Παρέχει τη σχέση του κυττάρου με το περιβάλλον. Η αλληλεπίδραση του κυττάρου με το περιβάλλον. Παραβίαση της παροχής ενέργειας του κυττάρου

ΚΥΤΤΑΡΟ

ΕΠΙΘΗΛΙΑΚΟΣ ΙΣΤΟΣ.

ΕΙΔΗ ΥΦΑΣΜΑΤΩΝ.

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ.

ΔΙΑΛΕΞΗ №2.

1. Η δομή και οι βασικές ιδιότητες του κυττάρου.

2. Η έννοια των ιστών. Είδη υφασμάτων.

3. Δομή και λειτουργίες του επιθηλιακού ιστού.

4. Τύποι επιθηλίου.

Σκοπός: να γνωρίσουν τη δομή και τις ιδιότητες του κυττάρου, τους τύπους των ιστών. Παρουσιάστε την ταξινόμηση του επιθηλίου και τη θέση του στο σώμα. Να είναι σε θέση να διακρίνει τον επιθηλιακό ιστό κατά μορφολογικά χαρακτηριστικάαπό άλλους ιστούς.

1. Ένα κύτταρο είναι ένα στοιχειώδες ζωντανό σύστημα, η βάση της δομής, της ανάπτυξης και της ζωής όλων των ζώων και των φυτών. Η επιστήμη του κυττάρου είναι η κυτταρολογία (ελληνικά cytos - κύτταρο, logos - επιστήμη). Ο ζωολόγος T. Schwann το 1839 διατύπωσε για πρώτη φορά την κυτταρική θεωρία: το κύτταρο είναι η βασική δομική μονάδα όλων των ζωντανών οργανισμών, τα κύτταρα των ζώων και των φυτών είναι παρόμοια στη δομή, δεν υπάρχει ζωή έξω από το κύτταρο. Τα κύτταρα υπάρχουν ως ανεξάρτητοι οργανισμοί (πρωτόζωα, βακτήρια) και ως μέρος πολυκύτταρων οργανισμών, στους οποίους υπάρχουν σεξουαλικά κύτταρα που χρησιμεύουν για αναπαραγωγή, και κύτταρα του σώματος (σωματικά), διαφορετικά σε δομή και λειτουργίες (νεύρο, οστά, εκκριτικά κ.λπ. Τα μεγέθη των ανθρώπινων κυττάρων κυμαίνονται από 7 μικρά (λεμφοκύτταρα) έως 200-500 μικρά (θηλυκό ωάριο, λεία μυοκύτταρα) Κάθε κύτταρο περιέχει πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, νουκλεϊκά οξέα, ATP, μεταλλικά άλατα και νερό. Από ανόργανες ουσίες το κύτταρο περιέχει το περισσότερο νερό (70-80%), από οργανικές - πρωτεΐνες (10-20%).Τα κύρια μέρη του κυττάρου είναι: πυρήνας, κυτταρόπλασμα, κυτταρική μεμβράνη (κυτταρόλημμα).

ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΠΥΡΗΝΩΝ ΚΥΤΤΑΡΟΛΑΜΜΑ

Πυρηνόπλασμα - υαλόπλασμα

1-2 πυρήνες - οργανίδια

Χρωματίνη (ενδοπλασματικό δίκτυο)

συγκρότημα Ktolji

κέντρο κυττάρων

μιτοχόνδρια

λυσοσώματα

ειδικός σκοπός)

εγκλείσματα.

Ο πυρήνας του κυττάρου βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα και χωρίζεται από αυτό με τον πυρήνα

κέλυφος - πυρηνόλημα. Λειτουργεί ως τοποθεσία για γονίδια

κύριος χημική ουσίαπου είναι το DNA. Ο πυρήνας ρυθμίζει τις διαδικασίες διαμόρφωσης του κυττάρου και όλες τις ζωτικές λειτουργίες του. Το νουκλεόπλασμα εξασφαλίζει την αλληλεπίδραση διαφόρων πυρηνικών δομών, οι πυρήνες εμπλέκονται στη σύνθεση κυτταρικών πρωτεϊνών και ορισμένων ενζύμων, η χρωματίνη περιέχει χρωμοσώματα με γονίδια που φέρουν κληρονομικότητα.

Υαλόπλασμα (ελληνικά hyalos - γυαλί) - το κύριο πλάσμα του κυτταροπλάσματος,

είναι το πραγματικό εσωτερικό περιβάλλον του κυττάρου. Τα ενώνει όλα κυτταρικές υπερδομές(πυρήνας, οργανίδια, εγκλείσματα) και παρέχει τη χημική τους αλληλεπίδραση μεταξύ τους.

Τα οργανίδια (οργανίδια) είναι μόνιμες υπερδομές του κυτταροπλάσματος που εκτελούν ορισμένες λειτουργίες στο κύτταρο. Αυτά περιλαμβάνουν:

1) ενδοπλασματικό δίκτυο - ένα σύστημα διακλαδισμένων καναλιών και κοιλοτήτων που σχηματίζονται από διπλές μεμβράνες που σχετίζονται με την κυτταρική μεμβράνη. Στα τοιχώματα των καναλιών υπάρχουν μικροσκοπικά μικρά σώματα - ριβοσώματα, τα οποία είναι κέντρα πρωτεϊνικής σύνθεσης.

2) το σύμπλεγμα K. Golgi, ή η εσωτερική συσκευή πλέγματος, έχει πλέγματα και περιέχει κενοτόπια διαφόρων μεγεθών (lat. Vacuum - κενό), συμμετέχει στην απεκκριτική λειτουργία των κυττάρων και στο σχηματισμό λυσοσωμάτων.

3) το κυτταρικό κέντρο - το κυτταρόκεντρο αποτελείται από ένα σφαιρικό πυκνό σώμα - η κεντρόσφαιρα, μέσα στην οποία βρίσκονται 2 πυκνά σώματα - κεντρόλες, που αλληλοσυνδέονται με μια γέφυρα. Βρίσκεται πιο κοντά στον πυρήνα, συμμετέχει στην κυτταρική διαίρεση, εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη κατανομή των χρωμοσωμάτων μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων.

4) τα μιτοχόνδρια (ελληνικά mitos - κλωστή, χόνδρος - κόκκος) μοιάζουν με κόκκους, ραβδιά, κλωστές. Πραγματοποιούν τη σύνθεση του ATP.

5) λυσοσώματα - κυστίδια γεμάτα με ένζυμα που ρυθμίζουν

μεταβολικές διεργασίες στο κύτταρο και έχουν πεπτική (φαγοκυτταρική) δραστηριότητα.

6) οργανίδια ειδικού σκοπού: μυοϊνίδια, νευροϊνίδια, τονοϊνίδια, βλεφαρίδες, λάχνες, μαστίγια, που εκτελούν μια συγκεκριμένη κυτταρική λειτουργία.

Τα κυτταροπλασματικά εγκλείσματα είναι μη μόνιμοι σχηματισμοί στη μορφή

κόκκους, σταγόνες και κενοτόπια που περιέχουν πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, χρωστική ουσία.

Η κυτταρική μεμβράνη - το κυτταρόλημμα, ή πλασμόλεμμα, καλύπτει το κύτταρο από την επιφάνεια και το διαχωρίζει από το περιβάλλον. Είναι ημιπερατό και ρυθμίζει την είσοδο ουσιών στο κύτταρο και την έξοδό τους από αυτό.

Η μεσοκυττάρια ουσία βρίσκεται ανάμεσα στα κύτταρα. Σε ορισμένους ιστούς, είναι υγρό (για παράδειγμα, στο αίμα), ενώ σε άλλους αποτελείται από μια άμορφη (χωρίς δομή) ουσία.

Κάθε ζωντανό κύτταρο έχει τις ακόλουθες βασικές ιδιότητες:

1) μεταβολισμός ή μεταβολισμός (η κύρια ζωτική ιδιότητα),

2) ευαισθησία (ευερεθιστότητα).

3) η ικανότητα αναπαραγωγής (αυτοαναπαραγωγή).

4) η ικανότητα ανάπτυξης, δηλ. αύξηση του μεγέθους και του όγκου των κυτταρικών δομών και του ίδιου του κυττάρου.

5) η ικανότητα ανάπτυξης, δηλ. η απόκτηση από το κελί συγκεκριμένων λειτουργιών.

6) έκκριση, δηλ. απελευθέρωση διαφόρων ουσιών·

7) κίνηση (λευκοκύτταρα, ιστιοκύτταρα, σπερματοζωάρια)

8) φαγοκυττάρωση (λευκοκύτταρα, μακροφάγα κ.λπ.).

2. Ο ιστός είναι ένα σύστημα κυττάρων παρόμοιας προέλευσης, δομής και λειτουργίας. Η σύνθεση των ιστών περιλαμβάνει επίσης υγρό ιστού και άχρηστα προϊόντα κυττάρων. Το δόγμα των ιστών ονομάζεται ιστολογία (ελληνικά ιστός - ιστός, logos - διδασκαλία, επιστήμη). Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της δομής, της λειτουργίας και της ανάπτυξης, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι ιστών:

1) επιθηλιακό ή ενσωματωμένο.

2) συνδετικό (ιστοί του εσωτερικού περιβάλλοντος).

3) μυώδης?

4) νευρικός.

Μια ιδιαίτερη θέση στο ανθρώπινο σώμα καταλαμβάνει το αίμα και η λέμφος - ένας υγρός ιστός που εκτελεί αναπνευστικές, τροφικές και προστατευτικές λειτουργίες.

Στο σώμα, όλοι οι ιστοί συνδέονται στενά μορφολογικά.

και λειτουργικό. Η μορφολογική σύνδεση οφείλεται στο γεγονός ότι διαφορετικά

Οι ιστοί του nye αποτελούν μέρος των ίδιων οργάνων. λειτουργική σύνδεση

εκδηλώνεται στο γεγονός ότι η δραστηριότητα των διαφορετικών ιστών που αποτελούν το

σώματα, συμφωνήθηκε.

Κυτταρικά και μη κυτταρικά στοιχεία ιστών στη διαδικασία της ζωής

οι δραστηριότητες φθείρονται και πεθαίνουν (φυσιολογικός εκφυλισμός)

και ανάκτηση (φυσιολογική αναγέννηση). Όταν είναι κατεστραμμένο

αποκαθίστανται επίσης οι ιστοί (επανορθωτική αναγέννηση).

Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν είναι ίδια για όλους τους ιστούς. Επιθηλιακό

naya, ο συνδετικός, ο λείος μυϊκός ιστός και τα κύτταρα του αίματος αναγεννούνται

βρυχάται καλά. ο γραμμωτός μυϊκός ιστός αποκαθίσταται

μόνο υπό ορισμένες προϋποθέσεις. αποκαθίστανται στον νευρικό ιστό

μόνο νευρικές ίνες. Διαίρεση νευρικά κύτταραστο σώμα ενός ενήλικα

άτομο δεν έχει ταυτοποιηθεί.

3. Ο επιθηλιακός ιστός (επιθήλιο) είναι ένας ιστός που καλύπτει την επιφάνεια του δέρματος, τον κερατοειδή χιτώνα του ματιού, και επίσης καλύπτει όλες τις κοιλότητες του σώματος, την εσωτερική επιφάνεια των κοίλων οργάνων του πεπτικού, του αναπνευστικού, του ουρογεννητικού συστήματα, είναι μέρος των περισσότερων αδένων του σώματος. Από αυτή την άποψη, υπάρχουν περιφραγμένο και αδενικό επιθήλιο.

Το περιφραγματικό επιθήλιο, ως ο οριακός ιστός, εκτελεί:

1) προστατευτική λειτουργία, που προστατεύει τους υποκείμενους ιστούς από διάφορες εξωτερικές επιδράσεις: χημικές, μηχανικές, μολυσματικές.

2) ο μεταβολισμός του σώματος με περιβάλλον, εκτελεί τις λειτουργίες ανταλλαγής αερίων στους πνεύμονες, απορρόφηση στο λεπτό έντερο, απέκκριση μεταβολικών προϊόντων (μεταβολίτες).

3) δημιουργία συνθηκών για την κινητικότητα των εσωτερικών οργάνων σε ορώδεις κοιλότητες: καρδιά, πνεύμονες, έντερα κ.λπ.

Το αδενικό επιθήλιο εκτελεί μια εκκριτική λειτουργία, δηλαδή σχηματίζει και εκκρίνει συγκεκριμένα προϊόντα - μυστικά που χρησιμοποιούνται στις διεργασίες που συμβαίνουν στο σώμα.

Μορφολογικά, ο επιθηλιακός ιστός διαφέρει από τους άλλους ιστούς του σώματος τα ακόλουθα σημάδια:

1) καταλαμβάνει πάντα μια οριακή θέση, καθώς βρίσκεται στο όριο του εξωτερικού και του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος.

2) είναι ένα στρώμα κυττάρων - επιθηλιοκύτταρα, τα οποία έχουν άνισο σχήμα και δομή σε διαφορετικούς τύπους επιθηλίου.

3) δεν υπάρχει ενδοκυτταρική ουσία μεταξύ των επιθηλιακών κυττάρων και των κυττάρων

συνδέονται μεταξύ τους μέσω διαφόρων επαφών.

4) τα επιθηλιακά κύτταρα βρίσκονται επάνω ΜΕΜΒΡΑΝΗ ΥΠΟΓΕΙΟΥ(μια πλάκα πάχους περίπου 1 micron, με την οποία διαχωρίζεται από τον υποκείμενο συνδετικό ιστό. Η βασική μεμβράνη αποτελείται από μια άμορφη ουσία και ινώδεις δομές.

5) τα επιθηλιακά κύτταρα έχουν πολικότητα, δηλ. τα βασικά και κορυφαία τμήματα των κυττάρων έχουν διαφορετική δομή.

6) το επιθήλιο δεν περιέχει αιμοφόρα αγγεία, άρα θρέψη των κυττάρων

πραγματοποιείται με διάχυση θρεπτικών ουσιών μέσω της βασικής μεμβράνης από τους υποκείμενους ιστούς.

7) η παρουσία τονοϊνιδίων - νηματώδεις δομές που δίνουν δύναμη στα επιθηλιακά κύτταρα.

4. Υπάρχουν διάφορες ταξινομήσεις του επιθηλίου, οι οποίες βασίζονται σε διάφορα χαρακτηριστικά: προέλευση, δομή, λειτουργίες. Από αυτές, η πιο διαδεδομένη είναι η μορφολογική ταξινόμηση, λαμβάνοντας υπόψη τη σχέση των κυττάρων με τη βασική μεμβράνη και το σχήμα τους στο ελεύθερο κορυφαίο (Λατινική κορυφή - κορυφή) τμήμα της επιθηλιακής στιβάδας . Αυτή η ταξινόμηση αντανακλά τη δομή του επιθηλίου, ανάλογα με τη λειτουργία του.

Το πλακώδες επιθήλιο μιας στιβάδας αντιπροσωπεύεται στο σώμα από το ενδοθήλιο και το μεσοθήλιο. Το ενδοθήλιο καλύπτει τα αιμοφόρα αγγεία, τα λεμφικά αγγεία και τους θαλάμους της καρδιάς. Το μεσοθήλιο καλύπτει τις ορώδεις μεμβράνες της περιτοναϊκής κοιλότητας, του υπεζωκότα και του περικαρδίου. Ένα ενιαίο στρώμα κυβοειδούς επιθηλίου καλύπτει μέρος των νεφρικών σωληναρίων, αγωγούς πολλών αδένων και μικρούς βρόγχους. Ένα πρισματικό επιθήλιο μιας στιβάδας έχει βλεννογόνο του στομάχου, λεπτού και παχέος εντέρου, μήτρα, σάλπιγγες, χοληδόχο κύστη, έναν αριθμό αγωγών του ήπατος, παγκρέατος, τμήμα

νεφρικά σωληνάρια. Στα όργανα όπου συμβαίνουν διεργασίες απορρόφησης, τα επιθηλιακά κύτταρα έχουν ένα όριο αναρρόφησης που αποτελείται από μεγάλο αριθμό μικρολάχνων. Ένα μονής στιβάδας πολλαπλών σειρών βλεφαροφόρο επιθήλιο καλύπτει τους αεραγωγούς: τη ρινική κοιλότητα, τον ρινοφάρυγγα, τον λάρυγγα, την τραχεία, τους βρόγχους κ.λπ.

Το στρωματοποιημένο πλακώδες μη κερατινοποιημένο επιθήλιο καλύπτει το εξωτερικό του κερατοειδούς χιτώνα του ματιού και τη βλεννογόνο μεμβράνη της στοματικής κοιλότητας και του οισοφάγου. Το μεταβατικό επιθήλιο είναι χαρακτηριστικό για τα ουροποιητικά όργανα: νεφρική λεκάνη, ουρητήρες, ουροδόχο κύστη, τα τοιχώματα των οποίων υπόκεινται σε σημαντικό τέντωμα όταν γεμίζουν με ούρα.

Οι εξωκρινείς αδένες εκκρίνουν το μυστικό τους στην κοιλότητα των εσωτερικών οργάνων ή στην επιφάνεια του σώματος. Συνήθως έχουν απεκκριτικούς πόρους. Οι ενδοκρινείς αδένες δεν έχουν αγωγούς και εκκρίνουν εκκρίσεις (ορμόνες) στο αίμα ή τη λέμφο.

Θεωρία για την εργασία 5 από την εξέταση στη βιολογία

Κυτταρική δομή. Η σχέση της δομής και των λειτουργιών των μερών και των οργανιδίων του κυττάρου είναι η βάση της ακεραιότητάς του

Κυτταρική δομή

Η δομή των προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων

Τα κύρια δομικά συστατικά των κυττάρων είναι η πλασματική μεμβράνη, το κυτταρόπλασμα και η κληρονομική συσκευή. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του οργανισμού, διακρίνονται δύο κύριοι τύποι κυττάρων: τα προκαρυωτικά και τα ευκαρυωτικά. Η κύρια διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων είναι η οργάνωση της κληρονομικής τους συσκευής: στα προκαρυωτικά βρίσκεται απευθείας στο κυτταρόπλασμα (αυτή η περιοχή του κυτταροπλάσματος ονομάζεται νουκλεοειδές) και δεν διαχωρίζεται από αυτό με μεμβρανικές δομές, ενώ στους ευκαρυώτες το μεγαλύτερο μέρος του DNA είναι συγκεντρωμένο στον πυρήνα, που περιβάλλεται από διπλή μεμβράνη. Επιπλέον, οι γενετικές πληροφορίες των προκαρυωτικών κυττάρων, που βρίσκονται στο νουκλεοειδές, καταγράφονται στο κυκλικό μόριο DNA, ενώ στους ευκαρυώτες τα μόρια DNA δεν είναι κλειστά.

Σε αντίθεση με τους ευκαρυώτες, το κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών κυττάρων περιέχει επίσης μια μικρή ποσότητα οργανιδίων, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από μια σημαντική ποικιλία αυτών των δομών.

Η δομή και οι λειτουργίες των βιολογικών μεμβρανών

Η δομή της βιομεμβράνης.Οι μεμβράνες που δεσμεύουν τα κύτταρα και τα μεμβρανικά οργανίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων έχουν κοινή χημική σύνθεση και δομή. Περιλαμβάνουν λιπίδια, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες. Τα λιπίδια της μεμβράνης αντιπροσωπεύονται κυρίως από φωσφολιπίδια και χοληστερόλη. Οι περισσότερες μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι σύνθετες πρωτεΐνες όπως οι γλυκοπρωτεΐνες. Οι υδατάνθρακες δεν εμφανίζονται μόνοι τους στη μεμβράνη, συνδέονται με πρωτεΐνες και λιπίδια. Το πάχος των μεμβρανών είναι 7-10 nm.

Σύμφωνα με το επί του παρόντος αποδεκτό μοντέλο ρευστού μωσαϊκού δομής μεμβράνης, τα λιπίδια σχηματίζουν ένα διπλό στρώμα ή λιπιδική διπλοστιβάδα, στο οποίο τα υδρόφιλα «κεφάλια» των μορίων λιπιδίων είναι στραμμένα προς τα έξω και οι υδρόφοβες «ουρές» κρύβονται μέσα στη μεμβράνη. Αυτές οι «ουρές», λόγω της υδροφοβικότητας τους, εξασφαλίζουν τον διαχωρισμό των υδατικών φάσεων του εσωτερικού περιβάλλοντος του κυττάρου και του περιβάλλοντος του. Οι πρωτεΐνες συνδέονται με τα λιπίδια μέσω διαφόρων τύπων αλληλεπιδράσεων. Μερικές από τις πρωτεΐνες βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης. Τέτοιες πρωτεΐνες ονομάζονται περιφερειακός, ή επιπόλαιος. Άλλες πρωτεΐνες είναι εν μέρει ή πλήρως βυθισμένες στη μεμβράνη - αυτές είναι αναπόσπαστο,ή βυθισμένες πρωτεΐνες. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες εκτελούν δομικές, μεταφορικές, καταλυτικές, υποδοχείς και άλλες λειτουργίες.

