ให้ความสัมพันธ์ของเซลล์กับสิ่งแวดล้อม ปฏิสัมพันธ์ของเซลล์กับสิ่งแวดล้อม การละเมิดการจัดหาพลังงานของเซลล์

เซลล์

เนื้อเยื่อบุผิว

ประเภทของผ้า

โครงสร้างและคุณสมบัติของเซลล์

บรรยาย№2.

1. โครงสร้างและคุณสมบัติพื้นฐานของเซลล์

2. แนวคิดเรื่องเนื้อเยื่อ ประเภทของผ้า

3. โครงสร้างและหน้าที่ของเนื้อเยื่อบุผิว

4. ประเภทของเยื่อบุผิว

วัตถุประสงค์: เพื่อทราบโครงสร้างและคุณสมบัติของเซลล์ ชนิดของเนื้อเยื่อ นำเสนอการจำแนกประเภทของเยื่อบุผิวและตำแหน่งในร่างกาย สามารถแยกแยะเนื้อเยื่อบุผิวโดย ลักษณะทางสัณฐานวิทยาจากเนื้อเยื่ออื่นๆ

1. เซลล์คือระบบการดำรงชีวิตเบื้องต้น ซึ่งเป็นพื้นฐานของโครงสร้าง การพัฒนา และชีวิตของสัตว์และพืชทั้งหมด วิทยาศาสตร์ของเซลล์คือเซลล์วิทยา (กรีก cytos - เซลล์, โลโก้ - วิทยาศาสตร์) นักสัตววิทยา T. Schwann ในปี 1839 ได้คิดค้นทฤษฎีเซลล์ขึ้นมาเป็นครั้งแรก: เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เซลล์ของสัตว์และพืชมีโครงสร้างคล้ายกัน ไม่มีสิ่งมีชีวิตนอกเซลล์ เซลล์มีอยู่ในรูปของสิ่งมีชีวิตอิสระ (โปรโตซัว แบคทีเรีย) และเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ซึ่งมีเซลล์เพศที่ทำหน้าที่ในการสืบพันธุ์ และเซลล์ของร่างกาย (โซมาติก) โครงสร้างและหน้าที่ต่างกัน (เส้นประสาท กระดูก สารคัดหลั่ง ฯลฯ ) ) ขนาดของเซลล์มนุษย์มีตั้งแต่ 7 ไมครอน (ลิมโฟไซต์) ถึง 200-500 ไมครอน (ไข่เพศเมีย ไมโอไซต์เรียบ) เซลล์ใดๆ ก็ตามที่มีโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก เอทีพี เกลือแร่ และน้ำ จากสารอนินทรีย์เซลล์มีน้ำมากที่สุด (70-80%) จากอินทรีย์ - โปรตีน (10-20%) ส่วนหลักของเซลล์คือ: นิวเคลียส, ไซโตพลาสซึม, เยื่อหุ้มเซลล์ (cytolemma)

นิวเคลียส ไซโทพลาสมา ไซโทเลมมา

นิวคลีโอพลาสซึม - ไฮยาโลพลาสซึม

1-2 นิวคลีโอลี - ออร์แกเนลล์

โครมาติน (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม)

ซับซ้อน Ktolji

ศูนย์เซลล์

ไมโตคอนเดรีย

ไลโซโซม

วัตถุประสงค์พิเศษ)

รวม

นิวเคลียสของเซลล์ตั้งอยู่ในไซโตพลาสซึมและแยกออกจากมันโดยนิวเคลียส

เปลือก - นิวคลีโอเลมา มันทำหน้าที่เป็นไซต์สำหรับยีน

หลัก เคมีซึ่งเป็นดีเอ็นเอ นิวเคลียสควบคุมกระบวนการสร้างรูปร่างของเซลล์และหน้าที่ที่สำคัญทั้งหมดของเซลล์ นิวคลีโอพลาสซึมช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานร่วมกันของโครงสร้างนิวเคลียร์ต่างๆ nucleoli มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์และเอนไซม์บางชนิด chromatin มีโครโมโซมที่มียีนที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ไฮยาโลพลาสซึม (กรีกไฮยาลอส - แก้ว) - พลาสมาหลักของไซโตพลาสซึม

คือสภาพแวดล้อมภายในที่แท้จริงของเซลล์ เธอรวมทุกอย่างเข้าด้วยกัน โครงสร้างพื้นฐานของเซลล์(นิวเคลียส ออร์แกเนลล์ รวม) และให้ปฏิกิริยาเคมีซึ่งกันและกัน

ออร์แกเนลล์ (ออร์แกเนลล์) เป็นโครงสร้างพื้นฐานถาวรของไซโตพลาสซึมที่ทำหน้าที่บางอย่างในเซลล์ ซึ่งรวมถึง:

1) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม - ระบบของช่องทางและช่องว่างที่แตกแขนงซึ่งเกิดจากเยื่อหุ้มสองชั้นที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ บนผนังของช่องทางมีร่างเล็ก ๆ - ไรโบโซมซึ่งเป็นศูนย์กลางของการสังเคราะห์โปรตีน

2) คอมเพล็กซ์ K. Golgi หรืออุปกรณ์ตาข่ายภายในมีตาข่ายและมีแวคิวโอลขนาดต่างๆ (lat. สูญญากาศ - ว่างเปล่า) มีส่วนร่วมในการทำงานของการขับถ่ายของเซลล์และในการก่อตัวของไลโซโซม

3) ศูนย์เซลล์ - ไซโตเซ็นเตอร์ประกอบด้วยวัตถุทรงกลมหนาแน่น - เซนโทรสเฟียร์ซึ่งมีวัตถุหนาแน่น 2 ตัว - เซนทริโอลเชื่อมต่อกันด้วยสะพาน มันตั้งอยู่ใกล้กับนิวเคลียส มีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายโครโมโซมระหว่างเซลล์ลูกสาว

4) mitochondria (กรีกไมโทส - ด้าย chondros - เม็ด) มีลักษณะเหมือนเมล็ดพืชแท่งเกลียว พวกเขาทำการสังเคราะห์เอทีพี

5) ไลโซโซม - ถุงน้ำที่เต็มไปด้วยเอ็นไซม์ที่ควบคุม

กระบวนการเผาผลาญในเซลล์และมีฤทธิ์ย่อยอาหาร (phagocytic)

6) ออร์แกเนลล์วัตถุประสงค์พิเศษ: myofibrils, neurofibrils, tonofibrils, cilia, villi, flagella, ทำหน้าที่เฉพาะของเซลล์

การรวมตัวของไซโตพลาสซึมเป็นการก่อตัวที่ไม่ถาวรในรูปแบบ

เม็ด หยด และแวคิวโอลที่มีโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต เม็ดสี

เยื่อหุ้มเซลล์ - cytolemma หรือ plasmolemma ครอบคลุมเซลล์จากพื้นผิวและแยกออกจากสิ่งแวดล้อม เป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้และควบคุมการเข้าสู่เซลล์และการออกจากเซลล์

สารระหว่างเซลล์อยู่ระหว่างเซลล์ ในเนื้อเยื่อบางชนิด เป็นของเหลว (เช่น ในเลือด) ในขณะที่เนื้อเยื่ออื่นๆ ประกอบด้วยสารอสัณฐาน (ไม่มีโครงสร้าง)

เซลล์ที่มีชีวิตมีคุณสมบัติพื้นฐานดังต่อไปนี้:

1) เมตาบอลิซึมหรือเมตาบอลิซึม (คุณสมบัติหลักที่สำคัญ)

2) ความไว (หงุดหงิด);

3) ความสามารถในการทำซ้ำ (ทำซ้ำตัวเอง);

4) ความสามารถในการเติบโต กล่าวคือ การเพิ่มขนาดและปริมาตรของโครงสร้างเซลล์และตัวเซลล์เอง

5) ความสามารถในการพัฒนา กล่าวคือ การได้มาโดยเซลล์ของฟังก์ชันเฉพาะ

6) การหลั่งคือ การปล่อยสารต่างๆ

7) การเคลื่อนไหว (leukocytes, histiocytes, spermatozoa)

8) phagocytosis (เม็ดเลือดขาว, มาโครฟาจ, ฯลฯ )

2. เนื้อเยื่อเป็นระบบของเซลล์ที่คล้ายคลึงกันในแหล่งกำเนิด โครงสร้างและหน้าที่ องค์ประกอบของเนื้อเยื่อยังรวมถึงของเหลวในเนื้อเยื่อและของเสียของเซลล์ หลักคำสอนของเนื้อเยื่อเรียกว่า histology (กรีก histos - เนื้อเยื่อ, โลโก้ - การสอน, วิทยาศาสตร์) ตามลักษณะของโครงสร้างการทำงานและการพัฒนาเนื้อเยื่อประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

1) เยื่อบุผิวหรือจำนวนเต็ม;

2) เกี่ยวพัน (เนื้อเยื่อของสภาพแวดล้อมภายใน);

3) กล้าม;

4) ประหม่า

สถานที่พิเศษในร่างกายมนุษย์ถูกครอบครองโดยเลือดและน้ำเหลือง ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อของเหลวที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจ โภชนาการ และการป้องกัน

ในร่างกาย เนื้อเยื่อทั้งหมดสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดทางสัณฐานวิทยา

และใช้งานได้จริง การเชื่อมต่อทางสัณฐานวิทยาเกิดจากการที่ต่างกัน

เนื้อเยื่อภายนอกเป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะเดียวกัน การเชื่อมต่อการทำงาน

เป็นที่ประจักษ์ในความจริงที่ว่ากิจกรรมของเนื้อเยื่อต่าง ๆ ที่ประกอบเป็น

ร่างกายตกลง

องค์ประกอบเซลล์และไม่ใช่เซลล์ของเนื้อเยื่อในกระบวนการของชีวิต

กิจกรรมเสื่อมสภาพและตาย (ความเสื่อมทางสรีรวิทยา)

และฟื้นฟู (ฟื้นฟูทางสรีรวิทยา) เมื่อเสียหาย

เนื้อเยื่อยังได้รับการฟื้นฟู (การฟื้นฟูซ่อมแซม)

อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ไม่เหมือนกันสำหรับเนื้อเยื่อทั้งหมด เยื่อบุผิว

นายะ เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน กล้ามเนื้อเรียบ และเซลล์เม็ดเลือดสร้างใหม่

คำรามได้ดี เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อลายได้รับการฟื้นฟู

ภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น ได้รับการฟื้นฟูในเนื้อเยื่อประสาท

เส้นใยประสาทเท่านั้น แผนก เซลล์ประสาทในร่างกายของผู้ใหญ่

บุคคลไม่ได้รับการระบุ

3. เนื้อเยื่อเยื่อบุผิว (Epithelium) เป็นเนื้อเยื่อที่ปกคลุมพื้นผิวของผิวหนัง, กระจกตาของดวงตา, ​​และยังเป็นเส้นตามโพรงทั้งหมดของร่างกาย, พื้นผิวด้านในของอวัยวะกลวงของระบบย่อยอาหาร, ระบบทางเดินหายใจ, ทางเดินปัสสาวะ ระบบต่างๆ เป็นส่วนหนึ่งของต่อมต่างๆ ของร่างกาย ในเรื่องนี้มีเยื่อบุผิวจำนวนเต็มและต่อม

เยื่อบุผิวจำนวนเต็มซึ่งเป็นเนื้อเยื่อชายแดนดำเนินการ:

1) ฟังก์ชันป้องกัน ปกป้องเนื้อเยื่อข้างใต้จากอิทธิพลภายนอกต่าง ๆ: เคมี กลไก ติดเชื้อ

2) ระบบเผาผลาญของร่างกายด้วย สิ่งแวดล้อม, ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซในปอด, ดูดซึมในลำไส้เล็ก, การขับถ่ายของผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม (เมตาบอลิซึม);

3) การสร้างเงื่อนไขสำหรับการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายในในโพรงที่รุนแรง: หัวใจ, ปอด, ลำไส้, ฯลฯ

เยื่อบุผิวต่อมทำหน้าที่หลั่งเช่น มันสร้างและหลั่งผลิตภัณฑ์เฉพาะ - ความลับที่ใช้ในกระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกาย

ลักษณะทางสัณฐานวิทยา เนื้อเยื่อบุผิวแตกต่างจากเนื้อเยื่อของร่างกายอื่นๆ สัญญาณต่อไปนี้:

1) มันอยู่ในตำแหน่งแนวเขตเสมอเนื่องจากตั้งอยู่บนเส้นขอบของสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในของร่างกาย

2) เป็นชั้นของเซลล์ - epitheliocytes ซึ่งมีรูปร่างและโครงสร้างไม่เท่ากันในเยื่อบุผิวประเภทต่างๆ

3) ไม่มีสารระหว่างเซลล์ระหว่างเซลล์เยื่อบุผิวกับเซลล์

เชื่อมต่อกันผ่านช่องทางการติดต่อต่างๆ

4) เซลล์เยื่อบุผิวตั้งอยู่บน เมมเบรนชั้นใต้ดิน(จานหนาประมาณ 1 ไมครอน โดยแยกจากเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่อยู่เบื้องล่าง เยื่อหุ้มชั้นใต้ดินประกอบด้วยสารอสัณฐานและโครงสร้างไฟบริลลาร์

5) เซลล์เยื่อบุผิวมีขั้วคือ ส่วนฐานและส่วนปลายของเซลล์มีโครงสร้างต่างกัน

6) เยื่อบุผิวไม่มีหลอดเลือด ดังนั้นสารอาหารของเซลล์

ดำเนินการโดยการแพร่กระจายของสารอาหารผ่านเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินจากเนื้อเยื่อข้างใต้

7) การปรากฏตัวของ tonofibrils - โครงสร้างเส้นใยที่ให้ความแข็งแรงแก่เซลล์เยื่อบุผิว

4. มีการจำแนกประเภทของเยื่อบุผิวหลายอย่างซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติต่าง ๆ : กำเนิด, โครงสร้าง, หน้าที่ ในจำนวนนี้การจำแนกทางสัณฐานวิทยาที่แพร่หลายที่สุดคือโดยคำนึงถึงความสัมพันธ์ของเซลล์กับเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินและรูปร่างของพวกเขาบน ปลายอิสระ (ละตินเอเพ็กซ์ - ด้านบน) ส่วนหนึ่งของชั้นเยื่อบุผิว . การจำแนกประเภทนี้สะท้อนโครงสร้างของเยื่อบุผิวขึ้นอยู่กับหน้าที่ของมัน

เยื่อบุผิว squamous ชั้นเดียวเป็นตัวแทนในร่างกายโดย endothelium และ mesothelium เอ็นโดทีเลียมเรียงร้อยตามหลอดเลือด ท่อน้ำเหลือง และห้องหัวใจ Mesothelium ครอบคลุมเยื่อหุ้มเซรุ่มของช่องท้อง เยื่อหุ้มปอด และเยื่อหุ้มหัวใจ เยื่อบุผิวทรงลูกบาศก์ชั้นเดียวเป็นส่วนหนึ่งของท่อไต ท่อของต่อมจำนวนมาก และหลอดลมขนาดเล็ก เยื่อบุผิวปริซึมชั้นเดียวมีเยื่อเมือกของกระเพาะอาหาร, ลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่, มดลูก, ท่อนำไข่, ถุงน้ำดี, จำนวนท่อของตับ, ตับอ่อน, ส่วนหนึ่ง

ท่อไต ในอวัยวะที่เกิดกระบวนการดูดซึม เซลล์เยื่อบุผิวมีขอบดูดที่ประกอบด้วยไมโครวิลไลจำนวนมาก เยื่อบุผิว ciliated หลายแถวชั้นเดียวเรียงแถวทางเดินหายใจ: โพรงจมูก, ช่องจมูก, กล่องเสียง, หลอดลม, หลอดลม ฯลฯ

เยื่อบุผิวที่ไม่มีเคราติไนซ์ stratified squamous ครอบคลุมด้านนอกของกระจกตาของตาและเยื่อเมือกของช่องปากและหลอดอาหาร squamous keratinized เยื่อบุผิว stratified squamous ก่อให้เกิดชั้นผิวของกระจกตาและเรียกว่าหนังกำพร้า เยื่อบุผิวในระยะเปลี่ยนผ่านเป็นเรื่องปกติสำหรับอวัยวะปัสสาวะ: กระดูกเชิงกรานของไต, ท่อไต, กระเพาะปัสสาวะ, ผนังซึ่งจะมีการยืดออกอย่างมากเมื่อเต็มไปด้วยปัสสาวะ

ต่อมไร้ท่อหลั่งความลับเข้าไปในโพรงของอวัยวะภายในหรือบนพื้นผิวของร่างกาย มักจะมีท่อขับถ่าย ต่อมไร้ท่อไม่มีท่อและหลั่งสารคัดหลั่ง (ฮอร์โมน) เข้าสู่กระแสเลือดหรือน้ำเหลือง

ทฤษฎีภารกิจที่ 5 จากข้อสอบวิชาชีววิทยา

โครงสร้างเซลล์ ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของชิ้นส่วนและออร์แกเนลล์ของเซลล์เป็นพื้นฐานของความสมบูรณ์ของมัน

โครงสร้างเซลล์

โครงสร้างของเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอต

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของเซลล์ ได้แก่ พลาสมาเมมเบรน ไซโตพลาสซึม และอุปกรณ์ทางพันธุกรรม เซลล์สองประเภทหลักมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะขององค์กร: โปรคาริโอตและยูคาริโอต ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอตคือการจัดระเบียบของอุปกรณ์ทางพันธุกรรม: ในโปรคาริโอตจะตั้งอยู่โดยตรงในไซโตพลาสซึม (บริเวณนี้ของไซโตพลาสซึมเรียกว่า นิวเคลียส) และไม่ถูกแยกออกจากมันโดยโครงสร้างเมมเบรน ในขณะที่ DNA ส่วนใหญ่ในยูคาริโอตกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น นอกจากนี้ ข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์โปรคาริโอต ซึ่งอยู่ในนิวคลีออยด์ จะถูกบันทึกในโมเลกุล DNA แบบวงกลม ในขณะที่ในยูคาริโอต โมเลกุล DNA จะไม่ปิด

ไซโตพลาสซึมของเซลล์โปรคาริโอตต่างจากยูคาริโอตยังมีออร์แกเนลล์จำนวนเล็กน้อย ในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตมีลักษณะโครงสร้างที่หลากหลายอย่างมีนัยสำคัญ

โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มชีวภาพ

โครงสร้างของไบโอเมมเบรนเยื่อหุ้มที่ล้อมรอบเซลล์และออร์แกเนลล์ของเมมเบรนของเซลล์ยูคาริโอตมีองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีร่วมกัน ได้แก่ ไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรต ไขมันเมมเบรนส่วนใหญ่แสดงโดยฟอสโฟลิปิดและคอเลสเตอรอล โปรตีนเมมเบรนส่วนใหญ่เป็นโปรตีนที่ซับซ้อนเช่นไกลโคโปรตีน คาร์โบไฮเดรตไม่ได้เกิดขึ้นเองในเยื่อหุ้มเซลล์ แต่เกี่ยวข้องกับโปรตีนและไขมัน ความหนาของเมมเบรนคือ 7-10 นาโนเมตร

