kromozomların sayısı, boyutu ve şekli ile karakterize edilen, belirli bir canlı organizma tipinin hücrelerinin diploid kromozom setine karyotip denir. Somatik hücrelerin kromozom setinde eşleştirilmiş kromozomlara homolog, farklı çiftlerden gelen kromozomlara ise homolog olmayan denir. Homolog kromozomlar boyut, şekil ve bileşim açısından aynıdır (biri anne organizmasından, diğeri baba organizmasından miras alınır). Bir karyotipin parçası olan kromozomlar ayrıca erkek ve dişi bireylerde aynı olan otozomlara veya cinsiyet dışı kromozomlara ve cinsiyet belirlemede rol oynayan ve erkeklerde ve kadınlarda farklı olan heterokromozomlara veya cinsiyet kromozomlarına ayrılır. İnsan karyotipi 46 kromozomla (23 çift) temsil edilir: 44 otozom ve 2 cinsiyet kromozomu (dişilerde iki özdeş X kromozomu, erkeklerde X ve Y kromozomları bulunur).

Çekirdek, genetik bilgiyi depolar ve uygular, protein biyosentezi sürecini ve proteinler aracılığıyla diğer tüm yaşam süreçlerini kontrol eder. Çekirdek, kalıtsal bilgilerin yavru hücreler arasında kopyalanması ve dağıtılmasında ve dolayısıyla hücre bölünmesinin düzenlenmesinde ve vücudun gelişim süreçlerinde rol oynar.