Οι μεμβράνες δεν είναι σαν τους κρυστάλλους, τα συστατικά τους βρίσκονται συνεχώς σε κίνηση, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται κενά μεταξύ μορίων λιπιδίων - πόροι μέσω των οποίων διάφορες ουσίες μπορούν να εισέλθουν ή να εξέλθουν από το κύτταρο.

Οι βιολογικές μεμβράνες διαφέρουν ως προς τη θέση τους στο κύτταρο, τη χημική τους σύνθεση και τις λειτουργίες τους. Οι κύριοι τύποι μεμβρανών είναι το πλάσμα και οι εσωτερικές. μεμβράνη πλάσματοςπεριέχει περίπου 45% λιπίδια (συμπεριλαμβανομένων γλυκολιπιδίων), 50% πρωτεΐνες και 5% υδατάνθρακες. Αλυσίδες υδατανθράκων που συνθέτουν σύνθετες πρωτεΐνες-γλυκοπρωτεΐνες και σύνθετα λιπίδια-γλυκολιπίδια προεξέχουν πάνω από την επιφάνεια της μεμβράνης. Οι γλυκοπρωτεΐνες του πλάσματος είναι εξαιρετικά ειδικές. Έτσι, για παράδειγμα, μέσω αυτών υπάρχει μια αμοιβαία αναγνώριση των κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων του σπέρματος και των ωαρίων.

Στην επιφάνεια των ζωικών κυττάρων, οι αλυσίδες υδατανθράκων σχηματίζουν ένα λεπτό επιφανειακό στρώμα - γλυκοκάλυκα.Έχει βρεθεί σχεδόν σε όλα τα ζωικά κύτταρα, αλλά η σοβαρότητά του δεν είναι η ίδια (10-50 μικρά). Ο γλυκοκάλυκας παρέχει άμεση σύνδεση του κυττάρου με το εξωτερικό περιβάλλον· σε αυτό συμβαίνει εξωκυτταρική πέψη. οι υποδοχείς βρίσκονται στον γλυκοκάλυκα. Τα κύτταρα των βακτηρίων, των φυτών και των μυκήτων, εκτός από το πλασμάλεμα, περιβάλλονται και από κυτταρικές μεμβράνες.

Εσωτερικές μεμβράνεςτα ευκαρυωτικά κύτταρα οριοθετούν διαφορετικά μέρη του κυττάρου, σχηματίζοντας ένα είδος «διαμερισμάτων» - διαμερίσματα, που συμβάλλει στον διαχωρισμό διαφόρων διεργασιών μεταβολισμού και ενέργειας. Μπορεί να διαφέρουν ως προς τη χημική σύνθεση και τις λειτουργίες, αλλά διατηρούν το γενικό σχέδιο της δομής.

Λειτουργίες μεμβράνης:

1. Περιορισμός.Συνίσταται στο γεγονός ότι διαχωρίζουν τον εσωτερικό χώρο του κυττάρου από το εξωτερικό περιβάλλον. Η μεμβράνη είναι ημιπερατή, δηλαδή μόνο όσες ουσίες είναι απαραίτητες για το κύτταρο μπορούν ελεύθερα να την ξεπεράσουν, ενώ υπάρχουν μηχανισμοί μεταφοράς των απαραίτητων ουσιών.
2. Αισθητήριο νεύρο.Συνδέεται κυρίως με την αντίληψη των περιβαλλοντικών σημάτων και τη μεταφορά αυτών των πληροφοριών στο κύτταρο. Ειδικές πρωτεΐνες υποδοχέα είναι υπεύθυνες για αυτή τη λειτουργία. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι επίσης υπεύθυνες για την κυτταρική αναγνώριση σύμφωνα με την αρχή του «φίλου ή εχθρού», καθώς και για το σχηματισμό μεσοκυττάριων συνδέσεων, οι πιο μελετημένες από τις οποίες είναι οι συνάψεις των νευρικών κυττάρων.
3. καταλυτικός.Στις μεμβράνες εντοπίζονται πολυάριθμα ενζυμικά σύμπλοκα, με αποτέλεσμα να λαμβάνουν χώρα εντατικές συνθετικές διεργασίες σε αυτές.
4. Μετασχηματισμός ενέργειας.Συνδέεται με το σχηματισμό ενέργειας, την αποθήκευσή της με τη μορφή ATP και τη δαπάνη.
5. Διαμερισματικοποίηση.Οι μεμβράνες οριοθετούν επίσης το χώρο μέσα στο κύτταρο, διαχωρίζοντας έτσι τις αρχικές ουσίες της αντίδρασης και τα ένζυμα που μπορούν να πραγματοποιήσουν τις αντίστοιχες αντιδράσεις.
6. Σχηματισμός μεσοκυττάριων επαφών.Παρά το γεγονός ότι το πάχος της μεμβράνης είναι τόσο μικρό που δεν μπορεί να διακριθεί με γυμνό μάτι, αφενός, χρησιμεύει ως ένα αρκετά αξιόπιστο φράγμα για τα ιόντα και τα μόρια, ιδιαίτερα τα υδατοδιαλυτά, και αφετέρου, εξασφαλίζει τη μεταφορά τους μέσα στο κελί και έξω.
7. Μεταφορά.

μεταφορά μεμβράνης.Λόγω του γεγονότος ότι τα κύτταρα, ως στοιχειώδη βιολογικά συστήματα, είναι ανοιχτά συστήματα, για τη διασφάλιση του μεταβολισμού και της ενέργειας, τη διατήρηση της ομοιόστασης, της ανάπτυξης, της ευερεθιστότητας και άλλων διεργασιών, απαιτείται η μεταφορά ουσιών μέσω της μεμβράνης - μεταφορά μεμβράνης. Επί του παρόντος, η μεταφορά ουσιών μέσω της κυτταρικής μεμβράνης χωρίζεται σε ενεργητική, παθητική, ενδο- και εξωκυττάρωση.

Παθητική μεταφοράείναι ένα είδος μεταφοράς που πραγματοποιείται χωρίς τη δαπάνη ενέργειας από υψηλότερη συγκέντρωση σε χαμηλότερη. Λιπιδοδιαλυτά μικρά μη πολικά μόρια (O 2, CO 2) διεισδύουν εύκολα στο κύτταρο με απλή διάχυση. Τα αδιάλυτα σε λιπίδια, συμπεριλαμβανομένων των φορτισμένων μικρών σωματιδίων, συλλέγονται από πρωτεΐνες φορείς ή περνούν από ειδικά κανάλια (γλυκόζη, αμινοξέα, K+, PO 4 3-). Αυτό το είδος παθητική μεταφοράπου ονομάζεται διευκολυνόμενη διάχυση. Το νερό εισέρχεται στο κύτταρο μέσω των πόρων στη λιπιδική φάση, καθώς και μέσω ειδικών καναλιών επενδεδυμένων με πρωτεΐνες. Η μεταφορά νερού μέσω μιας μεμβράνης ονομάζεται ώσμωση.

Η όσμωση είναι εξαιρετικά σημαντική στη ζωή του κυττάρου, γιατί εάν τοποθετηθεί σε διάλυμα με μεγαλύτερη συγκέντρωση αλάτων από ό,τι στο κυτταρικό διάλυμα, τότε το νερό θα αρχίσει να φεύγει από το κύτταρο και ο όγκος των ζωντανών περιεχομένων θα αρχίσει να μειώνεται. . Στα ζωικά κύτταρα, το κύτταρο στο σύνολό του συρρικνώνεται και στα φυτικά κύτταρα, το κυτταρόπλασμα υστερεί πίσω από το κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο ονομάζεται πλασμόλυση. Όταν ένα κύτταρο τοποθετείται σε διάλυμα λιγότερο συμπυκνωμένο από το κυτταρόπλασμα, το νερό μεταφέρεται προς την αντίθετη κατεύθυνση - μέσα στο κύτταρο. Ωστόσο, υπάρχουν όρια στην επεκτασιμότητα του cyto μεμβράνη πλάσματος, και το ζωικό κύτταρο τελικά σπάει, ενώ στο φυτικό κύτταρο αυτό δεν είναι δυνατό λόγω του ισχυρού κυτταρικού τοιχώματος. Το φαινόμενο της πλήρωσης ολόκληρου του εσωτερικού χώρου του κυττάρου με κυτταρικό περιεχόμενο ονομάζεται αποπλασμόλυση. Η συγκέντρωση ενδοκυτταρικού άλατος πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την παρασκευή φαρμάκων, ειδικά για ενδοφλέβια χορήγηση, καθώς αυτό μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη στα κύτταρα του αίματος (για αυτό, χρησιμοποιείται φυσιολογικός ορός με συγκέντρωση χλωριούχου νατρίου 0,9%). Αυτό δεν είναι λιγότερο σημαντικό για την καλλιέργεια κυττάρων και ιστών, καθώς και οργάνων ζώων και φυτών.

ενεργή μεταφοράπροχωρά με τη δαπάνη ενέργειας ATP από μια χαμηλότερη συγκέντρωση μιας ουσίας σε μια υψηλότερη. Πραγματοποιείται με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών-αντλιών. Οι πρωτεΐνες αντλούν ιόντα K +, Na +, Ca 2+ και άλλα μέσω της μεμβράνης, γεγονός που συμβάλλει στη μεταφορά των σημαντικότερων οργανικών ουσιών, καθώς και στην ανάδυση νευρικών ερεθισμάτων κ.λπ.

Ενδοκυττάρωση- αυτή είναι μια ενεργή διαδικασία απορρόφησης ουσιών από το κύτταρο, κατά την οποία η μεμβράνη σχηματίζει κολπάκια και στη συνέχεια σχηματίζει μεμβρανικά κυστίδια - φαγοσώματα, τα οποία περιέχουν απορροφημένα αντικείμενα. Το πρωτογενές λυσόσωμα στη συνέχεια συντήκεται με το φαγόσωμα για να σχηματιστεί δευτερογενές λυσόσωμα, ή φαγολυσοσώμα, ή πεπτικό κενοτόπιο. Τα περιεχόμενα του κυστιδίου διασπώνται από ένζυμα λυσοσώματος και τα προϊόντα διάσπασης απορροφώνται και αφομοιώνονται από το κύτταρο. Τα άπεπτα υπολείμματα απομακρύνονται από το κύτταρο με εξωκυττάρωση. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ενδοκυττάρωσης: η φαγοκυττάρωση και η πινοκύττωση.

Φαγοκυττάρωσηείναι η διαδικασία σύλληψης από την επιφάνεια του κυττάρου και απορρόφησης στερεών σωματιδίων από το κύτταρο, και πινοκυττάρωση- υγρά. Η φαγοκυττάρωση εμφανίζεται κυρίως σε ζωικά κύτταρα (μονοκύτταρα ζώα, ανθρώπινα λευκοκύτταρα), παρέχει τη διατροφή τους και συχνά την προστασία του οργανισμού. Μέσω της πινοκυττάρωσης, συμβαίνει η απορρόφηση πρωτεϊνών, συμπλεγμάτων αντιγόνου-αντισώματος κατά τη διαδικασία των ανοσολογικών αντιδράσεων κ.λπ.. Ωστόσο, πολλοί ιοί εισέρχονται στο κύτταρο επίσης μέσω πινοκύτωσης ή φαγοκυττάρωσης. Στα κύτταρα των φυτών και των μυκήτων, η φαγοκυττάρωση είναι πρακτικά αδύνατη, αφού περιβάλλονται από ισχυρές κυτταρικές μεμβράνες.

Εξωκυττάρωσηείναι η αντίστροφη διαδικασία της ενδοκυττάρωσης. Έτσι, απελευθερώνονται άπεπτα υπολείμματα τροφής από τα πεπτικά κενοτόπια, αφαιρούνται οι ουσίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή του κυττάρου και του οργανισμού συνολικά. Για παράδειγμα, η μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων συμβαίνει λόγω της απελευθέρωσης χημικών αγγελιοφόρων από τον νευρώνα που στέλνει την ώθηση - μεσολαβητέςκαι στα φυτικά κύτταρα, με αυτόν τον τρόπο απελευθερώνονται βοηθητικοί υδατάνθρακες της κυτταρικής μεμβράνης.

Κυτταρικά τοιχώματα φυτικών κυττάρων, μυκήτων και βακτηρίων.Έξω από τη μεμβράνη, το κύτταρο μπορεί να εκκρίνει ένα ισχυρό πλαίσιο - κυτταρική μεμβράνη,ή κυτταρικό τοίχωμα.

Στα φυτά, το κυτταρικό τοίχωμα αποτελείται από κυτταρίνησυσκευασμένο σε δέσμες των 50-100 μορίων. Τα κενά μεταξύ τους γεμίζουν με νερό και άλλους υδατάνθρακες. Η μεμβράνη των φυτικών κυττάρων τρυπιέται από σωληνάρια - πλασμοδεσματααπό το οποίο διέρχονται οι μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου. Τα πλασμοδέσματα μεταφέρουν ουσίες μεταξύ των κυττάρων. Ωστόσο, η μεταφορά ουσιών, όπως το νερό, μπορεί επίσης να συμβεί κατά μήκος των ίδιων των κυτταρικών τοιχωμάτων. Με την πάροδο του χρόνου, διάφορες ουσίες, συμπεριλαμβανομένων τανινών ή ουσιών που μοιάζουν με λίπος, συσσωρεύονται στην κυτταρική μεμβράνη των φυτών, γεγονός που οδηγεί σε λιγνίωση ή φελλό του ίδιου του κυτταρικού τοιχώματος, μετατόπιση νερού και θάνατο του κυτταρικού περιεχομένου. Ανάμεσα στα κυτταρικά τοιχώματα των γειτονικών φυτικών κυττάρων υπάρχουν μαξιλαράκια που μοιάζουν με ζελέ - μεσαίες πλάκες που τα στερεώνουν μεταξύ τους και τσιμεντώνουν το σώμα του φυτού στο σύνολό του. Καταστρέφονται μόνο κατά τη διαδικασία ωρίμανσης των καρπών και όταν πέφτουν τα φύλλα.

Τα κυτταρικά τοιχώματα των μυκητιακών κυττάρων σχηματίζονται χιτίνη- ένας υδατάνθρακας που περιέχει άζωτο. Είναι αρκετά δυνατά και αποτελούν τον εξωτερικό σκελετό του κυττάρου, αλλά παρόλα αυτά, όπως στα φυτά, εμποδίζουν τη φαγοκυττάρωση.

Στα βακτήρια, το κυτταρικό τοίχωμα περιέχει υδατάνθρακες με θραύσματα πεπτιδίων - murein, ωστόσο, η περιεκτικότητά του ποικίλλει σημαντικά σε διαφορετικές ομάδες βακτηρίων. Στην κορυφή του κυτταρικού τοιχώματος, άλλοι πολυσακχαρίτες μπορούν επίσης να απελευθερωθούν, σχηματίζοντας μια βλεννώδη κάψουλα που προστατεύει τα βακτήρια από εξωτερικές επιδράσεις.

Το κέλυφος καθορίζει το σχήμα του κυττάρου, χρησιμεύει ως μηχανικό στήριγμα, εκτελεί προστατευτική λειτουργία, παρέχει τις οσμωτικές ιδιότητες του κυττάρου, περιορίζοντας το τέντωμα του ζωντανού περιεχομένου και αποτρέποντας τη ρήξη του κυττάρου, η οποία αυξάνεται λόγω της εισροής νερό. Επιπλέον, το νερό και οι ουσίες που διαλύονται σε αυτό ξεπερνούν το κυτταρικό τοίχωμα πριν εισέλθουν στο κυτταρόπλασμα ή, αντίθετα, όταν φεύγουν από αυτό, ενώ το νερό μεταφέρεται κατά μήκος των κυτταρικών τοιχωμάτων ταχύτερα από ό,τι μέσω του κυτταροπλάσματος.

Κυτόπλασμα

Κυτόπλασμαείναι το εσωτερικό του κελιού. Όλα τα οργανίδια του κυττάρου, ο πυρήνας και διάφορα απόβλητα είναι βυθισμένα σε αυτό.

Το κυτταρόπλασμα συνδέει όλα τα μέρη του κυττάρου μεταξύ τους, σε αυτό λαμβάνουν χώρα πολυάριθμες μεταβολικές αντιδράσεις. Το κυτταρόπλασμα διαχωρίζεται από το περιβάλλον και χωρίζεται σε διαμερίσματα με μεμβράνες, δηλαδή τα κύτταρα έχουν δομή μεμβράνης. Μπορεί να είναι σε δύο καταστάσεις - sol και gel. Σολ- αυτή είναι μια ημι-υγρή, ζελατινώδης κατάσταση του κυτταροπλάσματος, στην οποία οι ζωτικές διεργασίες προχωρούν πιο εντατικά, και γέλη- μια πιο πυκνή, ζελατινώδης κατάσταση που εμποδίζει τη ροή των χημικών αντιδράσεων και τη μεταφορά ουσιών.

Το υγρό μέρος του κυτταροπλάσματος χωρίς οργανίδια ονομάζεται υαλόπλασμα. Το υαλόπλασμα, ή κυτταρόπλασμα, είναι ένα κολλοειδές διάλυμα στο οποίο υπάρχει ένα είδος αιωρήματος αρκετά μεγάλων σωματιδίων, όπως πρωτεΐνες, που περιβάλλονται από δίπολα μορίων νερού. Η καθίζηση αυτού του αιωρήματος δεν συμβαίνει λόγω του ότι έχουν το ίδιο φορτίο και απωθούν το ένα το άλλο.

Οργανίδια

Οργανίδια- Αυτά είναι μόνιμα συστατικά του κυττάρου που εκτελούν ορισμένες λειτουργίες.

Ανάλογα με τα δομικά χαρακτηριστικά χωρίζονται σε μεμβρανικά και μη. ΜεμβράνηΤα οργανίδια, με τη σειρά τους, αναφέρονται ως μονής μεμβράνης (ενδοπλασματικό δίκτυο, σύμπλεγμα Golgi και λυσοσώματα) ή διπλής μεμβράνης (μιτοχόνδρια, πλαστίδια και πυρήνας). Μη μεμβράνηΤα οργανίδια είναι τα ριβοσώματα, οι μικροσωληνίσκοι, τα μικρονημάτια και το κυτταρικό κέντρο. Από τα αναφερόμενα οργανίδια, μόνο τα ριβοσώματα είναι εγγενή στα προκαρυωτικά.

Η δομή και οι λειτουργίες του πυρήνα. Πυρήνας- ένα μεγάλο οργανίδιο δύο μεμβρανών που βρίσκεται στο κέντρο του κυττάρου ή στην περιφέρειά του. Το μέγεθος του πυρήνα μπορεί να ποικίλλει μεταξύ 3-35 microns. Το σχήμα του πυρήνα είναι πιο συχνά σφαιρικό ή ελλειψοειδές, αλλά υπάρχουν επίσης πυρήνες σε σχήμα ράβδου, σε σχήμα ατράκτου, σε σχήμα φασολιού, με λοβούς και ακόμη και σε τμηματικούς πυρήνες. Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι το σχήμα του πυρήνα αντιστοιχεί στο σχήμα του ίδιου του κυττάρου.

Τα περισσότερα κύτταρα έχουν έναν πυρήνα, αλλά, για παράδειγμα, στα κύτταρα του ήπατος και της καρδιάς μπορεί να υπάρχουν δύο, και σε έναν αριθμό νευρώνων - έως και 15. Οι σκελετικές μυϊκές ίνες συνήθως περιέχουν πολλούς πυρήνες, αλλά δεν είναι κύτταρα με την πλήρη έννοια του η λέξη, αφού σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της σύντηξης πολλών κυττάρων.

Ο πυρήνας περιβάλλεται πυρηνικό περίβλημα, και ο εσωτερικός του χώρος γεμίζει πυρηνικό χυμό, ή πυρηνόπλασμα (καρυόπλασμα)στα οποία βυθίζονται χρωματίνηκαι πυρήνας. Ο πυρήνας εκτελεί τόσο σημαντικές λειτουργίες όπως η αποθήκευση και η μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών, καθώς και ο έλεγχος της ζωτικής δραστηριότητας των κυττάρων.

Ο ρόλος του πυρήνα στη μετάδοση κληρονομικών πληροφοριών έχει αποδειχθεί πειστικά σε πειράματα με τα πράσινα φύκια κοτύλη. Σε ένα μόνο γιγαντιαίο κελί, που φτάνει τα 5 εκατοστά, διακρίνονται ένα καπέλο, ένα πόδι και ένας ριζοειδής. Επιπλέον, περιέχει μόνο έναν πυρήνα που βρίσκεται στο ριζοειδή. Στη δεκαετία του 1930, ο I. Hemmerling μεταφύτευσε τον πυρήνα ενός είδους κοτύλης με πράσινο χρώμα σε ριζοειδή άλλου είδους, με καφέ χρώμα, στο οποίο αφαιρέθηκε ο πυρήνας. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το φυτό με τον μεταμοσχευμένο πυρήνα απέκτησε ένα νέο καπάκι, όπως το φύκι-δότης του πυρήνα. Ταυτόχρονα, το καπάκι ή το κοτσάνι που χωρίστηκε από το ριζοειδή, που δεν περιείχε πυρήνα, πέθανε μετά από κάποιο χρονικό διάστημα.