ตามแบบจำลองโมเสกของไหลของโครงสร้างเมมเบรนที่ยอมรับในปัจจุบัน ลิพิดก่อตัวเป็นสองชั้นหรือ ไขมัน bilayerโดยที่ "หัว" ที่ชอบน้ำของโมเลกุลไขมันถูกเปิดออกด้านนอก และ "หาง" ที่ไม่ชอบน้ำถูกซ่อนอยู่ภายในเมมเบรน "หาง" เหล่านี้เนื่องจากความไม่ชอบน้ำทำให้แน่ใจถึงการแยกเฟสที่เป็นน้ำของสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์และสิ่งแวดล้อม โปรตีนเกี่ยวข้องกับไขมันผ่านปฏิกิริยาประเภทต่างๆ โปรตีนบางชนิดอยู่บนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนดังกล่าวเรียกว่า อุปกรณ์ต่อพ่วง, หรือ ผิวเผิน. โปรตีนอื่นๆ ถูกแช่ในเมมเบรนบางส่วนหรือทั้งหมด - เหล่านี้คือ อินทิกรัล,หรือ โปรตีนใต้น้ำ. โปรตีนเมมเบรนทำหน้าที่เกี่ยวกับโครงสร้าง การขนส่ง ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวรับ และหน้าที่อื่นๆ

เมมเบรนไม่เหมือนกับคริสตัล ส่วนประกอบเคลื่อนที่ตลอดเวลา อันเป็นผลมาจากช่องว่างระหว่างโมเลกุลไขมัน - รูพรุนซึ่งสารต่างๆ สามารถเข้าหรือออกจากเซลล์ได้

เยื่อหุ้มชีวภาพแตกต่างกันไปตามตำแหน่งในเซลล์ องค์ประกอบทางเคมี และหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ เมมเบรนประเภทหลักคือพลาสมาและภายใน เมมเบรนพลาสม่าประกอบด้วยไขมันประมาณ 45% (รวมถึงไกลโคลิปิด) โปรตีน 50% และคาร์โบไฮเดรต 5% กลุ่มของคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตีนเชิงซ้อน - ไกลโคโปรตีนและไขมันเชิงซ้อน - ไกลโคลิปิดที่ยื่นออกมาเหนือพื้นผิวของเมมเบรน Plasmalemmal glycoproteins มีความเฉพาะเจาะจงอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น การรับรู้ร่วมกันของเซลล์ต่างๆ ผ่านทางพวกมัน รวมถึงสเปิร์มและไข่

บนพื้นผิวของเซลล์สัตว์ สายโซ่คาร์โบไฮเดรตก่อตัวเป็นชั้นผิวบาง - ไกลโคคาไลซ์พบในเซลล์สัตว์เกือบทั้งหมด แต่ความรุนแรงไม่เท่ากัน (10-50 ไมครอน) glycocalyx ให้การเชื่อมต่อโดยตรงของเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอกการย่อยนอกเซลล์เกิดขึ้นในนั้น ตัวรับจะอยู่ใน glycocalyx เซลล์ของแบคทีเรีย พืช และเชื้อรา นอกเหนือจากพลาสมาเลมมา ยังล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มภายในเซลล์ยูคาริโอตแบ่งส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ สร้าง "ช่อง" ชนิดหนึ่ง - ช่องซึ่งมีส่วนช่วยในการแยกกระบวนการเมแทบอลิซึมและพลังงานต่างๆ พวกเขาอาจแตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมีและหน้าที่ แต่ยังคงแผนทั่วไปของโครงสร้าง

หน้าที่ของเมมเบรน:

1. จำกัด.ประกอบด้วยการแยกพื้นที่ภายในของเซลล์ออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก เมมเบรนเป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้นั่นคือมีเพียงสารที่จำเป็นสำหรับเซลล์เท่านั้นที่สามารถเอาชนะได้อย่างอิสระในขณะที่มีกลไกในการขนส่งสารที่จำเป็น
2. ตัวรับมันเกี่ยวข้องกับการรับรู้สัญญาณสิ่งแวดล้อมและการถ่ายโอนข้อมูลนี้ไปยังเซลล์เป็นหลัก โปรตีนตัวรับพิเศษมีหน้าที่นี้ โปรตีนเมมเบรนมีหน้าที่ในการจดจำเซลล์ตามหลักการ "เพื่อนหรือศัตรู" เช่นเดียวกับการก่อตัวของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ซึ่งการศึกษาส่วนใหญ่เป็นไซแนปส์ของเซลล์ประสาท
3. ตัวเร่งปฏิกิริยาคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์จำนวนมากตั้งอยู่บนเยื่อหุ้มซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการสังเคราะห์ที่เข้มข้นเกิดขึ้นกับพวกมัน
4. การแปลงพลังงานเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพลังงานการจัดเก็บในรูปของ ATP และค่าใช้จ่าย
5. การแบ่งส่วนเยื่อหุ้มเซลล์ยังกำหนดพื้นที่ภายในเซลล์ด้วย ดังนั้นจึงแยกสารตั้งต้นของปฏิกิริยาและเอนไซม์ที่สามารถทำปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันได้
6. การก่อตัวของผู้ติดต่อระหว่างเซลล์แม้ว่าความหนาของเมมเบรนจะเล็กมากจนไม่สามารถแยกแยะได้ด้วยตาเปล่า แต่ในแง่หนึ่ง มันทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันที่น่าเชื่อถือพอสมควรสำหรับไอออนและโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ละลายน้ำได้ และในทางกลับกัน จะช่วยให้การถ่ายโอนเข้าสู่เซลล์และออก
7. ขนส่ง.

การขนส่งเมมเบรนเนื่องจากเซลล์ที่เป็นระบบชีวภาพเบื้องต้นเป็นระบบเปิด เพื่อให้แน่ใจว่าเมตาบอลิซึมและพลังงาน รักษาสภาวะสมดุล การเจริญเติบโต ความหงุดหงิด และกระบวนการอื่นๆ จำเป็นต้องมีการถ่ายโอนสารผ่านเมมเบรน - การขนส่งเมมเบรน ปัจจุบัน การขนส่งสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แบ่งออกเป็น แอคทีฟ พาสซีฟ เอนโด- และเอ็กโซไซโทซิส

การขนส่งแบบพาสซีฟเป็นการขนส่งประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นโดยไม่ใช้พลังงานจากความเข้มข้นสูงไปสู่ระดับต่ำ โมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้วที่ละลายในไขมัน (O 2, CO 2) ทะลุเซลล์ได้ง่ายโดย การแพร่กระจายง่าย. ที่ไม่ละลายในไขมัน รวมถึงอนุภาคขนาดเล็กที่มีประจุ จะถูกดึงขึ้นมาโดยโปรตีนพาหะหรือผ่านช่องทางพิเศษ (กลูโคส, กรดอะมิโน, K +, PO 4 3-) แบบนี้ การขนส่งแบบพาสซีฟเรียกว่า การแพร่กระจายที่สะดวก. น้ำเข้าสู่เซลล์ผ่านรูพรุนในระยะไขมันและผ่านช่องทางพิเศษที่เรียงรายไปด้วยโปรตีน การลำเลียงน้ำผ่านเมมเบรนเรียกว่า ออสโมซิส

ออสโมซิสมีความสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตของเซลล์เพราะหากวางในสารละลายที่มีความเข้มข้นของเกลือสูงกว่าในสารละลายของเซลล์ น้ำจะเริ่มออกจากเซลล์และปริมาณของสิ่งมีชีวิตจะเริ่มลดลง . ในเซลล์สัตว์ เซลล์โดยรวมจะหดตัว และในเซลล์พืช ไซโตพลาสซึมจะล่าช้าหลังผนังเซลล์ซึ่งเรียกว่า พลาสโมไลซิส. เมื่อเซลล์ถูกวางในสารละลายที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าไซโตพลาสซึม น้ำจะถูกส่งไปในทิศทางตรงกันข้าม - เข้าไปในเซลล์ อย่างไรก็ตาม มีข้อจำกัดในการขยายไซโต เมมเบรนพลาสม่าและเซลล์สัตว์จะแตกออกในที่สุด ในขณะที่เซลล์พืชไม่สามารถทำได้เนื่องจากผนังเซลล์แข็งแรง ปรากฏการณ์ของการเติมพื้นที่ภายในทั้งหมดของเซลล์ด้วยเนื้อหาเซลล์เรียกว่า ดีพลาสโมไลซิส. ควรคำนึงถึงความเข้มข้นของเกลือภายในเซลล์ในการเตรียมยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการให้ทางหลอดเลือดดำ เนื่องจากอาจทำให้เซลล์เม็ดเลือดเสียหายได้ (ในกรณีนี้ จะใช้สารละลายน้ำเกลือที่มีความเข้มข้น 0.9% โซเดียมคลอไรด์) สิ่งนี้มีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ เช่นเดียวกับอวัยวะของสัตว์และพืช

การขนส่งที่ใช้งานดำเนินการกับการใช้พลังงาน ATP จากความเข้มข้นของสารที่ต่ำกว่าไปสู่ระดับที่สูงขึ้น มันดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของปั๊มโปรตีนพิเศษ โปรตีนปั๊มไอออน K +, Na +, Ca 2+ และอื่น ๆ ผ่านเมมเบรนซึ่งมีส่วนช่วยในการขนส่งสารอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดรวมถึงการเกิดขึ้นของแรงกระตุ้นเส้นประสาท ฯลฯ

เอนโดไซโทซิส- นี่เป็นกระบวนการที่ใช้งานอยู่ในการดูดซึมสารโดยเซลล์ซึ่งเมมเบรนก่อให้เกิดการบุกรุกจากนั้นจึงสร้างถุงน้ำเมมเบรน - ฟาโกโซมซึ่งมีวัตถุดูดกลืน ไลโซโซมปฐมภูมิจะหลอมรวมกับฟาโกโซมจนเกิดเป็น ไลโซโซมรอง, หรือ phagolysosome, หรือ แวคิวโอลย่อยอาหาร. เนื้อหาของถุงถูกแยกออกโดยเอนไซม์ไลโซโซมและผลิตภัณฑ์จากความแตกแยกจะถูกดูดซึมและหลอมรวมโดยเซลล์ สารตกค้างที่ไม่ได้แยกแยะจะถูกลบออกจากเซลล์โดยกระบวนการเอ็กโซไซโทซิส endocytosis มีสองประเภทหลัก: phagocytosis และ pinocytosis

ฟาโกไซโตซิสเป็นกระบวนการจับโดยพื้นผิวเซลล์และดูดซับอนุภาคของแข็งโดยเซลล์ และ พิโนไซโทซิส- ของเหลว Phagocytosis เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในเซลล์สัตว์ (สัตว์เซลล์เดียว, เม็ดเลือดขาวของมนุษย์) มันให้สารอาหารและมักจะปกป้องร่างกาย ด้วยวิธีการของ pinocytosis การดูดซึมโปรตีนคอมเพล็กซ์แอนติเจนและแอนติบอดีในกระบวนการของปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน ฯลฯ เกิดขึ้น อย่างไรก็ตามไวรัสจำนวนมากยังเข้าสู่เซลล์ด้วยวิธีการของ pinocytosis หรือ phagocytosis ในเซลล์ของพืชและเชื้อรา phagocytosis นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย เนื่องจากพวกมันถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ที่แข็งแรง

เอ็กโซไซโทซิสเป็นกระบวนการย้อนกลับของเอนโดไซโทซิส ดังนั้นเศษอาหารที่ไม่ได้ย่อยจะถูกปล่อยออกมาจาก vacuoles ย่อยอาหาร สารที่จำเป็นสำหรับชีวิตของเซลล์และสิ่งมีชีวิตโดยรวมจะถูกลบออก ตัวอย่างเช่นการส่งกระแสประสาทเกิดขึ้นเนื่องจากการปลดปล่อยสารเคมีโดยเซลล์ประสาทที่ส่งแรงกระตุ้น - คนกลางและในเซลล์พืช คาร์โบไฮเดรดเสริมของเยื่อหุ้มเซลล์จะถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะนี้

ผนังเซลล์ของเซลล์พืช เชื้อรา และแบคทีเรียนอกเมมเบรน เซลล์สามารถหลั่งโครงสร้างที่แข็งแรง - เยื่อหุ้มเซลล์,หรือ ผนังเซลล์.

ในพืช ผนังเซลล์ประกอบด้วย เซลลูโลสบรรจุในห่อละ 50-100 โมเลกุล ช่องว่างระหว่างพวกเขาเต็มไปด้วยน้ำและคาร์โบไฮเดรตอื่น ๆ เยื่อหุ้มเซลล์พืชถูกเจาะโดยท่อ - พลาสโมเดสมาตาโดยที่เยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมผ่าน พลาสโมเดสมาตาขนส่งสารระหว่างเซลล์ อย่างไรก็ตาม การลำเลียงสาร เช่น น้ำ ก็สามารถเกิดขึ้นตามผนังเซลล์ได้เช่นกัน เมื่อเวลาผ่านไป สารต่างๆ รวมทั้งแทนนินหรือสารคล้ายไขมัน จะสะสมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของพืช ซึ่งนำไปสู่การเกาะเป็นก้อนหรือการอุดกั้นของผนังเซลล์เอง การเคลื่อนตัวของน้ำ และการตายของเนื้อหาในเซลล์ ระหว่างผนังเซลล์ของเซลล์พืชที่อยู่ใกล้เคียงมีแผ่นคล้ายเยลลี่ - แผ่นตรงกลางที่ยึดเข้าด้วยกันและประสานร่างกายของพืชโดยรวม พวกเขาจะถูกทำลายเฉพาะในกระบวนการสุกของผลและเมื่อใบไม้ร่วง

ผนังเซลล์ของเซลล์เชื้อราถูกสร้างขึ้น ไคติน- เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีไนโตรเจน พวกมันแข็งแรงเพียงพอและเป็นโครงกระดูกภายนอกของเซลล์ แต่ก็ยังป้องกันฟาโกไซโตซิสได้เช่นเดียวกับในพืช

ในแบคทีเรีย ผนังเซลล์ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตที่มีเปปไทด์เป็นชิ้นๆ - มูรินอย่างไรก็ตาม เนื้อหาจะแตกต่างกันไปตามกลุ่มแบคทีเรียที่แตกต่างกัน พอลิแซ็กคาไรด์อื่นๆ ที่ด้านบนของผนังเซลล์สามารถหลั่งออกมาได้ ก่อตัวเป็นแคปซูลเมือกที่ปกป้องแบคทีเรียจากอิทธิพลภายนอก

เปลือกกำหนดรูปร่างของเซลล์ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับทางกลทำหน้าที่ป้องกันให้คุณสมบัติออสโมติกของเซลล์ จำกัด การยืดของสิ่งมีชีวิตและป้องกันการแตกของเซลล์ซึ่งเพิ่มขึ้นเนื่องจากการไหลเข้าของ น้ำ. นอกจากนี้น้ำและสารที่ละลายในนั้นสามารถเอาชนะผนังเซลล์ก่อนที่จะเข้าสู่ไซโตพลาสซึมหรือในทางกลับกันเมื่อปล่อยทิ้งไว้ในขณะที่น้ำถูกขนส่งไปตามผนังเซลล์ได้เร็วกว่าผ่านไซโตพลาสซึม

ไซโตพลาสซึม

ไซโตพลาสซึมคือภายในเซลล์ ออร์แกเนลล์ทั้งหมดของเซลล์ นิวเคลียส และของเสียต่างๆ ถูกแช่อยู่ในนั้น

ไซโตพลาสซึมเชื่อมโยงทุกส่วนของเซลล์เข้าด้วยกันทำให้เกิดปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมมากมาย ไซโตพลาสซึมถูกแยกออกจากสิ่งแวดล้อมและแบ่งออกเป็นช่องโดยเยื่อหุ้มนั่นคือเซลล์มีโครงสร้างเมมเบรน สามารถอยู่ในสองสถานะ - โซลและเจล โซล- นี่คือสภาวะกึ่งของเหลว คล้ายเยลลี่ของไซโตพลาสซึม ซึ่งกระบวนการที่สำคัญดำเนินไปอย่างเข้มข้นที่สุด และ เจล- สถานะเจลาตินที่หนาแน่นกว่าซึ่งขัดขวางการไหลของปฏิกิริยาเคมีและการขนส่งสาร

ส่วนที่เป็นของเหลวของไซโตพลาสซึมที่ไม่มีออร์แกเนลล์เรียกว่า ไฮยาโลพลาสซึม. ไฮยาโลพลาสซึมหรือไซโตซอลเป็นสารละลายคอลลอยด์ซึ่งมีอนุภาคขนาดใหญ่พอสมควร เช่น โปรตีน ล้อมรอบด้วยไดโพลของโมเลกุลของน้ำ การตกตะกอนของสารแขวนลอยนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากมีประจุเหมือนกันและผลักกัน

ออร์แกเนลล์

ออร์แกเนลล์- เป็นส่วนประกอบถาวรของเซลล์ที่ทำหน้าที่บางอย่าง

แบ่งออกเป็นเมมเบรนและไม่ใช่เมมเบรนทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้าง เมมเบรนในทางกลับกันออร์แกเนลล์จะเรียกว่าเมมเบรนเดี่ยว (เอนโดพลาสมิกเรติเคิล, กอลจิคอมเพล็กซ์และไลโซโซม) หรือเมมเบรนสองชั้น (ไมโทคอนเดรีย, พลาสติดและนิวเคลียส) ไม่ใช่เมมเบรนออร์แกเนลล์ ได้แก่ ไรโบโซม ไมโครทูบูล ไมโครฟิลาเมนต์ และศูนย์กลางเซลล์ ในออร์แกเนลล์ที่อยู่ในรายการ มีเพียงไรโบโซมที่มีอยู่ในโปรคาริโอตเท่านั้น

โครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียส นิวเคลียส- ออร์แกเนลล์สองเมมเบรนขนาดใหญ่ที่อยู่ตรงกลางเซลล์หรือรอบนอก ขนาดของนิวเคลียสสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใน 3-35 ไมครอน รูปร่างของนิวเคลียสมักจะเป็นทรงกลมหรือทรงรี แต่ยังมีนิวเคลียสที่มีรูปร่างเป็นแท่ง รูปแกนหมุน รูปถั่ว ห้อยเป็นตุ้มและแบ่งเป็นส่วนๆ นักวิจัยบางคนเชื่อว่ารูปร่างของนิวเคลียสสอดคล้องกับรูปร่างของเซลล์

เซลล์ส่วนใหญ่มีหนึ่งนิวเคลียส แต่ตัวอย่างเช่น ในเซลล์ตับและหัวใจสามารถมีได้สองเซลล์ และในเซลล์ประสาทจำนวนหนึ่ง - มากถึง 15 เส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างมักจะมีนิวเคลียสจำนวนมาก แต่ไม่ใช่เซลล์ในความหมายที่สมบูรณ์ คำว่าเนื่องจากเกิดขึ้นจากการหลอมรวมของเซลล์หลายเซลล์

แกนกลางถูกล้อมรอบ เยื่อหุ่มนิวเคลียส, และพื้นที่ภายในก็เต็ม น้ำผลไม้นิวเคลียร์, หรือ นิวคลีโอพลาสซึม (karyoplasm)ที่แช่อยู่ โครมาตินและ นิวเคลียส. นิวเคลียสทำหน้าที่สำคัญเช่นการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมตลอดจนการควบคุมกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์

บทบาทของนิวเคลียสในการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมได้รับการพิสูจน์อย่างน่าเชื่อถือในการทดลองกับสาหร่ายสีเขียว acetabularia ในเซลล์ยักษ์เดียวที่มีความยาวถึง 5 ซม. หมวกขาและเหง้ามีความโดดเด่น นอกจากนี้ยังมีนิวเคลียสเพียงตัวเดียวที่อยู่ในเหง้า ในช่วงทศวรรษที่ 1930 I. Hemmerling ได้ย้ายนิวเคลียสของ acetabularia ชนิดหนึ่งที่มีสีเขียวไปเป็น rhizoid ของสายพันธุ์อื่นที่มีสีน้ำตาลซึ่งนิวเคลียสถูกเอาออก หลังจากนั้นไม่นาน พืชที่มีนิวเคลียสที่ปลูกถ่ายก็ขยายหมวกใหม่ เหมือนกับผู้บริจาคสาหร่ายของนิวเคลียส ในเวลาเดียวกัน หมวกหรือก้านที่แยกออกจากเหง้าซึ่งไม่มีนิวเคลียสก็ตายหลังจากนั้นไม่นาน

เยื่อหุ่มนิวเคลียสมันถูกสร้างขึ้นโดยเยื่อหุ้มสองอัน - ด้านนอกและด้านในซึ่งมีช่องว่าง ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์สื่อสารกับโพรงของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมแบบหยาบ และเยื่อหุ้มชั้นนอกของนิวเคลียสสามารถบรรทุกไรโบโซมได้ เปลือกหุ้มนิวเคลียสเต็มไปด้วยรูพรุนมากมาย ขอบด้วยโปรตีนพิเศษ สารถูกส่งผ่านรูขุมขน: โปรตีนที่จำเป็น(รวมทั้งเอ็นไซม์) ไอออน นิวคลีโอไทด์ และสารอื่นๆ และโมเลกุลอาร์เอ็นเอ โปรตีนของเสีย ยูนิตย่อยของไรโบโซมทิ้งไว้ ดังนั้นหน้าที่ของซองจดหมายนิวเคลียร์คือการแยกเนื้อหาของนิวเคลียสออกจากไซโตพลาสซึมรวมถึงการควบคุมการเผาผลาญระหว่างนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม

นิวคลีโอพลาสซึมเรียกว่าเนื้อหาของนิวเคลียสซึ่งโครมาตินและนิวเคลียสถูกแช่อยู่ เป็นสารละลายคอลลอยด์ ซึ่งคล้ายกับสารเคมีของไซโตพลาสซึม เอ็นไซม์ของนิวคลีโอพลาสซึมกระตุ้นการแลกเปลี่ยนกรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ โปรตีน ฯลฯ นิวคลีโอพลาสซึมเชื่อมต่อกับไฮยาโลพลาสซึมผ่านรูพรุนของนิวเคลียร์ หน้าที่ของนิวคลีโอพลาสซึม เช่นเดียวกับไฮยาโลพลาสซึม เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบโครงสร้างทั้งหมดของนิวเคลียสและการดำเนินการของปฏิกิริยาของเอนไซม์จำนวนหนึ่ง

โครมาตินเรียกว่าชุดของเส้นบางๆ และเม็ดเล็กๆ ที่แช่อยู่ในนิวคลีโอพลาสซึม สามารถตรวจพบได้โดยการย้อมสีเท่านั้น เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของโครมาตินและนิวคลีโอพลาสซึมมีค่าใกล้เคียงกัน ส่วนประกอบเส้นใยของโครมาตินเรียกว่า ยูโครมาตินและละเอียด เฮเทอโรโครมาติ. Euchromatin ถูกบีบอัดอย่างอ่อนเนื่องจากมีการอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมในขณะที่ heterochromatin ที่เป็นเกลียวมากขึ้นจะไม่ทำงานทางพันธุกรรม

โครมาตินเป็นการดัดแปลงโครงสร้างของโครโมโซมในนิวเคลียสที่ไม่แบ่งตัว ดังนั้นโครโมโซมจึงมีอยู่ในนิวเคลียสตลอดเวลามีเพียงสถานะของโครโมโซมเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับหน้าที่ของนิวเคลียสในขณะนั้น

โครมาตินส่วนใหญ่ประกอบด้วยนิวคลีโอโปรตีน (deoxyribonucleoproteins และ ribonucleoproteins) เช่นเดียวกับเอนไซม์ซึ่งสำคัญที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกและสารอื่นๆ

หน้าที่ของโครมาตินประกอบด้วยประการแรกในการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกที่จำเพาะสำหรับสิ่งมีชีวิตที่กำหนด ซึ่งควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนจำเพาะ และประการที่สอง ในการถ่ายโอนคุณสมบัติทางพันธุกรรมจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูก ซึ่งเป็นเส้นของโครมาติน บรรจุในโครโมโซมระหว่างการแบ่งตัว

นิวเคลียส- ตัวทรงกลมมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1-3 ไมครอน มันถูกสร้างขึ้นในบริเวณโครมาตินที่เข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของ rRNA และโปรตีนไรโบโซม นิวเคลียสในนิวเคลียสมักจะเป็นหนึ่งเดียว แต่ในเซลล์เหล่านั้นที่มีกระบวนการสำคัญอย่างเข้มข้นเกิดขึ้น อาจมีนิวคลีโอลีสองหรือมากกว่า หน้าที่ของนิวคลีโอลีคือการสังเคราะห์ rRNA และการรวมตัวของหน่วยย่อยไรโบโซมโดยการรวม rRNA กับโปรตีนที่มาจากไซโตพลาสซึม

ไมโตคอนเดรีย- ออร์แกเนลล์สองเมมเบรนที่มีรูปร่างกลม วงรี หรือรูปแท่ง แม้ว่าจะพบออร์แกเนลล์ที่มีรูปร่างเป็นเกลียว (ในตัวอสุจิ) ไมโตคอนเดรียมีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 1 µm และยาวสูงสุด 7 µm พื้นที่ภายในไมโตคอนเดรียเต็มไปด้วยเมทริกซ์ เมทริกซ์เป็นสารหลักของไมโตคอนเดรีย โมเลกุลดีเอ็นเอทรงกลมและไรโบโซมถูกแช่อยู่ในนั้น เยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโตคอนเดรียนั้นเรียบและไม่สามารถซึมผ่านสารหลายชนิดได้ เยื่อหุ้มชั้นในมีผลพลอยได้ - คริสเตซึ่งเพิ่มพื้นที่ผิวของเมมเบรนเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้น บนพื้นผิวของเมมเบรนมีโปรตีนเชิงซ้อนจำนวนมากที่ประกอบขึ้นเป็นห่วงโซ่การหายใจที่เรียกว่า ATP synthetase ที่มีรูปร่างคล้ายเห็ด ในไมโตคอนเดรีย ระยะการหายใจแบบแอโรบิกเกิดขึ้น ในระหว่างที่ ATP ถูกสังเคราะห์ขึ้น

พลาสติด- ออร์แกเนลล์สองเมมเบรนขนาดใหญ่ มีลักษณะเฉพาะสำหรับเซลล์พืชเท่านั้น เติมเต็มช่องว่างภายในของพลาสมิด สโตรมา, หรือ เมทริกซ์. ในสโตรมามีระบบถุงเยื่อเมมเบรนที่พัฒนาขึ้นไม่มากก็น้อย - ไทลาคอยด์ซึ่งรวบรวมเป็นกอง - ธัญพืชรวมทั้งโมเลกุล DNA และไรโบโซมที่เป็นวงกลมของมันเอง plastids มีสี่ประเภทหลัก: คลอโรพลาสต์, โครโมพลาสต์, ลิวโคพลาสต์และโพรพลาสมิด

คลอโรพลาสต์- เป็นพลาสติดสีเขียวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-10 ไมครอน มองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ พบได้เฉพาะในส่วนสีเขียวของพืช - ใบ ลำต้นอ่อน ดอก และผล คลอโรพลาสต์ส่วนใหญ่จะมีรูปร่างเป็นวงรีหรือทรงรี แต่สามารถเป็นรูปถ้วย รูปทรงเกลียว และแม้กระทั่งห้อยเป็นตุ้ม จำนวนคลอโรพลาสต์ในเซลล์มีค่าเฉลี่ยตั้งแต่ 10 ถึง 100 ชิ้น อย่างไรก็ตามตัวอย่างเช่นในสาหร่ายบางชนิดอาจมีขนาดและรูปร่างที่ซับซ้อน - เรียกว่า chromatophore. ในกรณีอื่น จำนวนคลอโรพลาสต์อาจถึงหลายร้อยในขณะที่มีขนาดเล็ก สีของคลอโรพลาสต์เกิดจากเม็ดสีหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง - คลอโรฟิลล์แม้ว่าจะมีเม็ดสีเพิ่มเติม - แคโรทีนอยด์. แคโรทีนอยด์จะสังเกตเห็นได้เฉพาะในฤดูใบไม้ร่วงเมื่อคลอโรฟิลล์ในใบแก่จะถูกทำลาย หน้าที่หลักของคลอโรพลาสต์คือการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ซึ่งโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ได้รับการแก้ไขและปฏิกิริยามืดเกิดขึ้นในสโตรมาซึ่งมีเอนไซม์มากมาย

โครโมพลาสต์คือพลาสติดสีเหลือง สีส้ม และสีแดงที่มีสารสีแคโรทีนอยด์ รูปร่างของโครโมพลาสต์ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญ: เป็นรูปท่อ ทรงกลม ผลึก ฯลฯ โครโมพลาสต์ให้สีแก่ดอกไม้และผลไม้ของพืช ดึงดูดแมลงผสมเกสรและกระจายเมล็ดและผลไม้

เม็ดโลหิตขาว- เป็นพลาสติดสีขาวหรือไม่มีสี ส่วนใหญ่เป็นทรงกลมหรือวงรี มักพบในส่วนที่ไม่สังเคราะห์แสงของพืช เช่น เปลือกใบ หัวมันฝรั่ง ฯลฯ พวกมันเก็บสารอาหาร ส่วนใหญ่มักจะเป็นแป้ง แต่ในพืชบางชนิด อาจเป็นโปรตีนหรือน้ำมัน

พลาสติดเกิดขึ้นในเซลล์พืชจากโพรพลาสติดซึ่งมีอยู่แล้วในเซลล์ ผ้าการศึกษาและมีลักษณะเป็นแผ่นสองชั้นขนาดเล็ก ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา ประเภทต่างๆ plastids สามารถเปลี่ยนเป็นกันและกันได้: เมื่อสัมผัสกับแสง leukoplasts ของหัวมันฝรั่งและโครโมพลาสต์ของรากแครอทจะเปลี่ยนเป็นสีเขียว

พลาสติดและไมโทคอนเดรียเรียกว่าออร์แกเนลล์เซลล์กึ่งอิสระ เนื่องจากมีโมเลกุลดีเอ็นเอและไรโบโซมเป็นของตัวเอง ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีนและแบ่งตัวอย่างอิสระจากการแบ่งตัวของเซลล์ ลักษณะเหล่านี้อธิบายได้จากต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตที่มีเซลล์เดียว อย่างไรก็ตาม "ความเป็นอิสระ" ของไมโตคอนเดรียและพลาสติดมีจำกัด เนื่องจากดีเอ็นเอของพวกมันมียีนน้อยเกินไปสำหรับ การดำรงอยู่อย่างเสรีข้อมูลที่เหลือจะถูกเข้ารหัสในโครโมโซมของนิวเคลียส ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมออร์แกเนลล์เหล่านี้ได้

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER), หรือ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER), เป็นออร์แกเนลล์เมมเบรนเดียวซึ่งเป็นเครือข่ายของโพรงเยื่อหุ้มเซลล์และท่อทูบูลซึ่งครอบครองมากถึง 30% ของเนื้อหาของไซโตพลาสซึม เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ER อยู่ที่ประมาณ 25–30 นาโนเมตร EPS มีสองประเภท - แบบหยาบและแบบเรียบ XPS แบบหยาบบรรทุกไรโบโซมและเป็นที่สังเคราะห์โปรตีน EPS ที่ราบรื่นปราศจากไรโบโซม หน้าที่ของมันคือการสังเคราะห์ไขมันและคาร์โบไฮเดรตตลอดจนการขนส่ง การจัดเก็บ และการกำจัดสารพิษ ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเซลล์เหล่านั้นที่มีกระบวนการเผาผลาญอย่างเข้มข้น เช่น ในเซลล์ตับ - เซลล์ตับ - และเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่าง สารที่สังเคราะห์ใน EPS จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ Golgi ใน ER เยื่อหุ้มเซลล์ถูกประกอบเข้าด้วยกัน แต่การก่อตัวของพวกมันจะเสร็จสมบูรณ์ในอุปกรณ์ Golgi

เครื่องมือกอลจิ,หรือ กอลจิ คอมเพล็กซ์เป็นออร์แกเนลล์เมมเบรนเดียวที่เกิดขึ้นจากระบบของถังเก็บน้ำทรงแบน ท่อน้ำ และถุงน้ำขนาดเล็กที่ดึงออกมาจากพวกมัน หน่วยโครงสร้างของเครื่องมือ Golgi คือ ดิกโทโซม- กองถังไปยังเสาหนึ่งซึ่งมีสารจาก ER มาและจากขั้วตรงข้ามเมื่อผ่านการเปลี่ยนแปลงบางอย่างแล้วจะถูกบรรจุเป็นฟองและส่งไปยังส่วนอื่น ๆ ของเซลล์ เส้นผ่านศูนย์กลางของถังประมาณ 2 ไมครอน และฟองอากาศขนาดเล็กประมาณ 20-30 ไมครอน หน้าที่หลักของคอมเพล็กซ์ Golgi คือการสังเคราะห์สารบางชนิดและการดัดแปลง (เปลี่ยนแปลง) ของโปรตีน ไขมันและคาร์โบไฮเดรตที่มาจาก ER การสร้างเยื่อหุ้มขั้นสุดท้ายตลอดจนการขนส่งสารผ่านเซลล์การต่ออายุของ โครงสร้างและการก่อตัวของไลโซโซม เครื่องมือ Golgi ได้ชื่อมาเพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Camillo Golgi ผู้ค้นพบออร์กานอยด์นี้เป็นครั้งแรก (1898)

ไลโซโซม- ออร์แกเนลล์เมมเบรนเดี่ยวขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1 ไมครอน ซึ่งมีเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่เกี่ยวข้องกับการย่อยภายในเซลล์ เยื่อหุ้มของไลโซโซมซึมผ่านได้ไม่ดีสำหรับเอนไซม์เหล่านี้ ดังนั้นประสิทธิภาพของหน้าที่โดยไลโซโซมจึงแม่นยำและตรงเป้าหมายมาก ดังนั้นพวกมันจึงมีส่วนร่วมในกระบวนการฟาโกไซโตซิส สร้างแวคิวโอลย่อยอาหาร และในกรณีที่เกิดความอดอยากหรือเกิดความเสียหายต่อบางส่วนของเซลล์ พวกมันจะย่อยพวกมันโดยไม่ส่งผลกระทบต่อส่วนอื่นๆ เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการค้นพบบทบาทของไลโซโซมในกระบวนการตายของเซลล์

แวคิวโอล- โพรงในไซโตพลาสซึมของเซลล์พืชและสัตว์ ล้อมรอบด้วยเมมเบรนและเต็มไปด้วยของเหลว แวคิวโอลย่อยอาหารและหดตัวจะพบในเซลล์โปรโตซัว อดีตมีส่วนร่วมในกระบวนการฟาโกไซโตซิสเนื่องจากทำลายสารอาหาร อย่างหลังช่วยให้รักษาสมดุลของเกลือน้ำเนื่องจากการออสโมเรกูเลชัน ในสัตว์หลายเซลล์จะพบแวคิวโอลย่อยอาหารเป็นหลัก

ในเซลล์พืชมีแวคิวโอลอยู่เสมอ มันถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนพิเศษและเต็มไปด้วยน้ำนมจากเซลล์ เมมเบรนรอบๆ แวคิวโอลนั้นมีความคล้ายคลึงกันในองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างและหน้าที่ของเมมเบรนในพลาสมา เซลล์ SAPแสดงถึงสารละลายที่เป็นน้ำของสารอนินทรีย์และอินทรีย์ต่างๆ รวมถึงเกลือแร่ กรดอินทรีย์ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไกลโคไซด์ อัลคาลอยด์ ฯลฯ แวคิวโอลสามารถครอบครองได้ถึง 90% ของปริมาตรเซลล์และผลักนิวเคลียสไปที่ขอบ ส่วนนี้ของเซลล์ทำหน้าที่จัดเก็บ ขับถ่าย ออสโมติก ปกป้อง ไลโซโซมและหน้าที่อื่น ๆ เนื่องจากมันสะสมสารอาหารและของเสีย ให้น้ำประปา รักษารูปร่างและปริมาตรของเซลล์ และยังมีเอ็นไซม์สำหรับการสลายจำนวนมาก ส่วนประกอบของเซลล์ นอกจากนี้ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของแวคิวโอลสามารถป้องกันไม่ให้สัตว์หลายชนิดกินพืชเหล่านี้ได้ ในพืชหลายชนิดเนื่องจากการบวมของแวคิวโอล การเติบโตของเซลล์เกิดจากการยืดตัว

แวคิวโอลยังมีอยู่ในเซลล์ของเชื้อราและแบคทีเรียบางชนิด แต่ในเชื้อรานั้นทำหน้าที่ของออสโมเรกูเลชันเท่านั้น ในขณะที่ไซยาโนแบคทีเรียจะคงสภาพการลอยตัวและมีส่วนร่วมในกระบวนการดูดกลืนไนโตรเจนจากอากาศ

ไรโบโซม- ออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรนขนาดเล็กที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 15-20 ไมครอนประกอบด้วยสองหน่วยย่อย - ใหญ่และเล็ก หน่วยย่อยยูคาริโอตไรโบโซมถูกประกอบในนิวเคลียสแล้วส่งไปยังไซโตพลาสซึม ไรโบโซมของโปรคาริโอต ไมโทคอนเดรีย และพลาสติดมีขนาดเล็กกว่าของยูคาริโอต หน่วยย่อยของไรโบโซมประกอบด้วย rRNA และโปรตีน

จำนวนไรโบโซมในเซลล์สามารถมีได้หลายสิบล้าน: ในไซโตพลาสซึม ไมโทคอนเดรีย และพลาสติด พวกมันอยู่ในสถานะอิสระ และใน ER คร่าวๆ พวกมันอยู่ในสถานะที่ถูกผูกไว้ พวกเขามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาดำเนินกระบวนการแปล - การสังเคราะห์ทางชีวภาพของสายโซ่โพลีเปปไทด์บนโมเลกุล mRNA โปรตีนของไฮยาโลพลาสซึม ไมโทคอนเดรีย พลาสติด และโปรตีนของตัวเองของไรโบโซมถูกสังเคราะห์ขึ้นบนไรโบโซมอิสระ ในขณะที่โปรตีนจะถูกแปลบนไรโบโซมที่ติดอยู่กับ ER แบบคร่าวๆ เพื่อขับออกจากเซลล์ การรวมตัวของเยื่อหุ้ม การก่อตัวของไลโซโซมและแวคิวโอล

ไรโบโซมสามารถพบได้ในไฮยาโลพลาสซึมเพียงกลุ่มเดียวหรือรวมกันเป็นกลุ่มที่มีการสังเคราะห์หลายสายพอลิเปปไทด์พร้อมกันบน mRNA เดียว กลุ่มของไรโบโซมเหล่านี้เรียกว่า โพลีไรโบโซม, หรือ โพลีโซม

ไมโครทูบูล- เหล่านี้เป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรนรูปทรงกระบอกที่เจาะทะลุไซโตพลาสซึมทั้งหมดของเซลล์ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 25 นาโนเมตรความหนาของผนังคือ 6-8 นาโนเมตร ประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีนจำนวนมาก ทูบูลิน,ซึ่งก่อเป็นเกลียว 13 เส้นที่มีลักษณะคล้ายลูกปัดก่อน แล้วจึงประกอบเป็นไมโครทูบูล ไมโครทูบูลก่อตัวเป็นไซโตพลาสซึมเรติคูลัมที่ให้รูปร่างและปริมาตรของเซลล์ เชื่อมพลาสมาเมมเบรนกับส่วนอื่น ๆ ของเซลล์ ขนส่งสารผ่านเซลล์ มีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวของเซลล์และส่วนประกอบภายในเซลล์ ตลอดจนในการแบ่งตัว ของสารพันธุกรรม พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์เซลล์และออร์แกเนลล์ของการเคลื่อนไหว - แฟลกเจลลาและตา