πυρηνικό περίβλημαΣχηματίζεται από δύο μεμβράνες - εξωτερική και εσωτερική, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας χώρος. Ο διαμεμβρανικός χώρος επικοινωνεί με την κοιλότητα του τραχιού ενδοπλασματικού δικτύου και η εξωτερική μεμβράνη του πυρήνα μπορεί να μεταφέρει ριβοσώματα. Το πυρηνικό περίβλημα είναι διαποτισμένο από πολυάριθμους πόρους, με ειδικές πρωτεΐνες. Οι ουσίες μεταφέρονται μέσω των πόρων: απαραίτητες πρωτεΐνες(συμπεριλαμβανομένων των ενζύμων), ιόντα, νουκλεοτίδια και άλλες ουσίες, και μόρια RNA, πρωτεΐνες απόβλητα, υπομονάδες ριβοσωμάτων το αφήνουν. Έτσι, οι λειτουργίες του πυρηνικού περιβλήματος είναι ο διαχωρισμός του περιεχομένου του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα, καθώς και η ρύθμιση του μεταβολισμού μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος.

Πυρηνόπλασμαονομάζεται το περιεχόμενο του πυρήνα, στον οποίο είναι βυθισμένα η χρωματίνη και ο πυρήνας. Είναι ένα κολλοειδές διάλυμα, που χημικά θυμίζει το κυτταρόπλασμα. Ένζυμα του πυρηνοπλάσματος καταλύουν την ανταλλαγή αμινοξέων, νουκλεοτιδίων, πρωτεϊνών κ.λπ. Το νουκλεόπλασμα συνδέεται με το υαλόπλασμα μέσω πυρηνικών πόρων. Οι λειτουργίες του πυρηνοπλάσματος, όπως και του υαλοπλάσματος, είναι να διασφαλίζουν τη διασύνδεση όλων των δομικών συστατικών του πυρήνα και την υλοποίηση ενός αριθμού ενζυματικών αντιδράσεων.

χρωματίνηονομάζεται ένα σύνολο λεπτών νημάτων και κόκκων που βυθίζονται στο πυρηνόπλασμα. Μπορεί να ανιχνευθεί μόνο με χρώση, καθώς οι δείκτες διάθλασης της χρωματίνης και του πυρηνοπλάσματος είναι περίπου οι ίδιοι. Το νηματώδες συστατικό της χρωματίνης ονομάζεται ευχρωματίνη, και κοκκώδη ετεροχρωματίνη. Η ευχρωματίνη συμπιέζεται ασθενώς, καθώς διαβάζονται κληρονομικές πληροφορίες από αυτήν, ενώ η πιο σπειροειδής ετεροχρωματίνη είναι γενετικά ανενεργή.

Η χρωματίνη είναι μια δομική τροποποίηση των χρωμοσωμάτων σε έναν μη διαιρούμενο πυρήνα. Έτσι, τα χρωμοσώματα υπάρχουν συνεχώς στον πυρήνα· μόνο η κατάστασή τους αλλάζει ανάλογα με τη λειτουργία που εκτελεί ο πυρήνας τη δεδομένη στιγμή.

Η σύνθεση της χρωματίνης περιλαμβάνει κυρίως νουκλεοπρωτεΐνες (δεοξυριβονουκλεοπρωτεΐνες και ριβονουκλεοπρωτεΐνες), καθώς και ένζυμα, τα σημαντικότερα από τα οποία σχετίζονται με τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, και ορισμένες άλλες ουσίες.

Οι λειτουργίες της χρωματίνης συνίστανται, πρώτον, στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων ειδικών για έναν δεδομένο οργανισμό, τα οποία κατευθύνουν τη σύνθεση συγκεκριμένων πρωτεϊνών και, δεύτερον, στη μεταφορά κληρονομικών ιδιοτήτων από το μητρικό κύτταρο στα θυγατρικά κύτταρα, για τα οποία είναι τα νήματα της χρωματίνης. συσκευάζονται σε χρωμοσώματα κατά τη διαίρεση.

πυρήνας- ένα σφαιρικό σώμα, καθαρά ορατό σε μικροσκόπιο με διάμετρο 1-3 μικρά. Σχηματίζεται σε περιοχές χρωματίνης που κωδικοποιούν πληροφορίες σχετικά με τη δομή του rRNA και των πρωτεϊνών του ριβοσώματος. Ο πυρήνας στον πυρήνα είναι συχνά ένας, αλλά σε εκείνα τα κύτταρα όπου λαμβάνουν χώρα έντονες ζωτικές διεργασίες, μπορεί να υπάρχουν δύο ή περισσότεροι πυρήνες. Οι λειτουργίες των πυρήνων είναι η σύνθεση του rRNA και η συγκρότηση υπομονάδων ριβοσώματος συνδυάζοντας το rRNA με πρωτεΐνες που προέρχονται από το κυτταρόπλασμα.

Μιτοχόνδρια- οργανίδια δύο μεμβρανών στρογγυλού, ωοειδούς ή ραβδοειδούς σχήματος, αν και απαντώνται και σπειροειδή (στα σπερματοζωάρια). Τα μιτοχόνδρια έχουν διάμετρο έως 1 μm και μήκος έως 7 μm. Ο χώρος μέσα στα μιτοχόνδρια είναι γεμάτος με μήτρα. ΜήτραΕίναι η κύρια ουσία των μιτοχονδρίων. Ένα κυκλικό μόριο DNA και ριβοσώματα είναι βυθισμένα σε αυτό. Η εξωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων είναι λεία και αδιαπέραστη από πολλές ουσίες. Η εσωτερική μεμβράνη έχει αποφύσεις - cristae, που αυξάνουν την επιφάνεια των μεμβρανών για να συμβούν χημικές αντιδράσεις. Στην επιφάνεια της μεμβράνης υπάρχουν πολυάριθμα πρωτεϊνικά σύμπλοκα που αποτελούν τη λεγόμενη αναπνευστική αλυσίδα, καθώς και ένζυμα της συνθετάσης ATP σε σχήμα μανιταριού. Στα μιτοχόνδρια λαμβάνει χώρα το αερόβιο στάδιο της αναπνοής, κατά το οποίο συντίθεται το ATP.

πλαστίδια- μεγάλα οργανίδια δύο μεμβρανών, χαρακτηριστικά μόνο για τα φυτικά κύτταρα. Ο εσωτερικός χώρος των πλαστιδίων είναι γεμάτος στρώμα, ή μήτρα. Στο στρώμα υπάρχει ένα περισσότερο ή λιγότερο ανεπτυγμένο σύστημα μεμβρανικών κυστιδίων - θυλακοειδή, που συλλέγονται σε σωρούς - δημητριακά, καθώς και το δικό του κυκλικό μόριο DNA και ριβοσώματα. Υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι πλαστιδίων: χλωροπλάστες, χρωμοπλάστες, λευκοπλάστες και προπλαστίδια.

Χλωροπλάστες- Πρόκειται για πράσινα πλαστίδια με διάμετρο 3-10 μικρά, ευδιάκριτα στο μικροσκόπιο. Βρίσκονται μόνο στα πράσινα μέρη των φυτών - φύλλα, νεαρούς μίσχους, άνθη και καρπούς. Οι χλωροπλάστες έχουν ως επί το πλείστον ωοειδές ή ελλειψοειδές σχήμα, αλλά μπορούν επίσης να έχουν σχήμα κυπέλλου, σπειροειδές, ακόμη και λοβωτό. Ο αριθμός των χλωροπλαστών σε ένα κύτταρο είναι κατά μέσο όρο από 10 έως 100 τεμάχια. Ωστόσο, για παράδειγμα, σε ορισμένα φύκια μπορεί να είναι ένα, να έχει σημαντικό μέγεθος και πολύπλοκο σχήμα - τότε ονομάζεται χρωματοφόρα. Σε άλλες περιπτώσεις, ο αριθμός των χλωροπλαστών μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες, ενώ το μέγεθός τους είναι μικρό. Το χρώμα των χλωροπλαστών οφείλεται στην κύρια χρωστική ουσία της φωτοσύνθεσης - χλωροφύλλη, αν και περιέχουν επιπλέον χρωστικές - καροτενοειδή. Τα καροτενοειδή γίνονται αισθητά μόνο το φθινόπωρο, όταν καταστρέφεται η χλωροφύλλη στα γηράσκοντα φύλλα. Η κύρια λειτουργία των χλωροπλαστών είναι η φωτοσύνθεση. Οι φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης συμβαίνουν στις μεμβράνες των θυλακοειδών, στις οποίες στερεώνονται τα μόρια της χλωροφύλλης, και οι σκοτεινές αντιδράσεις συμβαίνουν στο στρώμα, το οποίο περιέχει πολλά ένζυμα.

Χρωμοπλάστεςείναι κίτρινα, πορτοκαλί και κόκκινα πλαστίδια που περιέχουν καροτενοειδείς χρωστικές. Το σχήμα των χρωμοπλαστών μπορεί επίσης να ποικίλλει σημαντικά: είναι σωληνοειδείς, σφαιρικοί, κρυσταλλικοί κ.λπ. Οι χρωμοπλάστες δίνουν χρώμα στα άνθη και τους καρπούς των φυτών, προσελκύοντας επικονιαστές και διασκορπιστές σπόρων και καρπών.

Λευκοπλάστες- Πρόκειται για λευκά ή άχρωμα πλαστίδια, κυρίως στρογγυλά ή ωοειδή. Είναι κοινά σε μη φωτοσυνθετικά μέρη των φυτών, όπως το δέρμα των φύλλων, οι κόνδυλοι πατάτας κ.λπ. Αποθηκεύουν θρεπτικά συστατικά, πιο συχνά άμυλο, αλλά σε ορισμένα φυτά μπορεί να είναι πρωτεΐνες ή λάδι.

Τα πλαστίδια σχηματίζονται στα φυτικά κύτταρα από προπλαστίδια, τα οποία υπάρχουν ήδη στα κύτταρα. εκπαιδευτικό ιστόκαι είναι μικρά σώματα δύο μεμβρανών. Στα αρχικά στάδια ανάπτυξης ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΤα πλαστίδια μπορούν να μετατραπούν μεταξύ τους: όταν εκτίθενται στο φως, οι λευκοπλάστες ενός κονδύλου πατάτας και οι χρωμοπλάστες μιας ρίζας καρότου γίνονται πράσινοι.

Τα πλαστίδια και τα μιτοχόνδρια ονομάζονται ημιαυτόνομα κυτταρικά οργανίδια, καθώς έχουν τα δικά τους μόρια DNA και ριβοσώματα, πραγματοποιούν πρωτεϊνική σύνθεση και διαιρούνται ανεξάρτητα από την κυτταρική διαίρεση. Αυτά τα χαρακτηριστικά εξηγούνται από την προέλευση από μονοκύτταρους προκαρυωτικούς οργανισμούς. Ωστόσο, η «ανεξαρτησία» των μιτοχονδρίων και των πλαστιδίων είναι περιορισμένη, καθώς το DNA τους περιέχει πολύ λίγα γονίδια για ελεύθερη ύπαρξη, οι υπόλοιπες πληροφορίες κωδικοποιούνται στα χρωμοσώματα του πυρήνα, γεγονός που του επιτρέπει να ελέγχει αυτά τα οργανίδια.

Ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), ή ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), είναι ένα μονομεμβρανικό οργανίδιο, το οποίο είναι ένα δίκτυο μεμβρανικών κοιλοτήτων και σωληναρίων, που καταλαμβάνει έως και το 30% του περιεχομένου του κυτταροπλάσματος. Η διάμετρος των σωληναρίων ER είναι περίπου 25–30 nm. Υπάρχουν δύο τύποι EPS - τραχύ και λείο. Τραχύ XPSφέρει ριβοσώματα και είναι όπου συντίθενται οι πρωτεΐνες. Ομαλό EPSχωρίς ριβοσώματα. Η λειτουργία του είναι η σύνθεση λιπιδίων και υδατανθράκων, καθώς και η μεταφορά, αποθήκευση και διάθεση τοξικών ουσιών. Αναπτύσσεται ιδιαίτερα σε εκείνα τα κύτταρα όπου λαμβάνουν χώρα έντονες μεταβολικές διεργασίες, για παράδειγμα, στα ηπατικά κύτταρα -ηπατοκύτταρα- και στις σκελετικές μυϊκές ίνες. Οι ουσίες που συντίθενται στο EPS μεταφέρονται στη συσκευή Golgi. Στο ER συναρμολογούνται και κυτταρικές μεμβράνες, αλλά ο σχηματισμός τους ολοκληρώνεται στη συσκευή Golgi.

συσκευή golgi,ή σύμπλεγμα golgi, είναι ένα οργανίδιο μιας μεμβράνης που σχηματίζεται από ένα σύστημα επίπεδων δεξαμενών, σωληναρίων και κυστιδίων που αποκολλώνται από αυτά. Η δομική μονάδα της συσκευής Golgi είναι δικτυόσωμα- μια στοίβα δεξαμενών, στον έναν πόλο των οποίων προέρχονται ουσίες από το ER και από τον αντίθετο πόλο, έχοντας υποστεί ορισμένους μετασχηματισμούς, συσκευάζονται σε φυσαλίδες και στέλνονται σε άλλα μέρη του κυττάρου. Η διάμετρος των δεξαμενών είναι περίπου 2 μικρά και οι μικρές φυσαλίδες είναι περίπου 20-30 μικρά. Οι κύριες λειτουργίες του συμπλέγματος Golgi είναι η σύνθεση ορισμένων ουσιών και η τροποποίηση (αλλαγή) πρωτεϊνών, λιπιδίων και υδατανθράκων που προέρχονται από το ER, ο τελικός σχηματισμός μεμβρανών, καθώς και η μεταφορά ουσιών μέσω του κυττάρου, η ανανέωση του τις δομές του και το σχηματισμό λυσοσωμάτων. Η συσκευή Golgi πήρε το όνομά της προς τιμήν του Ιταλού επιστήμονα Camillo Golgi, ο οποίος ανακάλυψε για πρώτη φορά αυτό το οργανοειδές (1898).

Λυσοσώματα- μικρά οργανίδια μονής μεμβράνης διαμέτρου έως 1 micron, τα οποία περιέχουν υδρολυτικά ένζυμα που εμπλέκονται στην ενδοκυτταρική πέψη. Οι μεμβράνες των λυσοσωμάτων είναι ελάχιστα διαπερατές για αυτά τα ένζυμα, επομένως η απόδοση των λειτουργιών τους από τα λυσοσώματα είναι πολύ ακριβής και στοχευμένη. Έτσι, παίρνουν ενεργό μέρος στη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης, σχηματίζοντας πεπτικά κενοτόπια και σε περίπτωση ασιτίας ή βλάβης σε ορισμένα μέρη του κυττάρου, τα χωνεύουν χωρίς να επηρεάζουν άλλα. Πρόσφατα, ανακαλύφθηκε ο ρόλος των λυσοσωμάτων στις διαδικασίες κυτταρικού θανάτου.

Κυτταρικό κενό- μια κοιλότητα στο κυτταρόπλασμα των φυτικών και ζωικών κυττάρων, οριοθετημένη από μια μεμβράνη και γεμάτη με υγρό. Πεπτικά και συσταλτικά κενοτόπια βρίσκονται σε κύτταρα πρωτόζωων. Τα πρώτα συμμετέχουν στη διαδικασία της φαγοκυττάρωσης, καθώς διασπούν τα θρεπτικά συστατικά. Τα τελευταία εξασφαλίζουν τη διατήρηση της ισορροπίας νερού-αλατιού λόγω της ωσμορύθμισης. Στα πολυκύτταρα ζώα εντοπίζονται κυρίως πεπτικά κενοτόπια.

Στα φυτικά κύτταρα, τα κενοτόπια είναι πάντα παρόντα, περιβάλλονται από μια ειδική μεμβράνη και γεμίζουν με κυτταρικό χυμό. Η μεμβράνη που περιβάλλει το κενοτόπιο είναι παρόμοια σε χημική σύνθεση, δομή και λειτουργίες με την πλασματική μεμβράνη. χυμός κυττάρωναντιπροσωπεύει ένα υδατικό διάλυμα διαφόρων ανόργανων και οργανικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένων ανόργανων αλάτων, οργανικών οξέων, υδατανθράκων, πρωτεϊνών, γλυκοσιδών, αλκαλοειδών, κ.λπ. Αυτό το τμήμα του κυττάρου εκτελεί αποθηκευτικές, απεκκριτικές, οσμωτικές, προστατευτικές, λυσοσωμικές και άλλες λειτουργίες, καθώς συσσωρεύει θρεπτικά συστατικά και άχρηστα προϊόντα, παρέχει νερό και διατηρεί το σχήμα και τον όγκο του κυττάρου και επίσης περιέχει ένζυμα για τη διάσπαση πολλών κυτταρικά συστατικά. Επιπλέον, οι βιολογικά δραστικές ουσίες των κενοτοπίων μπορούν να εμποδίσουν πολλά ζώα να φάνε αυτά τα φυτά. Σε ορισμένα φυτά, λόγω της διόγκωσης των κενοτοπίων, η ανάπτυξη των κυττάρων συμβαίνει με τέντωμα.

Τα κενοτόπια υπάρχουν επίσης στα κύτταρα ορισμένων μυκήτων και βακτηρίων, αλλά στους μύκητες επιτελούν μόνο τη λειτουργία της ωσμορύθμισης, ενώ στα κυανοβακτήρια διατηρούν την άνωση και συμμετέχουν στις διαδικασίες πρόσληψης αζώτου από τον αέρα.

Ριβοσώματα- μικρά οργανίδια μη μεμβράνης με διάμετρο 15-20 μικρά, αποτελούμενα από δύο υπομονάδες - μεγάλες και μικρές. Οι ευκαρυωτικές υπομονάδες ριβοσώματος συναρμολογούνται στον πυρήνα και στη συνέχεια μεταφέρονται στο κυτταρόπλασμα. Τα ριβοσώματα των προκαρυωτών, των μιτοχονδρίων και των πλαστιδίων είναι μικρότερα από αυτά των ευκαρυωτών. Οι υπομονάδες ριβοσώματος περιλαμβάνουν rRNA και πρωτεΐνες.

Ο αριθμός των ριβοσωμάτων σε ένα κύτταρο μπορεί να φτάσει αρκετές δεκάδες εκατομμύρια: στο κυτταρόπλασμα, τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση και στο ακατέργαστο ER βρίσκονται σε δεσμευμένη κατάσταση. Συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών, συγκεκριμένα, πραγματοποιούν τη διαδικασία της μετάφρασης - τη βιοσύνθεση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε ένα μόριο mRNA. Στα ελεύθερα ριβοσώματα συντίθενται πρωτεΐνες υαλοπλάσματος, μιτοχόνδρια, πλαστίδια και δικές τους πρωτεΐνες ριβοσωμάτων, ενώ σε ριβοσώματα συνδεδεμένα με το ακατέργαστο ER, οι πρωτεΐνες μεταφράζονται για απέκκριση από τα κύτταρα, συναρμολόγηση μεμβρανών, σχηματισμό λυσοσωμάτων και κενοτοπίων.

Τα ριβοσώματα μπορούν να εντοπίζονται στο υαλόπλασμα μεμονωμένα ή να συναρμολογούνται σε ομάδες με ταυτόχρονη σύνθεση πολλών πολυπεπτιδικών αλυσίδων σε ένα mRNA. Αυτές οι ομάδες ριβοσωμάτων ονομάζονται πολυριβοσώματα, ή πολυσώματα.

μικροσωληνίσκους- Πρόκειται για κυλινδρικά κούφια μη μεμβρανώδη οργανίδια που διαπερνούν ολόκληρο το κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Η διάμετρός τους είναι περίπου 25 nm, το πάχος του τοιχώματος είναι 6-8 nm. Αποτελούνται από πολλά μόρια πρωτεΐνης. τουμπουλίνη,που σχηματίζουν αρχικά 13 κλώνους που μοιάζουν με χάντρες και στη συνέχεια συναρμολογούνται σε μικροσωληνίσκο. Οι μικροσωληνίσκοι σχηματίζουν ένα κυτταροπλασματικό δίκτυο που δίνει στο κύτταρο σχήμα και όγκο, συνδέει την πλασματική μεμβράνη με άλλα μέρη του κυττάρου, παρέχει μεταφορά ουσιών μέσω του κυττάρου, συμμετέχει στην κίνηση του κυττάρου και των ενδοκυτταρικών συστατικών, καθώς και στη διαίρεση του γενετικού υλικού. Αποτελούν μέρος του κυτταρικού κέντρου και των οργανιδίων κίνησης - μαστίγια και βλεφαρίδες.

μικρονημάτια,ή μικρονημάτια, είναι επίσης οργανίδια μη μεμβράνης, ωστόσο, έχουν νηματώδες σχήμα και σχηματίζονται όχι από τουμπουλίνη, αλλά ακτινόμη. Συμμετέχουν στις διαδικασίες μεταφοράς μεμβράνης, μεσοκυττάριας αναγνώρισης, διαίρεσης του κυτταρικού κυτταροπλάσματος και στην κίνησή του. Στα μυϊκά κύτταρα, η αλληλεπίδραση των μικρονημάτων ακτίνης με τα νημάτια μυοσίνης παρέχει συστολή.

Οι μικροσωληνίσκοι και τα μικρονημάτια σχηματίζουν τον εσωτερικό σκελετό του κυττάρου κυτταροσκελετός. Είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο ινών που παρέχουν μηχανική υποστήριξη για την πλασματική μεμβράνη, καθορίζει το σχήμα του κυττάρου, τη θέση των κυτταρικών οργανιδίων και την κίνησή τους κατά την κυτταρική διαίρεση.

Κέντρο κυττάρων- οργανίδιο μη μεμβράνης που βρίσκεται σε ζωικά κύτταρα κοντά στον πυρήνα. απουσιάζει στα φυτικά κύτταρα. Το μήκος του είναι περίπου 0,2–0,3 μm και η διάμετρός του είναι 0,1–0,15 μm. Το κέντρο των κυττάρων αποτελείται από δύο κεντρόλεςπου βρίσκεται σε αμοιβαία κάθετα επίπεδα, και ακτινοβόλο σφαίρααπό μικροσωληνίσκους. Κάθε κεντριόλιο σχηματίζεται από εννέα ομάδες μικροσωληνίσκων, που συλλέγονται σε τρία, δηλαδή τρίδυμα. Το κυτταρικό κέντρο συμμετέχει στη συναρμολόγηση μικροσωληνίσκων, στη διαίρεση του κληρονομικού υλικού του κυττάρου, καθώς και στο σχηματισμό μαστιγίων και βλεφαρίδων.

Οργανίδια κίνησης. Μαστίγιακαι βλεφαρίδεςείναι αποφύσεις κυττάρων που καλύπτονται με πλάσμα. Αυτά τα οργανίδια βασίζονται σε εννέα ζεύγη μικροσωληνίσκων που βρίσκονται κατά μήκος της περιφέρειας και σε δύο ελεύθερους μικροσωληνίσκους στο κέντρο. Οι μικροσωληνίσκοι συνδέονται μεταξύ τους με διάφορες πρωτεΐνες που εξασφαλίζουν τη συντονισμένη απόκλισή τους από τον άξονα - ταλάντωση. Οι διακυμάνσεις εξαρτώνται από την ενέργεια, δηλαδή, η ενέργεια των μακροεργικών δεσμών του ATP δαπανάται σε αυτή τη διαδικασία. Η αποκατάσταση των χαμένων μαστιγίων και βλεφαρίδων είναι μια λειτουργία βασικά σώματα, ή κινετοσώματαπου βρίσκονται στη βάση τους.

Το μήκος των βλεφαρίδων είναι περίπου 10-15 nm και το μήκος των μαστιγίων είναι 20-50 μικρά. Λόγω των αυστηρά κατευθυνόμενων κινήσεων των μαστιγίων και των βλεφαρίδων, δεν πραγματοποιείται μόνο η κίνηση των μονοκύτταρων ζώων, των σπερματοζωαρίων κ.λπ., αλλά και οι αεραγωγοί καθαρίζονται, το ωάριο κινείται μέσα από τις σάλπιγγες, αφού όλα αυτά τα μέρη του ανθρώπου το σώμα είναι επενδεδυμένο με βλεφαροφόρο επιθήλιο.

εγκλείσματα

εγκλείσματα- Πρόκειται για μη μόνιμα συστατικά του κυττάρου, τα οποία σχηματίζονται και εξαφανίζονται στην πορεία της ζωής του. Αυτά περιλαμβάνουν και τις δύο εφεδρικές ουσίες, για παράδειγμα, κόκκους αμύλου ή πρωτεΐνης στα φυτικά κύτταρα, κόκκους γλυκογόνου σε ζωικά και μυκητιακά κύτταρα, βολουτίνη στα βακτήρια, σταγόνες λίπους σε όλους τους τύπους κυττάρων και απόβλητα, ειδικότερα, άπεπτα υπολείμματα τροφίμων ως αποτέλεσμα της φαγοκυττάρωσης. , σχηματίζοντας τα λεγόμενα υπολειμματικά σώματα.

Η σχέση της δομής και των λειτουργιών των μερών και των οργανιδίων του κυττάρου είναι η βάση της ακεραιότητάς του

Κάθε ένα από τα μέρη του κυττάρου, αφενός, είναι μια ξεχωριστή δομή με συγκεκριμένη δομή και λειτουργίες, και αφετέρου, ένα συστατικό ενός πιο πολύπλοκου συστήματος που ονομάζεται κύτταρο. Οι περισσότερες από τις κληρονομικές πληροφορίες ενός ευκαρυωτικού κυττάρου συγκεντρώνονται στον πυρήνα, αλλά ο ίδιος ο πυρήνας δεν είναι σε θέση να εξασφαλίσει την εφαρμογή του, καθώς αυτό απαιτεί τουλάχιστον το κυτταρόπλασμα, το οποίο ενεργεί ως η κύρια ουσία, και τα ριβοσώματα στα οποία λαμβάνει χώρα αυτή η σύνθεση. . Τα περισσότερα ριβοσώματα βρίσκονται στο κοκκώδες ενδοπλασματικό δίκτυο, από όπου οι πρωτεΐνες μεταφέρονται συχνότερα στο σύμπλεγμα Golgi και στη συνέχεια, μετά από τροποποίηση, σε εκείνα τα μέρη του κυττάρου για τα οποία προορίζονται ή απεκκρίνονται. Η μεμβρανική συσκευασία πρωτεϊνών και υδατανθράκων μπορεί να ενσωματωθεί στις οργανοειδείς μεμβράνες και στην κυτταροπλασματική μεμβράνη, διασφαλίζοντας τη συνεχή ανανέωσή τους. Τα λυσοσώματα και τα κενοτόπια, που εκτελούν τις πιο σημαντικές λειτουργίες, είναι επίσης δεμένα από το σύμπλεγμα Golgi. Για παράδειγμα, χωρίς λυσοσώματα, τα κύτταρα θα μετατρέπονταν γρήγορα σε ένα είδος χωματερής μορίων και δομών αποβλήτων.

Όλες αυτές οι διαδικασίες απαιτούν ενέργεια που παράγεται από τα μιτοχόνδρια και, στα φυτά, επίσης από τους χλωροπλάστες. Και παρόλο που αυτά τα οργανίδια είναι σχετικά αυτόνομα, αφού έχουν τα δικά τους μόρια DNA, ορισμένες από τις πρωτεΐνες τους εξακολουθούν να κωδικοποιούνται από το πυρηνικό γονιδίωμα και να συντίθενται στο κυτταρόπλασμα.

Έτσι, το κύτταρο είναι μια αδιαχώριστη ενότητα των συστατικών του, καθένα από τα οποία επιτελεί τη δική του μοναδική λειτουργία.

Ο μεταβολισμός και η μετατροπή της ενέργειας είναι ιδιότητες των ζωντανών οργανισμών. Ενέργεια και πλαστικός μεταβολισμός, η σχέση τους. Στάδια μεταβολισμού ενέργειας. Ζύμωση και αναπνοή. Φωτοσύνθεση, η σημασία της, κοσμικός ρόλος. Φάσεις φωτοσύνθεσης. Φωτεινές και σκοτεινές αντιδράσεις φωτοσύνθεσης, η σχέση τους. Χημειοσύνθεση. Ο ρόλος των χημειοσυνθετικών βακτηρίων στη Γη

Μεταβολισμός και μετατροπή ενέργειας - ιδιότητες ζωντανών οργανισμών

Το κύτταρο μπορεί να παρομοιαστεί με ένα μικροσκοπικό χημικό εργοστάσιο όπου λαμβάνουν χώρα εκατοντάδες και χιλιάδες χημικές αντιδράσεις.

Μεταβολισμός- ένα σύνολο χημικών μετασχηματισμών που στοχεύουν στη διατήρηση και την αυτοαναπαραγωγή βιολογικών συστημάτων.

Περιλαμβάνει την πρόσληψη ουσιών στο σώμα κατά τη διάρκεια της διατροφής και της αναπνοής, τον ενδοκυτταρικό μεταβολισμό ή μεταβολισμός, καθώς και η κατανομή των τελικών προϊόντων του μεταβολισμού.

Ο μεταβολισμός είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με τις διαδικασίες μετατροπής ενός τύπου ενέργειας σε άλλο. Για παράδειγμα, στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, η φωτεινή ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή ενέργειας χημικών δεσμών πολύπλοκων οργανικών μορίων και στη διαδικασία της αναπνοής απελευθερώνεται και δαπανάται για τη σύνθεση νέων μορίων, μηχανική και οσμωτική εργασία. διαχέεται με τη μορφή θερμότητας κ.λπ.

Η ροή των χημικών αντιδράσεων στους ζωντανούς οργανισμούς εξασφαλίζεται από βιολογικούς καταλύτες πρωτεϊνικής φύσης - ένζυμα, ή ένζυμα. Όπως και άλλοι καταλύτες, τα ένζυμα επιταχύνουν τη ροή των χημικών αντιδράσεων στο κύτταρο κατά δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες φορές, και μερικές φορές ακόμη και τις καθιστούν δυνατές, αλλά δεν αλλάζουν ούτε τη φύση ούτε τις ιδιότητες του τελικού προϊόντος (προϊόντων) της αντίδρασης και δεν αλλάζουν οι ίδιοι. Τα ένζυμα μπορεί να είναι απλές και σύνθετες πρωτεΐνες, οι οποίες, εκτός από το πρωτεϊνικό μέρος, περιλαμβάνουν επίσης ένα μη πρωτεϊνικό μέρος - συμπαράγοντας (συνένζυμο). Παραδείγματα ενζύμων είναι η αμυλάση του σάλιου, η οποία διασπά τους πολυσακχαρίτες κατά τη διάρκεια της παρατεταμένης μάσησης και η πεψίνη, η οποία εξασφαλίζει την πέψη των πρωτεϊνών στο στομάχι.

Τα ένζυμα διαφέρουν από τους μη πρωτεϊνικούς καταλύτες ως προς την υψηλή ειδικότητα δράσης τους, τη σημαντική αύξηση του ρυθμού αντίδρασης με τη βοήθειά τους, καθώς και την ικανότητα ρύθμισης της δράσης αλλάζοντας τις συνθήκες αντίδρασης ή αλληλεπιδρώντας με διάφορες ουσίες. Επιπλέον, οι συνθήκες υπό τις οποίες διεξάγεται η ενζυματική κατάλυση διαφέρουν σημαντικά από εκείνες υπό τις οποίες λαμβάνει χώρα η μη ενζυματική κατάλυση: η θερμοκρασία των $37°C$ είναι η βέλτιστη για τη λειτουργία των ενζύμων στο ανθρώπινο σώμα, η πίεση πρέπει να είναι κοντά στην ατμοσφαιρική και το $pH$ του μέσου μπορεί να διστάσει σημαντικά. Έτσι, για την αμυλάση, είναι απαραίτητο ένα αλκαλικό περιβάλλον και για την πεψίνη, ένα όξινο.

Ο μηχανισμός δράσης των ενζύμων είναι η μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης των ουσιών (υποστρωμάτων) που εισέρχονται στην αντίδραση λόγω του σχηματισμού ενδιάμεσων συμπλεγμάτων ενζύμου-υποστρώματος.

Ενέργεια και πλαστικός μεταβολισμός, η σχέση τους

Ο μεταβολισμός αποτελείται από δύο διαδικασίες που συμβαίνουν ταυτόχρονα στο κύτταρο: πλαστικές και ενεργειακές ανταλλαγές.

Πλαστικός μεταβολισμός (αναβολισμός, αφομοίωση)είναι ένα σύνολο αντιδράσεων σύνθεσης που συνδυάζονται με τη δαπάνη ενέργειας ATP. Στη διαδικασία της πλαστικής ανταλλαγής, συντίθενται οργανική ύλη, που χρειάζεται το κύτταρο. Παραδείγματα αντιδράσεων πλαστικής ανταλλαγής είναι η φωτοσύνθεση, η βιοσύνθεση πρωτεϊνών και η αντιγραφή του DNA (αυτοδιπλασιασμός).

Ενεργειακός μεταβολισμός (καταβολισμός, αφομοίωση)είναι ένα σύνολο αντιδράσεων που διασπούν πολύπλοκες ουσίες σε απλούστερες. Ως αποτέλεσμα του ενεργειακού μεταβολισμού, απελευθερώνεται ενέργεια, που αποθηκεύεται με τη μορφή ATP. Οι πιο σημαντικές διαδικασίες του ενεργειακού μεταβολισμού είναι η αναπνοή και η ζύμωση.

Οι ανταλλαγές πλαστικού και ενέργειας είναι άρρηκτα συνδεδεμένες, αφού κατά τη διαδικασία της πλαστικής ανταλλαγής συντίθενται οργανικές ουσίες και αυτό απαιτεί την ενέργεια του ATP, και κατά τη διαδικασία του ενεργειακού μεταβολισμού οι οργανικές ουσίες διασπώνται και απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία στη συνέχεια θα δαπανηθεί για τη σύνθεση διαδικασίες.

Οι οργανισμοί λαμβάνουν ενέργεια κατά τη διαδικασία της διατροφής, την απελευθερώνουν και τη μετατρέπουν σε προσιτή μορφή κυρίως κατά τη διαδικασία της αναπνοής. Σύμφωνα με τον τρόπο διατροφής, όλοι οι οργανισμοί χωρίζονται σε αυτότροφους και ετερότροφους. Αυτότροφοιικανό να συνθέτει ανεξάρτητα οργανικές ουσίες από ανόργανες, και ετερότροφαχρησιμοποιούν αποκλειστικά έτοιμες οργανικές ουσίες.

Στάδια μεταβολισμού ενέργειας

Παρά την πολυπλοκότητα των αντιδράσεων του ενεργειακού μεταβολισμού, χωρίζεται υπό όρους σε τρία στάδια: προπαρασκευαστικό, αναερόβιο (χωρίς οξυγόνο) και αερόβιο (οξυγόνο).

Στο προπαρασκευαστικό στάδιομόρια πολυσακχαριτών, λιπιδίων, πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων διασπώνται σε πιο απλά, για παράδειγμα, γλυκόζη, γλυκερίνη και λιπαρά οξέα, αμινοξέα, νουκλεοτίδια κ.λπ. Αυτό το στάδιο μπορεί να λάβει χώρα απευθείας στα κύτταρα ή στο έντερο, από όπου Οι διασπασμένες ουσίες χορηγούνται με ροή αίματος.

αναερόβιο στάδιοο ενεργειακός μεταβολισμός συνοδεύεται από περαιτέρω διάσπαση των μονομερών οργανικών ενώσεων σε ακόμη πιο απλά ενδιάμεσα προϊόντα, για παράδειγμα, πυροσταφυλικό οξύ ή πυροσταφυλικό. Δεν απαιτεί την παρουσία οξυγόνου, και για πολλούς οργανισμούς που ζουν στη λάσπη των βάλτων ή στο ανθρώπινο έντερο, είναι ο μόνος τρόπος για να αποκτήσουν ενέργεια. Το αναερόβιο στάδιο του ενεργειακού μεταβολισμού λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα.

Διάφορες ουσίες μπορούν να υποστούν διάσπαση χωρίς οξυγόνο, αλλά η γλυκόζη είναι συχνά το υπόστρωμα των αντιδράσεων. Η διαδικασία της διάσπασής του χωρίς οξυγόνο ονομάζεται γλυκόλυση. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, το μόριο γλυκόζης χάνει τέσσερα άτομα υδρογόνου, δηλαδή οξειδώνεται και σχηματίζονται δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος, δύο μόρια ATP και δύο μόρια του ανηγμένου φορέα υδρογόνου $NADH + H^(+)$:

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

Ο σχηματισμός του ATP από το ADP συμβαίνει λόγω της άμεσης μεταφοράς ενός φωσφορικού ανιόντος από ένα προηγουμένως φωσφορυλιωμένο σάκχαρο και ονομάζεται φωσφορυλίωση υποστρώματος.

Αερόμπικ Στάδιοο ενεργειακός μεταβολισμός μπορεί να συμβεί μόνο παρουσία οξυγόνου, ενώ οι ενδιάμεσες ενώσεις που σχηματίζονται στη διαδικασία της διάσπασης χωρίς οξυγόνο οξειδώνονται σε τελικά προϊόντα (διοξείδιο του άνθρακα και νερό) και απελευθερώνονται τα περισσότερα απόενέργεια που αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς των οργανικών ενώσεων. Περνά στην ενέργεια μακροεργικών δεσμών 36 μορίων ATP. Αυτό το στάδιο ονομάζεται επίσης αναπνοή των ιστών. Ελλείψει οξυγόνου, οι ενδιάμεσες ενώσεις μετατρέπονται σε άλλες οργανικές ουσίες, μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση.

Αναπνοή

Μηχανισμός κυτταρική αναπνοήφαίνεται σχηματικά στο Σχ.

Η αερόβια αναπνοή εμφανίζεται στα μιτοχόνδρια, ενώ το πυροσταφυλικό οξύ χάνει πρώτα ένα άτομο άνθρακα, το οποίο συνοδεύεται από τη σύνθεση ενός αναγωγικού ισοδυνάμου $NADH + H^(+)$ και ενός μορίου ακετυλικού συνενζύμου Α (ακετυλ-CoA):

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

Το ακετυλο-CoA στη μιτοχονδριακή μήτρα εμπλέκεται σε μια αλυσίδα χημικών αντιδράσεων, το σύνολο των οποίων ονομάζεται Κύκλος Krebs (κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέος, κύκλος κιτρικού οξέος). Κατά τη διάρκεια αυτών των μετασχηματισμών, σχηματίζονται δύο μόρια ATP, το ακετυλο-CoA οξειδώνεται πλήρως σε διοξείδιο του άνθρακα και τα ιόντα υδρογόνου και τα ηλεκτρόνια του συνδέονται με τους φορείς υδρογόνου $NADH + H^(+)$ και $FADH_2$. Οι φορείς μεταφέρουν πρωτόνια και ηλεκτρόνια υδρογόνου στις εσωτερικές μεμβράνες των μιτοχονδρίων, οι οποίες σχηματίζουν cristae. Με τη βοήθεια πρωτεϊνών-φορέων, τα πρωτόνια υδρογόνου αντλούνται στον διαμεμβρανικό χώρο και τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται κατά μήκος της λεγόμενης αναπνευστικής αλυσίδας ενζύμων που βρίσκεται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων και απορρίπτονται στα άτομα οξυγόνου:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Πρέπει να σημειωθεί ότι ορισμένες πρωτεΐνες της αναπνευστικής αλυσίδας περιέχουν σίδηρο και θείο.

Από τον διαμεμβρανικό χώρο, τα πρωτόνια υδρογόνου μεταφέρονται πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων - συνθασών ATP, και η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή την περίπτωση δαπανάται για τη σύνθεση 34 μορίων ATP από κάθε μόριο γλυκόζης. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στη μιτοχονδριακή μήτρα, τα πρωτόνια υδρογόνου αντιδρούν με ρίζες οξυγόνου για να σχηματίσουν νερό:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Το σύνολο των αντιδράσεων της αναπνοής οξυγόνου μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

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

Η συνολική εξίσωση αναπνοής μοιάζει με αυτό:

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

Ζύμωση

Σε περίπτωση απουσίας οξυγόνου ή ανεπάρκειάς του, συμβαίνει ζύμωση. Η ζύμωση είναι ένας εξελικτικά προγενέστερος τρόπος απόκτησης ενέργειας από την αναπνοή, αλλά είναι ενεργειακά λιγότερο επικερδής, καθώς η ζύμωση παράγει οργανικές ουσίες που εξακολουθούν να είναι πλούσιες σε ενέργεια. Υπάρχουν διάφοροι κύριοι τύποι ζύμωσης: γαλακτικό οξύ, αλκοόλη, οξικό οξύ κ.λπ. Έτσι, στους σκελετικούς μύες, ελλείψει οξυγόνου κατά τη ζύμωση, το πυροσταφυλικό οξύ ανάγεται σε γαλακτικό οξύ, ενώ τα προηγουμένως σχηματισμένα αναγωγικά ισοδύναμα καταναλώνονται και απομένουν μόνο δύο μόρια ATP:

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

Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης με τη βοήθεια μυκήτων ζύμης, το πυροσταφυλικό οξύ παρουσία οξυγόνου μετατρέπεται σε αιθυλική αλκοόλη και μονοξείδιο του άνθρακα (IV):

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

Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης με τη βοήθεια μικροοργανισμών, το πυροσταφυλικό οξύ μπορεί επίσης να σχηματίσει οξικό, βουτυρικό, μυρμηκικό οξύ κ.λπ.