ไมโครฟิลาเมนต์,หรือ ไมโครฟิลาเมนต์ยังเป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรน อย่างไรก็ตาม พวกมันมีรูปร่างเป็นใยและไม่ได้เกิดขึ้นจากทูบูลิน แต่โดย แอคติโนม. พวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการขนส่งเมมเบรนการรับรู้ระหว่างเซลล์การแบ่งเซลล์ไซโตพลาสซึมและในการเคลื่อนที่ ในเซลล์กล้ามเนื้อ การทำงานร่วมกันของแอกตินไมโครฟิลาเมนต์กับเส้นใยไมโอซินทำให้เกิดการหดตัว

ไมโครทูบูลและไมโครฟิลาเมนต์ก่อตัวเป็นโครงกระดูกภายในของเซลล์ โครงร่างเซลล์. เป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนของเส้นใยที่ให้การสนับสนุนทางกลสำหรับพลาสมาเมมเบรน กำหนดรูปร่างของเซลล์ ตำแหน่งของออร์แกเนลล์ในเซลล์ และการเคลื่อนที่ของพวกมันระหว่างการแบ่งเซลล์

ศูนย์เซลล์- ออร์แกเนลล์ที่ไม่ใช่เมมเบรนที่อยู่ในเซลล์สัตว์ใกล้นิวเคลียส ไม่มีอยู่ในเซลล์พืช ความยาวประมาณ 0.2–0.3 µm และเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1–0.15 µm ศูนย์เซลล์ประกอบด้วยสอง centriolesอยู่ร่วมกัน ระนาบตั้งฉาก, และ ทรงกลมสดใสจากไมโครทูบูล เซนทริโอลแต่ละอันประกอบด้วยไมโครทูบูลเก้ากลุ่ม รวบรวมเป็นสามส่วน นั่นคือ แฝดสาม ศูนย์เซลล์มีส่วนร่วมในการประกอบไมโครทูบูล การแบ่งส่วนของสารพันธุกรรมของเซลล์ เช่นเดียวกับการก่อตัวของแฟลกเจลลาและซีเลีย

ออร์แกเนลล์ของการเคลื่อนไหว แฟลกเจลลาและ ciliaคือผลพลอยได้ของเซลล์ที่ปกคลุมด้วยพลาสมาเลมมา ออร์แกเนลล์เหล่านี้มีพื้นฐานมาจากไมโครทูบูลเก้าคู่ที่ตั้งอยู่ตามขอบและไมโครทูบูลอิสระสองอันที่อยู่ตรงกลาง ไมโครทูบูลเชื่อมต่อกันด้วยโปรตีนหลายชนิดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเบี่ยงเบนที่ประสานกันจากแกน - การสั่น ความผันผวนขึ้นอยู่กับพลังงาน กล่าวคือ พลังงานของพันธะมหภาคของ ATP ถูกใช้ไปในกระบวนการนี้ การฟื้นฟูแฟลกเจลลาและตาที่หายไปเป็นหน้าที่ ร่างกายพื้นฐาน, หรือ ไคเนโตโซมตั้งอยู่ที่ฐานของพวกเขา

ความยาวของ cilia ประมาณ 10-15 nm และความยาวของ flagella คือ 20-50 ไมครอน เนื่องจากการเคลื่อนไหวของแฟลเจลลาและ cilia อย่างเคร่งครัด ไม่เพียงแต่การเคลื่อนไหวของสัตว์เซลล์เดียว อสุจิ ฯลฯ เท่านั้น แต่ยังดำเนินการล้างทางเดินหายใจ ไข่เคลื่อนผ่านท่อนำไข่ เนื่องจากส่วนเหล่านี้ทั้งหมดของมนุษย์ ร่างกายเรียงรายไปด้วยเยื่อบุผิว ciliated

รวม

รวม- สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่ไม่ถาวรของเซลล์ซึ่งเกิดขึ้นและหายไปในช่วงชีวิตของมัน. ซึ่งรวมถึงสารสำรองทั้งสองอย่าง เช่น เม็ดแป้งหรือโปรตีนในเซลล์พืช เม็ดไกลโคเจนในเซลล์สัตว์และเชื้อรา โวลูตินในแบคทีเรีย ไขมันลดลงในเซลล์ทุกประเภท และของเสีย โดยเฉพาะเศษอาหารที่ไม่ได้ย่อย ของ phagocytosis. ก่อตัวสิ่งที่เรียกว่าสิ่งตกค้าง

ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของชิ้นส่วนและออร์แกเนลล์ของเซลล์เป็นพื้นฐานของความสมบูรณ์ของมัน

ในทางกลับกัน แต่ละส่วนของเซลล์เป็นโครงสร้างที่แยกจากกันโดยมีโครงสร้างและหน้าที่เฉพาะ และในทางกลับกัน ส่วนประกอบของระบบที่ซับซ้อนกว่าที่เรียกว่าเซลล์ ข้อมูลทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ของเซลล์ยูคาริโอตกระจุกตัวอยู่ในนิวเคลียส แต่นิวเคลียสเองไม่สามารถรับรองการนำไปใช้ได้ เนื่องจากต้องมีอย่างน้อยไซโตพลาสซึมซึ่งทำหน้าที่เป็นสารหลักและไรโบโซมซึ่งเกิดการสังเคราะห์นี้ . ไรโบโซมส่วนใหญ่ตั้งอยู่บนเอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบเม็ด จากตำแหน่งที่โปรตีนส่วนใหญ่มักจะถูกขนส่งไปยังกอลจิคอมเพล็กซ์ จากนั้นหลังจากการดัดแปลง ไปยังส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ที่พวกมันตั้งใจไว้หรือถูกขับออกมา บรรจุภัณฑ์เมมเบรนของโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตสามารถรวมเข้ากับเยื่อออร์แกนอยด์และเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึมได้ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการต่ออายุอย่างต่อเนื่อง ไลโซโซมและแวคิวโอลซึ่งทำหน้าที่ที่สำคัญที่สุดก็ถูกผูกมัดจากคอมเพล็กซ์กอลจิเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าไม่มีไลโซโซม เซลล์จะกลายเป็นขยะโมเลกุลและโครงสร้างของเสียอย่างรวดเร็ว

กระบวนการทั้งหมดเหล่านี้ต้องการพลังงานที่ผลิตโดยไมโตคอนเดรีย และในพืช รวมไปถึงคลอโรพลาสต์ด้วย และแม้ว่าออร์แกเนลล์เหล่านี้จะค่อนข้างอิสระ เนื่องจากพวกมันมีโมเลกุลดีเอ็นเอของตัวเอง โปรตีนบางชนิดของพวกมันยังคงเข้ารหัสโดยจีโนมนิวเคลียร์และสังเคราะห์ในไซโตพลาสซึม

ดังนั้น เซลล์จึงเป็นเอกภาพที่แยกออกไม่ได้ของส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบ ซึ่งแต่ละเซลล์ทำหน้าที่เฉพาะของตัวเอง

การเผาผลาญและการแปลงพลังงานเป็นคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต เมแทบอลิซึมของพลังงานและพลาสติก ความสัมพันธ์ของพวกเขา ขั้นตอนของการเผาผลาญพลังงาน การหมักและการหายใจ การสังเคราะห์ด้วยแสง ความสำคัญ บทบาทของจักรวาล เฟสของการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสงและความสัมพันธ์ของแสงและความมืด การสังเคราะห์ทางเคมี บทบาทของแบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีบนโลก

เมแทบอลิซึมและการแปลงพลังงาน - คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต

เซลล์สามารถเปรียบได้กับโรงงานเคมีขนาดเล็กที่มีปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นนับร้อยนับพัน

เมแทบอลิซึม- ชุดของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่มุ่งรักษาและสืบพันธุ์ของระบบชีวภาพด้วยตนเอง

รวมถึงการบริโภคสารเข้าสู่ร่างกายระหว่างโภชนาการและการหายใจ เมตาบอลิซึมภายในเซลล์ หรือ เมแทบอลิซึมตลอดจนการจัดสรรผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเผาผลาญ

เมแทบอลิซึมเชื่อมโยงกับกระบวนการแปลงพลังงานประเภทหนึ่งเป็นพลังงานอื่นอย่างแยกไม่ออก ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการสังเคราะห์แสง พลังงานแสงจะถูกเก็บไว้ในรูปแบบของพลังงานของพันธะเคมีของโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน และในกระบวนการหายใจ พลังงานแสงจะถูกปล่อยออกมาและใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลใหม่ งานทางกลและออสโมติก กระจายไปในรูปของความร้อน ฯลฯ

การไหลของปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตได้รับการประกันโดยตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพของโปรตีนธรรมชาติ - เอนไซม์, หรือ เอนไซม์. เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ เอ็นไซม์เร่งการไหลของปฏิกิริยาเคมีในเซลล์หลายหมื่นครั้งและบางครั้งทำให้เป็นไปได้ แต่อย่าเปลี่ยนลักษณะหรือคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (ผลิตภัณฑ์) ของปฏิกิริยาและ อย่าเปลี่ยนตัวเอง เอ็นไซม์สามารถเป็นได้ทั้งโปรตีนธรรมดาและโปรตีนที่ซับซ้อน ซึ่งนอกจากส่วนโปรตีนแล้ว ยังรวมถึงส่วนที่ไม่ใช่โปรตีนด้วย - โคแฟกเตอร์ (โคเอ็นไซม์). ตัวอย่างของเอนไซม์ ได้แก่ อะไมเลสที่ทำน้ำลาย ซึ่งสลายพอลิแซ็กคาไรด์ในระหว่างการเคี้ยวเป็นเวลานาน และเปปซินซึ่งช่วยย่อยโปรตีนในกระเพาะอาหาร

เอนไซม์แตกต่างจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่โปรตีนในความจำเพาะสูงของการกระทำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญด้วยความช่วยเหลือ เช่นเดียวกับความสามารถในการควบคุมการกระทำโดยการเปลี่ยนสภาวะของปฏิกิริยาหรือทำปฏิกิริยากับสารต่างๆ นอกจากนี้ สภาวะภายใต้กระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์นั้นแตกต่างอย่างมากจากสภาวะที่เกิดปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่เอนไซม์: อุณหภูมิ 37°C$ เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำงานของเอนไซม์ในร่างกายมนุษย์ ความดันควรใกล้เคียงกับบรรยากาศ และ $pH$ ของสื่อสามารถลังเลได้อย่างมาก ดังนั้นสำหรับอะไมเลสจำเป็นต้องมีสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและสำหรับเปปซินเป็นกรด

กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์คือการลดพลังงานกระตุ้นของสาร (สารตั้งต้น) ที่เข้าสู่ปฏิกิริยาเนื่องจากการก่อตัวของสารเชิงซ้อนของเอนไซม์-สารตั้งต้นระดับกลาง

พลังงานและเมแทบอลิซึมของพลาสติก ความสัมพันธ์

เมแทบอลิซึมประกอบด้วยสองกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกันในเซลล์: การแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงาน

เมแทบอลิซึมของพลาสติก (แอแนบอลิซึม การดูดซึม)เป็นชุดของปฏิกิริยาสังเคราะห์ที่ไปกับการใช้พลังงานเอทีพี ในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลาสติกจะถูกสังเคราะห์ อินทรียฺวัตถุ, ที่เซลล์ต้องการ. ตัวอย่างของปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนพลาสติก ได้แก่ การสังเคราะห์ด้วยแสง การสังเคราะห์โปรตีน และการจำลองดีเอ็นเอ (การเพิ่มตัวเองเป็นสองเท่า)

เมแทบอลิซึมของพลังงาน (แคแทบอลิซึม การกระจายตัว)เป็นชุดของปฏิกิริยาที่สลายสารที่ซับซ้อนให้กลายเป็นสารที่ง่ายกว่า ผลจากการเผาผลาญพลังงาน พลังงานจะถูกปล่อยออกมา จัดเก็บในรูปของ ATP กระบวนการที่สำคัญที่สุดของการเผาผลาญพลังงานคือการหายใจและการหมัก

การแลกเปลี่ยนพลาสติกและพลังงานนั้นเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก เนื่องจากสารอินทรีย์ถูกสังเคราะห์ในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลาสติกและต้องใช้พลังงาน ATP และในกระบวนการเผาผลาญพลังงาน สารอินทรีย์จะถูกแยกออกและปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ .

สิ่งมีชีวิตได้รับพลังงานในกระบวนการทางโภชนาการ และปล่อยพลังงานออกมาและแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่เข้าถึงได้ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในกระบวนการหายใจ ตามวิถีทางโภชนาการ สิ่งมีชีวิตทั้งหมดแบ่งออกเป็น autotrophs และ heterotrophs ออโตโทรฟสามารถสังเคราะห์สารอินทรีย์จากอนินทรีย์ได้อย่างอิสระและ heterotrophsใช้สารอินทรีย์สำเร็จรูปเท่านั้น

ขั้นตอนของการเผาผลาญพลังงาน

แม้จะมีความซับซ้อนของปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมของพลังงาน แต่ก็แบ่งออกเป็นสามขั้นตอนตามเงื่อนไข: การเตรียมการ, ไม่ใช้ออกซิเจน (ปราศจากออกซิเจน) และแอโรบิก (ออกซิเจน)

บน ขั้นเตรียมการโมเลกุลของพอลิแซ็กคาไรด์ ลิปิด โปรตีน กรดนิวคลีอิก แตกตัวเป็นโมเลกุลที่ง่ายกว่า เช่น กลูโคส กลีเซอรอล และกรดไขมัน กรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ เป็นต้น ระยะนี้สามารถเกิดขึ้นได้โดยตรงในเซลล์หรือในลำไส้ สารแยกจะถูกส่งด้วยการไหลเวียนของเลือด

เวทีแบบไม่ใช้ออกซิเจนเมแทบอลิซึมของพลังงานมาพร้อมกับการแยกมอนอเมอร์ของสารประกอบอินทรีย์ออกเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางที่ง่ายกว่า เช่น กรดไพรูวิกหรือไพรูเวต ไม่ต้องการออกซิเจน และสำหรับสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่อาศัยอยู่ในหนองบึงหรือในลำไส้ของมนุษย์ นี่เป็นวิธีเดียวที่จะได้รับพลังงาน ขั้นตอนการเผาผลาญพลังงานแบบไม่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม

สารหลายชนิดสามารถเกิดภาวะขาดออกซิเจนได้ แต่กลูโคสมักเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยา กระบวนการแยกตัวที่ปราศจากออกซิเจนเรียกว่า ไกลโคไลซิส. ในระหว่างการไกลโคไลซิส โมเลกุลกลูโคสจะสูญเสียอะตอมของไฮโดรเจนสี่อะตอม กล่าวคือ มันถูกออกซิไดซ์ และกรดไพรูวิกสองโมเลกุล โมเลกุล ATP สองโมเลกุล และโมเลกุลพาหะไฮโดรเจนสองตัวที่ถูกรีดิวซ์ $NADH + H^(+)$ สองโมเลกุลจะก่อตัวขึ้น:

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

การก่อตัวของ ATP จาก ADP เกิดขึ้นเนื่องจากการถ่ายโอนแอนไอออนฟอสเฟตโดยตรงจากน้ำตาลฟอสโฟรีเลตก่อนหน้านี้และเรียกว่า ฟอสโฟรีเลชั่นของสารตั้งต้น

เวทีแอโรบิกเมแทบอลิซึมของพลังงานสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีออกซิเจนเท่านั้น ในขณะที่สารประกอบขั้นกลางที่เกิดขึ้นในกระบวนการแยกตัวที่ปราศจากออกซิเจนจะถูกออกซิไดซ์เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) และปล่อย ส่วนใหญ่ของพลังงานที่สะสมอยู่ในพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์ มันส่งผ่านไปยังพลังงานของพันธะมหภาคของ 36 ATP โมเลกุล ขั้นตอนนี้เรียกอีกอย่างว่า การหายใจของเนื้อเยื่อ. ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน สารประกอบขั้นกลางจะถูกแปลงเป็นสารอินทรีย์อื่น ๆ กระบวนการที่เรียกว่า การหมัก

ลมหายใจ

กลไก การหายใจระดับเซลล์แสดงเป็นแผนผังในรูปที่

การหายใจแบบใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย ในขณะที่กรดไพรูวิกสูญเสียอะตอมของคาร์บอนไปหนึ่งอะตอมก่อน ซึ่งตามมาด้วยการสังเคราะห์หนึ่งโมเลกุลที่ลดลงเท่ากับ $NADH + H^(+)$ และอะเซทิลโคเอ็นไซม์ A (acetyl-CoA):

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

Acetyl-CoA ใน mitochondrial matrix เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีซึ่งเรียกว่า เครบส์ ไซเคิล (วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก วัฏจักรกรดซิตริก). ในระหว่างการแปลงสภาพเหล่านี้ จะเกิดโมเลกุล ATP สองโมเลกุล อะซิติล-CoA จะถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนของมันถูกยึดติดกับตัวพาไฮโดรเจน $NADH + H^(+)$ และ $FADH_2$ ผู้ให้บริการขนส่งไฮโดรเจนโปรตอนและอิเล็กตรอนไปยังเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียซึ่งก่อตัวเป็นคริสเต ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ ไฮโดรเจนโปรตอนจะถูกฉีดเข้าไปในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ และอิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนไปตามสายโซ่ทางเดินหายใจที่เรียกว่าเอ็นไซม์ซึ่งอยู่บนเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียและถูกเทลงบนอะตอมออกซิเจน:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

ควรสังเกตว่าโปรตีนบางชนิดในระบบทางเดินหายใจมีธาตุเหล็กและกำมะถัน

จากอวกาศระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตอนไฮโดรเจนจะถูกส่งกลับไปยังเมทริกซ์ยลด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์พิเศษ - การสังเคราะห์ ATP และพลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้จะถูกใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุล ATP 34 โมเลกุลจากโมเลกุลกลูโคสแต่ละโมเลกุล กระบวนการนี้เรียกว่า ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น. ในเมทริกซ์ยล โปรตอนไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับอนุมูลออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

ชุดของปฏิกิริยาการหายใจด้วยออกซิเจนสามารถแสดงได้ดังนี้:

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

สมการการหายใจโดยรวมมีลักษณะดังนี้:

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

การหมัก

ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนหรือขาดออกซิเจน การหมักจะเกิดขึ้น การหมักเป็นวิธีที่มีวิวัฒนาการมาก่อนในการได้รับพลังงานมากกว่าการหายใจ แต่ก็ให้ผลกำไรน้อยกว่าอย่างกระฉับกระเฉง เนื่องจากการหมักทำให้เกิดสารอินทรีย์ที่ยังคงอุดมไปด้วยพลังงาน การหมักมีหลายประเภทหลัก: กรดแลคติก, แอลกอฮอล์, กรดอะซิติก ฯลฯ ดังนั้นในกล้ามเนื้อโครงร่างในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนในระหว่างการหมักกรดไพรูวิกจะลดลงเป็นกรดแลคติคในขณะที่ปริมาณการลดลงที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้จะถูกบริโภคและ เหลือเพียงสองโมเลกุล ATP:

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

ในระหว่างการหมักด้วยความช่วยเหลือของเชื้อรายีสต์ กรดไพรูวิกในที่ที่มีออกซิเจนจะกลายเป็นเอทิลแอลกอฮอล์และคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV):

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

ในระหว่างการหมักด้วยจุลินทรีย์ กรดไพรูวิกยังสามารถก่อตัวเป็นกรดอะซิติก บิวทีริก กรดฟอร์มิก เป็นต้น

เอทีพีที่ได้รับจากการเผาผลาญพลังงานจะถูกใช้ในเซลล์สำหรับงานประเภทต่างๆ: เคมี, ออสโมติก, ไฟฟ้า, เครื่องกลและกฎข้อบังคับ งานเคมีประกอบด้วยการสังเคราะห์โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก และสารประกอบสำคัญอื่นๆ งานออสโมติกรวมถึงกระบวนการดูดซึมโดยเซลล์และการกำจัดสารที่อยู่ในพื้นที่นอกเซลล์ที่มีความเข้มข้นมากกว่าในเซลล์เอง งานไฟฟ้ามีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับงานออสโมติก เนื่องจากเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งประจุของเมมเบรนจะเกิดขึ้นและได้คุณสมบัติของความตื่นเต้นง่ายและความนำไฟฟ้ามา งานเครื่องกลเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสารและโครงสร้างภายในเซลล์ตลอดจนเซลล์โดยรวม งานกำกับดูแลรวมถึงกระบวนการทั้งหมดที่มุ่งประสานกระบวนการในเซลล์

การสังเคราะห์ด้วยแสง ความสำคัญ บทบาทของจักรวาล

การสังเคราะห์แสงเรียกว่ากระบวนการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์โดยมีส่วนร่วมของคลอโรฟิลล์

เป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง มีการผลิตสารอินทรีย์ประมาณ 150 พันล้านตันและออกซิเจนประมาณ 2 แสนล้านตันต่อปี กระบวนการนี้ทำให้แน่ใจในวัฏจักรของคาร์บอนในชีวมณฑล ป้องกันการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันการก่อตัว ปรากฏการณ์เรือนกระจกและความร้อนสูงเกินไปของโลก สารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ได้ถูกบริโภคโดยสิ่งมีชีวิตอื่นอย่างสมบูรณ์ ส่วนสำคัญของพวกมันก่อตัวเป็นแร่สะสม (ถ่านหินแข็งและสีน้ำตาล น้ำมัน) เป็นเวลาหลายล้านปี เมื่อเร็วๆ นี้ น้ำมันเรพซีด (“ไบโอดีเซล”) และแอลกอฮอล์ที่ได้จากซากพืชยังถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงอีกด้วย จากออกซิเจนภายใต้การกระทำของการปล่อยไฟฟ้าโอโซนก่อตัวขึ้นซึ่งเป็นเกราะป้องกันโอโซนที่ปกป้องทุกชีวิตบนโลกจากผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต

เพื่อนร่วมชาติของเรานักสรีรวิทยาพืชที่โดดเด่น K. A. Timiryazev (1843-1920) เรียกบทบาทของการสังเคราะห์แสงว่า "จักรวาล" เนื่องจากมันเชื่อมต่อโลกกับดวงอาทิตย์ (จักรวาล) ซึ่งให้พลังงานไหลเข้าสู่โลก

เฟสของการสังเคราะห์ด้วยแสง ปฏิกิริยาของแสงและความมืดของการสังเคราะห์ด้วยแสง ความสัมพันธ์ของพวกเขา

ในปี ค.ศ. 1905 F. Blackman นักสรีรวิทยาพืชชาวอังกฤษพบว่าอัตราการสังเคราะห์แสงไม่สามารถเพิ่มขึ้นอย่างไม่มีกำหนดได้ ปัจจัยบางอย่างจำกัดอัตราการสังเคราะห์แสง จากสิ่งนี้เขาเสนอการมีอยู่ของการสังเคราะห์ด้วยแสงสองขั้นตอน: แสงสว่างและ มืด. ที่ความเข้มแสงน้อย ความเร็วของปฏิกิริยาของแสงจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ปฏิกิริยาเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เนื่องจากไม่ต้องการเอนไซม์ในการทำงาน ปฏิกิริยาแสงเกิดขึ้นบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์

ในทางกลับกัน อัตราการเกิดปฏิกิริยามืดจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อถึงเกณฑ์อุณหภูมิที่ $30°C$ การเติบโตนี้จะหยุดลง ซึ่งบ่งชี้ถึงธรรมชาติของเอนไซม์ของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ที่เกิดขึ้นในสโตรมา ควรสังเกตว่าแสงมีผลบางอย่างต่อปฏิกิริยาของความมืดแม้ว่าจะถูกเรียกว่าความมืดก็ตาม

เฟสแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินการบนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ซึ่งมีโปรตีนเชิงซ้อนหลายประเภทซึ่งหลักคือระบบแสง I และ II รวมถึง ATP synthase องค์ประกอบของระบบภาพถ่ายรวมถึงคอมเพล็กซ์เม็ดสีซึ่งนอกเหนือจากคลอโรฟิลล์แล้วยังมีแคโรทีนอยด์อีกด้วย แคโรทีนอยด์ดักแสงในบริเวณสเปกตรัมที่คลอโรฟิลล์ไม่จับ และยังป้องกันคลอโรฟิลล์จากการถูกทำลายโดยแสงความเข้มสูง

นอกจากสารเชิงซ้อนของรงควัตถุแล้ว ระบบภาพถ่ายยังรวมถึงโปรตีนตัวรับอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโมเลกุลคลอโรฟิลล์ไปยังกันและกันอย่างต่อเนื่อง ลำดับของโปรตีนเหล่านี้เรียกว่า ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนของคลอโรพลาสต์

คอมเพล็กซ์พิเศษของโปรตีนยังเกี่ยวข้องกับระบบแสง II ซึ่งช่วยให้ปล่อยออกซิเจนในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง คอมเพล็กซ์ที่พัฒนาออกซิเจนนี้มีไอออนของแมงกานีสและคลอรีน

ที่ เฟสแสงควอนตัมแสงหรือโฟตอนตกบนโมเลกุลคลอโรฟิลล์ที่อยู่บนเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ ถ่ายโอนไปยังสถานะตื่นเต้นซึ่งมีพลังงานอิเล็กตรอนสูงขึ้น ในเวลาเดียวกัน อิเลคตรอนที่ถูกกระตุ้นจากคลอโรฟิลล์ของระบบภาพถ่าย I จะถูกถ่ายโอนผ่านสายโซ่ของตัวกลางไปยัง NADP ที่เป็นพาหะของไฮโดรเจน ซึ่งจะเกาะติดกับโปรตอนของไฮโดรเจน ซึ่งมีอยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำเสมอ:

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

$NADPH + H^(+)$ ที่ลดลงในภายหลังจะถูกใช้ในระยะมืด อิเล็กตรอนจากคลอโรฟิลล์ของระบบภาพถ่าย II จะถูกถ่ายโอนไปตามห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเช่นกัน แต่พวกมันเติม "รูอิเล็กตรอน" ของคลอโรฟิลล์ของระบบภาพถ่าย I การขาดอิเล็กตรอนในคลอโรฟิลล์ของระบบภาพถ่าย II นั้นเต็มไปด้วยการนำโมเลกุลของน้ำออกจากน้ำ โมเลกุลซึ่งเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของคอมเพล็กซ์ปล่อยออกซิเจนที่กล่าวถึงข้างต้น อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำซึ่งเรียกว่า โฟโตไลซิสเกิดไฮโดรเจนโปรตอนและปล่อยโมเลกุลออกซิเจนซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์ด้วยแสง:

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

ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์ ยีน รหัสพันธุกรรม และคุณสมบัติของมัน ลักษณะเมทริกซ์ของปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวภาพ การสังเคราะห์โปรตีนและกรดนิวคลีอิก

ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์

การสืบพันธุ์ในแบบฉบับของตัวเองเป็นหนึ่งในคุณสมบัติพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากปรากฏการณ์นี้ จึงมีความคล้ายคลึงกันไม่เฉพาะระหว่างสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์ เช่นเดียวกับออร์แกเนลล์ของพวกมัน (ไมโทคอนเดรียและพลาสติด) พื้นฐานทางวัตถุของความคล้ายคลึงกันนี้คือการส่งผ่านข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสในลำดับ DNA นิวคลีโอไทด์ ซึ่งดำเนินการเนื่องจากกระบวนการจำลองแบบของ DNA (การเพิ่มตัวเองเป็นสองเท่า) คุณสมบัติและคุณสมบัติทั้งหมดของเซลล์และสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ด้วยโปรตีน ซึ่งโครงสร้างถูกกำหนดโดยลำดับนิวคลีโอไทด์ของ DNA เป็นหลัก ดังนั้นจึงเป็นการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกและโปรตีนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการเผาผลาญ หน่วยโครงสร้างของข้อมูลทางพันธุกรรมคือยีน

ยีน รหัสพันธุกรรม และคุณสมบัติของมัน

ข้อมูลทางพันธุกรรมในเซลล์ไม่ใช่เสาหิน แต่แบ่งออกเป็น "คำ" - ยีนที่แยกจากกัน

ยีนเป็นหน่วยพื้นฐานของข้อมูลทางพันธุกรรม

งานในโครงการ "จีโนมมนุษย์" ซึ่งดำเนินการพร้อมกันในหลายประเทศและแล้วเสร็จในต้นศตวรรษนี้ทำให้เราเข้าใจว่าบุคคลมียีนเพียงประมาณ 25-30,000 ยีน แต่ข้อมูลจากส่วนใหญ่ของเรา ดีเอ็นเอไม่เคยถูกอ่าน เนื่องจากมีส่วนที่ไร้ความหมายจำนวนมาก การทำซ้ำ และคุณลักษณะการเข้ารหัสยีนที่สูญเสียความหมายสำหรับมนุษย์ (หาง ขนตามร่างกาย ฯลฯ) นอกจากนี้ ยีนจำนวนหนึ่งที่มีหน้าที่ในการพัฒนา โรคทางพันธุกรรมรวมทั้งยีนเป้าหมายของยา อย่างไรก็ตาม การใช้งานจริงผลลัพธ์ที่ได้รับระหว่างการดำเนินการของโปรแกรมนี้จะถูกเลื่อนออกไปจนกว่าจีโนมของคนจำนวนมากขึ้นจะถูกถอดรหัสและเป็นที่ชัดเจนว่าแตกต่างกันอย่างไร

ยีนที่เข้ารหัสโครงสร้างหลักของโปรตีน ไรโบโซม หรือ RNA การถ่ายโอน เรียกว่า โครงสร้างและยีนที่ให้การกระตุ้นหรือระงับการอ่านข้อมูลจากยีนโครงสร้าง - กฎระเบียบ. อย่างไรก็ตาม แม้แต่ยีนที่มีโครงสร้างก็มีขอบเขตการควบคุม

ข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตถูกเข้ารหัสใน DNA ในรูปแบบของการรวมกันของนิวคลีโอไทด์และลำดับของพวกมัน - รหัสพันธุกรรม. คุณสมบัติของมันคือ: แฝดสาม, ความจำเพาะ, ความเป็นสากล, ความซ้ำซ้อนและไม่ทับซ้อนกัน นอกจากนี้ยังไม่มีเครื่องหมายวรรคตอนในรหัสพันธุกรรม

กรดอะมิโนแต่ละตัวถูกเข้ารหัสใน DNA โดยนิวคลีโอไทด์สามตัว แฝดสามตัวอย่างเช่น methionine ถูกเข้ารหัสโดย TAC triplet นั่นคือรหัส triplet ในทางกลับกัน แฝดสามแต่ละตัวเข้ารหัสกรดอะมิโนเพียงตัวเดียว ซึ่งเป็นความจำเพาะหรือความไม่ชัดเจน รหัสพันธุกรรมเป็นสากลสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด กล่าวคือ แบคทีเรียสามารถอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมเกี่ยวกับโปรตีนของมนุษย์ได้ และในทางกลับกัน สิ่งนี้เป็นเครื่องยืนยันถึงความเป็นหนึ่งเดียวกันของการกำเนิดโลกอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม มีกรดอะมิโนเพียง 20 ชนิดเท่านั้นที่สอดคล้องกับ 64 การรวมกันของสามนิวคลีโอไทด์ อันเป็นผลมาจากการที่ทริปเล็ต 2-6 ตัวสามารถเขียนรหัสสำหรับกรดอะมิโนหนึ่งตัว นั่นคือ รหัสพันธุกรรมซ้ำซ้อนหรือเสื่อมสภาพ แฝดสามไม่มีกรดอะมิโนที่สอดคล้องกันเรียกว่า หยุด codonsเนื่องจากเป็นจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์

ลำดับเบสในดีเอ็นเอแฝดสามและกรดอะมิโนที่เข้ารหัส

*หยุด codon ระบุจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์

ตัวย่อสำหรับชื่อกรดอะมิโน:

อะลา - อะลานีน

Arg - อาร์จินีน

Asn - หน่อไม้ฝรั่ง

Asp - กรดแอสปาร์ติก

วาล - วาลีน

ของเขา - ฮิสติดีน

Gly - ไกลซีน

Gln - กลูตามีน

กลู - กรดกลูตามิก

อิล - ไอโซลิวซีน

ลิว - ลิวซีน

ลิซ - ไลซีน

เมท - เมไทโอนีน

โปร - โพรลีน

Ser - serine

Tyr - ไทโรซีน

ทรี - ทรีโอนีน

สาม - ทริปโตเฟน

เฟิน - ฟีนิลอะลานีน

cis - ซิสเทอีน

หากคุณเริ่มอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมไม่ใช่จากนิวคลีโอไทด์แรกในแฝดสาม แต่จากที่สอง กรอบการอ่านจะเปลี่ยนไปไม่เพียงเท่านั้น - โปรตีนที่สังเคราะห์ในลักษณะนี้จะแตกต่างอย่างสิ้นเชิง ไม่เพียงแต่ในลำดับนิวคลีโอไทด์ แต่ยังอยู่ในโครงสร้าง และคุณสมบัติ ไม่มีเครื่องหมายวรรคตอนระหว่างแฝดสาม ดังนั้นจึงไม่มีอุปสรรคในการเลื่อนกรอบการอ่าน ซึ่งจะเปิดขอบเขตสำหรับการเกิดขึ้นและการบำรุงรักษาการกลายพันธุ์

ลักษณะเมทริกซ์ของปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวภาพ

เซลล์แบคทีเรียสามารถทำซ้ำได้ทุกๆ 20-30 นาที และเซลล์ยูคาริโอต - ทุกวันและบ่อยกว่านั้น ซึ่งต้องการความเร็วและความแม่นยำในการจำลองดีเอ็นเอสูง นอกจากนี้ แต่ละเซลล์ยังมีโปรตีนจำนวนมากนับแสนชุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอนไซม์ ดังนั้นสำหรับการผลิตซ้ำ วิธี "ชิ้น" ของการผลิตจึงไม่เป็นที่ยอมรับ วิธีที่ก้าวหน้ากว่านั้นคือการปั๊ม ซึ่งช่วยให้คุณได้สำเนาผลิตภัณฑ์ที่ถูกต้องจำนวนมากและยังลดต้นทุนอีกด้วย สำหรับการปั๊มจำเป็นต้องใช้เมทริกซ์ซึ่งมีการสร้างความประทับใจ

ในเซลล์ หลักการของการสังเคราะห์เมทริกซ์คือการสังเคราะห์โมเลกุลใหม่ของโปรตีนและกรดนิวคลีอิกตามโปรแกรมที่วางไว้ในโครงสร้างของโมเลกุลที่มีอยู่ก่อนแล้วของกรดนิวคลีอิกเดียวกัน (DNA หรือ RNA)

การสังเคราะห์โปรตีนและกรดนิวคลีอิก

การจำลองแบบดีเอ็นเอ DNA เป็นไบโอพอลิเมอร์ชีวภาพแบบสองสายที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ หากการสังเคราะห์ดีเอ็นเอดำเนินไปตามหลักการของการถ่ายสำเนา การบิดเบือนและข้อผิดพลาดมากมายในข้อมูลทางพันธุกรรมก็ย่อมเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การตายของสิ่งมีชีวิตใหม่ ดังนั้นขั้นตอนการทำสำเนาดีเอ็นเอจึงแตกต่างกัน ในทางกึ่งอนุรักษ์นิยม: โมเลกุล DNA จะคลายตัว และในแต่ละสายโซ่นั้น สายโซ่ใหม่จะถูกสังเคราะห์ขึ้นตามหลักการของการเติมเต็ม กระบวนการของการสืบพันธุ์ด้วยตนเองของโมเลกุลดีเอ็นเอซึ่งรับประกันการคัดลอกข้อมูลทางพันธุกรรมและการถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นอย่างถูกต้องเรียกว่า การจำลองแบบ(จาก ลท. การจำลองแบบ- ซ้ำ) อันเป็นผลมาจากการจำลองแบบ สำเนาสองสำเนาของโมเลกุลดีเอ็นเอแม่จะถูกสร้างขึ้น โดยแต่ละสำเนามีสำเนาของพ่อแม่หนึ่งชุด

กระบวนการจำลองแบบมีความซับซ้อนอย่างยิ่ง เนื่องจากมีโปรตีนจำนวนหนึ่งเข้ามาเกี่ยวข้อง บางส่วนคลายเกลียวคู่ของ DNA บางส่วนคลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่เสริม บางชนิด (เช่น เอ็นไซม์ DNA polymerase) เลือกนิวคลีโอไทด์ใหม่ตามหลักการของการเติมเต็ม เป็นต้น โมเลกุลดีเอ็นเอสองโมเลกุลที่เกิดขึ้นจาก การจำลองแบบแยกออกเป็นสองส่วนระหว่างการแบ่งเซลล์ลูกสาวที่เพิ่งสร้างใหม่

ข้อผิดพลาดในกระบวนการจำลองแบบมีน้อยมาก แต่ถ้าเกิดขึ้น พวกมันจะถูกกำจัดอย่างรวดเร็วโดยทั้ง DNA polymerase และเอนไซม์ซ่อมแซมพิเศษ เนื่องจากข้อผิดพลาดใดๆ ในลำดับนิวคลีโอไทด์สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ และในที่สุดส่งผลเสียต่อความมีชีวิตของเซลล์ใหม่หรือแม้แต่ปัจเจกบุคคล

การสังเคราะห์โปรตีนในฐานะนักปรัชญาที่โดดเด่นของศตวรรษที่ 19 เอฟ. เองเงิลส์เปรียบเปรยว่า: "ชีวิตเป็นรูปแบบของการดำรงอยู่ของร่างกายโปรตีน" โครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุลโปรตีนถูกกำหนดโดยโครงสร้างหลักของพวกมัน กล่าวคือ ลำดับของกรดอะมิโนที่เข้ารหัสใน DNA ไม่เพียงแต่การมีอยู่ของโพลีเปปไทด์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทำงานของเซลล์โดยรวมด้วยขึ้นอยู่กับความถูกต้องของการทำซ้ำข้อมูลนี้ด้วย ดังนั้นกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ดูเหมือนว่าจะเป็นกระบวนการสังเคราะห์ที่ซับซ้อนที่สุดในเซลล์ เนื่องจากมีเอนไซม์ที่แตกต่างกันถึงสามร้อยชนิดและโมเลกุลขนาดใหญ่อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องที่นี่ ยิ่งกว่านั้นมันทำงานด้วย ความเร็วสูงซึ่งต้องการความแม่นยำมากยิ่งขึ้น

มีสองขั้นตอนหลักในการสังเคราะห์โปรตีน: การถอดความและการแปล

การถอดความ(จาก ลท. การถอดความ- การเขียนซ้ำ) เป็นการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโมเลกุล mRNA บนเทมเพลต DNA

เนื่องจากโมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยสายโซ่คู่ขนานกันสองสาย การอ่านข้อมูลจากสายโซ่ทั้งสองจะนำไปสู่การก่อตัวของ mRNA ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ดังนั้นการสังเคราะห์ทางชีวภาพของพวกมันจึงเกิดขึ้นได้บนสายโซ่เดียวเท่านั้นที่เรียกว่าการเข้ารหัสหรือ codogenic ตรงกันข้ามกับที่สอง ไม่เข้ารหัสหรือไม่ใช่รหัส กระบวนการเขียนใหม่นั้นจัดทำโดยเอนไซม์พิเศษ RNA polymerase ซึ่งเลือก RNA นิวคลีโอไทด์ตามหลักการเสริม กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่มี DNA ของตัวเอง เช่น ไมโตคอนเดรียและพลาสติด