Το ATP που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα του ενεργειακού μεταβολισμού καταναλώνεται στο κύτταρο για διάφορους τύπους εργασίας: χημική, οσμωτική, ηλεκτρική, μηχανική και ρυθμιστική. Η χημική εργασία συνίσταται στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, λιπιδίων, υδατανθράκων, νουκλεϊκών οξέων και άλλων ζωτικών ενώσεων. Η ωσμωτική εργασία περιλαμβάνει τις διαδικασίες απορρόφησης από το κύτταρο και απομάκρυνσης από αυτό ουσιών που βρίσκονται στον εξωκυτταρικό χώρο σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από ό,τι στο ίδιο το κύτταρο. Το ηλεκτρικό έργο σχετίζεται στενά με το οσμωτικό έργο, αφού ως αποτέλεσμα της κίνησης φορτισμένων σωματιδίων μέσω των μεμβρανών σχηματίζεται το φορτίο της μεμβράνης και αποκτώνται οι ιδιότητες διεγερσιμότητας και αγωγιμότητας. Η μηχανική εργασία σχετίζεται με την κίνηση ουσιών και δομών μέσα στο κύτταρο, καθώς και στο κύτταρο συνολικά. Το ρυθμιστικό έργο περιλαμβάνει όλες τις διαδικασίες που στοχεύουν στον συντονισμό των διαδικασιών στο κύτταρο.

Φωτοσύνθεση, η σημασία της, κοσμικός ρόλος

φωτοσύνθεσηονομάζεται η διαδικασία μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ενέργεια χημικών δεσμών οργανικών ενώσεων με τη συμμετοχή της χλωροφύλλης.

Ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης, παράγονται περίπου 150 δισεκατομμύρια τόνοι οργανικής ύλης και περίπου 200 δισεκατομμύρια τόνοι οξυγόνου ετησίως. Αυτή η διαδικασία διασφαλίζει τον κύκλο του άνθρακα στη βιόσφαιρα, αποτρέποντας τη συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα και συνεπώς αποτρέποντας το σχηματισμό το φαινόμενο του θερμοκηπίουκαι υπερθέρμανση της Γης. Οι οργανικές ουσίες που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης δεν καταναλώνονται πλήρως από άλλους οργανισμούς, ένα σημαντικό μέρος αυτών σχημάτισε κοιτάσματα ορυκτών (σκληρός και καφές άνθρακας, πετρέλαιο) για εκατομμύρια χρόνια. Πρόσφατα, το κραμβέλαιο («βιοντίζελ») και η αλκοόλη που λαμβάνεται από φυτικά υπολείμματα έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. Από το οξυγόνο, υπό τη δράση των ηλεκτρικών εκκενώσεων, σχηματίζεται το όζον, το οποίο σχηματίζει μια ασπίδα του όζοντος που προστατεύει όλη τη ζωή στη Γη από τις βλαβερές συνέπειες των υπεριωδών ακτίνων.

Ο συμπατριώτης μας, ο εξαιρετικός φυτοφυσιολόγος K. A. Timiryazev (1843-1920) αποκάλεσε τον ρόλο της φωτοσύνθεσης «κοσμικό», αφού συνδέει τη Γη με τον Ήλιο (διάστημα), παρέχοντας εισροή ενέργειας στον πλανήτη.

Φάσεις φωτοσύνθεσης. Φωτεινές και σκοτεινές αντιδράσεις φωτοσύνθεσης, η σχέση τους

Το 1905, ο Άγγλος φυσιολόγος φυτών F. Blackman ανακάλυψε ότι ο ρυθμός της φωτοσύνθεσης δεν μπορεί να αυξάνεται επ 'αόριστον, κάποιος παράγοντας τον περιορίζει. Με βάση αυτό, πρότεινε την ύπαρξη δύο φάσεων φωτοσύνθεσης: φωςκαι σκοτάδι. Σε χαμηλή ένταση φωτός, η ταχύτητα των αντιδράσεων φωτός αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση της έντασης φωτός και, επιπλέον, αυτές οι αντιδράσεις δεν εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, καθώς δεν χρειάζονται ένζυμα για την εμφάνισή τους. Αντιδράσεις φωτός συμβαίνουν στις θυλακοειδείς μεμβράνες.

Ο ρυθμός των σκοτεινών αντιδράσεων, αντίθετα, αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας· ωστόσο, με την επίτευξη του ορίου θερμοκρασίας των $30°C$, αυτή η ανάπτυξη σταματά, γεγονός που δείχνει την ενζυματική φύση αυτών των μετασχηματισμών που συμβαίνουν στο στρώμα. Πρέπει να σημειωθεί ότι το φως έχει μια ορισμένη επίδραση και στις σκοτεινές αντιδράσεις, παρά το γεγονός ότι ονομάζονται σκοτεινές.

Η ελαφριά φάση της φωτοσύνθεσης προχωρά σε θυλακοειδή μεμβράνες, οι οποίες φέρουν διάφορους τύπους πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων, τα κυριότερα από τα οποία είναι τα φωτοσυστήματα I και II, καθώς και η συνθάση ATP. Η σύνθεση των φωτοσυστημάτων περιλαμβάνει σύμπλοκα χρωστικών, στα οποία, εκτός από τη χλωροφύλλη, υπάρχουν και καροτενοειδή. Τα καροτενοειδή παγιδεύουν το φως σε εκείνες τις περιοχές του φάσματος στις οποίες δεν υπάρχει χλωροφύλλη και επίσης προστατεύουν τη χλωροφύλλη από την καταστροφή από το φως υψηλής έντασης.

Εκτός από τα σύμπλοκα χρωστικών, τα φωτοσυστήματα περιλαμβάνουν επίσης έναν αριθμό πρωτεϊνών δέκτη ηλεκτρονίων που μεταφέρουν διαδοχικά ηλεκτρόνια από μόρια χλωροφύλλης μεταξύ τους. Η αλληλουχία αυτών των πρωτεϊνών ονομάζεται χλωροπλαστική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.

Ένα ειδικό σύμπλεγμα πρωτεϊνών συνδέεται επίσης με το φωτοσύστημα II, το οποίο εξασφαλίζει την απελευθέρωση οξυγόνου κατά τη φωτοσύνθεση. Αυτό το σύμπλεγμα που αναπτύσσει οξυγόνο περιέχει ιόντα μαγγανίου και χλωρίου.

ΣΤΟ ελαφριά φάσηκβάντα φωτός, ή φωτόνια, που πέφτουν σε μόρια χλωροφύλλης που βρίσκονται στις θυλακοειδείς μεμβράνες, τα μεταφέρουν σε μια διεγερμένη κατάσταση που χαρακτηρίζεται από υψηλότερη ενέργεια ηλεκτρονίων. Ταυτόχρονα, διεγερμένα ηλεκτρόνια από τη χλωροφύλλη του φωτοσυστήματος Ι μεταφέρονται μέσω μιας αλυσίδας ενδιάμεσων στον φορέα υδρογόνου NADP, ο οποίος προσθέτει πρωτόνια υδρογόνου, τα οποία υπάρχουν πάντα σε ένα υδατικό διάλυμα:

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

Το μειωμένο $NADPH + H^(+)$ θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια στο σκοτεινό στάδιο. Τα ηλεκτρόνια από τη χλωροφύλλη του φωτοσυστήματος ΙΙ μεταφέρονται επίσης κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων, αλλά γεμίζουν τις «ηλεκτρονικές τρύπες» της χλωροφύλλης του φωτοσυστήματος Ι. Η έλλειψη ηλεκτρονίων στη χλωροφύλλη του φωτοσυστήματος ΙΙ συμπληρώνεται με τη στέρηση μορίων νερού από μόρια νερού , το οποίο συμβαίνει με τη συμμετοχή του συμπλέγματος απελευθέρωσης οξυγόνου που αναφέρθηκε ήδη παραπάνω. Ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης των μορίων του νερού, η οποία ονομάζεται φωτόλυση, σχηματίζονται πρωτόνια υδρογόνου και απελευθερώνεται μοριακό οξυγόνο, το οποίο είναι υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης:

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

Γενετική πληροφορία σε ένα κύτταρο. Γονίδια, γενετικός κώδικας και οι ιδιότητές του. Φύση μήτρας βιοσυνθετικών αντιδράσεων. Βιοσύνθεση πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων

Γενετική πληροφορία σε ένα κύτταρο

Η αναπαραγωγή του είδους του είναι μια από τις θεμελιώδεις ιδιότητες των ζωντανών. Λόγω αυτού του φαινομένου, υπάρχει ομοιότητα όχι μόνο μεταξύ των οργανισμών, αλλά και μεταξύ μεμονωμένων κυττάρων, καθώς και των οργανιδίων τους (μιτοχόνδρια και πλαστίδια). Η υλική βάση αυτής της ομοιότητας είναι η μετάδοση γενετικής πληροφορίας κρυπτογραφημένης στη νουκλεοτιδική αλληλουχία του DNA, η οποία πραγματοποιείται λόγω των διαδικασιών αντιγραφής του DNA (αυτοδιπλασιασμός). Όλα τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες των κυττάρων και των οργανισμών πραγματοποιούνται χάρη στις πρωτεΐνες, η δομή των οποίων καθορίζεται κυρίως από τις αλληλουχίες νουκλεοτιδίων του DNA. Ως εκ τούτου, η βιοσύνθεση νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών είναι ύψιστης σημασίας στις μεταβολικές διεργασίες. Η δομική μονάδα των κληρονομικών πληροφοριών είναι το γονίδιο.

Γονίδια, γενετικός κώδικας και οι ιδιότητές του

Οι κληρονομικές πληροφορίες σε ένα κύτταρο δεν είναι μονολιθικές, χωρίζονται σε ξεχωριστές «λέξεις» - γονίδια.

Γονίδιοείναι η βασική μονάδα γενετικής πληροφορίας.

Η εργασία για το πρόγραμμα "Ανθρώπινο Γονιδίωμα", το οποίο πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονα σε πολλές χώρες και ολοκληρώθηκε στις αρχές αυτού του αιώνα, μας έδωσε να καταλάβουμε ότι ένα άτομο έχει μόνο περίπου 25-30 χιλιάδες γονίδια, αλλά πληροφορίες από τα περισσότερα Το DNA δεν διαβάζεται ποτέ, καθώς περιέχει έναν τεράστιο αριθμό ανούσιων τμημάτων, επαναλήψεων και γονιδίων που κωδικοποιούν χαρακτηριστικά που έχουν χάσει το νόημά τους για τον άνθρωπο (ουρά, τρίχες σώματος κ.λπ.). Επιπλέον, ένας αριθμός γονιδίων που ευθύνονται για την ανάπτυξη του κληρονομικά νοσήματα, καθώς και γονίδια-στόχους φαρμάκων. Ωστόσο πρακτική χρήσητα αποτελέσματα που προκύπτουν κατά την εφαρμογή αυτού του προγράμματος αναβάλλονται μέχρι να αποκρυπτογραφηθούν τα γονιδιώματα περισσότερων ανθρώπων και να γίνει σαφές πώς διαφέρουν.

Τα γονίδια που κωδικοποιούν την πρωτογενή δομή μιας πρωτεΐνης, ριβοσωμικού ή RNA μεταφοράς ονομάζονται κατασκευαστικόςκαι γονίδια που παρέχουν ενεργοποίηση ή καταστολή της ανάγνωσης πληροφοριών από δομικά γονίδια - ρυθμιστικές. Ωστόσο, ακόμη και τα δομικά γονίδια περιέχουν ρυθμιστικές περιοχές.

Οι κληρονομικές πληροφορίες των οργανισμών είναι κρυπτογραφημένες στο DNA με τη μορφή ορισμένων συνδυασμών νουκλεοτιδίων και της αλληλουχίας τους - γενετικός κώδικας. Οι ιδιότητές του είναι: τριπλέτα, ειδικότητα, καθολικότητα, πλεονασμός και μη επικάλυψη. Επιπλέον, δεν υπάρχουν σημεία στίξης στον γενετικό κώδικα.

Κάθε αμινοξύ κωδικοποιείται στο DNA από τρία νουκλεοτίδια. τρίδυμαΓια παράδειγμα, η μεθειονίνη κωδικοποιείται από την τριπλέτα TAC, δηλαδή τον κωδικό τριπλέτας. Από την άλλη πλευρά, κάθε τρίδυμο κωδικοποιεί μόνο ένα αμινοξύ, το οποίο είναι η ειδικότητα ή η μη αμφισημία του. Ο γενετικός κώδικας είναι παγκόσμιος για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, δηλαδή, οι κληρονομικές πληροφορίες για τις ανθρώπινες πρωτεΐνες μπορούν να διαβαστούν από τα βακτήρια και το αντίστροφο. Αυτό μαρτυρεί την ενότητα της προέλευσης του οργανικού κόσμου. Ωστόσο, μόνο 20 αμινοξέα αντιστοιχούν σε 64 συνδυασμούς τριών νουκλεοτιδίων, με αποτέλεσμα 2-6 τριάδες να μπορούν να κωδικοποιήσουν ένα αμινοξύ, δηλαδή γενετικός κώδικαςπεριττή, ή εκφυλισμένη. Τρεις τρίδυμες δεν έχουν αντίστοιχα αμινοξέα, ονομάζονται κωδικόνια διακοπής, καθώς σηματοδοτούν το τέλος της σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Η αλληλουχία των βάσεων στο DNA τριπλέτες και τα αμινοξέα που κωδικοποιούν

*Κωδόνιο διακοπής, που υποδεικνύει το τέλος της σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Συντομογραφίες για ονόματα αμινοξέων:

Ala - αλανίνη

Arg - αργινίνη

Asn - ασπαραγίνη

Asp - ασπαρτικό οξύ

Val - βαλίνη

Του - ιστιδίνη

Gly - γλυκίνη

Gln - γλουταμίνη

Glu - γλουταμινικό οξύ

Ile - ισολευκίνη

Leu - λευκίνη

Liz - λυσίνη

Meth - μεθειονίνη

Προ - προλίνη

Ser - σερίνη

Tyr - τυροσίνη

Tre - θρεονίνη

Τρεις - τρυπτοφάνη

Fen - φαινυλαλανίνη

cis - κυστεΐνη

Εάν αρχίσετε να διαβάζετε γενετικές πληροφορίες όχι από το πρώτο νουκλεοτίδιο στην τριάδα, αλλά από το δεύτερο, τότε όχι μόνο θα μετατοπιστεί το πλαίσιο ανάγνωσης, αλλά η πρωτεΐνη που συντίθεται με αυτόν τον τρόπο θα είναι εντελώς διαφορετική όχι μόνο στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων, αλλά και στη δομή και ιδιότητες. Δεν υπάρχουν σημεία στίξης μεταξύ των τριδύμων, επομένως δεν υπάρχουν εμπόδια στη μετατόπιση του πλαισίου ανάγνωσης, γεγονός που ανοίγει περιθώρια για την εμφάνιση και τη διατήρηση μεταλλάξεων.

Φύση μήτρας βιοσυνθετικών αντιδράσεων

Τα βακτηριακά κύτταρα μπορούν να διπλασιάζονται κάθε 20-30 λεπτά, και τα ευκαρυωτικά κύτταρα - κάθε μέρα και ακόμη πιο συχνά, κάτι που απαιτεί υψηλή ταχύτητα και ακρίβεια αντιγραφής DNA. Επιπλέον, κάθε κύτταρο περιέχει εκατοντάδες και χιλιάδες αντίγραφα πολλών πρωτεϊνών, ιδιαίτερα ενζύμων, επομένως, για την αναπαραγωγή τους, η μέθοδος «κομμάτι» παραγωγής τους είναι απαράδεκτη. Ένας πιο προοδευτικός τρόπος είναι η σφράγιση, η οποία σας επιτρέπει να αποκτήσετε πολλά ακριβή αντίγραφα του προϊόντος και επίσης να μειώσετε το κόστος του. Για τη σφράγιση, χρειάζεται μια μήτρα, με την οποία δημιουργείται εντύπωση.

Στα κύτταρα, η αρχή της σύνθεσης μήτρας είναι ότι νέα μόρια πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων συντίθενται σύμφωνα με το πρόγραμμα που καθορίζεται στη δομή των προϋπαρχόντων μορίων των ίδιων νουκλεϊκών οξέων (DNA ή RNA).

Βιοσύνθεση πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων

Αντιγραφή DNA.Το DNA είναι ένα δίκλωνο βιοπολυμερές του οποίου τα μονομερή είναι νουκλεοτίδια. Εάν η βιοσύνθεση του DNA προχωρούσε σύμφωνα με την αρχή της φωτοτυπίας, τότε αναπόφευκτα θα προέκυπταν πολυάριθμες παραμορφώσεις και λάθη στις κληρονομικές πληροφορίες, που θα οδηγούσαν τελικά στο θάνατο νέων οργανισμών. Επομένως, η διαδικασία του διπλασιασμού του DNA είναι διαφορετική, με ημισυντηρητικό τρόπο: το μόριο του DNA ξετυλίγεται και σε κάθε μία από τις αλυσίδες συντίθεται μια νέα αλυσίδα σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Η διαδικασία αυτο-αναπαραγωγής του μορίου DNA, που διασφαλίζει την ακριβή αντιγραφή κληρονομικών πληροφοριών και τη μετάδοσή τους από γενιά σε γενιά, ονομάζεται αντιγραφή(από λατ. αντιγραφή- επανάληψη). Ως αποτέλεσμα της αντιγραφής, σχηματίζονται δύο απολύτως ακριβή αντίγραφα του γονικού μορίου DNA, καθένα από τα οποία φέρει ένα αντίγραφο του γονικού.

Η διαδικασία της αντιγραφής είναι στην πραγματικότητα εξαιρετικά περίπλοκη, αφού σε αυτήν εμπλέκονται πολλές πρωτεΐνες. Μερικά από αυτά ξετυλίγουν τη διπλή έλικα του DNA, άλλα σπάζουν τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των νουκλεοτιδίων των συμπληρωματικών αλυσίδων, άλλα (για παράδειγμα, το ένζυμο πολυμεράσης DNA) επιλέγουν νέα νουκλεοτίδια σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας κ.λπ. Τα δύο μόρια DNA σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αντιγραφής αποκλίνουν στα δύο κατά τη διαίρεση. νεοσυσταθέντα θυγατρικά κύτταρα.

Τα σφάλματα στη διαδικασία αντιγραφής είναι εξαιρετικά σπάνια, αλλά εάν συμβούν, εξαλείφονται πολύ γρήγορα τόσο από πολυμεράσες DNA όσο και από ειδικά επισκευαστικά ένζυμα, καθώς οποιοδήποτε σφάλμα στην αλληλουχία νουκλεοτιδίων μπορεί να οδηγήσει σε μη αναστρέψιμη αλλαγή στη δομή και τις λειτουργίες της πρωτεΐνης. και, τελικά, επηρεάζουν δυσμενώς τη βιωσιμότητα ενός νέου κυττάρου ή ακόμα και ενός ατόμου.

βιοσύνθεση πρωτεϊνών.Όπως είπε μεταφορικά ο εξαιρετικός φιλόσοφος του 19ου αιώνα Φ. Ένγκελς: «Η ζωή είναι μια μορφή ύπαρξης πρωτεϊνικών σωμάτων». Η δομή και οι ιδιότητες των μορίων πρωτεΐνης καθορίζονται από την πρωτογενή δομή τους, δηλαδή την αλληλουχία αμινοξέων που κωδικοποιείται στο DNA. Όχι μόνο η ύπαρξη του ίδιου του πολυπεπτιδίου, αλλά και η λειτουργία του κυττάρου στο σύνολό του εξαρτάται από την ακρίβεια αναπαραγωγής αυτών των πληροφοριών· επομένως, η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης έχει μεγάλη σημασία. Φαίνεται να είναι η πιο περίπλοκη διαδικασία σύνθεσης στο κύτταρο, αφού εδώ εμπλέκονται έως και τριακόσια διαφορετικά ένζυμα και άλλα μακρομόρια. Επιπλέον, τρέχει με υψηλή ταχύτηταπου απαιτεί ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια.

Υπάρχουν δύο βασικά στάδια στη βιοσύνθεση πρωτεϊνών: η μεταγραφή και η μετάφραση.

Μεταγραφή(από λατ. μεταγραφή- επανεγγραφή) είναι η βιοσύνθεση μορίων mRNA σε ένα πρότυπο DNA.

Δεδομένου ότι το μόριο DNA περιέχει δύο αντιπαράλληλες αλυσίδες, η ανάγνωση πληροφοριών και από τις δύο αλυσίδες θα οδηγούσε στον σχηματισμό εντελώς διαφορετικών mRNAs, επομένως η βιοσύνθεσή τους είναι δυνατή μόνο σε μία από τις αλυσίδες, η οποία ονομάζεται κωδικοποίηση ή κωδικογονική, σε αντίθεση με τη δεύτερη, μη κωδικοποιητικό ή μη κωδικογονικό. Η διαδικασία επανεγγραφής παρέχεται από ένα ειδικό ένζυμο, την RNA πολυμεράση, το οποίο επιλέγει τα νουκλεοτίδια RNA σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας. Αυτή η διαδικασία μπορεί να λάβει χώρα τόσο στον πυρήνα όσο και σε οργανίδια που έχουν το δικό τους DNA - μιτοχόνδρια και πλαστίδια.