โมเลกุล mRNA ที่สังเคราะห์ระหว่างการถอดรหัสต้องผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนของการเตรียมการแปล (mRNA ของไมโตคอนเดรียและพลาสติดสามารถคงอยู่ภายในออร์แกเนลล์ได้ ซึ่งขั้นตอนที่สองของการสังเคราะห์โปรตีนจะเกิดขึ้น) ในกระบวนการของการเจริญเต็มที่ของ mRNA นั้น นิวคลีโอไทด์สามตัวแรก (AUG) และส่วนท้ายของอะดีนิลนิวคลีโอไทด์จะติดอยู่กับมัน ซึ่งความยาวจะเป็นตัวกำหนดจำนวนสำเนาโปรตีนที่สามารถสังเคราะห์ได้ในโมเลกุลที่กำหนด จากนั้น mRNAs ที่เจริญเต็มที่จะออกจากนิวเคลียสผ่านรูพรุนของนิวเคลียสเท่านั้น

ในทำนองเดียวกัน กระบวนการกระตุ้นกรดอะมิโนเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม ในระหว่างที่กรดอะมิโนติดอยู่กับ tRNA อิสระที่สอดคล้องกัน กระบวนการนี้เร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์พิเศษซึ่งกินเอทีพี

ออกอากาศ(จาก ลท. ออกอากาศ- การถ่ายโอน) เป็นการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสายโซ่โพลีเปปไทด์บนเทมเพลต mRNA ซึ่งข้อมูลทางพันธุกรรมได้รับการแปลเป็นลำดับของกรดอะมิโนของสายโซ่โพลีเปปไทด์

ขั้นตอนที่สองของการสังเคราะห์โปรตีนส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมเช่นบนเอนโดพลาสซึมเรติเคิลแบบหยาบ การเกิดขึ้นของมันจำเป็นต้องมีไรโบโซม การกระตุ้น tRNA ในระหว่างที่พวกมันติดกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้อง การมีอยู่ของ Mg2+ ไอออน ตลอดจนสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม (อุณหภูมิ ค่า pH ความดัน ฯลฯ)

เพื่อเริ่มออกอากาศ การเริ่มต้น) หน่วยย่อยเล็กๆ ของไรโบโซมติดอยู่กับโมเลกุล mRNA ที่พร้อมสำหรับการสังเคราะห์ จากนั้นตามหลักการของการเติมเต็ม tRNA ที่มีกรดอะมิโนเมไทโอนีนจะถูกเลือกไปยัง codon แรก (AUG) จากนั้นหน่วยย่อยขนาดใหญ่ของไรโบโซมจะเข้าร่วมเท่านั้น ภายในไรโบโซมที่ประกอบเข้าด้วยกัน มีโคดอน mRNA สองอัน โดยอันแรกมีอยู่แล้ว tRNA ตัวที่สองซึ่งมีกรดอะมิโนติดอยู่กับโคดอนที่อยู่ติดกับมัน หลังจากนั้นพันธะเปปไทด์จะก่อตัวขึ้นระหว่างกรดอะมิโนที่ตกค้างด้วยความช่วยเหลือของเอ็นไซม์ ไรโบโซมเคลื่อนหนึ่ง codon ของ mRNA; tRNA ตัวแรกที่เป็นอิสระจากกรดอะมิโน กลับสู่ไซโตพลาสซึมสำหรับกรดอะมิโนตัวต่อไป และชิ้นส่วนของสายโซ่โพลีเปปไทด์ในอนาคตอย่างที่เคยเป็นมา แขวนอยู่บน tRNA ที่เหลือ tRNA ตัวต่อไปเข้าร่วม codon ใหม่ ซึ่งอยู่ภายในไรโบโซม กระบวนการจะทำซ้ำและทีละขั้นที่สายโพลีเปปไทด์จะยาวขึ้น กล่าวคือ มัน การยืดตัว

สิ้นสุดการสังเคราะห์โปรตีน การเลิกจ้าง) เกิดขึ้นทันทีที่พบลำดับนิวคลีโอไทด์จำเพาะในโมเลกุล mRNA ที่ไม่เข้ารหัสกรดอะมิโน (หยุด codon) หลังจากนั้น ไรโบโซม mRNA และสายโพลีเปปไทด์จะถูกแยกออกจากกัน และโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะได้รับโครงสร้างที่เหมาะสมและถูกส่งไปยังส่วนของเซลล์ที่จะทำหน้าที่ของมัน

การแปลเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมาก เนื่องจากพลังงานของโมเลกุล ATP หนึ่งตัวถูกใช้ไปในการเกาะกับกรดอะมิโนหนึ่งตัวเข้ากับ tRNA และอีกหลายชนิดถูกใช้เพื่อเคลื่อนไรโบโซมไปตามโมเลกุล mRNA

เพื่อเร่งการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีนบางชนิด ไรโบโซมหลายตัวสามารถติดตามลำดับกับโมเลกุล mRNA ซึ่งสร้างโครงสร้างเดียว - โพลีโซม

เซลล์เป็นหน่วยพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต โครโมโซม โครงสร้าง (รูปร่างและขนาด) และหน้าที่ของโครโมโซม จำนวนโครโมโซมและความคงตัวของสายพันธุ์ โซมาติกและเซลล์เพศ วัฏจักรชีวิตของเซลล์: ระหว่างเฟสและไมโทซิส ไมโทซิส - ดิวิชั่น เซลล์ร่างกาย. ไมโอซิส ระยะของไมโทซิสและไมโอซิส การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ในพืชและสัตว์ การแบ่งเซลล์เป็นพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโต การพัฒนา และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต บทบาทของไมโอซิสและไมโทซิส

เซลล์คือหน่วยพันธุกรรมของชีวิต

แม้ว่ากรดนิวคลีอิกจะเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรม แต่การรับรู้ข้อมูลนี้เป็นไปไม่ได้นอกเซลล์ ซึ่งพิสูจน์ได้โดยง่ายจากตัวอย่างของไวรัส สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ ซึ่งมักประกอบด้วย DNA หรือ RNA เท่านั้น ไม่สามารถทำซ้ำได้ด้วยตัวเอง ด้วยเหตุนี้ พวกมันจึงต้องใช้เครื่องมือทางพันธุกรรมของเซลล์ พวกมันไม่สามารถทะลุเข้าไปในเซลล์ได้หากไม่ได้รับความช่วยเหลือจากตัวเซลล์ ยกเว้นผ่านการใช้กลไกการเคลื่อนย้ายเมมเบรนหรือเนื่องจากเซลล์เสียหาย ไวรัสส่วนใหญ่ไม่เสถียร พวกมันตายหลังจากสัมผัสกับอากาศเปิดไม่กี่ชั่วโมง ดังนั้น เซลล์จึงเป็นหน่วยพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่มีชุดส่วนประกอบขั้นต่ำสำหรับการเก็บรักษา ดัดแปลง และนำข้อมูลทางพันธุกรรมไปใช้ รวมถึงการส่งต่อไปยังลูกหลาน

ข้อมูลทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ของเซลล์ยูคาริโอตอยู่ในนิวเคลียส คุณลักษณะขององค์กรคือไม่เหมือนกับ DNA ของเซลล์โปรคาริโอต โมเลกุล DNA ของยูคาริโอตจะไม่ถูกปิดและสร้างคอมเพล็กซ์ที่ซับซ้อนด้วยโปรตีน - โครโมโซม

โครโมโซม โครงสร้าง (รูปร่างและขนาด) และหน้าที่

โครโมโซม(จากภาษากรีก. โครเมียม- สี สี และ ปลาดุก- ร่างกาย) เป็นโครงสร้างของนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งมียีนและนำข้อมูลทางพันธุกรรมบางอย่างเกี่ยวกับสัญญาณและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต

บางครั้งโมเลกุลดีเอ็นเอของวงแหวนของโปรคาริโอตเรียกอีกอย่างว่าโครโมโซม โครโมโซมมีความสามารถในการทำซ้ำได้เอง มีลักษณะเฉพาะของโครงสร้างและการทำงาน และคงไว้เป็นเวลาหลายชั่วอายุคน แต่ละเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดของร่างกาย แต่มีการทำงานเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น

พื้นฐานของโครโมโซมคือโมเลกุล DNA แบบสองสายที่อัดแน่นไปด้วยโปรตีน ในยูคาริโอต ฮิสโตนและโปรตีนที่ไม่ใช่ฮิสโตนมีปฏิสัมพันธ์กับดีเอ็นเอ ในขณะที่โปรคาริโอตจะไม่มีโปรตีนฮิสโตน

โครโมโซมสามารถมองเห็นได้ดีที่สุดภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงระหว่างการแบ่งเซลล์ เมื่อผลจากการบดอัด พวกมันอยู่ในรูปของวัตถุที่มีรูปร่างคล้ายแท่งซึ่งคั่นด้วยการหดตัวหลัก - centromere — บนไหล่. โครโมโซมอาจมี การหดตัวรองซึ่งในบางกรณีแยกสิ่งที่เรียกว่า ดาวเทียม. ปลายโครโมโซมเรียกว่า เทโลเมียร์. เทโลเมียร์ช่วยป้องกันไม่ให้ปลายโครโมโซมเกาะติดกันและยึดเกาะกับเยื่อหุ้มนิวเคลียสในเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว ในช่วงเริ่มต้นของการแบ่งตัว โครโมโซมจะเพิ่มเป็นสองเท่าและประกอบด้วยโครโมโซมลูกสาวสองคน - โครมาทิดติดอยู่ที่เซนโทรเมียร์

ตามรูปร่างโครโมโซมที่มีแขนเท่ากันแขนไม่เท่ากันและรูปแท่งมีความโดดเด่น ขนาดโครโมโซมแตกต่างกันอย่างมาก แต่โครโมโซมเฉลี่ยมีขนาด 5 $×$ 1.4 µm

ในบางกรณี โครโมโซมอันเป็นผลมาจากการซ้ำซ้อนของ DNA จำนวนมาก มีโครมาทิดนับร้อยนับพัน: โครโมโซมยักษ์ดังกล่าวเรียกว่า polythene. พวกมันถูกพบในต่อมน้ำลายของตัวอ่อนแมลงหวี่ เช่นเดียวกับในต่อมย่อยอาหารของพยาธิตัวกลม

จำนวนโครโมโซมและความคงตัวของสายพันธุ์ โซมาติกและเซลล์สืบพันธุ์

ตามทฤษฎีเซลลูลาร์ เซลล์คือหน่วยของโครงสร้าง ชีวิต และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นหน้าที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตเช่นการเจริญเติบโตการสืบพันธุ์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตจึงมีให้ในระดับเซลล์ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นร่างกายและเพศ

เซลล์ร่างกายเป็นเซลล์ทั้งหมดของร่างกายที่เกิดขึ้นจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทติค

การศึกษาโครโมโซมทำให้สามารถระบุได้ว่าเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตของแต่ละสายพันธุ์ทางชีววิทยานั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยจำนวนโครโมโซมคงที่ ตัวอย่างเช่น บุคคลมี 46 ชุด ชุดของโครโมโซมของเซลล์โซมาติกเรียกว่า ดิพลอยด์(2n) หรือสองเท่า

เซลล์เพศ, หรือ gametesเป็นเซลล์เฉพาะที่ทำหน้าที่สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

gametes มักจะมีโครโมโซมครึ่งหนึ่งเท่ากับเซลล์โซมาติก (ในมนุษย์ - 23) ดังนั้นจึงเรียกว่าชุดของโครโมโซมของเซลล์สืบพันธุ์ เดี่ยว(n) หรือโสด การก่อตัวของมันเกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์แบบไมโอติก

ปริมาณ DNA ของเซลล์โซมาติกถูกกำหนดเป็น 2c และเซลล์สืบพันธุ์คือ 1c สูตรทางพันธุกรรมของเซลล์โซมาติกเขียนเป็น 2n2c และเพศ - 1n1c

ในนิวเคลียสของเซลล์โซมาติกบางเซลล์ จำนวนโครโมโซมอาจแตกต่างจากจำนวนในเซลล์โซมาติก หากความแตกต่างนี้มากกว่าด้วยชุดเดี่ยว สอง สาม เป็นต้น เซลล์ดังกล่าวจะเรียกว่า โพลิพลอยด์(tri-, tetra-, pentaploid ตามลำดับ) ในเซลล์ดังกล่าว กระบวนการเผาผลาญมักจะเข้มข้นมาก

จำนวนโครโมโซมในตัวเองไม่ใช่ลักษณะเฉพาะของสปีชีส์ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตต่างกันอาจมีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน ในขณะที่โครโมโซมที่เกี่ยวข้องกันอาจมีจำนวนต่างกัน ตัวอย่างเช่น พลาสโมเดียมมาเลเรียและพยาธิตัวกลมของม้ามีโครโมโซมสองอัน ในขณะที่มนุษย์และชิมแปนซีมี 46 และ 48 ตามลำดับ

โครโมโซมของมนุษย์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ออโตโซมและโครโมโซมเพศ (เฮเทอโรโครโมโซม) ออโต้โซมมี 22 คู่ในเซลล์โซมาติกของมนุษย์ พวกเขาเหมือนกันสำหรับผู้ชายและผู้หญิงและ โครโมโซมเพศคู่เดียวเท่านั้น แต่เธอคือผู้กำหนดเพศของแต่ละบุคคล โครโมโซมเพศมีสองประเภท - X และ Y เซลล์ในร่างกายของผู้หญิงมีโครโมโซม X สองตัวและผู้ชาย - X และ Y

คาริโอไทป์- นี่คือชุดสัญญาณของชุดโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต (จำนวนโครโมโซม รูปร่างและขนาด)

บันทึกแบบมีเงื่อนไขของคาริโอไทป์ประกอบด้วยจำนวนโครโมโซมทั้งหมด โครโมโซมเพศและ ความเบี่ยงเบนที่เป็นไปได้ในชุดโครโมโซม ตัวอย่างเช่น คาริโอไทป์ของผู้ชายปกติเขียนเป็น 46,XY ในขณะที่คาริโอไทป์ของผู้หญิงปกติคือ 46,XX

วัฏจักรชีวิตของเซลล์: ระหว่างเฟสและไมโทซิส

เซลล์จะไม่เกิดขึ้นใหม่ทุกครั้ง แต่เกิดขึ้นจากการแบ่งตัวของเซลล์แม่เท่านั้น หลังจากแยกจากกัน เซลล์ลูกสาวใช้เวลาพอสมควรในการสร้างออร์แกเนลล์และได้โครงสร้างที่เหมาะสม ซึ่งจะทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการทำงานบางอย่าง ช่วงเวลานี้เรียกว่า การทำให้สุก

ระยะเวลาจากการปรากฏตัวของเซลล์อันเป็นผลมาจากการแบ่งตัวไปสู่การแบ่งตัวหรือความตายเรียกว่า วงจรชีวิตของเซลล์

ในเซลล์ยูคาริโอต วงจรชีวิตแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนหลัก: ระยะระหว่างเซลล์และไมโทซิส

อินเตอร์เฟส- เป็นช่วงเวลาในวงจรชีวิตที่เซลล์ไม่แบ่งตัวและทำงานตามปกติ อินเตอร์เฟสแบ่งออกเป็นสามช่วงเวลา: G 1 -, S- และ G 2 -periods

G 1 -ระยะเวลา(presynthetic, postmitotic) เป็นช่วงเวลาของการเจริญเติบโตและการพัฒนาของเซลล์ ในระหว่างที่มีการสังเคราะห์ RNA โปรตีนและสารอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับการช่วยชีวิตอย่างสมบูรณ์ของเซลล์ที่สร้างขึ้นใหม่ เมื่อสิ้นสุดระยะเวลานี้ เซลล์อาจเริ่มเตรียมการทำซ้ำดีเอ็นเอ

ที่ S-period(สังเคราะห์) กระบวนการจำลองดีเอ็นเอเกิดขึ้น โครโมโซมเพียงส่วนเดียวที่ไม่ได้รับการจำลองแบบคือเซนโทรเมียร์ ดังนั้นโมเลกุล DNA ที่ได้จึงไม่แยกจากกันโดยสิ้นเชิง แต่ยังคงยึดติดอยู่กับโครโมโซม และในตอนเริ่มต้นของการแบ่งตัว โครโมโซมจะมีลักษณะเป็นรูปตัว X สูตรทางพันธุกรรมของเซลล์หลังการจำลองดีเอ็นเอคือ 2n4c นอกจากนี้ในช่วง S- ยังเพิ่ม centrioles ของศูนย์เซลล์เป็นสองเท่า

G 2 -ระยะเวลา(postsynthetic, premitotic) มีลักษณะการสังเคราะห์อย่างเข้มข้นของ RNA โปรตีนและ ATP ที่จำเป็นสำหรับกระบวนการแบ่งเซลล์ตลอดจนการแยก centrioles, mitochondria และ plastids จนกว่าจะสิ้นสุดระหว่างเฟส โครมาตินและนิวเคลียสยังคงสามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน ความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มนิวเคลียสจะไม่ถูกละเมิด และออร์แกเนลล์ไม่เปลี่ยนแปลง

เซลล์บางส่วนของร่างกายสามารถทำหน้าที่ได้ตลอดชีวิตของร่างกาย (เซลล์ประสาทของสมอง เซลล์กล้ามเนื้อของหัวใจ) ในขณะที่เซลล์อื่นๆ จะอยู่ในช่วงเวลาสั้นๆ หลังจากนั้นเซลล์เหล่านั้นก็ตาย (เซลล์ของเยื่อบุผิวในลำไส้) ,เซลล์ของหนังกำพร้าของผิวหนัง). ดังนั้น กระบวนการแบ่งเซลล์และการสร้างเซลล์ใหม่จะต้องเกิดขึ้นในร่างกายอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะมาแทนที่เซลล์ที่ตายแล้ว เซลล์ที่สามารถแบ่งตัวได้เรียกว่า ลำต้น. ในร่างกายมนุษย์พบได้ในไขกระดูกสีแดงในชั้นลึกของผิวหนังชั้นนอกและที่อื่น ๆ เมื่อใช้เซลล์เหล่านี้ คุณสามารถสร้างอวัยวะใหม่ ฟื้นฟู และโคลนร่างกายได้ โอกาสในการใช้สเต็มเซลล์ค่อนข้างชัดเจน แต่ประเด็นด้านคุณธรรมและจริยธรรมของปัญหานี้ยังคงมีการหารือกันอยู่ เนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่สเต็มเซลล์จากตัวอ่อนที่ได้จากทารกในครรภ์ที่เสียชีวิตระหว่างการทำแท้งจะถูกนำมาใช้

ระยะเวลาระหว่างเฟสในเซลล์พืชและสัตว์เฉลี่ย 10-20 ชั่วโมง ขณะที่ไมโทซิสจะใช้เวลาประมาณ 1-2 ชั่วโมง

ในการแบ่งแยกย่อยต่อเนื่องกันในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ของลูกสาวมีความหลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากพวกมันอ่านข้อมูลจากยีนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ

เซลล์บางเซลล์หยุดการแบ่งตัวและตายในที่สุด ซึ่งอาจเนื่องมาจากการทำงานบางอย่างสมบูรณ์ เช่น ในกรณีของเซลล์ผิวหนังชั้นนอกและเซลล์เม็ดเลือด หรือความเสียหายต่อเซลล์เหล่านี้โดยปัจจัยแวดล้อม โดยเฉพาะเชื้อโรค การตายของเซลล์ตามโปรแกรมพันธุกรรมเรียกว่า อะพอพโทซิสในขณะที่การตายโดยบังเอิญคือ เนื้อร้าย.