Τα μόρια mRNA που συντίθενται κατά τη μεταγραφή υποβάλλονται σε μια πολύπλοκη διαδικασία προετοιμασίας για μετάφραση (τα μιτοχονδριακά και πλαστιδικά mRNA μπορούν να παραμείνουν μέσα στα οργανίδια, όπου λαμβάνει χώρα το δεύτερο στάδιο της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών). Στη διαδικασία της ωρίμανσης του mRNA, τα τρία πρώτα νουκλεοτίδια (AUG) και μια ουρά αδενυλ νουκλεοτιδίων συνδέονται σε αυτό, το μήκος των οποίων καθορίζει πόσα αντίγραφα πρωτεΐνης μπορούν να συντεθούν σε ένα δεδομένο μόριο. Μόνο τότε τα ώριμα mRNA εγκαταλείπουν τον πυρήνα μέσω των πυρηνικών πόρων.

Παράλληλα, στο κυτταρόπλασμα λαμβάνει χώρα η διαδικασία ενεργοποίησης αμινοξέων, κατά την οποία το αμινοξύ συνδέεται με το αντίστοιχο ελεύθερο tRNA. Αυτή η διαδικασία καταλύεται από ένα ειδικό ένζυμο, καταναλώνει ATP.

Αναμετάδοση(από λατ. αναμετάδοση- μεταφορά) είναι η βιοσύνθεση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε ένα πρότυπο mRNA, στο οποίο οι γενετικές πληροφορίες μεταφράζονται σε μια αλληλουχία αμινοξέων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

Το δεύτερο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης εμφανίζεται συχνότερα στο κυτταρόπλασμα, για παράδειγμα, στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο. Η εμφάνισή του απαιτεί την παρουσία ριβοσωμάτων, ενεργοποίηση tRNA, κατά την οποία προσκολλώνται τα αντίστοιχα αμινοξέα, παρουσία ιόντων Mg2+, καθώς και βέλτιστες περιβαλλοντικές συνθήκες (θερμοκρασία, pH, πίεση κ.λπ.).

Για να ξεκινήσει η εκπομπή την έναρξη) μια μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος συνδέεται με το μόριο mRNA έτοιμο για σύνθεση και στη συνέχεια, σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας, το tRNA που φέρει το αμινοξύ μεθειονίνη επιλέγεται στο πρώτο κωδικόνιο (AUG). Μόνο τότε ενώνεται η μεγάλη υπομονάδα του ριβοσώματος. Μέσα στο συναρμολογημένο ριβόσωμα, υπάρχουν δύο κωδικόνια mRNA, το πρώτο από τα οποία είναι ήδη κατειλημμένο. Ένα δεύτερο tRNA, που φέρει επίσης ένα αμινοξύ, συνδέεται με το κωδικόνιο που βρίσκεται δίπλα του, μετά από το οποίο σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός μεταξύ των υπολειμμάτων αμινοξέων με τη βοήθεια ενζύμων. Το ριβόσωμα μετακινεί ένα κωδικόνιο του mRNA. το πρώτο από το tRNA, που απελευθερώνεται από το αμινοξύ, επιστρέφει στο κυτταρόπλασμα για το επόμενο αμινοξύ και ένα θραύσμα της μελλοντικής πολυπεπτιδικής αλυσίδας, όπως ήταν, κρέμεται στο υπόλοιπο tRNA. Το επόμενο tRNA ενώνεται με το νέο κωδικόνιο, το οποίο βρίσκεται μέσα στο ριβόσωμα, η διαδικασία επαναλαμβάνεται και βήμα προς βήμα η πολυπεπτιδική αλυσίδα επιμηκύνεται, δηλ. επιμήκυνση.

Τέλος πρωτεϊνοσύνθεσης λήξη) εμφανίζεται μόλις μια συγκεκριμένη νουκλεοτιδική αλληλουχία συναντηθεί σε ένα μόριο mRNA που δεν κωδικοποιεί ένα αμινοξύ (κωδικόνιο διακοπής). Μετά από αυτό, το ριβόσωμα, το mRNA και η πολυπεπτιδική αλυσίδα διαχωρίζονται και η νεοσυντιθέμενη πρωτεΐνη αποκτά την κατάλληλη δομή και μεταφέρεται στο τμήμα του κυττάρου όπου θα εκτελέσει τις λειτουργίες της.

Η μετάφραση είναι μια πολύ ενεργοβόρα διαδικασία, καθώς η ενέργεια ενός μορίου ATP δαπανάται για τη σύνδεση ενός αμινοξέος στο tRNA και πολλά άλλα χρησιμοποιούνται για τη μετακίνηση του ριβοσώματος κατά μήκος του μορίου mRNA.

Για να επιταχυνθεί η σύνθεση ορισμένων πρωτεϊνικών μορίων, πολλά ριβοσώματα μπορούν να συνδεθούν διαδοχικά στο μόριο mRNA, τα οποία σχηματίζουν μια ενιαία δομή - πολυσωμα.

Το κύτταρο είναι η γενετική μονάδα των ζωντανών όντων. Τα χρωμοσώματα, η δομή τους (σχήμα και μέγεθος) και οι λειτουργίες τους. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων και η σταθερότητα του είδους τους. Σωματικά και σεξουαλικά κύτταρα. Κύκλος ζωής των κυττάρων: μεσόφαση και μίτωση. Μίτωση - διαίρεση σωματικά κύτταρα. Μείωση. Φάσεις μίτωσης και μείωσης. Η ανάπτυξη γεννητικών κυττάρων σε φυτά και ζώα. Η κυτταρική διαίρεση είναι η βάση για την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των οργανισμών. Ο ρόλος της μείωσης και της μίτωσης

Το κύτταρο είναι η γενετική μονάδα της ζωής

Παρά το γεγονός ότι τα νουκλεϊκά οξέα είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας, η εφαρμογή αυτών των πληροφοριών είναι αδύνατη εκτός κυττάρου, κάτι που αποδεικνύεται εύκολα με το παράδειγμα των ιών. Αυτοί οι οργανισμοί, που συχνά περιέχουν μόνο DNA ή RNA, δεν μπορούν να αναπαραχθούν μόνοι τους, γι' αυτό πρέπει να χρησιμοποιήσουν την κληρονομική συσκευή του κυττάρου. Δεν μπορούν καν να διεισδύσουν στο κύτταρο χωρίς τη βοήθεια του ίδιου του κυττάρου, παρά μόνο με τη χρήση μηχανισμών μεταφοράς μεμβράνης ή λόγω κυτταρικής βλάβης. Οι περισσότεροι ιοί είναι ασταθείς, πεθαίνουν μετά από λίγες ώρες έκθεσης στο ύπαιθρο. Επομένως, το κύτταρο είναι μια γενετική μονάδα του ζωντανού, η οποία έχει ένα ελάχιστο σύνολο συστατικών για τη διατήρηση, την τροποποίηση και την εφαρμογή των κληρονομικών πληροφοριών, καθώς και τη μετάδοσή τους στους απογόνους.

Οι περισσότερες γενετικές πληροφορίες ενός ευκαρυωτικού κυττάρου βρίσκονται στον πυρήνα. Χαρακτηριστικό της οργάνωσής του είναι ότι, σε αντίθεση με το DNA ενός προκαρυωτικού κυττάρου, τα μόρια του ευκαρυωτικού DNA δεν είναι κλειστά και σχηματίζουν πολύπλοκα σύμπλοκα με πρωτεΐνες - χρωμοσώματα.

Τα χρωμοσώματα, η δομή τους (σχήμα και μέγεθος) και οι λειτουργίες τους

Χρωμόσωμα(από τα ελληνικά. χρώμιο- χρώμα, χρώμα και λυκόψαρο- σώμα) είναι η δομή του κυτταρικού πυρήνα, ο οποίος περιέχει γονίδια και φέρει ορισμένες κληρονομικές πληροφορίες σχετικά με τα σημεία και τις ιδιότητες του οργανισμού.

Μερικές φορές τα μόρια DNA του δακτυλίου των προκαρυωτών ονομάζονται επίσης χρωμοσώματα. Τα χρωμοσώματα είναι ικανά να αυτοδιπλασιάζονται, έχουν μια δομική και λειτουργική ατομικότητα και τη διατηρούν σε πολλές γενιές. Κάθε κύτταρο μεταφέρει όλες τις κληρονομικές πληροφορίες του σώματος, αλλά μόνο ένα μικρό μέρος του λειτουργεί.

Η βάση του χρωμοσώματος είναι ένα δίκλωνο μόριο DNA γεμάτο με πρωτεΐνες. Στους ευκαρυώτες, οι πρωτεΐνες ιστόνης και μη ιστόνης αλληλεπιδρούν με το DNA, ενώ στους προκαρυώτες οι πρωτεΐνες ιστόνης απουσιάζουν.

Τα χρωμοσώματα φαίνονται καλύτερα κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, όταν, ως αποτέλεσμα της συμπίεσης, παίρνουν τη μορφή σωμάτων σε σχήμα ράβδου που χωρίζονται από μια πρωτογενή στένωση - κεντρομερίδιο — στους ώμους. Το χρωμόσωμα μπορεί επίσης να έχει δευτερογενής συστολή, που σε ορισμένες περιπτώσεις διαχωρίζει τα λεγόμενα δορυφόρος. Τα άκρα των χρωμοσωμάτων ονομάζονται τελομερή. Τα τελομερή εμποδίζουν τα άκρα των χρωμοσωμάτων να κολλήσουν μεταξύ τους και εξασφαλίζουν την προσκόλλησή τους στην πυρηνική μεμβράνη σε ένα μη διαιρούμενο κύτταρο. Στην αρχή της διαίρεσης, τα χρωμοσώματα διπλασιάζονται και αποτελούνται από δύο θυγατρικά χρωμοσώματα - χρωματίδεςπροσαρτημένο στο κεντρόμετρο.

Ανάλογα με το σχήμα διακρίνονται τα χρωμοσώματα ίσου βραχίονα, άνισου βραχίονα και ραβδόσχημα. Τα μεγέθη των χρωμοσωμάτων ποικίλλουν σημαντικά, αλλά το μέσο χρωμόσωμα έχει μέγεθος 5 $×$ 1,4 μm.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα χρωμοσώματα, ως αποτέλεσμα πολυάριθμων διπλασιασμών DNA, περιέχουν εκατοντάδες και χιλιάδες χρωματίδες: τέτοια γιγάντια χρωμοσώματα ονομάζονται πολυθένιο. Βρίσκονται στους σιελογόνους αδένες των προνυμφών Drosophila, καθώς και στους πεπτικούς αδένες των στρογγυλών σκουληκιών.

Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων και η σταθερότητα του είδους τους. Σωματικά και γεννητικά κύτταρα

Σύμφωνα με την κυτταρική θεωρία, ένα κύτταρο είναι μια μονάδα δομής, ζωής και ανάπτυξης ενός οργανισμού. Έτσι, τέτοιες σημαντικές λειτουργίες των ζωντανών όντων όπως η ανάπτυξη, η αναπαραγωγή και η ανάπτυξη του οργανισμού παρέχονται σε κυτταρικό επίπεδο. Τα κύτταρα των πολυκύτταρων οργανισμών μπορούν να χωριστούν σε σωματικά και φύλο.

σωματικά κύτταραείναι όλα τα κύτταρα του σώματος που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μιτωτικής διαίρεσης.

Η μελέτη των χρωμοσωμάτων κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι τα σωματικά κύτταρα του οργανισμού κάθε βιολογικού είδους χαρακτηρίζονται από σταθερό αριθμό χρωμοσωμάτων. Για παράδειγμα, ένα άτομο έχει 46. Το σύνολο των χρωμοσωμάτων των σωματικών κυττάρων ονομάζεται διπλοειδής(2n) ή διπλό.

σεξουαλικά κύτταρα, ή γαμετές, είναι εξειδικευμένα κύτταρα που χρησιμεύουν για τη σεξουαλική αναπαραγωγή.

Οι γαμέτες περιέχουν πάντα τα μισά χρωμοσώματα από όσα στα σωματικά κύτταρα (στον άνθρωπο - 23), έτσι το σύνολο των χρωμοσωμάτων των γεννητικών κυττάρων ονομάζεται απλοειδής(n), ή single. Ο σχηματισμός του σχετίζεται με τη μειοτική κυτταρική διαίρεση.

Η ποσότητα του DNA των σωματικών κυττάρων ορίζεται ως 2c και αυτή των γεννητικών κυττάρων είναι 1c. Ο γενετικός τύπος των σωματικών κυττάρων γράφεται ως 2n2c και το φύλο - 1n1c.

Στους πυρήνες ορισμένων σωματικών κυττάρων, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μπορεί να διαφέρει από τον αριθμό τους στα σωματικά κύτταρα. Αν αυτή η διαφορά είναι μεγαλύτερη κατά ένα, δύο, τρία κ.λπ. απλοειδή σύνολα, τότε τέτοια κύτταρα ονομάζονται πολυπλοειδές(τρι-, τετρα-, πενταπλοειδές, αντίστοιχα). Σε τέτοια κύτταρα, οι μεταβολικές διεργασίες είναι συνήθως πολύ εντατικές.

Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων από μόνος του δεν είναι χαρακτηριστικό για το είδος, αφού διαφορετικοί οργανισμοί μπορεί να έχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων, ενώ οι συγγενείς μπορεί να έχουν διαφορετικούς αριθμούς. Για παράδειγμα, το πλασμώδιο της ελονοσίας και το στρογγυλό σκουλήκι του αλόγου έχουν δύο χρωμοσώματα, ενώ οι άνθρωποι και οι χιμπατζήδες έχουν 46 και 48, αντίστοιχα.

Τα ανθρώπινα χρωμοσώματα χωρίζονται σε δύο ομάδες: αυτοσώματα και φυλετικά χρωμοσώματα (ετεροχρωμοσώματα). Autosomeυπάρχουν 22 ζεύγη στα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα, είναι τα ίδια για άνδρες και γυναίκες, και φυλετικά χρωμοσώματαμόνο ένα ζευγάρι, αλλά είναι αυτή που καθορίζει το φύλο του ατόμου. Υπάρχουν δύο τύποι φυλετικών χρωμοσωμάτων - Χ και Υ. Τα κύτταρα του σώματος μιας γυναίκας φέρουν δύο χρωμοσώματα Χ και των ανδρών - Χ και Υ.

Καρυότυπος- αυτό είναι ένα σύνολο σημείων του συνόλου χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού (ο αριθμός των χρωμοσωμάτων, το σχήμα και το μέγεθός τους).

Η υπό όρους καταγραφή του καρυότυπου περιλαμβάνει τον συνολικό αριθμό χρωμοσωμάτων, φυλετικών χρωμοσωμάτων και πιθανές αποκλίσειςσε ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Για παράδειγμα, ο καρυότυπος ενός κανονικού άνδρα γράφεται ως 46,XY, ενώ ο καρυότυπος μιας κανονικής γυναίκας είναι 46,XX.

Κύκλος ζωής των κυττάρων: μεσόφαση και μίτωση

Τα κύτταρα δεν αναδύονται κάθε φορά εκ νέου, σχηματίζονται μόνο ως αποτέλεσμα της διαίρεσης των μητρικών κυττάρων. Μετά τον διαχωρισμό, τα θυγατρικά κύτταρα χρειάζονται λίγο χρόνο για να σχηματίσουν οργανίδια και να αποκτήσουν την κατάλληλη δομή που θα εξασφάλιζε την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης λειτουργίας. Αυτή η χρονική περίοδος ονομάζεται ωρίμαση.

Το χρονικό διάστημα από την εμφάνιση ενός κυττάρου ως αποτέλεσμα της διαίρεσης έως τη διαίρεση ή τον θάνατό του ονομάζεται κύκλος ζωής των κυττάρων.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, ο κύκλος ζωής χωρίζεται σε δύο κύρια στάδια: τη μεσόφαση και τη μίτωση.

Ενδιάμεση φάση- αυτή είναι η χρονική περίοδος του κύκλου ζωής κατά την οποία το κύτταρο δεν διαιρείται και λειτουργεί κανονικά. Η ενδιάμεση φάση χωρίζεται σε τρεις περιόδους: περιόδους G 1 -, S- και G 2 -.

G 1 -περίοδος(προσυνθετική, μεταμιτωτική) είναι μια περίοδος κυτταρικής ανάπτυξης και ανάπτυξης, κατά την οποία υπάρχει ενεργή σύνθεση RNA, πρωτεϊνών και άλλων ουσιών που είναι απαραίτητες για την πλήρη υποστήριξη της ζωής του νεοσχηματισμένου κυττάρου. Μέχρι το τέλος αυτής της περιόδου, το κύτταρο μπορεί να αρχίσει να προετοιμάζεται για διπλασιασμό του DNA.

ΣΤΟ S-περίοδος(συνθετικό) λαμβάνει χώρα η διαδικασία αντιγραφής του DNA. Το μόνο μέρος του χρωμοσώματος που δεν υφίσταται αντιγραφή είναι το κεντρομερίδιο, επομένως, τα μόρια DNA που προκύπτουν δεν αποκλίνουν εντελώς, αλλά παραμένουν στερεωμένα σε αυτό και στην αρχή της διαίρεσης, το χρωμόσωμα έχει εμφάνιση σε σχήμα Χ. Ο γενετικός τύπος του κυττάρου μετά τον διπλασιασμό του DNA είναι 2n4c. Επίσης στην περίοδο S, συμβαίνει διπλασιασμός των κεντρολίων του κυτταρικού κέντρου.

G 2 -περίοδος(μετασυνθετικό, προμιτωτικό) χαρακτηρίζεται από εντατική σύνθεση RNA, πρωτεϊνών και ATP που είναι απαραίτητα για τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, καθώς και από το διαχωρισμό κεντρολίων, μιτοχονδρίων και πλαστιδίων. Μέχρι το τέλος της ενδιάμεσης φάσης, η χρωματίνη και ο πυρήνας παραμένουν σαφώς διακριτά, η ακεραιότητα της πυρηνικής μεμβράνης δεν διαταράσσεται και τα οργανίδια δεν αλλάζουν.

Μερικά από τα κύτταρα του σώματος είναι σε θέση να εκτελούν τις λειτουργίες τους σε όλη τη διάρκεια της ζωής του σώματος (νευρώνες του εγκεφάλου μας, μυϊκά κύτταρα της καρδιάς), ενώ άλλα υπάρχουν για μικρό χρονικό διάστημα, μετά το οποίο πεθαίνουν (κύτταρα του εντερικού επιθηλίου , κύτταρα της επιδερμίδας του δέρματος). Κατά συνέπεια, οι διαδικασίες της κυτταρικής διαίρεσης και του σχηματισμού νέων κυττάρων πρέπει να συμβαίνουν συνεχώς στο σώμα, που θα αντικαθιστούσαν τα νεκρά. Τα κύτταρα που μπορούν να διαιρεθούν ονομάζονται στέλεχος. Στο ανθρώπινο σώμα, βρίσκονται στον κόκκινο μυελό των οστών, στα βαθιά στρώματα της επιδερμίδας του δέρματος και σε άλλα σημεία. Χρησιμοποιώντας αυτά τα κύτταρα, μπορείτε να αναπτύξετε ένα νέο όργανο, να επιτύχετε αναζωογόνηση και επίσης να κλωνοποιήσετε το σώμα. Οι προοπτικές για τη χρήση βλαστοκυττάρων είναι αρκετά σαφείς, αλλά οι ηθικές και ηθικές πτυχές αυτού του προβλήματος εξακολουθούν να συζητούνται, καθώς στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα που λαμβάνονται από ανθρώπινα έμβρυα που θανατώθηκαν κατά την άμβλωση.

Η διάρκεια της μεσόφασης στα φυτικά και ζωικά κύτταρα είναι κατά μέσο όρο 10-20 ώρες, ενώ η μίτωση διαρκεί περίπου 1-2 ώρες.

Κατά τη διάρκεια των διαδοχικών διαιρέσεων σε πολυκύτταρους οργανισμούς, τα θυγατρικά κύτταρα γίνονται όλο και πιο διαφορετικά, καθώς διαβάζουν πληροφορίες από έναν αυξανόμενο αριθμό γονιδίων.

Ορισμένα κύτταρα τελικά σταματούν να διαιρούνται και πεθαίνουν, κάτι που μπορεί να οφείλεται στην ολοκλήρωση ορισμένων λειτουργιών, όπως στην περίπτωση των επιδερμικών κυττάρων του δέρματος και των κυττάρων του αίματος, ή σε βλάβη αυτών των κυττάρων από περιβαλλοντικούς παράγοντες, ιδιαίτερα παθογόνα. Ο γενετικά προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος ονομάζεται απόπτωσηενώ ο τυχαίος θάνατος είναι νέκρωση.