ไมโทซิสคือการแบ่งเซลล์โซมาติก ระยะของไมโทซิส

ไมโทซิส- วิธีการแบ่งเซลล์โซมาติกทางอ้อม

ระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เซลล์จะต้องผ่านช่วงต่อเนื่องกันหลายช่วง ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์ได้รับโครโมโซมชุดเดียวกันกับในเซลล์แม่

ไมโทซิสแบ่งออกเป็นสี่ระยะหลัก: โพรเฟส เมตาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส คำทำนาย- ระยะที่ยาวที่สุดของไมโทซิสในระหว่างที่มีการควบแน่นของโครมาตินซึ่งเป็นผลมาจากโครโมโซมรูปตัว X ซึ่งประกอบด้วยโครมาทิดสองอัน (โครโมโซมลูกสาว) ปรากฏให้เห็น ในเวลาเดียวกัน นิวเคลียสก็หายไป เซนทริโอลแยกไปทางขั้วของเซลล์ และแกนอะโครมาติน (แกนหมุนส่วน) ของไมโครทูบูลเริ่มก่อตัว เมื่อสิ้นสุดการพยากรณ์ เยื่อหุ้มนิวเคลียสจะแตกตัวเป็นถุงแยก

ที่ metaphaseโครโมโซมเรียงตัวตามแนวเส้นศูนย์สูตรของเซลล์โดยมีเซนโตรเมียร์ ซึ่งไมโครทูบูลของสปินเดิลที่ก่อตัวขึ้นเต็มที่ติดอยู่ ในขั้นตอนนี้ของการแบ่งตัว โครโมโซมจะมีความหนาแน่นมากที่สุดและมีรูปร่างลักษณะเฉพาะ ซึ่งทำให้สามารถศึกษาคาริโอไทป์ได้

ที่ แอนนาเฟสการจำลองแบบอย่างรวดเร็วของ DNA เกิดขึ้นใน centromeres ซึ่งเป็นผลมาจากการที่โครโมโซมแตกออกและโครมาทิดแยกออกไปทางขั้วของเซลล์ซึ่งถูกยืดโดยไมโครทูบูล การกระจายตัวของโครโมโซมจะต้องเท่ากันอย่างแน่นอน เนื่องจากเป็นกระบวนการที่รักษาความคงตัวของจำนวนโครโมโซมในเซลล์ของร่างกาย

บนเวที telophaseโครโมโซมของลูกสาวรวมตัวกันที่ขั้ว despiralize เยื่อหุ้มนิวเคลียสก่อตัวขึ้นรอบตัวพวกเขาจากถุงน้ำ และนิวคลีโอลีปรากฏในนิวเคลียสที่เพิ่งสร้างใหม่

หลังจากการแบ่งนิวเคลียสจะเกิดการแบ่งตัวของไซโตพลาสซึม - ไซโตไคเนซิส,ในระหว่างนั้นมีการกระจายตัวของออร์แกเนลล์ทั้งหมดของเซลล์แม่ไม่มากก็น้อย

ดังนั้น อันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เซลล์ลูกสาวสองเซลล์จึงถูกสร้างขึ้นจากเซลล์แม่หนึ่งเซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์เป็นสำเนาพันธุกรรมของเซลล์แม่ (2n2c)

ในเซลล์ที่เป็นโรค เสียหาย แก่ชรา และเนื้อเยื่อพิเศษของร่างกาย กระบวนการแบ่งส่วนที่แตกต่างกันเล็กน้อยอาจเกิดขึ้นได้ - อะมิโทซิส อะมิโทซิสเรียกว่าการแบ่งเซลล์ยูคาริโอตโดยตรงซึ่งการก่อตัวของเซลล์ที่เทียบเท่าทางพันธุกรรมจะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากส่วนประกอบของเซลล์มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ มันเกิดขึ้นในพืชในเอนโดสเปิร์มและในสัตว์ในตับ กระดูกอ่อน และกระจกตา

ไมโอซิส ระยะของไมโอซิส

ไมโอซิส- นี่เป็นวิธีการแบ่งทางอ้อมของเซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิ (2n2c) ซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างเซลล์เดี่ยว (1n1c) ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นเซลล์สืบพันธุ์

ซึ่งแตกต่างจากไมโทซิส ไมโอซิสประกอบด้วยการแบ่งเซลล์ที่ต่อเนื่องกันสองส่วน แต่ละเซลล์นำหน้าด้วยเฟส การแบ่งไมโอซิสที่ 1 (meiosis I) เรียกว่า การลดน้อยลงเนื่องจากในกรณีนี้จำนวนโครโมโซมลดลงครึ่งหนึ่งและส่วนที่สอง (ไมโอซิส II) - สมการเนื่องจากในกระบวนการนี้ จำนวนโครโมโซมจะถูกสงวนไว้

อินเตอร์เฟส Iดำเนินไปในลักษณะเดียวกันกับเฟสของไมโทซีส ไมโอซิส Iแบ่งออกเป็น 4 ระยะ ได้แก่ prophase I, metaphase I, anaphase I และ telophase I พยากรณ์ฉันเกิดกระบวนการหลักสองกระบวนการ: การผันคำกริยาและการข้ามผ่าน การผันคำกริยา- นี่คือกระบวนการหลอมรวมของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน (คู่) ตลอดความยาวทั้งหมด โครโมโซมคู่ที่เกิดขึ้นระหว่างการคอนจูเกตจะคงอยู่จนถึงจุดสิ้นสุดของเมตาเฟส I

ข้ามไป- การแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันของภูมิภาคที่คล้ายคลึงกันของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน โครโมโซมที่สิ่งมีชีวิตได้รับจากพ่อแม่ทั้งสองได้รับยีนผสมใหม่ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของลูกหลานที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมอันเป็นผลมาจากการข้ามผ่าน ในตอนท้ายของการพยากรณ์ I เช่นเดียวกับในการพยากรณ์ของไมโทซิส นิวเคลียสจะหายไป เซนทริโอลแยกจากกันไปทางขั้วของเซลล์ และเปลือกนิวเคลียร์จะสลายตัว

ที่ เมตาเฟส Iโครโมโซมคู่ขนานกันตามแนวเส้นศูนย์สูตรของเซลล์ ไมโครทูบูลของสปินเดิลฟิชชันติดอยู่กับเซนโทรเมียร์ของพวกมัน

ที่ แอนนาเฟส Iโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันทั้งหมดประกอบด้วยโครมาทิดสองอันแยกจากกันไปยังขั้ว

ที่ telophase Iรอบกลุ่มโครโมโซมที่ขั้วของเซลล์ เกิดเยื่อหุ้มนิวเคลียส แบบนิวคลีโอลี

ไซโตไคเนซิส Iให้การแบ่งไซโตพลาสซึมของเซลล์ลูกสาว

เซลล์ลูกสาวที่เกิดขึ้นจากการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสที่ 1 (1n2c) นั้นมีความหลากหลายทางพันธุกรรม เนื่องจากโครโมโซมของพวกมันซึ่งสุ่มกระจายไปยังขั้วของเซลล์นั้นมียีนที่ไม่เท่ากัน

ลักษณะเปรียบเทียบของไมโทซิสและไมโอซิส

อินเตอร์เฟส IIสั้นมากเนื่องจากไม่มีการทวีคูณของ DNA นั่นคือไม่มี S-period

ไมโอซิส IIยังแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: คำทำนาย II, metaphase II, anaphase II และ telophase II ที่ คำทำนาย IIกระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นเช่นเดียวกับในคำทำนาย I ยกเว้นการผันคำกริยาและการข้ามผ่าน

ที่ เมตาเฟส IIโครโมโซมตั้งอยู่ตามเส้นศูนย์สูตรของเซลล์

ที่ แอนนาเฟส IIโครโมโซมแยกออกที่เซนโทรเมียร์ และโครมาทิดยืดไปทางขั้ว

ที่ เทโลเฟส IIเยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลีก่อตัวขึ้นรอบๆ กลุ่มโครโมโซมลูกสาว

หลังจาก ไซโตไคเนซิส IIสูตรทางพันธุกรรมของเซลล์ลูกสาวทั้งสี่คือ 1n1c แต่พวกมันทั้งหมดมีชุดของยีนที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการข้ามผ่านและการผสมผสานแบบสุ่มของโครโมโซมของมารดาและบิดาในเซลล์ของลูกสาว

การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ในพืชและสัตว์

การสร้างเซลล์สืบพันธุ์(จากภาษากรีก. gamete- ภรรยา, gametes- สามีและ กำเนิด- กำเนิด, เกิดขึ้น) เป็นกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ที่เจริญเต็มที่

เนื่องจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศมักต้องการคนสองคน - หญิงและชาย สร้างเซลล์เพศต่างกัน - ไข่และสเปิร์ม ดังนั้นกระบวนการของการก่อตัวของ gametes เหล่านี้จึงควรแตกต่างกัน

ธรรมชาติของกระบวนการยังขึ้นอยู่กับขอบเขตขนาดใหญ่ด้วยว่าจะเกิดขึ้นในเซลล์พืชหรือสัตว์หรือไม่ เนื่องจากในพืชมีเพียงไมโทซิสเท่านั้นที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ ในขณะที่ในสัตว์มีทั้งไมโทซิสและไมโอซิส

การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ในพืชใน angiosperms การก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศชายและเพศหญิงเกิดขึ้นในส่วนต่าง ๆ ของดอกไม้ - เกสรตัวผู้และเกสรตัวเมียตามลำดับ

ก่อนการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย - microgametogenesis(จากภาษากรีก. micros- เล็ก) - กำลังเกิดขึ้น ไมโครสปอร์เจเนซิสนั่นคือการก่อตัวของไมโครสปอร์ในอับเรณูของเกสรตัวผู้ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการแบ่งตัวแบบมีโอติกของเซลล์แม่ ซึ่งส่งผลให้มีไมโครสปอร์เดี่ยวสี่ตัว Microgametogenesis เกี่ยวข้องกับการแบ่งไมโทติคของไมโครสปอร์ทำให้เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ของสองเซลล์ - ขนาดใหญ่ พืชพรรณ(siphonogenic) และตื้น กำเนิด. หลังการแบ่งตัว เซลล์สืบพันธุ์เพศผู้จะถูกปกคลุมไปด้วยเปลือกหนาทึบและก่อตัวเป็นละอองเรณู ในบางกรณีแม้ในกระบวนการของการสุกของละอองเรณูและบางครั้งหลังจากถ่ายโอนไปยังมลทินของเกสรตัวเมียเท่านั้นเซลล์กำเนิดจะแบ่ง mitotically ด้วยการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์เพศชายที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้สองเซลล์ - อสุจิ. หลังจากผสมเกสรแล้ว ท่อเกสรจะถูกสร้างขึ้นจากเซลล์พืช ซึ่งสเปิร์มจะเจาะเข้าไปในรังไข่ของเกสรตัวเมียเพื่อการปฏิสนธิ

การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงในพืชเรียกว่า megagametogenesis(จากภาษากรีก. megas- ใหญ่). มันเกิดขึ้นในรังไข่ของตัวเมียซึ่งนำหน้าด้วย megasporogenesisซึ่งเป็นผลมาจากการที่สปอร์สี่ตัวเกิดขึ้นจากเซลล์แม่ของสปอร์ที่อยู่ในนิวเซลลัสโดยการแบ่งตัวแบบมีโอติก megaspores ตัวหนึ่งแบ่ง mitotically สามครั้ง ทำให้เกิด gametophyte เพศเมีย ถุงเอ็มบริโอที่มีแปดนิวเคลียส ด้วยการแยกไซโตพลาสซึมของเซลล์ลูกสาวต่อมาหนึ่งในเซลล์ที่เป็นผลลัพธ์จะกลายเป็นไข่ซึ่งด้านข้างเรียกว่า synergids อยู่ตรงข้ามกันสาม antipodes เกิดขึ้นที่ปลายอีกด้านของถุงตัวอ่อนและอยู่ตรงกลาง อันเป็นผลมาจากการรวมตัวของนิวเคลียสเดี่ยวสองตัวทำให้เกิดเซลล์กลางแบบดิพลอยด์

การพัฒนาเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์ในสัตว์มีกระบวนการสองขั้นตอนในการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์ - การสร้างสเปิร์มและการสร้างไข่

การสร้างอสุจิ(จากภาษากรีก. สเปิร์ม อสุจิ- เมล็ดและ กำเนิด- กำเนิด, เกิดขึ้น) เป็นกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศชาย - อสุจิ ในมนุษย์ มันเกิดขึ้นในอัณฑะ หรืออัณฑะ และแบ่งออกเป็นสี่ช่วงเวลา: การสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต การสุก และการก่อตัว

ที่ ฤดูผสมพันธุ์เซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิแบ่งตัวแบบไมโทติค ส่งผลให้เกิดไดพลอยด์ อสุจิ. ที่ ระยะเวลาการเจริญเติบโตสเปิร์มโตโกเนียสะสมสารอาหารในไซโตพลาสซึม เพิ่มขนาดและเปลี่ยนเป็น เซลล์อสุจิปฐมภูมิ, หรือ เซลล์อสุจิของอันดับที่ 1. หลังจากนั้นก็เข้าสู่ไมโอซิส ( ระยะสุก) ซึ่งผลลัพธ์แรกในสอง เซลล์อสุจิรอง, หรือ อสุจิของอันดับที่ 2และจากนั้น - เซลล์เดี่ยวสี่เซลล์ที่มีไซโตพลาสซึมจำนวนมากพอสมควร - อสุจิ. ที่ ระยะเวลาการก่อตัวพวกเขาสูญเสียไซโตพลาสซึมเกือบทั้งหมดและก่อตัวเป็นแฟลเจลลัมซึ่งกลายเป็นตัวอสุจิ

อสุจิ, หรือ กัมมี่, - เซลล์เพศชายเคลื่อนที่ขนาดเล็กมากมีหัว คอ และหาง

ที่ ศีรษะยกเว้นแกนกลางคือ อะโครโซม- คอมเพล็กซ์ Golgi ที่ได้รับการดัดแปลงซึ่งรับประกันการละลายของเยื่อหุ้มไข่ในระหว่างการปฏิสนธิ ที่ คอมีเซนทริโอลของศูนย์เซลล์และฐาน ผมหางม้าสร้าง microtubules ที่สนับสนุนการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิโดยตรง นอกจากนี้ยังมีไมโตคอนเดรียซึ่งให้พลังงาน ATP แก่สเปิร์มสำหรับการเคลื่อนไหว

กำเนิดไข่(จากภาษากรีก. UN- ไข่และ กำเนิด- กำเนิด, เกิดขึ้น) เป็นกระบวนการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง - ไข่ ในมนุษย์ มันเกิดขึ้นในรังไข่และประกอบด้วยสามช่วงเวลา: การสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต และการสุก ช่วงเวลาของการสืบพันธุ์และการเจริญเติบโต คล้ายกับการสร้างสเปิร์ม เกิดขึ้นได้แม้ในระหว่างการพัฒนาของมดลูก ในเวลาเดียวกัน เซลล์ดิพลอยด์จะก่อตัวขึ้นจากเซลล์สืบพันธุ์ปฐมภูมิอันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส oogoniaซึ่งก็จะกลายเป็นซ้ำซ้อนหลัก เซลล์ไข่, หรือ เซลล์ไข่ของอันดับที่ 1. ไมโอซิสและไซโตไคเนซิสที่ตามมาจะเกิดขึ้นใน ระยะสุกมีลักษณะโดยการแบ่งไซโตพลาสซึมของเซลล์แม่ที่ไม่สม่ำเสมอเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ในตอนแรก ไข่รอง, หรือ ลำดับที่ 2 ของไข่, และ ร่างกายขั้วโลกแรกและจากนั้นจากไข่ที่สอง - ไข่ซึ่งเก็บสารอาหารทั้งหมดและร่างกายขั้วโลกที่สองในขณะที่ร่างกายขั้วแรกแบ่งออกเป็นสอง วัตถุขั้วลบสารพันธุกรรมส่วนเกิน

ในมนุษย์ไข่จะถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลา 28-29 วัน วัฏจักรที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและการปลดปล่อยไข่เรียกว่ารอบประจำเดือน

ไข่- เซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงขนาดใหญ่ซึ่งไม่เพียงประกอบด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยวเท่านั้น แต่ยังเป็นแหล่งสารอาหารที่สำคัญสำหรับการพัฒนาตัวอ่อนในภายหลัง

ไข่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีเยื่อหุ้มสี่ชั้น ซึ่งลดโอกาสเกิดความเสียหายจากปัจจัยต่างๆ เส้นผ่านศูนย์กลางของไข่ในมนุษย์ถึง 150-200 ไมครอนในขณะที่นกกระจอกเทศอาจมีหลายเซนติเมตร

การแบ่งเซลล์เป็นพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโต การพัฒนา และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต บทบาทของไมโทซิสและไมโอซิส

หากในสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว การแบ่งเซลล์ทำให้จำนวนบุคคลเพิ่มขึ้น กล่าวคือ การสืบพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ กระบวนการนี้อาจมีความหมายต่างกัน ดังนั้นการแบ่งเซลล์ของตัวอ่อนโดยเริ่มจากไซโกตจึงเป็นพื้นฐานทางชีววิทยาสำหรับกระบวนการเจริญเติบโตและการพัฒนาที่เชื่อมโยงถึงกัน การเปลี่ยนแปลงที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในบุคคลในช่วงวัยรุ่นเมื่อจำนวนเซลล์ไม่เพียงเพิ่มขึ้น แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในร่างกายด้วย การสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นขึ้นอยู่กับการแบ่งตัวของเซลล์ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เนื่องจากกระบวนการนี้ ร่างกายทั้งหมดได้รับการฟื้นฟูจากส่วนหนึ่งของร่างกาย และในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เซลล์สืบพันธุ์จะก่อตัวขึ้นในระหว่างการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ สิ่งมีชีวิตใหม่ ควรสังเกตว่าวิธีการหลักของการแบ่งเซลล์ยูคาริโอต - ไมโทซิสและไมโอซิส - มีความสำคัญต่างกันในวงจรชีวิตของสิ่งมีชีวิต

อันเป็นผลมาจากการแบ่งเซลล์มีการกระจายตัวของสารพันธุกรรมระหว่างเซลล์ลูกสาว - สำเนาที่ถูกต้องของแม่ หากปราศจากไมโทซีส การดำรงอยู่และการเติบโตของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่พัฒนาจากเซลล์เดียว ไซโกตจะเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเซลล์ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตดังกล่าวต้องมีข้อมูลทางพันธุกรรมเหมือนกัน

ในกระบวนการแบ่งตัว เซลล์ลูกสาวมีความหลากหลายมากขึ้นในโครงสร้างและหน้าที่ ซึ่งสัมพันธ์กับการกระตุ้นยีนกลุ่มใหม่ในเซลล์เหล่านี้อันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ ดังนั้นไมโทซิสจึงมีความจำเป็นต่อการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต

วิธีการแบ่งเซลล์นี้จำเป็นสำหรับกระบวนการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศและการสร้างใหม่ (การกู้คืน) ของเนื้อเยื่อที่เสียหายรวมถึงอวัยวะ