Η μίτωση είναι η διαίρεση των σωματικών κυττάρων. Φάσεις μίτωσης

Μίτωσις- μέθοδος έμμεσης διαίρεσης σωματικών κυττάρων.

Κατά τη μίτωση, το κύτταρο περνά από μια σειρά διαδοχικών φάσεων, με αποτέλεσμα κάθε θυγατρικό κύτταρο να λαμβάνει το ίδιο σύνολο χρωμοσωμάτων όπως στο μητρικό κύτταρο.

Η μίτωση χωρίζεται σε τέσσερις κύριες φάσεις: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Πρόφαση- το μεγαλύτερο στάδιο της μίτωσης, κατά το οποίο συμβαίνει συμπύκνωση χρωματίνης, με αποτέλεσμα να γίνονται ορατά χρωμοσώματα σε σχήμα Χ, που αποτελούνται από δύο χρωματίδες (θυγατρικά χρωμοσώματα). Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας εξαφανίζεται, τα κεντρόλια αποκλίνουν προς τους πόλους του κυττάρου και αρχίζει να σχηματίζεται η άτρακτος αχρωματίνης (άτρακτος) των μικροσωληνίσκων. Στο τέλος της προφάσης, η πυρηνική μεμβράνη διασπάται σε ξεχωριστά κυστίδια.

ΣΤΟ μετάφασηΤα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου με τα κεντρομερή τους, στα οποία συνδέονται μικροσωληνίσκοι μιας πλήρως σχηματισμένης ατράκτου διαίρεσης. Σε αυτό το στάδιο της διαίρεσης, τα χρωμοσώματα είναι πιο πυκνά και έχουν ένα χαρακτηριστικό σχήμα, το οποίο καθιστά δυνατή τη μελέτη του καρυότυπου.

ΣΤΟ ανάφασηλαμβάνει χώρα ταχεία αντιγραφή του DNA στα κεντρομερή, με αποτέλεσμα τα χρωμοσώματα να χωρίζονται και οι χρωματίδες να αποκλίνουν προς τους πόλους του κυττάρου, τεντωμένες από μικροσωληνίσκους. Η κατανομή των χρωματιδών πρέπει να είναι απολύτως ίση, καθώς αυτή η διαδικασία είναι που διατηρεί τη σταθερότητα του αριθμού των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα του σώματος.

Στη σκηνή τελοφάσηθυγατρικά χρωμοσώματα συγκεντρώνονται στους πόλους, απελευθερώνονται, γύρω τους σχηματίζονται πυρηνικοί φάκελοι από τα κυστίδια και πυρήνες εμφανίζονται στους νεοσχηματισμένους πυρήνες.

Μετά τη διαίρεση του πυρήνα, συμβαίνει η διαίρεση του κυτταροπλάσματος - κυτταροκίνηση,κατά την οποία υπάρχει λίγο πολύ ομοιόμορφη κατανομή όλων των οργανιδίων του μητρικού κυττάρου.

Έτσι, ως αποτέλεσμα της μίτωσης, σχηματίζονται δύο θυγατρικά κύτταρα από ένα μητρικό κύτταρο, καθένα από τα οποία είναι ένα γενετικό αντίγραφο του μητρικού κυττάρου (2n2c).

Σε άρρωστα, κατεστραμμένα, γερασμένα κύτταρα και εξειδικευμένους ιστούς του σώματος, μπορεί να συμβεί μια ελαφρώς διαφορετική διαδικασία διαίρεσης - αμίτωση. Αμίτωσηονομάζεται άμεση διαίρεση των ευκαρυωτικών κυττάρων, στην οποία δεν λαμβάνει χώρα ο σχηματισμός γενετικά ισοδύναμων κυττάρων, καθώς τα κυτταρικά συστατικά κατανέμονται άνισα. Εμφανίζεται στα φυτά στο ενδοσπέρμιο και στα ζώα στο ήπαρ, τον χόνδρο και τον κερατοειδή χιτώνα του ματιού.

Μείωση. Φάσεις μείωσης

Μείωση- αυτή είναι μια μέθοδος έμμεσης διαίρεσης των πρωτογενών γεννητικών κυττάρων (2n2c), ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζονται απλοειδή κύτταρα (1n1c), πιο συχνά γεννητικά κύτταρα.

Σε αντίθεση με τη μίτωση, η μείωση αποτελείται από δύο διαδοχικές κυτταρικές διαιρέσεις, καθεμία από τις οποίες προηγείται μια μεσόφαση. Η πρώτη διαίρεση της μείωσης (meiosis I) ονομάζεται μείωση, αφού σε αυτή την περίπτωση ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται στο μισό και η δεύτερη διαίρεση (μείωση II) - εξισωτική, αφού στη διαδικασία του διατηρείται ο αριθμός των χρωμοσωμάτων.

Μεσοφάση Ιπροχωρά παρόμοια με τη μεσοφάση της μίτωσης. Μείωση Ιχωρίζεται σε τέσσερις φάσεις: πρόφαση Ι, μεταφάση Ι, ανάφαση Ι και τελόφαση Ι. προφαση ΙΣυμβαίνουν δύο κύριες διαδικασίες: η σύζευξη και η διασταύρωση. Σύζευξη- αυτή είναι η διαδικασία σύντηξης ομόλογων (ζευγών) χρωμοσωμάτων σε όλο το μήκος. Τα ζεύγη των χρωμοσωμάτων που σχηματίζονται κατά τη σύζευξη διατηρούνται μέχρι το τέλος της μεταφάσης Ι.

Πέρασμα- αμοιβαία ανταλλαγή ομόλογων περιοχών ομόλογων χρωμοσωμάτων. Ως αποτέλεσμα της διασταύρωσης, τα χρωμοσώματα που λαμβάνει ο οργανισμός και από τους δύο γονείς αποκτούν νέους συνδυασμούς γονιδίων, γεγονός που οδηγεί στην εμφάνιση γενετικά διαφορετικών απογόνων. Στο τέλος της πρόφασης Ι, όπως και στην πρόφαση της μίτωσης, ο πυρήνας εξαφανίζεται, τα κεντρόλια αποκλίνουν προς τους πόλους του κυττάρου και το πυρηνικό περίβλημα αποσυντίθεται.

ΣΤΟ μεταφάση Ιζεύγη χρωμοσωμάτων ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου, μικροσωληνίσκοι της ατράκτου σχάσης συνδέονται με τα κεντρομερή τους.

ΣΤΟ ανάφαση Ιολόκληρα ομόλογα χρωμοσώματα που αποτελούνται από δύο χρωματίδες αποκλίνουν προς τους πόλους.

ΣΤΟ τελοφάση Ιγύρω από συστάδες χρωμοσωμάτων στους πόλους του κυττάρου, σχηματίζονται πυρηνικές μεμβράνες, σχηματίζονται πυρήνες.

Κυτοκίνηση Ιπαρέχει διαίρεση των κυτταροπλασμάτων των θυγατρικών κυττάρων.

Τα θυγατρικά κύτταρα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μείωσης I (1n2c) είναι γενετικά ετερογενή, αφού τα χρωμοσώματά τους, τυχαία διασκορπισμένα στους πόλους του κυττάρου, περιέχουν άνισα γονίδια.

Συγκριτικά χαρακτηριστικά μίτωσης και μείωσης

Μεσοφάση IIπολύ σύντομο, αφού δεν συμβαίνει διπλασιασμός του DNA σε αυτό, δηλαδή δεν υπάρχει περίοδος S.

Μείωση IIχωρίζεται επίσης σε τέσσερις φάσεις: πρόφαση II, μετάφαση II, ανάφαση II και τελόφαση II. ΣΤΟ προφάση IIσυμβαίνουν οι ίδιες διαδικασίες όπως στην προφάση Ι, με εξαίρεση τη σύζευξη και τη διασταύρωση.

ΣΤΟ μετάφαση IIΤα χρωμοσώματα βρίσκονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου.

ΣΤΟ ανάφαση IIΤα χρωμοσώματα χωρίζονται στο κεντρομερίδιο και οι χρωματίδες τεντώνονται προς τους πόλους.

ΣΤΟ τελοφάση IIπυρηνικές μεμβράνες και πυρήνες σχηματίζονται γύρω από συστάδες θυγατρικών χρωμοσωμάτων.

Μετά κυτταροκίνηση IIο γενετικός τύπος και των τεσσάρων θυγατρικών κυττάρων είναι 1n1c, αλλά όλα έχουν ένα διαφορετικό σύνολο γονιδίων, το οποίο είναι αποτέλεσμα διασταύρωσης και ενός τυχαίου συνδυασμού μητρικών και πατρικών χρωμοσωμάτων στα θυγατρικά κύτταρα.

Η ανάπτυξη γεννητικών κυττάρων σε φυτά και ζώα

Γαμετογένεση(από τα ελληνικά. γαμέτη- σύζυγος, γαμετές- σύζυγος και γένεση- προέλευση, εμφάνιση) είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμων γεννητικών κυττάρων.

Δεδομένου ότι η σεξουαλική αναπαραγωγή απαιτεί συνήθως δύο άτομα - θηλυκά και αρσενικά, που παράγουν διαφορετικά σεξουαλικά κύτταρα - ωάρια και σπέρμα, τότε οι διαδικασίες σχηματισμού αυτών των γαμετών θα πρέπει να είναι διαφορετικές.

Η φύση της διαδικασίας εξαρτάται επίσης σε μεγάλο βαθμό από το αν συμβαίνει σε φυτικό ή ζωικό κύτταρο, αφού στα φυτά συμβαίνει μόνο μίτωση κατά το σχηματισμό γαμετών, ενώ στα ζώα συμβαίνει και μίτωση και μείωση.

Η ανάπτυξη των γεννητικών κυττάρων στα φυτά.Στα αγγειόσπερμα, ο σχηματισμός αρσενικών και θηλυκών γεννητικών κυττάρων συμβαίνει σε διαφορετικά μέρη του άνθους - στήμονες και ύπερους, αντίστοιχα.

Πριν από το σχηματισμό των ανδρικών γεννητικών κυττάρων - μικρογαμετογένεση(από τα ελληνικά. micros- μικρό) - συμβαίνει μικροσπορογένεση, δηλαδή ο σχηματισμός μικροσπορίων στους ανθήρες των στήμονων. Αυτή η διαδικασία σχετίζεται με τη μειωτική διαίρεση του μητρικού κυττάρου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τέσσερα απλοειδή μικροσπόρια. Η μικρογαμετογένεση σχετίζεται με τη μιτωτική διαίρεση μικροσπορίων, δίνοντας σε ένα αρσενικό γαμετόφυτο δύο κυττάρων - ένα μεγάλο βλαστικός(σιφωνογενές) και ρηχό γεννητικός. Μετά τη διαίρεση, το αρσενικό γαμετόφυτο καλύπτεται με πυκνά κελύφη και σχηματίζει έναν κόκκο γύρης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης της γύρης, και μερικές φορές μόνο μετά τη μεταφορά στο στίγμα του υπεριού, το γεννητικό κύτταρο διαιρείται μιτωτικά με το σχηματισμό δύο ακίνητων αρσενικών γεννητικών κυττάρων - σπέρμα. Μετά την επικονίαση, σχηματίζεται ένας σωλήνας γύρης από το βλαστικό κύτταρο, μέσω του οποίου το σπέρμα διεισδύει στην ωοθήκη του ύπερου για γονιμοποίηση.

Η ανάπτυξη θηλυκών γεννητικών κυττάρων στα φυτά ονομάζεται μεγαγαμετογένεση(από τα ελληνικά. μέγας- μεγάλο). Εμφανίζεται στην ωοθήκη του ύπερου, του οποίου προηγείται μεγασπορογένεση, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται τέσσερα μεγασπόρια από το μητρικό κύτταρο του μεγασπόρου που βρίσκεται στον πυρήνα με μειωτική διαίρεση. Ένα από τα μεγασπόρια διαιρείται μιτωτικά τρεις φορές, δημιουργώντας το θηλυκό γαμετόφυτο, έναν εμβρυϊκό σάκο με οκτώ πυρήνες. Με την επακόλουθη απομόνωση των κυτταροπλασμάτων των θυγατρικών κυττάρων, ένα από τα προκύπτοντα κύτταρα γίνεται ωάριο, στις πλευρές του οποίου βρίσκονται τα λεγόμενα συνεργεία, σχηματίζονται τρεις αντίποδες στο αντίθετο άκρο του εμβρυϊκού σάκου και στο κέντρο , ως αποτέλεσμα της σύντηξης δύο απλοειδών πυρήνων, σχηματίζεται ένα διπλοειδές κεντρικό κύτταρο.

Η ανάπτυξη γεννητικών κυττάρων στα ζώα.Στα ζώα διακρίνονται δύο διαδικασίες σχηματισμού γεννητικών κυττάρων - η σπερματογένεση και η ωογένεση.

σπερματογένεση(από τα ελληνικά. σπέρμα, σπέρμα- σπόρος και γένεση- προέλευση, εμφάνιση) είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμων αρσενικών γεννητικών κυττάρων - σπερματοζωαρίων. Στους ανθρώπους, εμφανίζεται στους όρχεις ή όρχεις και χωρίζεται σε τέσσερις περιόδους: αναπαραγωγή, ανάπτυξη, ωρίμανση και σχηματισμό.

ΣΤΟ περίοδος αναπαραγωγήςτα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα διαιρούνται μιτωτικά, με αποτέλεσμα το σχηματισμό διπλοειδούς σπερματογονία. ΣΤΟ περίοδο ανάπτυξηςΗ σπερματογονία συσσωρεύει θρεπτικά συστατικά στο κυτταρόπλασμα, αυξάνεται σε μέγεθος και μετατρέπεται σε πρωτογενή σπερματοκύτταρα, ή σπερματοκύτταρα 1ης τάξης. Μόνο μετά από αυτό εισέρχονται σε μείωση ( περίοδος ωρίμανσης), το οποίο καταλήγει πρώτα σε δύο δευτερογενές σπερματοκύτταρο, ή σπερματοκύτταρο 2ης τάξηςκαι μετά - τέσσερα απλοειδή κύτταρα με αρκετά μεγάλη ποσότητα κυτταροπλάσματος - σπερματίδες. ΣΤΟ περίοδος σχηματισμούχάνουν σχεδόν όλο το κυτταρόπλασμα και σχηματίζουν μαστίγιο, μετατρέποντας σε σπερματοζωάρια.

σπερματοζωάρια, ή ούλα, - πολύ μικρά κινητά αρσενικά σεξουαλικά κύτταρα με κεφάλι, λαιμό και ουρά.

ΣΤΟ κεφάλι, εκτός από τον πυρήνα, είναι ακρόσωμος- ένα τροποποιημένο σύμπλεγμα Golgi, το οποίο εξασφαλίζει τη διάλυση των μεμβρανών του ωαρίου κατά τη γονιμοποίηση. ΣΤΟ λαιμόςυπάρχουν κεντρόλες του κυτταρικού κέντρου και της βάσης αλογοουράσχηματίζουν μικροσωληνίσκους που υποστηρίζουν άμεσα την κίνηση του σπερματοζωαρίου. Περιέχει επίσης μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν στο σπέρμα ενέργεια ATP για κίνηση.

Ωογένεση(από τα ελληνικά. Ηνωμένα Έθνη- ένα αυγό και γένεση- προέλευση, εμφάνιση) είναι η διαδικασία σχηματισμού ώριμων γυναικείων γεννητικών κυττάρων - ωαρίων. Στον άνθρωπο, εμφανίζεται στις ωοθήκες και αποτελείται από τρεις περιόδους: αναπαραγωγή, ανάπτυξη και ωρίμανση. Περίοδοι αναπαραγωγής και ανάπτυξης, παρόμοιες με αυτές της σπερματογένεσης, συμβαίνουν ακόμη και κατά την ενδομήτρια ανάπτυξη. Ταυτόχρονα, διπλοειδή κύτταρα σχηματίζονται από τα πρωτογενή γεννητικά κύτταρα ως αποτέλεσμα της μίτωσης. ωογόνια, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε διπλοειδή πρωτογενή ωοκύτταρα, ή ωοκύτταρα 1ης τάξης. Μείωση και επακόλουθη κυτταροκίνηση που εμφανίζεται σε περίοδος ωρίμανσης, χαρακτηρίζονται από ανομοιόμορφη διαίρεση του κυτταροπλάσματος του μητρικού κυττάρου, έτσι ώστε αρχικά να προκύπτει ένα δευτερογενές ωοκύτταρο, ή ωοκύτταρο 2ης τάξης, και πρώτο πολικό σώμα, και στη συνέχεια από το δευτερεύον ωοκύτταρο - το αυγό, το οποίο διατηρεί ολόκληρη την παροχή θρεπτικών ουσιών, και το δεύτερο πολικό σώμα, ενώ το πρώτο πολικό σώμα χωρίζεται σε δύο. Τα πολικά σώματα αφαιρούν το πλεονάζον γενετικό υλικό.

Στον άνθρωπο τα αυγά παράγονται με μεσοδιάστημα 28-29 ημερών. Ο κύκλος που σχετίζεται με την ωρίμανση και την απελευθέρωση των ωαρίων ονομάζεται εμμηνορροϊκός κύκλος.

Αυγό- ένα μεγάλο θηλυκό γεννητικό κύτταρο, το οποίο φέρει όχι μόνο ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων, αλλά και μια σημαντική παροχή θρεπτικών συστατικών για την μετέπειτα ανάπτυξη του εμβρύου.

Το αυγό στα θηλαστικά καλύπτεται με τέσσερις μεμβράνες, οι οποίες μειώνουν την πιθανότητα βλάβης του από διάφορους παράγοντες. Η διάμετρος του αυγού στον άνθρωπο φτάνει τα 150-200 μικρά, ενώ σε μια στρουθοκάμηλο μπορεί να είναι αρκετά εκατοστά.

Η κυτταρική διαίρεση είναι η βάση για την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή των οργανισμών. Ο ρόλος της μίτωσης και της μείωσης

Εάν στους μονοκύτταρους οργανισμούς η κυτταρική διαίρεση οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των ατόμων, δηλαδή στην αναπαραγωγή, τότε στους πολυκύτταρους οργανισμούς αυτή η διαδικασία μπορεί να έχει διαφορετικό νόημα. Έτσι, η κυτταρική διαίρεση του εμβρύου, ξεκινώντας από τον ζυγώτη, είναι η βιολογική βάση για τις αλληλένδετες διαδικασίες ανάπτυξης και ανάπτυξης. Παρόμοιες αλλαγές παρατηρούνται σε ένα άτομο κατά την εφηβεία, όταν ο αριθμός των κυττάρων όχι μόνο αυξάνεται, αλλά συμβαίνει και μια ποιοτική αλλαγή στο σώμα. Η αναπαραγωγή πολυκύτταρων οργανισμών βασίζεται επίσης στην κυτταρική διαίρεση, για παράδειγμα, κατά την ασεξουαλική αναπαραγωγή, λόγω αυτής της διαδικασίας, ένα ολόκληρο σώμα αποκαθίσταται από ένα μέρος του οργανισμού και κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, τα γεννητικά κύτταρα σχηματίζονται κατά τη γαμετογένεση, δίνοντας στη συνέχεια νέος οργανισμός. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι κύριες μέθοδοι διαίρεσης ευκαρυωτικών κυττάρων - μίτωση και μείωση - έχουν διαφορετική σημασία στους κύκλους ζωής των οργανισμών.

Ως αποτέλεσμα της μίτωσης, υπάρχει ομοιόμορφη κατανομή του κληρονομικού υλικού μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων - ακριβή αντίγραφα της μητέρας. Χωρίς μίτωση, η ύπαρξη και η ανάπτυξη πολυκύτταρων οργανισμών που αναπτύσσονται από ένα μόνο κύτταρο, τον ζυγώτη, θα ήταν αδύνατη, αφού όλα τα κύτταρα τέτοιων οργανισμών πρέπει να περιέχουν την ίδια γενετική πληροφορία.

Κατά τη διαδικασία της διαίρεσης, τα θυγατρικά κύτταρα γίνονται όλο και πιο διαφορετικά στη δομή και τις λειτουργίες, γεγονός που σχετίζεται με την ενεργοποίηση νέων ομάδων γονιδίων σε αυτά λόγω της διακυτταρικής αλληλεπίδρασης. Έτσι, η μίτωση είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη ενός οργανισμού.

Αυτή η μέθοδος κυτταρικής διαίρεσης είναι απαραίτητη για τις διαδικασίες ασεξουαλικής αναπαραγωγής και αναγέννησης (ανάκτησης) κατεστραμμένων ιστών, καθώς και οργάνων.

Η μείωση, με τη σειρά της, εξασφαλίζει τη σταθερότητα του καρυότυπου κατά τη σεξουαλική αναπαραγωγή, καθώς μειώνει κατά το ήμισυ το σύνολο των χρωμοσωμάτων πριν από τη σεξουαλική αναπαραγωγή, το οποίο στη συνέχεια αποκαθίσταται ως αποτέλεσμα της γονιμοποίησης. Επιπλέον, η μείωση οδηγεί στην εμφάνιση νέων συνδυασμών γονικών γονιδίων λόγω διασταύρωσης και τυχαίου συνδυασμού χρωμοσωμάτων στα θυγατρικά κύτταρα. Λόγω αυτού, οι απόγονοι είναι γενετικά διαφορετικοί, γεγονός που παρέχει υλικό για ΦΥΣΙΚΗ ΕΠΙΛΟΓΗκαι είναι η υλική βάση της εξέλιξης. Μια αλλαγή στον αριθμό, το σχήμα και το μέγεθος των χρωμοσωμάτων, αφενός, μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση διαφόρων αποκλίσεων στην ανάπτυξη του οργανισμού, ακόμη και στον θάνατό του, και από την άλλη, μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση ατόμων πιο προσαρμοσμένο στο περιβάλλον.

Έτσι, το κύτταρο είναι μια μονάδα ανάπτυξης, ανάπτυξης και αναπαραγωγής των οργανισμών.

Το τρίτο στάδιο της εξέλιξης είναι η εμφάνιση του κυττάρου.
Μόρια πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων (DNA και RNA) σχηματίζουν ένα βιολογικό κύτταρο, τη μικρότερη μονάδα ζωής. Τα βιολογικά κύτταρα είναι τα «δομικά στοιχεία» όλων των ζωντανών οργανισμών και περιέχουν όλους τους υλικούς κώδικες ανάπτυξης.
Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες θεωρούσαν τη δομή του κυττάρου εξαιρετικά απλή. Το Σοβιετικό Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό ερμηνεύει την έννοια του κυττάρου ως εξής: «Ένα κύτταρο είναι ένα στοιχειώδες ζωντανό σύστημα, η βάση της δομής και της ζωής όλων των ζώων και των φυτών». Πρέπει να σημειωθεί ότι ο όρος «στοιχειώδες» σε καμία περίπτωση δεν σημαίνει «το απλούστερο», αντίθετα, ένα κύτταρο είναι ένα μοναδικό φράκταλ δημιούργημα του Θεού, εντυπωσιακό στην πολυπλοκότητά του και, ταυτόχρονα, στην εξαιρετική συνοχή του έργο όλων των στοιχείων του.
Όταν καταφέραμε να κοιτάξουμε μέσα με τη βοήθεια ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, αποδείχθηκε ότι η συσκευή του απλούστερου κυττάρου είναι τόσο περίπλοκη και ακατανόητη όσο το ίδιο το Σύμπαν. Σήμερα έχει ήδη διαπιστωθεί ότι «Ένα κύτταρο είναι μια ειδική ύλη του Σύμπαντος, μια ειδική ύλη του Κόσμου». Ένα μεμονωμένο κελί περιέχει πληροφορίες που μπορούν να τοποθετηθούν μόνο σε μερικές δεκάδες χιλιάδες τόμους της Μεγάλης Σοβιετικής Εγκυκλοπαίδειας. Εκείνοι. το κύτταρο, μεταξύ άλλων, είναι μια τεράστια «βιοδεξαμενή» πληροφοριών.
Συγγραφέας σύγχρονη θεωρίαμοριακή εξέλιξη Ο Manfred Eigen γράφει: «Για να σχηματιστεί ένα μόριο πρωτεΐνης τυχαία, η φύση θα έπρεπε να κάνει περίπου 10130 δοκιμές και να ξοδέψει σε αυτό έναν τέτοιο αριθμό μορίων που θα ήταν αρκετό για 1027 Σύμπαντα. Δηλαδή, με τέτοιο τρόπο ώστε η εγκυρότητα κάθε κίνησης να μπορούσε να ελεγχθεί από κάποιον μηχανισμό επιλογής, χρειάστηκαν μόνο περίπου 2000 προσπάθειες. Φτάνουμε σε ένα παράδοξο συμπέρασμα: το πρόγραμμα για την κατασκευή ενός "πρωτόγονου ζωντανού κυττάρου" είναι κωδικοποιημένο κάπου στο επίπεδο των στοιχειωδών σωματιδίων».
Και πώς θα μπορούσε να είναι διαφορετικά. Κάθε κύτταρο, έχοντας DNA, είναι προικισμένο με συνείδηση, έχει επίγνωση του εαυτού του και των άλλων κυττάρων και βρίσκεται σε επαφή με το Σύμπαν, αποτελώντας, στην πραγματικότητα, μέρος του. Και παρόλο που ο αριθμός και η ποικιλία των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα είναι εκπληκτικός (περίπου 70 τρισεκατομμύρια), όλα είναι ίδια, όπως όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν στα κύτταρα είναι αυτο-όμοιες. Σύμφωνα με τα λόγια του Γερμανού επιστήμονα Roland Glaser, ο σχεδιασμός των βιολογικών κυττάρων είναι «πολύ καλά μελετημένος». Ποιος είναι καλά μελετημένος;
Η απάντηση είναι απλή: οι πρωτεΐνες, τα νουκλεϊκά οξέα, τα ζωντανά κύτταρα και όλα τα βιολογικά συστήματα είναι το προϊόν της δημιουργικής δραστηριότητας του διανοητικού Δημιουργού.

Αυτό που είναι ενδιαφέρον: σε ατομικό επίπεδο, οι διαφορές μεταξύ χημική σύνθεσηδεν υπάρχει οργανικός ή ανόργανος κόσμος. Με άλλα λόγια, στο επίπεδο του ατόμου, το κύτταρο αποτελείται από τα ίδια στοιχεία όπως άψυχη φύση. Οι διαφορές εντοπίζονται σε μοριακό επίπεδο. Σε ζωντανά σώματα, μαζί με ανόργανες ουσίεςκαι το νερό είναι επίσης πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λίπη, νουκλεϊκά οξέα, το ένζυμο συνθάση ATP και άλλες οργανικές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους.
Μέχρι σήμερα, το κύτταρο έχει κυριολεκτικά αποσυναρμολογηθεί σε άτομα για σκοπούς μελέτης. Ωστόσο, δημιουργήστε τουλάχιστον ένα ζωντανό κύτταροδεν πετυχαίνει ποτέ, γιατί το να δημιουργήσεις ένα κύτταρο σημαίνει να δημιουργήσεις ένα σωματίδιο του ζωντανού Σύμπαντος. Ο Ακαδημαϊκός Β.Π. Ο Kaznacheev πιστεύει ότι "ένα κύτταρο είναι ένας κοσμικός-πλανητικός οργανισμός... Τα ανθρώπινα κύτταρα είναι ορισμένα συστήματα βιοεπιταχυντών με στρέψη αιθέρα. Σε αυτούς τους βιοεπιταχυντές συμβαίνουν διεργασίες άγνωστες σε εμάς, λαμβάνει χώρα υλοποίηση κοσμικών μορφών ροών, λαμβάνει χώρα ο κοσμικός μετασχηματισμός τους , και λόγω αυτού τα σωματίδια υλοποιούνται».
Νερό.
Σχεδόν το 80% της κυτταρικής μάζας είναι νερό. Σύμφωνα με τον Διδάκτωρ Βιολογίας S. Zenin, το νερό, λόγω της δομής του συμπλέγματος, είναι μια μήτρα πληροφοριών για τη διαχείριση βιοχημικών διεργασιών. Επιπλέον, το νερό είναι ο πρωταρχικός «στόχος» με τον οποίο αλληλεπιδρούν οι ταλαντώσεις της συχνότητας του ήχου. Η τάξη του κυψελωτού νερού είναι τόσο υψηλή (κοντά στην τάξη ενός κρυστάλλου) που ονομάζεται υγρός κρύσταλλος.
σκίουροι.
Οι πρωτεΐνες παίζουν σημαντικό ρόλο στη βιολογική ζωή. Το κύτταρο περιέχει αρκετές χιλιάδες πρωτεΐνες που είναι μοναδικές για αυτόν τον τύπο κυττάρων (με εξαίρεση τα βλαστοκύτταρα). Η ικανότητα να συνθέτει τις δικές του πρωτεΐνες κληρονομείται από κύτταρο σε κύτταρο και παραμένει σε όλη τη ζωή. Κατά τη διάρκεια της ζωής του κυττάρου, οι πρωτεΐνες αλλάζουν σταδιακά τη δομή τους, η λειτουργία τους επηρεάζεται. Αυτές οι εξαντλημένες πρωτεΐνες αφαιρούνται από το κύτταρο και αντικαθίστανται με νέες, χάρη στις οποίες διατηρείται η ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου.
Πρώτα απ 'όλα, σημειώνουμε τη δομική λειτουργία των πρωτεϊνών, επειδή είναι το δομικό υλικό που συνθέτει τις μεμβράνες των κυττάρων και τα κυτταρικά οργανίδια, τα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων, τους τένοντες, τους χόνδρους κ.λπ.
Η λειτουργία σηματοδότησης των πρωτεϊνών είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα. Αποδεικνύεται ότι οι πρωτεΐνες είναι σε θέση να χρησιμεύουν ως σηματοδοτικές ουσίες, μεταδίδοντας σήματα μεταξύ ιστών, κυττάρων ή οργανισμών. Η λειτουργία σηματοδότησης εκτελείται από ορμονικές πρωτεΐνες. Τα κύτταρα μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους σε απόσταση χρησιμοποιώντας πρωτεΐνες σηματοδότησης που μεταδίδονται μέσω της διακυτταρικής ουσίας.
Οι πρωτεΐνες έχουν επίσης κινητική λειτουργία. Όλα τα είδη κίνησης που είναι ικανά τα κύτταρα, όπως η μυϊκή σύσπαση, εκτελούνται από ειδικές συσταλτικές πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες εκτελούν επίσης μια λειτουργία μεταφοράς. Είναι σε θέση να προσκολλούν διάφορες ουσίες και να τις μεταφέρουν από το ένα μέρος του κυττάρου στο άλλο. Για παράδειγμα, η πρωτεΐνη του αίματος αιμοσφαιρίνη προσδίδει οξυγόνο και το μεταφέρει σε όλους τους ιστούς και τα όργανα του σώματος. Επιπλέον, οι πρωτεΐνες έχουν επίσης προστατευτική λειτουργία. Όταν εισάγονται στο σώμα ξένες πρωτεΐνες ή κύτταρα, παράγονται σε αυτό ειδικές πρωτεΐνες που δεσμεύουν και εξουδετερώνουν ξένα κύτταρα και ουσίες. Και τέλος, η ενεργειακή λειτουργία των πρωτεϊνών είναι ότι με την πλήρη διάσπαση 1 g πρωτεΐνης, απελευθερώνεται ενέργεια σε ποσότητα 17,6 kJ.

Κυτταρική δομή.
Το κύτταρο αποτελείται από τρία άρρηκτα συνδεδεμένα μέρη: μεμβράνη, κυτταρόπλασμα και πυρήνα, και η δομή και η λειτουργία του πυρήνα σε διαφορετικές περιόδους της ζωής του κυττάρου είναι διαφορετικές. Για τη ζωή ενός κυττάρου περιλαμβάνει δύο περιόδους: τη διαίρεση, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζονται δύο θυγατρικά κύτταρα και την περίοδο μεταξύ των διαιρέσεων, η οποία ονομάζεται ενδιάμεση φάση.
Η κυτταρική μεμβράνη αλληλεπιδρά άμεσα με το εξωτερικό περιβάλλον και αλληλεπιδρά με γειτονικά κύτταρα. Αποτελείται από ένα εξωτερικό στρώμα και μια πλασματική μεμβράνη που βρίσκεται από κάτω. Το επιφανειακό στρώμα των ζωικών κυττάρων ονομάζεται γλυκοκάλυκα. Συνδέει τα κύτταρα με το εξωτερικό περιβάλλον και με όλες τις ουσίες που το περιβάλλουν. Το πάχος του είναι μικρότερο από 1 micron.

Κυτταρική δομή
Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος του κυττάρου. Συγκρατεί όλα τα κυτταρικά συστατικά και οριοθετεί το εξωτερικό και το εσωτερικό περιβάλλον.
Υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή ουσιών μεταξύ των κυττάρων και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Νερό, διάφορα άλατα με τη μορφή μεμονωμένων ιόντων, ανόργανα και οργανικά μόρια εισέρχονται στο κύτταρο από το εξωτερικό περιβάλλον. Προϊόντα μεταβολισμού, καθώς και ουσίες που συντίθενται στο κύτταρο: πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, ορμόνες, που παράγονται στα κύτταρα διαφόρων αδένων, απεκκρίνονται στο εξωτερικό περιβάλλον μέσω της μεμβράνης από το κύτταρο. Η μεταφορά ουσιών είναι μια από τις κύριες λειτουργίες της πλασματικής μεμβράνης.
Κυτόπλασμα- ένα εσωτερικό ημι-υγρό μέσο στο οποίο λαμβάνουν χώρα οι κύριες μεταβολικές διεργασίες. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι το κυτταρόπλασμα δεν είναι ένα είδος διαλύματος, τα συστατικά του οποίου αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε τυχαίες συγκρούσεις. Μπορεί να συγκριθεί με το ζελέ, το οποίο αρχίζει να «τρέμει» ως απάντηση στις εξωτερικές επιρροές. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο το κυτταρόπλασμα αντιλαμβάνεται και μεταδίδει πληροφορίες.
Ο πυρήνας και τα διάφορα οργανίδια βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα, τα οποία ενώνονται από αυτό σε ένα σύνολο, το οποίο εξασφαλίζει την αλληλεπίδρασή τους και τη δραστηριότητα του κυττάρου ως ενιαίου ενιαίου συστήματος. Ο πυρήνας βρίσκεται στο κεντρικό τμήμα του κυτταροπλάσματος. Ολόκληρη η εσωτερική ζώνη του κυτταροπλάσματος είναι γεμάτη με το ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο είναι ένα κυτταρικό οργανοειδές: ένα σύστημα σωληναρίων, κυστιδίων και «δεξαμενών» που οριοθετούνται από μεμβράνες. Το ενδοπλασματικό δίκτυο εμπλέκεται σε μεταβολικές διεργασίες, παρέχοντας τη μεταφορά ουσιών από το περιβάλλον στο κυτταρόπλασμα και μεταξύ επιμέρους ενδοκυτταρικών δομών, αλλά η κύρια λειτουργία του είναι η συμμετοχή στη σύνθεση πρωτεϊνών, η οποία πραγματοποιείται στα ριβοσώματα. - μικροσκοπικά μικρά σώματα στρογγυλού σχήματος με διάμετρο 15-20 nm. Οι συντιθέμενες πρωτεΐνες αρχικά συσσωρεύονται στα κανάλια και τις κοιλότητες του ενδοπλασματικού δικτύου και στη συνέχεια μεταφέρονται στα οργανίδια και τις κυτταρικές θέσεις όπου καταναλώνονται.
Εκτός από πρωτεΐνες, το κυτταρόπλασμα περιέχει επίσης μιτοχόνδρια, μικρά σώματα μεγέθους 0,2-7 microns, τα οποία ονομάζονται «σταθμοί παραγωγής ενέργειας» των κυττάρων. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια, παρέχοντας ενέργεια στα κύτταρα. Ο αριθμός των μιτοχονδρίων σε ένα κύτταρο ποικίλλει από μερικές έως αρκετές χιλιάδες.
Πυρήνας- το ζωτικό μέρος του κυττάρου, ελέγχει τη σύνθεση των πρωτεϊνών και μέσω αυτών όλες τις φυσιολογικές διεργασίες στο κύτταρο. Στον πυρήνα ενός μη διαιρούμενου κυττάρου διακρίνονται η πυρηνική μεμβράνη, ο πυρηνικός χυμός, ο πυρήνας και τα χρωμοσώματα. Μέσω του πυρηνικού περιβλήματος, υπάρχει μια συνεχής ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος. Κάτω από το πυρηνικό περίβλημα - πυρηνικός χυμός (ημι-υγρή ουσία), που περιέχει τον πυρήνα και τα χρωμοσώματα. Ο πυρήνας είναι ένα πυκνό στρογγυλεμένο σώμα, οι διαστάσεις του οποίου μπορεί να ποικίλλουν πολύ, από 1 έως 10 μικρά και περισσότερο. Αποτελείται κυρίως από ριβονουκλεοπρωτεΐνες. συμμετέχει στο σχηματισμό ριβοσωμάτων. Συνήθως υπάρχουν 1-3 πυρήνες σε ένα κύτταρο, μερικές φορές μέχρι και αρκετές εκατοντάδες. Ο πυρήνας αποτελείται από RNA και πρωτεΐνη.
Με την έλευση του κυττάρου, η Ζωή προέκυψε στη Γη!

Συνεχίζεται...

«Μέθοδοι διδασκαλίας της βιολογίας» - Σχολική ζωολογία. Εισαγωγή των μαθητών στη χρήση επιστημονικών ζωολογικών δεδομένων. ΗΘΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ. Πρόσθετος αγιασμός του κοτέτσιου. Επιλογή μεθόδων. Διαδικασίες ζωής. Ψάρια ενυδρείου. Φαγητό. Οικολογική εκπαίδευση. Υλικότητα των διαδικασιών ζωής. Αρνητικά αποτελέσματα. Προσοχή των μαθητών. Υποχρεωτικό έντυπο. Κοιτάζοντας μικρά ζώα. Στόχοι και καθήκοντα της βιολογίας. Ιστορία.

«Προβληματική μάθηση στα μαθήματα βιολογίας» - Γνώσεις. Νέα σχολικά βιβλία. Ο δρόμος προς τη λύση. Πρόβλημα. Σεμινάρια. Τι είναι ένα καθήκον. Άλμπρεχτ Ντύρερ. Μάθηση με βάση το πρόβλημα στα μαθήματα βιολογίας. Μη τυπικά μαθήματα. Τι σημαίνει μάθηση με βάση το πρόβλημα. Η ποιότητα ζωής. Η βιολογία ως μάθημα. Ερώτηση. Μάθημα επίλυσης προβλημάτων. Μειωμένο ενδιαφέρον για το θέμα. Προβληματικά-εργαστηριακά μαθήματα.

«Κριτική σκέψη στα μαθήματα βιολογίας» - Τεχνολογία «κριτικής σκέψης». Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία της «ανάπτυξης κριτικής σκέψης». Τραπέζι για το μάθημα. Κίνητρο για μάθηση. Οικοσυστήματα. Η έννοια της «ανάπτυξης κριτικής σκέψης». Τεχνολογικά χαρακτηριστικά. Τεχνολογία RKM. Δομή μαθήματος. Κύριες κατευθύνσεις. Ιστορία της τεχνολογίας. Παιδαγωγικές τεχνολογίες. κανόνες τεχνολογίας. Εργασίες βιολογίας. Φωτοσύνθεση. Τεχνικές που χρησιμοποιούνται σε διάφορα στάδια του μαθήματος.

«Μαθήματα βιολογίας με διαδραστικό πίνακα» - Ηλεκτρονικά εγχειρίδια. Οφέλη για μαθητές. Ένας διαδραστικός πίνακας βοηθά στη μετάδοση πληροφοριών σε κάθε μαθητή. διδακτικά καθήκοντα. Επίλυση βιολογικών προβλημάτων. Οφέλη από την εργασία με διαδραστικούς πίνακες. Εργασία παρουσίασης. Εργαστείτε για τη σύγκριση αντικειμένων. Κινούμενα αντικείμενα. Χρήση υπολογιστικών φύλλων. Η χρήση διαδραστικού πίνακα στη διαδικασία διδασκαλίας των μαθητών. Οφέλη για τους εκπαιδευτικούς.

«Προσέγγιση συστημικής δραστηριότητας στη βιολογία» - Ερωτήσεις του σεμιναρίου. μέθοδος δραστηριότητας. Δρυόπιθηκος. Εξωγήινος τρόπος ανθρώπινης προέλευσης. Λυσοσώματα. Χημική οργάνωση. Γυμνόσπερμοι. Μεταβολισμός. Αναλυτές. Προσέγγιση συστημικής δραστηριότητας στη διδασκαλία της βιολογίας. Χρωμοσώματα. Κυτόπλασμα. Τύφλωση. Μήκος αυτιού. Ταξινόμηση του ανθρώπου. Σκελετός θηλαστικού. Τρόποι ανθρώπινης εξέλιξης. Μίτωσις. επιφανειακό σύμπλεγμα. προβληματική ερώτηση. Πυρήνας. Πυρηνικό κέλυφος.

«Υπολογιστής στη Βιολογία» - Κοινές δραστηριότητες μαθητών. Οικογένειες αγγειόσπερμων. Διαδραστική μάθηση. μοντέλα μάθησης. Ένα παράδειγμα συστήματος βαθμολόγησης. Ερωτήσεις για την κάρτα οδηγιών. Ένα παράδειγμα κάρτας οδηγιών. Ερευνητές. Μικροομάδες. Τεχνολογία διαδραστική μάθηση. Στροβιλοδρόμιο. Διαδραστικές τεχνολογίες μάθησης. Διαδραστικές προσεγγίσεις στα μαθήματα βιολογίας. Ομαδική μορφή εργασίας. Εργασίες για ομάδες «ερευνητών».