ในทางกลับกันไมโอซิสช่วยให้มั่นใจถึงความคงตัวของคาริโอไทป์ในระหว่างการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเนื่องจากจะลดชุดโครโมโซมลงครึ่งหนึ่งก่อนการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งจะได้รับการฟื้นฟูจากการปฏิสนธิ นอกจากนี้ ไมโอซิสยังนำไปสู่การเกิดการผสมผสานใหม่ของยีนผู้ปกครองเนื่องจากการข้ามผ่านและการผสมโครโมโซมแบบสุ่มในเซลล์ลูกสาว ด้วยเหตุนี้ลูกหลานจึงมีความหลากหลายทางพันธุกรรมซึ่งให้วัสดุสำหรับ การคัดเลือกโดยธรรมชาติและเป็นพื้นฐานทางวัตถุของวิวัฒนาการ ด้านหนึ่งการเปลี่ยนแปลงจำนวน รูปร่าง และขนาดของโครโมโซม สามารถนำไปสู่การปรากฏตัวของความเบี่ยงเบนต่าง ๆ ในการพัฒนาสิ่งมีชีวิตและแม้กระทั่งความตายและในทางกลับกันก็อาจนำไปสู่การปรากฏตัวของบุคคล ปรับให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ดังนั้น เซลล์จึงเป็นหน่วยของการเจริญเติบโต การพัฒนา และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต

ขั้นตอนที่สามของวิวัฒนาการคือการปรากฏตัวของเซลล์
โมเลกุลของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) ก่อให้เกิดเซลล์ทางชีววิทยา ซึ่งเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของชีวิต เซลล์ชีวภาพเป็น "หน่วยการสร้าง" ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและมีรหัสวัสดุทั้งหมดของการพัฒนา
เป็นเวลานานที่นักวิทยาศาสตร์ถือว่าโครงสร้างของเซลล์นั้นง่ายมาก พจนานุกรมสารานุกรมโซเวียตตีความแนวคิดของเซลล์ดังนี้: "เซลล์เป็นระบบการดำรงชีวิตเบื้องต้น ซึ่งเป็นพื้นฐานของโครงสร้างและชีวิตของสัตว์และพืชทั้งหมด" ควรสังเกตว่าคำว่า "ระดับประถมศึกษา" ไม่ได้หมายความว่า "เรียบง่าย" แต่อย่างใด ในทางกลับกัน เซลล์คือการสร้างเศษส่วนที่ไม่เหมือนใครของพระเจ้าโดดเด่นด้วยความซับซ้อนและในขณะเดียวกันก็มีความสอดคล้องกันเป็นพิเศษของงาน ขององค์ประกอบทั้งหมดของมัน
เมื่อเรามองเข้าไปข้างในด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ปรากฏว่าโครงสร้างของเซลล์ธรรมดานั้นซับซ้อนและเข้าใจยากพอๆ กับตัวจักรวาลเอง วันนี้ได้มีการกำหนดไว้แล้วว่า "เซลล์เป็นเรื่องพิเศษของจักรวาล เรื่องพิเศษของจักรวาล" เซลล์เดียวมีข้อมูลที่สามารถใส่ลงในสารานุกรมสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่เพียงไม่กี่หมื่นเล่ม เหล่านั้น. เซลล์นั้นเป็น "อ่างเก็บน้ำชีวภาพ" ขนาดใหญ่ของข้อมูล
ผู้เขียน ทฤษฎีสมัยใหม่วิวัฒนาการของโมเลกุล Manfred Eigen เขียนว่า: "เพื่อให้โมเลกุลโปรตีนเกิดขึ้นโดยบังเอิญ ธรรมชาติจะต้องทำการทดลองประมาณ 1,0130 ครั้ง และใช้จำนวนโมเลกุลนี้เพียงพอสำหรับ 1,027 จักรวาล ถ้าโปรตีนถูกสร้างขึ้นอย่างชาญฉลาด นั่นคือในลักษณะที่กลไกการเลือกบางอย่างสามารถตรวจสอบความถูกต้องของการเคลื่อนไหวแต่ละครั้งได้เพียง 2,000 ครั้งเท่านั้น เรามาถึงข้อสรุปที่ขัดแย้งกัน: โปรแกรมสำหรับสร้าง "เซลล์ที่มีชีวิตดั้งเดิม" ถูกเข้ารหัสไว้ที่ใดที่หนึ่ง ระดับอนุภาคมูลฐาน "
และมันจะเป็นอย่างอื่นได้อย่างไร แต่ละเซลล์ที่มี DNA นั้นประกอบด้วยจิตสำนึก รับรู้ตัวเองและเซลล์อื่นๆ และติดต่อกับจักรวาลโดยแท้จริงแล้วเป็นส่วนหนึ่งของมัน และแม้ว่าจำนวนและความหลากหลายของเซลล์ในร่างกายมนุษย์จะน่าทึ่งมาก (ประมาณ 70 ล้านล้าน) เซลล์เหล่านี้ล้วนมีความคล้ายคลึงในตัวเอง เช่นเดียวกับกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเซลล์มีความคล้ายคลึงในตัวเอง ตามคำกล่าวของ Roland Glaser นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน การออกแบบเซลล์ชีวภาพนั้น "คิดออกมาดีมาก" ใครเป็นคนคิดดี?
คำตอบนั้นง่าย: โปรตีน กรดนิวคลีอิก เซลล์ที่มีชีวิต และระบบทางชีววิทยาทั้งหมดเป็นผลผลิตจากกิจกรรมสร้างสรรค์ของพระผู้สร้างทางปัญญา

สิ่งที่น่าสนใจ: ในระดับอะตอม ความแตกต่างระหว่าง องค์ประกอบทางเคมีไม่มีโลกอินทรีย์หรืออนินทรีย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในระดับอะตอม เซลล์ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกับ ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต. พบความแตกต่างในระดับโมเลกุล ในร่างกายที่มีชีวิตพร้อมด้วย สารอนินทรีย์และน้ำยังเป็นโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน กรดนิวคลีอิก เอนไซม์ ATP synthase และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ
จนถึงปัจจุบัน เซลล์ได้ถูกแยกออกเป็นอะตอมอย่างแท้จริงเพื่อวัตถุประสงค์ในการศึกษา อย่างไรก็ตาม สร้างอย่างน้อยหนึ่ง เซลล์ที่มีชีวิตมันไม่เคยประสบความสำเร็จเพราะการสร้างเซลล์หมายถึงการสร้างอนุภาคของจักรวาลที่มีชีวิต นักวิชาการ Kaznacheev เชื่อว่า "เซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตในจักรวาล ... เซลล์ของมนุษย์เป็นระบบบางอย่างของ biocolliders ether-torsion ใน biocolliders เหล่านี้กระบวนการที่เราไม่รู้จักเกิดขึ้นการก่อตัวของรูปแบบของกระแสจักรวาลเกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงของจักรวาลของพวกเขาและด้วยเหตุนี้ อนุภาคเกิดขึ้น" .
น้ำ.
เกือบ 80% ของมวลเซลล์เป็นน้ำ ตามที่ Doctor of Biology S. Zenin น้ำเนื่องจากโครงสร้างคลัสเตอร์เป็นเมทริกซ์ข้อมูลสำหรับการจัดการกระบวนการทางชีวเคมี นอกจากนี้ยังเป็นน้ำที่เป็น "เป้าหมาย" หลักที่มีการสั่นของความถี่เสียง ความเป็นระเบียบของน้ำในเซลล์นั้นสูงมาก (ใกล้เคียงกับความเป็นระเบียบของผลึก) จนเรียกว่าผลึกเหลว
กระรอก
โปรตีนมีบทบาทสำคัญในชีวิตทางชีววิทยา เซลล์ประกอบด้วยโปรตีนหลายพันชนิดที่มีลักษณะเฉพาะของเซลล์ประเภทนี้ (ยกเว้นเซลล์ต้นกำเนิด) ความสามารถในการสังเคราะห์โปรตีนของตัวเองนั้นสืบทอดมาจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่งและคงอยู่ตลอดชีวิต ในกระบวนการของชีวิตเซลล์ โปรตีนจะค่อยๆ เปลี่ยนโครงสร้าง ทำให้หน้าที่ของพวกมันบกพร่อง โปรตีนที่ใช้แล้วเหล่านี้จะถูกลบออกจากเซลล์และแทนที่ด้วยโปรตีนใหม่ซึ่งจะช่วยคงกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ไว้
ประการแรก เราสังเกตหน้าที่การสร้างของโปรตีน เพราะพวกมันเป็นวัสดุก่อสร้างที่ประกอบเป็นเยื่อหุ้มเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ ผนังหลอดเลือด เส้นเอ็น กระดูกอ่อน ฯลฯ
ฟังก์ชั่นการส่งสัญญาณของโปรตีนนั้นน่าสนใจอย่างยิ่ง ปรากฎว่าโปรตีนสามารถทำหน้าที่เป็นสารส่งสัญญาณ ส่งสัญญาณระหว่างเนื้อเยื่อ เซลล์ หรือสิ่งมีชีวิต ฟังก์ชั่นการส่งสัญญาณดำเนินการโดยโปรตีนฮอร์โมน เซลล์สามารถสื่อสารกันได้ในระยะไกลโดยใช้โปรตีนส่งสัญญาณที่ส่งผ่านสารระหว่างเซลล์
โปรตีนยังมีการทำงานของมอเตอร์ การเคลื่อนไหวทุกประเภทที่เซลล์สามารถทำได้ เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ กระทำโดยโปรตีนหดตัวพิเศษ โปรตีนยังทำหน้าที่ขนส่ง พวกเขาสามารถแนบสารต่าง ๆ และถ่ายโอนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ตัวอย่างเช่น โปรตีนเฮโมโกลบินในเลือดจับออกซิเจนและนำพาไปยังเนื้อเยื่อและอวัยวะทั้งหมดของร่างกาย นอกจากนี้ โปรตีนยังมีหน้าที่ป้องกัน เมื่อมีการนำโปรตีนหรือเซลล์แปลกปลอมเข้าสู่ร่างกาย โปรตีนชนิดพิเศษจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจับและปรับสภาพเซลล์และสารแปลกปลอมให้เป็นกลาง และสุดท้าย หน้าที่ด้านพลังงานของโปรตีนก็คือการสลายโปรตีน 1 กรัมอย่างสมบูรณ์ พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในปริมาณ 17.6 กิโลจูล

โครงสร้างเซลล์
เซลล์ประกอบด้วยส่วนที่เชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออกสามส่วน ได้แก่ เมมเบรน ไซโทพลาซึมและนิวเคลียส และโครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียสในช่วงเวลาต่างๆ ของชีวิตเซลล์นั้นแตกต่างกัน สำหรับชีวิตของเซลล์ประกอบด้วยสองช่วงเวลา: การหารซึ่งเป็นผลมาจากการสร้างเซลล์ลูกสาวสองเซลล์และช่วงเวลาระหว่างแผนกซึ่งเรียกว่าเฟส
เยื่อหุ้มเซลล์โต้ตอบโดยตรงกับสภาพแวดล้อมภายนอกและโต้ตอบกับเซลล์ข้างเคียง ประกอบด้วยชั้นนอกและพลาสมาเมมเบรนที่อยู่ใต้ ชั้นผิวของเซลล์สัตว์เรียกว่าไกลโคคาลิส มันเชื่อมโยงเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอกและกับสารทั้งหมดที่อยู่รอบ ๆ ความหนาน้อยกว่า 1 ไมครอน

โครงสร้างเซลล์
เยื่อหุ้มเซลล์เป็นส่วนสำคัญของเซลล์ มันรวบรวมส่วนประกอบเซลล์ทั้งหมดไว้ด้วยกันและกำหนดขอบเขตสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน
มีการแลกเปลี่ยนสารระหว่างเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอกอย่างต่อเนื่อง น้ำ เกลือต่าง ๆ ในรูปของไอออนแต่ละตัว โมเลกุลอนินทรีย์และอินทรีย์เข้าสู่เซลล์จากสภาพแวดล้อมภายนอก ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม เช่นเดียวกับสารที่สังเคราะห์ในเซลล์: โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ฮอร์โมน ซึ่งผลิตในเซลล์ของต่อมต่างๆ จะถูกขับออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกผ่านทางเมมเบรนจากเซลล์ การขนส่งสารเป็นหนึ่งในหน้าที่หลักของพลาสมาเมมเบรน
ไซโตพลาสซึม- สื่อกึ่งของเหลวภายในซึ่งกระบวนการเผาผลาญหลักเกิดขึ้น การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าไซโตพลาสซึมไม่ใช่ชนิดของสารละลาย ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในการชนกันแบบสุ่ม เปรียบได้กับเยลลี่ซึ่งเริ่ม "สั่น" เพื่อตอบสนองต่ออิทธิพลภายนอก นี่คือวิธีที่ไซโตพลาสซึมรับรู้และส่งข้อมูล
นิวเคลียสและออร์แกเนลล์ต่างๆ อยู่ในไซโตพลาสซึม ซึ่งรวมกันเป็นหนึ่งเดียว ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่าปฏิสัมพันธ์และการทำงานของเซลล์นั้นเป็นระบบหนึ่งเดียว นิวเคลียสตั้งอยู่ในส่วนกลางของไซโตพลาสซึม โซนในทั้งหมดของไซโตพลาสซึมเต็มไปด้วยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมซึ่งเป็นออร์กานอยด์ของเซลล์: ระบบของท่อ, ถุงน้ำและ "ถังเก็บน้ำ" คั่นด้วยเยื่อหุ้ม เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเกี่ยวข้องกับกระบวนการเมแทบอลิซึมโดยให้การขนส่งสารจากสิ่งแวดล้อมไปยังไซโตพลาสซึมและระหว่างโครงสร้างภายในเซลล์แต่ละเซลล์ แต่หน้าที่หลักคือการมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งดำเนินการในไรโบโซม - กล้องจุลทรรศน์ทรงกลมขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15-20 นาโนเมตร โปรตีนสังเคราะห์จะถูกสะสมครั้งแรกในช่องและโพรงของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม จากนั้นขนส่งไปยังออร์แกเนลล์และบริเวณเซลล์ที่พวกมันถูกบริโภค
นอกจากโปรตีนแล้ว ไซโตพลาสซึมยังมีไมโตคอนเดรียซึ่งมีขนาดเล็กเพียง 0.2-7 ไมครอน ซึ่งเรียกว่า "โรงไฟฟ้า" ของเซลล์ ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย ทำให้เซลล์มีพลังงาน จำนวนไมโตคอนเดรียในเซลล์เดียวแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่ถึงหลายพัน
นิวเคลียส- ส่วนสำคัญของเซลล์ ควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนและผ่านกระบวนการทางสรีรวิทยาทั้งหมดในเซลล์ ในนิวเคลียสของเซลล์ที่ไม่แบ่งตัว เยื่อหุ้มนิวเคลียส น้ำนิวเคลียส นิวเคลียส และโครโมโซมจะแตกต่างกัน ผ่านเปลือกนิวเคลียร์ มีการแลกเปลี่ยนสารอย่างต่อเนื่องระหว่างนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม ภายใต้เปลือกนิวเคลียร์ - น้ำนิวเคลียร์ (สารกึ่งของเหลว) ซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสและโครโมโซม นิวเคลียสเป็นร่างมนที่หนาแน่นซึ่งมีขนาดแตกต่างกันอย่างมากตั้งแต่ 1 ถึง 10 ไมครอนขึ้นไป ประกอบด้วยไรโบนิวคลีโอโปรตีนเป็นส่วนใหญ่ มีส่วนร่วมในการก่อตัวของไรโบโซม โดยปกติจะมี 1-3 นิวคลีโอลีในเซลล์ บางครั้งก็มากถึงหลายร้อย นิวเคลียสประกอบด้วย RNA และโปรตีน
ด้วยการถือกำเนิดของเซลล์ ชีวิตก็เกิดขึ้นบนโลก!

ยังมีต่อ...

"วิธีการสอนชีววิทยา" - โรงเรียนสัตววิทยา. แนะนำให้นักเรียนรู้จักการใช้ข้อมูลทางสัตววิทยาทางวิทยาศาสตร์ การศึกษาคุณธรรม การถวายเพิ่มเติมของเล้าไก่. ทางเลือกของวิธีการ กระบวนการชีวิต ตู้ปลา. อาหาร. การศึกษาเชิงนิเวศวิทยา สาระสำคัญของกระบวนการชีวิต ผลลัพธ์เชิงลบ ความสนใจของนักเรียน แบบฟอร์มบังคับ มองดูสัตว์ตัวเล็กๆ เป้าหมายและภารกิจของชีววิทยา เรื่องราว.

"ปัญหาการเรียนรู้ในบทเรียนชีววิทยา" - ความรู้. หนังสือเรียนใหม่. เส้นทางสู่การแก้ปัญหา ปัญหา. สัมมนา งานอะไร. อัลเบรทช์ ดูเรอร์. การเรียนรู้ตามปัญหาในบทเรียนชีววิทยา บทเรียนที่ไม่ได้มาตรฐาน การเรียนรู้จากปัญหาหมายถึงอะไร คุณภาพชีวิต. ชีววิทยาเป็นวิชา คำถาม. บทเรียนการแก้ปัญหา ลดความสนใจในเรื่อง ชั้นเรียนปัญหา - ห้องปฏิบัติการ

"การคิดอย่างมีวิจารณญาณในบทเรียนชีววิทยา" - เทคโนโลยีของ "การคิดอย่างมีวิจารณญาณ". โดยใช้เทคโนโลยีของ "การพัฒนาการคิดอย่างมีวิจารณญาณ" ตารางสำหรับบทเรียน แรงจูงใจในการเรียนรู้ ระบบนิเวศ ความหมายของ “การพัฒนาการคิดเชิงวิพากษ์”. คุณสมบัติของเทคโนโลยี เทคโนโลยีอาร์เคเอ็ม โครงสร้างบทเรียน ทิศทางหลัก ประวัติของเทคโนโลยี เทคโนโลยีการสอน กฎของเทคโนโลยี วิชาชีววิทยา การสังเคราะห์ด้วยแสง เทคนิคที่ใช้ในบทเรียนต่างๆ

"บทเรียนชีววิทยาด้วยไวท์บอร์ดแบบโต้ตอบ" - ตำราอิเล็กทรอนิกส์ ประโยชน์สำหรับนักเรียน ไวท์บอร์ดแบบโต้ตอบช่วยถ่ายทอดข้อมูลให้นักเรียนแต่ละคน งานการสอน การแก้ปัญหาทางชีวภาพ ประโยชน์ของการทำงานกับไวท์บอร์ดแบบโต้ตอบ งานนำเสนอ. ทำงานเกี่ยวกับการเปรียบเทียบวัตถุ วัตถุเคลื่อนที่. การใช้สเปรดชีต การใช้ไวท์บอร์ดแบบโต้ตอบในกระบวนการสอนเด็กนักเรียน ประโยชน์สำหรับครู

"แนวทางกิจกรรมระบบทางชีววิทยา" - คำถามของการสัมมนา วิธีการทำกิจกรรม ดรายโอพิธิคัส วิถีของมนุษย์ต่างดาว ไลโซโซม. องค์กรเคมี ยิมโนสเปิร์ม. เมแทบอลิซึม เครื่องวิเคราะห์ แนวทางการทำงานของระบบในการสอนชีววิทยา โครโมโซม. ไซโตพลาสซึม ตาบอด. หูยาว. การจำแนกประเภทมนุษย์ โครงกระดูกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม. วิธีวิวัฒนาการของมนุษย์ ไมโทซิส ความซับซ้อนของพื้นผิว คำถามปัญหา. นิวเคลียส. เปลือกนิวเคลียร์

"คอมพิวเตอร์กับชีววิทยา" - กิจกรรมร่วมกันของนักศึกษา ครอบครัวของ angiosperms การเรียนรู้แบบโต้ตอบ โมเดลการเรียนรู้ ตัวอย่างระบบการให้คะแนน คำถามเกี่ยวกับการ์ดคำแนะนำ ตัวอย่างการ์ดคำสั่ง นักวิจัย. ไมโครกรุ๊ป เทคโนโลยี การเรียนรู้แบบโต้ตอบ. ม้าหมุน. เทคโนโลยีการเรียนรู้เชิงโต้ตอบ วิธีการโต้ตอบในบทเรียนชีววิทยา แบบงานกลุ่ม. งานสำหรับกลุ่ม "นักวิจัย"